降钙素原在急性胰腺炎中的研究进展

    急性胰腺炎（acute pancreatitis ，AP ）多数是一种自限性疾病，但仍有10% ～20% 的患者可出现全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome ，SIRS ）、多器官功能衰竭综合征（multiple organ distress syndrome ，MODS ）或局部并发症，进展成为重症急性胰腺炎（severe acute pancreatitis ，SAP ）。SAP 早期的预测对指导治疗、改善预后有着重要意义。目前常用于临床预测SAP 的指标包括多因素预后评价系统，如APACHEⅡ、Ranson 、Glasgow 等评分系统以及某些实验室指标，但均存在时效局限以及敏感性、特异性较低、操作繁琐等问题，因此寻找一种能够准确、及时地判定AP 严重程度及预测感染发生的指标是诊治AP 的主要问题之一。降钙素原（procalcitonin ，PCT ）被认为是一种全身性细菌感染的特异性指标，近年来在AP 严重程度的评估及并发感染的诊断等方面越来越受到人们的重视。

    一、 PCT 概述

    1. 分子结构与生物来源：PCT 是由116 个氨基酸组成的相对分子质量约为13 000 的糖蛋白，是无激素活性的降钙素前肽物质，其合成受降钙素基因-I 调控。该基因位于11 号染色体（11p15.4 ），全长约8 Kb ，高度保守，且在不同种属动物间具有同源性，主要编码降钙素基因相关肽-Ⅰ和降钙素Ⅰ、Ⅱ的前体物质，通过选择性剪接（编码1 ～4 外显子）后在甲状腺滤泡旁细胞租面内质网翻译成降钙素原前体。该前体在激素原转换酶作用下进行特异性蛋白水解，生成信号序列（25 个氨基酸）以及PCT 裂解物，包括N 端（57 个氨基酸）、成熟的降钙素（32 个氨基酸）和钙抑肽（21 个氨基酸）。最终由两种不同的PCT mRNA 翻译、合成两种蛋白质：PCTⅠ和PCTⅡ，二者的区别在于C 端区的8 个氨基酸。在人体正常代谢情况下，PCT 主要由甲状腺的C 细胞产生。有研究表明，肺脏与胃肠的神经内分泌细胞也可分泌PCT 。在病理情况下PCT 的具体细胞来源尚不清楚。脓毒症仓鼠全身多处组织PCT mRNA 和蛋白质水平都显著上调，肝脏最高，其次为肺、肾、胰腺等。在脓毒症患者的全身多个器官也都发现了高表达的降钙素基因-Ⅰ及PCTmRNA 。

    细菌内毒素（lipopolysaccharide ，LPS ）是诱导PCT 产生的最主要的刺激因子，在体外和动物模型的研究中，直接注射LPS 可导致PCT 和其他降钙素前体的合成增加，并且在几乎所有组织和器官中都能检测到。Oberhoffer 等用LPS 刺激外周血单核细胞及T 、B 淋巴细胞和粒细胞后PCT 表达明显升高，提示细菌感染引起的PCT 升高可能主要来源于各种器官的巨噬细胞、单核细胞。与C 反应蛋白（CRP ）及其他急性期反应物不同，在病毒感染时，PCT 不会增加。这可能是由于病毒能刺激巨噬细胞合成γ干扰素（Interferon-γ，IFN-γ），从而抑制肿瘤坏死因子α（tumor necrosisfactor ，TNF-α）的合成，而TNF-α是PCT 合成所必须的细胞因子。除了TNF-α外，外毒素及一些其他细胞因子如IL-1β、IL-6 等也可以诱导PCT 产生。值得注意的是，在感染时PCT 的大量产生，并不引起血清降钙素水平或活性的增加。

    2. 生物学功能：（1 ）促炎作用：PCT 可以增加人类中性粒细胞和淋巴细胞表面标志物CD16 和CD14 的表达，抑制中性粒细胞吞噬和杀伤白色念珠菌、大肠埃希菌的作用。它还能够抑制活化T 淋巴细胞的急变过程，反而增加未活化自体淋巴细胞的活性。有研究表明，重组人PCT 可以引起人血促炎性因子升高，且与PCT 呈剂量相关，其中升高最明显的是TNF-α，而TNF-α反过来又可诱导PCT 的合成。这个实验也提示PCT 可能参与了脓毒症时中性粒细胞的功能失调。PCT 也可以阻滞降钙素基因相关肽的受体，而该相关肽已被证实在脓毒症中起到抗炎作用。另外PCT 还可扩大LPS 及IFN-γ所介导的炎症反应，作为一种次级炎症因子参与炎症瀑布反应。但也有学者认为，PCT 可以直接中和内毒素，并抑制人外周血单核细胞释放炎症因子，具有抗炎作用。（2 ）体内毒性：有学者通过腹腔注射大肠杆菌制作脓毒症休克大鼠模型，然后向大鼠的腹腔中注射一定剂量的PCT ，其死亡率可达100% ，对照组仅为50% 。而注射特异性PCT 中和抗体的实验组存活率高达85% ，对照组没有存活。这提示PCT 在体内存在毒性作用，而免疫中和可能成为一种有效的辅助治疗手段。（3 ）能量代谢：在小鼠的侧脑室注入N-Pr0 48 h 后，小鼠出现进食减少和体重下降。同时小鼠的体温及自主活动明显增加。这可能与N-Pro 干扰某些下丘脑- 垂体能量平衡的激素信号的合成有关。

