降钙素原(PCT )是20 世纪90年代首先在脓毒血症病人的血清中检测到的蛋白, 随着对PCT的研究不断深入, 其在临床应用中发挥着越来越重要的作用。现就PCT的生化特征、临床应用等作一简要的综述。
一、生物学特性
1、生化特征 PCT 来自定位于第11号染色体上( 11p15, 4)的单拷贝基因, 该基因由2800个碱基对组成, 含6个外显子和5个内含子。转录后在甲状腺滤泡旁细胞粗面内质网内翻译成降钙素原前体, 包括N 端84个氨基酸、活性降钙素和降钙蛋白三部分。降钙素原前体在内源多肽酶作用下剪掉nPro-CT 端单一序列, 生成116 氨基酸的PCT, 分子量约为13kD, PCT和降钙素具有一个相同的32个氨基酸的序列( 60~91 位) 。PCT是无激素活性的降钙素前肽物质。
正常代谢时,甲状腺C 细胞分泌并产生有激素活性的降钙素。PCT 在健康个体中的浓度非常低( < 0.1ng /ml ), 并且在活体内外都是非常稳定的蛋白, 半衰期大约20~ 24h。收集标本24h后, PCT 浓度在室温下大约下降12%, 4℃大约下降6% , 因此PCT 不需特殊储存条件, 只需用常规实验室方法收集。
PCT 在内毒素等细胞因子诱导下, 2~3h 开始增加, LPS 后2h血浆中可检测到, 6~8h 体内浓度快速升高, 12~48h到达峰值, 2~ 3d后恢复正常。随后有研究表明, PCT 是由细菌内毒素、TNF-α、IL-6 等因素作用于肝、脾、肾、肺的神经内分泌细胞或特殊细胞而产生。动物实验证明, PCT可能是一种次级炎症因子,本身不直接参与启动脓毒血症反应, 但可放大并加重脓毒血症病理过程。
2、来源 在人体中, PCT mRNA 最初在肝脏中发现。随着研究的深入, 也在其他器官中被发现 。有研究证实PCT mRNA 可以在脓毒血症动物模型中已分化的实质细胞上表达 。另有研究发现, 非脓毒血症仓鼠仅肺中可检测PCT, 而脓毒血症仓鼠在所有组织中均可检测到。在非感染情况下, 甲状腺外的calc 基因转录抑制, PCT 限制性选择性表达于甲状腺和肺的神经内分泌细胞上。在微生物感染时, 诱导的calc 基因表达普遍性升高, 并在机体所有组织和不同类型的细胞中持续释放。因此, 实质组织细胞是感染时PCT 的主要来源。
3、功能 PCT在甲状腺的C 细胞内质网中被蛋白水解酶降解为降钙素, 降钙素对于维持机体的钙、磷代谢具有重要作用。Claeys等对急性败血症休克患者的血浆PCT 及钙离子浓度进行了观测, 结果表示两者无明显关系, 即PCT 对钙稳态没有明显影响。另有学者推测, PCT可能是一个内源性非类固醇抗炎物质, 它可以抑制炎症介质的合成, 参与机体炎症反应的调控。研究发现, PCT 可以抑制环氧化酶的活性, 从而使人淋巴细胞产生前列腺素E2 和血栓素B2 的功能受抑, 提示在体内PCT 可调节二十烷类的代谢, 其作用与阿司匹林等镇痛药相似。
二、临床应用
1、指导抗生素治疗 临床上对发热的患者, 通常根据外周血白细胞计数分类结果来判断是否存在细菌感染、是否选择使用抗生素。而外周血白细胞计数和分类的结果受诸多因素影响, 对细菌感染诊断的特异性和敏感性都有一定的局限性。汪明明等通过对85例发热患儿按细菌性感染和病毒性感染对其PCT 浓度分组研究, 研究数据表明, 对细菌性感染的诊断敏感性为87. 5%, 特异性为92. 1% , 优于传统的外周血白细胞计数和分类。有研究显示, 当PCT < 0.1ng /ml 强烈不主张使用抗生素, < 0.25ng /ml 不主张使用抗生素; > 0.25ng /ml 主张使用; > 0.5ng /ml 强烈主张使用。因此可根据PCT 浓度作出是否存在细菌性感染的初步诊断, 并选择是否使用抗生素, 以减少抗生素的泛滥、减轻病患的经济负担及降低细菌耐药性的发生机率。
2、儿科感染疾病快速诊断 PCT 浓度在新生儿初生时生理性增高, 在出生后第30h左右达高峰, 出生后3d 恢复到正常范围。在新生儿和婴儿中快速诊断和治疗细菌性感染是非常必要的, 患儿通常不表现出特异症状, 临床诊断必须由检验结果支持。CRP可作为一个敏感的、早期的、可依赖的系统性炎症指标, 但CRP在较轻感染中可升高, 因此不适合用于估计感染的严重性。而PCT在较轻感染时不受影响, 在系统性细菌感染及败血症后开始升高, 且能区别感染是细菌性或非细菌性引起。有研究表明, PCT是早期诊断新生儿脓毒血症的一个重要标志物, 对于炎症刺激比CRP反应更迅速, 升高和降低比CRP要快速。许瑞英等通过对46例泌尿系统感染患儿血清中PCT水平的研究发现, 急性肾盂肾炎患儿PCT 浓度明显高于下尿路感染患儿, 并与肾脏受累程度呈正相关, 经治疗后恢复下降, PCT 可作为泌尿系统感染患儿上下尿路定位及疗效观察的指标。
