降鈣素原(PCT )是20 世紀90年代首先在膿毒血癥病人的血清中檢測到的蛋白, 隨著對PCT的研究不斷深入, 其在臨床應用中發揮著越來越重要的作用。現就PCT的生化特征、臨床應用等作一簡要的綜述。
一、生物學特性
1、生化特征 PCT 來自定位于第11號染色體上( 11p15, 4)的單拷貝基因, 該基因由2800個堿基對組成, 含6個外顯子和5個內含子。轉錄后在甲狀腺濾泡旁細胞粗面內質網內翻譯成降鈣素原前體, 包括N 端84個氨基酸、活性降鈣素和降鈣蛋白三部分。降鈣素原前體在內源多肽酶作用下剪掉nPro-CT 端單一序列, 生成116 氨基酸的PCT, 分子量約為13kD, PCT和降鈣素具有一個相同的32個氨基酸的序列( 60~91 位) 。PCT是無激素活性的降鈣素前肽物質。
正常代謝時,甲狀腺C 細胞分泌并產生有激素活性的降鈣素。PCT 在健康個體中的濃度非常低( < 0.1ng /ml ), 并且在活體內外都是非常穩定的蛋白, 半衰期大約20~ 24h。收集標本24h后, PCT 濃度在室溫下大約下降12%, 4℃大約下降6% , 因此PCT 不需特殊儲存條件, 只需用常規實驗室方法收集。
PCT 在內毒素等細胞因子誘導下, 2~3h 開始增加, LPS 后2h血漿中可檢測到, 6~8h 體內濃度快速升高, 12~48h到達峰值, 2~ 3d后恢復正常。隨后有研究表明, PCT 是由細菌內毒素、TNF-α、IL-6 等因素作用于肝、脾、腎、肺的神經內分泌細胞或特殊細胞而產生。動物實驗證明, PCT可能是一種次級炎癥因子,本身不直接參與啟動膿毒血癥反應, 但可放大并加重膿毒血癥病理過程。
2、來源 在人體中, PCT mRNA 最初在肝臟中發現。隨著研究的深入, 也在其他器官中被發現 。有研究證實PCT mRNA 可以在膿毒血癥動物模型中已分化的實質細胞上表達 。另有研究發現, 非膿毒血癥倉鼠僅肺中可檢測PCT, 而膿毒血癥倉鼠在所有組織中均可檢測到。在非感染情況下, 甲狀腺外的calc 基因轉錄抑制, PCT 限制性選擇性表達于甲狀腺和肺的神經內分泌細胞上。在微生物感染時, 誘導的calc 基因表達普遍性升高, 并在機體所有組織和不同類型的細胞中持續釋放。因此, 實質組織細胞是感染時PCT 的主要來源。
3、功能 PCT在甲狀腺的C 細胞內質網中被蛋白水解酶降解為降鈣素, 降鈣素對于維持機體的鈣、磷代謝具有重要作用。Claeys等對急性敗血癥休克患者的血漿PCT 及鈣離子濃度進行了觀測, 結果表示兩者無明顯關系, 即PCT 對鈣穩態沒有明顯影響。另有學者推測, PCT可能是一個內源性非類固醇抗炎物質, 它可以抑制炎癥介質的合成, 參與機體炎癥反應的調控。研究發現, PCT 可以抑制環氧化酶的活性, 從而使人淋巴細胞產生前列腺素E2 和血栓素B2 的功能受抑, 提示在體內PCT 可調節二十烷類的代謝, 其作用與阿司匹林等鎮痛藥相似。
二、臨床應用
1、指導抗生素治療 臨床上對發熱的患者, 通常根據外周血白細胞計數分類結果來判斷是否存在細菌感染、是否選擇使用抗生素。而外周血白細胞計數和分類的結果受諸多因素影響, 對細菌感染診斷的特異性和敏感性都有一定的局限性。汪明明等通過對85例發熱患兒按細菌性感染和病毒性感染對其PCT 濃度分組研究, 研究數據表明, 對細菌性感染的診斷敏感性為87. 5%, 特異性為92. 1% , 優于傳統的外周血白細胞計數和分類。有研究顯示, 當PCT < 0.1ng /ml 強烈不主張使用抗生素, < 0.25ng /ml 不主張使用抗生素; > 0.25ng /ml 主張使用; > 0.5ng /ml 強烈主張使用。因此可根據PCT 濃度作出是否存在細菌性感染的初步診斷, 并選擇是否使用抗生素, 以減少抗生素的泛濫、減輕病患的經濟負擔及降低細菌耐藥性的發生機率。
2、兒科感染疾病快速診斷 PCT 濃度在新生兒初生時生理性增高, 在出生后第30h左右達高峰, 出生后3d 恢復到正常范圍。在新生兒和嬰兒中快速診斷和治療細菌性感染是非常必要的, 患兒通常不表現出特異癥狀, 臨床診斷必須由檢驗結果支持。CRP可作為一個敏感的、早期的、可依賴的系統性炎癥指標, 但CRP在較輕感染中可升高, 因此不適合用于估計感染的嚴重性。而PCT在較輕感染時不受影響, 在系統性細菌感染及敗血癥后開始升高, 且能區別感染是細菌性或非細菌性引起。有研究表明, PCT是早期診斷新生兒膿毒血癥的一個重要標志物, 對于炎癥刺激比CRP反應更迅速, 升高和降低比CRP要快速。許瑞英等通過對46例泌尿系統感染患兒血清中PCT水平的研究發現, 急性腎盂腎炎患兒PCT 濃度明顯高于下尿路感染患兒, 并與腎臟受累程度呈正相關, 經治療后恢復下降, PCT 可作為泌尿系統感染患兒上下尿路定位及療效觀察的指標。
