降鈣素原(PCT )是20 世紀(jì)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(yīng)用中發(fā)揮著越來越重要的作用?，F(xiàn)就PCT的生化特征、臨床應(yīng)用等作一簡要的綜述。
一、生物學(xué)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(nèi)含子。轉(zhuǎn)錄后在甲狀腺濾泡旁細(xì)胞粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)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(nèi)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(zhì)。
正常代謝時,甲狀腺C 細(xì)胞分泌并產(chǎn)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(nèi)外都是非常穩(wěn)定的蛋白, 半衰期大約20~ 24h。收集標(biāo)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(guī)實驗室方法收集。
PCT 在內(nèi)毒素等細(xì)胞因子誘導(dǎo)下, 2~3h 開始增加, LPS 后2h血漿中可檢測到, 6~8h 體內(nèi)濃度快速升高, 12~48h到達(dá)峰值, 2~ 3d后恢復(fù)正常。隨后有研究表明, PCT 是由細(xì)菌內(nèi)毒素、TNF-α、IL-6 等因素作用于肝、脾、腎、肺的神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞或特殊細(xì)胞而產(chǎn)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(yīng), 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(fā)現(xiàn)。隨著研究的深入, 也在其他器官中被發(fā)現(xiàn) 。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(zhì)細(xì)胞上表達(dá) 。另有研究發(fā)現(xiàn), 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(zhuǎn)錄抑制, PCT 限制性選擇性表達(dá)于甲狀腺和肺的神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞上。在微生物感染時, 誘導(dǎo)的calc 基因表達(dá)普遍性升高, 并在機體所有組織和不同類型的細(xì)胞中持續(xù)釋放。因此, 實質(zhì)組織細(xì)胞是感染時PCT 的主要來源。
3、功能 PCT在甲狀腺的C 細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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(jìn)行了觀測, 結(jié)果表示兩者無明顯關(guān)系, 即PCT 對鈣穩(wěn)態(tài)沒有明顯影響。另有學(xué)者推測, PCT可能是一個內(nèi)源性非類固醇抗炎物質(zhì), 它可以抑制炎癥介質(zhì)的合成, 參與機體炎癥反應(yīng)的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn), PCT 可以抑制環(huán)氧化酶的活性, 從而使人淋巴細(xì)胞產(chǎn)生前列腺素E2 和血栓素B2 的功能受抑, 提示在體內(nèi)PCT 可調(diào)節(jié)二十烷類的代謝, 其作用與阿司匹林等鎮(zhèn)痛藥相似。
二、臨床應(yīng)用
1、指導(dǎo)抗生素治療 臨床上對發(fā)熱的患者, 通常根據(jù)外周血白細(xì)胞計數(shù)分類結(jié)果來判斷是否存在細(xì)菌感染、是否選擇使用抗生素。而外周血白細(xì)胞計數(shù)和分類的結(jié)果受諸多因素影響, 對細(xì)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(fā)熱患兒按細(xì)菌性感染和病毒性感染對其PCT 濃度分組研究, 研究數(shù)據(jù)表明, 對細(xì)菌性感染的診斷敏感性為87. 5%, 特異性為92. 1% , 優(yōu)于傳統(tǒng)的外周血白細(xì)胞計數(shù)和分類。有研究顯示, 當(dāng)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(jù)PCT 濃度作出是否存在細(xì)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(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)及降低細(xì)菌耐藥性的發(fā)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(dá)高峰, 出生后3d 恢復(fù)到正常范圍。在新生兒和嬰兒中快速診斷和治療細(xì)菌性感染是非常必要的, 患兒通常不表現(xiàn)出特異癥狀, 臨床診斷必須由檢驗結(jié)果支持。CRP可作為一個敏感的、早期的、可依賴的系統(tǒng)性炎癥指標(biāo), 但CRP在較輕感染中可升高, 因此不適合用于估計感染的嚴(yán)重性。而PCT在較輕感染時不受影響, 在系統(tǒng)性細(xì)菌感染及敗血癥后開始升高, 且能區(qū)別感染是細(xì)菌性或非細(xì)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(biāo)志物, 對于炎癥刺激比CRP反應(yīng)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(tǒng)感染患兒血清中PCT水平的研究發(fā)現(xiàn), 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(guān), 經(jīng)治療后恢復(fù)下降, PCT 可作為泌尿系統(tǒng)感染患兒上下尿路定位及療效觀察的指標(biāo)。