3、外科并发症 与其他炎症指标不同, PCT 浓度在术后大体不上升。在无菌或内毒素释放的简单外科手术后, PCT 浓度在正常范围内; 在大手术后, 尤其是食道切除术后, PCT浓度在术后2~ 3d升高, 通常≤2~3ng /ml，偶尔上升到10ng /ml ；在预后良好情况下, PCT迅速下降至正常值; 有炎症或并发症时PCT 浓度轻度下降; 据Reith 等研究, 在术后第1或第2d PCT 值超过1.5ng /ml，表明有继发并发症的可能, PCT 可以用做外科的诊断性指标。肝脏移植后的急性排斥反应并没有显著影响术后的PCT 值。肾脏移植后存在排斥反应的病人PCT无显著升高, 心脏移植后又继发病毒感染和排斥反应的病人PCT值也未见升高, 而在移植器官部分坏死的病例中可见PCT 升高。
4、内科感染 PCT在败血症或脓毒血症时通常高于2ng /ml，病情越严重, PCT 浓度越高。PCT 浓度变化与病情发展呈正相关, PCT 浓度下降表示炎症反应逐步消失, 少数病例PCT浓度的降低可在连同免疫麻痹的病例中发现。败血症时PCT 浓度通常为10~100ng /ml，个别达更高值。当PCT>10ng /ml，但血培养阴性时, 应结合临床考虑严重细菌感染伴全身炎症反应。PCT对严重脓毒症和脓毒性休克的诊断特异性为100%, 是MODS 发生的预警指标。有研究表示,PCT 可作为脓毒血症治疗的新靶点。给脓毒血症仓鼠注射PCT可增加其死亡率, 而用抗PCT血清治疗可增加其存活率。PCT 在急性呼吸窘迫综合征( ARDS)、器官移植排斥反应与感染并发症、急性胰腺炎引起的感染性和非感染性SIRS的鉴别均有一定的特异性和敏感性。谢卫星等将SIRS患者分为感染组与非感染组, 并对其各项炎症细胞监测, 结果显示PCT和 IL-6 的特异性(分别为80% 、80% )和敏感性(分别为76%、70% ) 最高, 显著高于传统炎症指标, PCT 结合IL-6 对感染性和非感染性SIRS可以起到很好的鉴别作用。在2型糖尿病中, Mehment等利用免疫化学发光的方法, 对18例2型糖尿病与正常无糖尿病人的PCT浓度进行研究, 经统计分析, 2 型糖尿病患者PCT 浓度升高, 二者存在显著性差异。
三、检测方法
1、酶免和放免法 酶免法采用双抗体夹心, 用人工合成的PCT 单克隆抗体检测。方法较特异, 无交叉反应。放免法利用由人工合成的57个氨基酸部分制成的R2B7特异性多克隆抗体, 既能检验游离型PCT, 又能检测结合型PCT, 比酶免法提高了灵敏度, 但耗时较长, 且标记的放射性元素存在污染, 因此限制了放免法的临床应用。
2、金标法 实验室多采用一种半定量检测PCT 的金标法。此法用一个结合有胶体金的抗降钙素的单克隆小鼠抗体和抗降钙素的多克降绵羊抗体进行检测。此法不依赖仪器, 操作方便快速, 适用于床旁检验。结果分为4个类别: < 0.5ng/ml、≥0.5ng/ml、≥2ng/ml、≥10ng/ml 。
3、免疫荧光法 是一种定量的免疫学检测方法。采用两个抗原特异性抗体与PCT 两个不同抗原结合位点结合, 一种抗体经荧光标记固定在管壁上, 两种抗体分别与血浆或血清中PCT 分子结合。荧光信号强度与PCT的浓度成正比, 2h内完成。
4、全自动快速定量法( Kryptor) 此方法是羊的多克隆( Ca lcitonin)抗体和一个单克隆( Katacalcin)抗体与CT前体分子的Calcitonin和Katacalcin片段结合。计算机控制, 操作全自动化, 灵敏度高, 变异系数小, 重复性好。测试时间约为20min, 测试范围0.06~ 50ng/ml 。
四、小结
传统炎症指标中, 血白细胞计数除感染外, 还可以被许多因素影响(如应激等), 因此它仅是感染的一个缺乏敏感性及特异性的诊断指标; 多种感染及非感染因素均可引起CRP升高, 反应延迟且特异度不甚理想, 准确性较差, 不能提示预后作用。与传统炎症指标相比, PCT反应简单快速, 特异性、敏感性较高, 正常人体内不含有或含有极少量PCT (< 0.5ng /ml), PCT 能及时反映临床过程, 可以和IL-6 结合作为全身性感染的监测和鉴别指标, 可为微生物感染提供早期的诊断依据和观察治疗效果。PCT 在体内外稳定性良好, 作为一种新型的炎症标志物, 随着检测技术的发展, 必将在临床中发挥越来越重要的作用。
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