3、外科并發癥 與其他炎癥指標不同, PCT 濃度在術后大體不上升。在無菌或內毒素釋放的簡單外科手術后, PCT 濃度在正常范圍內; 在大手術后, 尤其是食道切除術后, PCT濃度在術后2~ 3d升高, 通常≤2~3ng /ml，偶爾上升到10ng /ml ；在預后良好情況下, PCT迅速下降至正常值; 有炎癥或并發癥時PCT 濃度輕度下降; 據Reith 等研究, 在術后第1或第2d PCT 值超過1.5ng /ml，表明有繼發并發癥的可能, PCT 可以用做外科的診斷性指標。肝臟移植后的急性排斥反應并沒有顯著影響術后的PCT 值。腎臟移植后存在排斥反應的病人PCT無顯著升高, 心臟移植后又繼發病毒感染和排斥反應的病人PCT值也未見升高, 而在移植器官部分壞死的病例中可見PCT 升高。
4、內科感染 PCT在敗血癥或膿毒血癥時通常高于2ng /ml，病情越嚴重, PCT 濃度越高。PCT 濃度變化與病情發展呈正相關, PCT 濃度下降表示炎癥反應逐步消失, 少數病例PCT濃度的降低可在連同免疫麻痹的病例中發現。敗血癥時PCT 濃度通常為10~100ng /ml，個別達更高值。當PCT>10ng /ml，但血培養陰性時, 應結合臨床考慮嚴重細菌感染伴全身炎癥反應。PCT對嚴重膿毒癥和膿毒性休克的診斷特異性為100%, 是MODS 發生的預警指標。有研究表示,PCT 可作為膿毒血癥治療的新靶點。給膿毒血癥倉鼠注射PCT可增加其死亡率, 而用抗PCT血清治療可增加其存活率。PCT 在急性呼吸窘迫綜合征( ARDS)、器官移植排斥反應與感染并發癥、急性胰腺炎引起的感染性和非感染性SIRS的鑒別均有一定的特異性和敏感性。謝衛星等將SIRS患者分為感染組與非感染組, 并對其各項炎癥細胞監測, 結果顯示PCT和 IL-6 的特異性(分別為80% 、80% )和敏感性(分別為76%、70% ) 最高, 顯著高于傳統炎癥指標, PCT 結合IL-6 對感染性和非感染性SIRS可以起到很好的鑒別作用。在2型糖尿病中, Mehment等利用免疫化學發光的方法, 對18例2型糖尿病與正常無糖尿病人的PCT濃度進行研究, 經統計分析, 2 型糖尿病患者PCT 濃度升高, 二者存在顯著性差異。
三、檢測方法
1、酶免和放免法 酶免法采用雙抗體夾心, 用人工合成的PCT 單克隆抗體檢測。方法較特異, 無交叉反應。放免法利用由人工合成的57個氨基酸部分制成的R2B7特異性多克隆抗體, 既能檢驗游離型PCT, 又能檢測結合型PCT, 比酶免法提高了靈敏度, 但耗時較長, 且標記的放射性元素存在污染, 因此限制了放免法的臨床應用。
2、金標法 實驗室多采用一種半定量檢測PCT 的金標法。此法用一個結合有膠體金的抗降鈣素的單克隆小鼠抗體和抗降鈣素的多克降綿羊抗體進行檢測。此法不依賴儀器, 操作方便快速, 適用于床旁檢驗。結果分為4個類別: < 0.5ng/ml、≥0.5ng/ml、≥2ng/ml、≥10ng/ml 。
3、免疫熒光法 是一種定量的免疫學檢測方法。采用兩個抗原特異性抗體與PCT 兩個不同抗原結合位點結合, 一種抗體經熒光標記固定在管壁上, 兩種抗體分別與血漿或血清中PCT 分子結合。熒光信號強度與PCT的濃度成正比, 2h內完成。
4、全自動快速定量法( Kryptor) 此方法是羊的多克隆( Ca lcitonin)抗體和一個單克隆( Katacalcin)抗體與CT前體分子的Calcitonin和Katacalcin片段結合。計算機控制, 操作全自動化, 靈敏度高, 變異系數小, 重復性好。測試時間約為20min, 測試范圍0.06~ 50ng/ml 。
四、小結
傳統炎癥指標中, 血白細胞計數除感染外, 還可以被許多因素影響(如應激等), 因此它僅是感染的一個缺乏敏感性及特異性的診斷指標; 多種感染及非感染因素均可引起CRP升高, 反應延遲且特異度不甚理想, 準確性較差, 不能提示預后作用。與傳統炎癥指標相比, PCT反應簡單快速, 特異性、敏感性較高, 正常人體內不含有或含有極少量PCT (< 0.5ng /ml), PCT 能及時反映臨床過程, 可以和IL-6 結合作為全身性感染的監測和鑒別指標, 可為微生物感染提供早期的診斷依據和觀察治療效果。PCT 在體內外穩定性良好, 作為一種新型的炎癥標志物, 隨著檢測技術的發展, 必將在臨床中發揮越來越重要的作用。
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