3、外科并發(fā)癥 與其他炎癥指標(biāo)不同, PCT 濃度在術(shù)后大體不上升。在無菌或內(nèi)毒素釋放的簡單外科手術(shù)后, PCT 濃度在正常范圍內(nèi); 在大手術(shù)后, 尤其是食道切除術(shù)后, PCT濃度在術(shù)后2~ 3d升高, 通常≤2~3ng /ml，偶爾上升到10ng /ml ；在預(yù)后良好情況下, PCT迅速下降至正常值; 有炎癥或并發(fā)癥時PCT 濃度輕度下降; 據(jù)Reith 等研究, 在術(shù)后第1或第2d PCT 值超過1.5ng /ml，表明有繼發(fā)并發(fā)癥的可能, PCT 可以用做外科的診斷性指標(biāo)。肝臟移植后的急性排斥反應(yīng)并沒有顯著影響術(shù)后的PCT 值。腎臟移植后存在排斥反應(yīng)的病人PCT無顯著升高, 心臟移植后又繼發(fā)病毒感染和排斥反應(yīng)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(nèi)科感染 PCT在敗血癥或膿毒血癥時通常高于2ng /ml，病情越嚴(yán)重, PCT 濃度越高。PCT 濃度變化與病情發(fā)展呈正相關(guān), PCT 濃度下降表示炎癥反應(yīng)逐步消失, 少數(shù)病例PCT濃度的降低可在連同免疫麻痹的病例中發(fā)現(xiàn)。敗血癥時PCT 濃度通常為10~100ng /ml，個別達(dá)更高值。當(dāng)PCT>10ng /ml，但血培養(yǎng)陰性時, 應(yīng)結(jié)合臨床考慮嚴(yán)重細(xì)菌感染伴全身炎癥反應(yīng)。PCT對嚴(yán)重膿毒癥和膿毒性休克的診斷特異性為100%, 是MODS 發(fā)生的預(yù)警指標(biāo)。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(yīng)與感染并發(fā)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(wèi)星等將SIRS患者分為感染組與非感染組, 并對其各項炎癥細(xì)胞監(jiān)測, 結(jié)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(tǒng)炎癥指標(biāo), PCT 結(jié)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(xué)發(fā)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(jìn)行研究, 經(jīng)統(tǒng)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(yīng)。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(jié)合型PCT, 比酶免法提高了靈敏度, 但耗時較長, 且標(biāo)記的放射性元素存在污染, 因此限制了放免法的臨床應(yīng)用。
2、金標(biāo)法 實驗室多采用一種半定量檢測PCT 的金標(biāo)法。此法用一個結(jié)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(jìn)行檢測。此法不依賴儀器, 操作方便快速, 適用于床旁檢驗。結(jié)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(xué)檢測方法。采用兩個抗原特異性抗體與PCT 兩個不同抗原結(jié)合位點結(jié)合, 一種抗體經(jīng)熒光標(biāo)記固定在管壁上, 兩種抗體分別與血漿或血清中PCT 分子結(jié)合。熒光信號強度與PCT的濃度成正比, 2h內(nèi)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(jié)合。計算機控制, 操作全自動化, 靈敏度高, 變異系數(shù)小, 重復(fù)性好。測試時間約為20min, 測試范圍0.06~ 50ng/ml 。
四、小結(jié)
傳統(tǒng)炎癥指標(biāo)中, 血白細(xì)胞計數(shù)除感染外, 還可以被許多因素影響(如應(yīng)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(biāo); 多種感染及非感染因素均可引起CRP升高, 反應(yīng)延遲且特異度不甚理想, 準(zhǔn)確性較差, 不能提示預(yù)后作用。與傳統(tǒng)炎癥指標(biāo)相比, PCT反應(yīng)簡單快速, 特異性、敏感性較高, 正常人體內(nèi)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(jié)合作為全身性感染的監(jiān)測和鑒別指標(biāo), 可為微生物感染提供早期的診斷依據(jù)和觀察治療效果。PCT 在體內(nèi)外穩(wěn)定性良好, 作為一種新型的炎癥標(biāo)志物, 隨著檢測技術(shù)的發(fā)展, 必將在臨床中發(fā)揮越來越重要的作用。
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