   3.PCT 检测方法：目前检测PCT 的方法主要是双抗夹心免疫化学发光法（immunoluminometric assay ，ILMA ）。ILMA 的检测灵敏度（FAS ）为0.3ng/ml ，通过半自动免疫分析仪检测需要1h 。最近问世的全自动免疫检测技术可将检测时间缩短至20 min ，且FAS 提升至0.06ng/ml ，为PCT 的临床应用提供了广阔的前景。还有胶体金免疫层析检验法（colloidal-gold immunochromatography assay ， GICA ），该法能快速简单地检测PCT ，但由于是半定量，并且是用肉眼观察，有人为因素误差。

    血中的PCT 含量极低，约0.1100 25ng/ml ，成熟PCT 含量约为0.1100 63ng/ml ，普通方法检测不到。目前国内外学者普遍认为，血浆中PCT 质量浓度0.1 ～0.5ng/ml 为正常，0.5 ～2.0ng/ml 为轻度升高，2.0ng/ml 以上为明显升高，10.0ng/ml 以上为极度升高。健康人及慢性炎症、局部细菌感染、自身免疫性疾病和病毒感染患者血浆中PCT 的质量浓度正常。PCT 升高可见于甲状腺髓细胞癌以及其他一些神经内分泌肿瘤，如小细胞肺癌、类癌等；某些良性肿瘤，一些非感染性炎症（如严重烧伤、重大手术、休克）以及非细菌性感染（如重症疟疾、寄生虫、真菌感染）。在重度细菌感染、脓毒症、MODS 、SIRS 等全身系统性感染时，PCT 的质量浓度可极度增高，甚至可达1000ng/ml 。

    二、 PCT 在急性胰腺炎中的研究

    1.PCT 对急性胰腺炎早期严重程度的评估：早在2001 年就有学者发现入院时PCT 浓度在轻症急性胰腺炎（mildacute pancreatitis ，MAP ）和SAP 间即存在显著性差异，并可预测是否会发生MODS （敏感性94% 、特异性73% ）。最近Woo 等研究发现，入院时SAP 患者的血清PCT 浓度明显高于MAP 患者，以PCT ＞1.77ng/ml 为界诊断SAP 的敏感性、特异性分别为78.9% 、76% ，ROC 曲线下面积（AUC ）为0.797 。但也有学者认为PCT 并不是早期评估AP 严重性的可靠指标。Modrau 等的一项前瞻性研究表明，在刚人院时对AP 病情的评估，APACHEⅡ比PCT 具有更好的价值，AUC 分别为0.78 和0.61 ，入院后48 h ，CRP 比PCT 具有更好的价值。这种差别可能与患者入选和排除标准、实验检测技术及方法、标本获取的时机、病情评估标准的不同有关。

    2.PCT 与AP 合并感染：胰腺组织的坏死感染（infected pancreaticnecrosis ，IPN ）- 般发生在AP 发病的第二周，发病率为10% ～40% ，可增加器官衰竭的发生率及病死率。目前在诊断IPN 的方法中，超声或CT 引导下细针抽吸活检（FNA ）是诊断的“金标准”。然而由于FNA 存在出血、感染及重复性差等缺点使临床应用受限，简便的血液检测无疑是很有价值的方法。Makay 等对CT 检查发现胰腺坏死和（或）有脓毒症症状者半定量检测PCT ，对PCT 结果阳性者行FNA ，发现PCT 诊断IPN 的敏感性和特异性分别为75% 和83% ，若PCT ＞2.0ng/ml 可以明确诊断IPN 。也有学者认为PCT 诊断IPN 的界值为1.8ng/ml 。而Mofidi 等在一项回顾性分析中发现，PCT 诊断IPN 的敏感性和特异性则为80% 和91010 ，AUC 为0.91 。另外，Rich6 等发现感染性坏死的AP 组的平均PCT 水平明显高于无菌性坏死组（P ＜0.003 ），TNF-α及CRP 在二组间未发现明显差异。最近也有研究证实，FNA 穿刺液中的PCT 浓度也可帮助诊断IPN 。

    血清PCT 不仅可以反映是否存在细菌感染，而且可以反映感染的严重程度。Rau 等将25 例AP 患者分为IPN 合并MODS 或病死组、IPN 未合并MODS 组，结果发现在合并MODS 组中PCT 显著升高，而在未合并MODS 的患者PCT 仅轻度升高。研究结果进一步显示，PCT 预测IPN 合并MODS 的界值为3.5ng/ml ，若能保持两天以上，则敏感度和特异度分别为93% 和88% 。

    3.PCT 与Ranson 评分、APACHEⅡ评分：20 世纪70 年代初，Ranson 等在研究了430 名AP 患者入院48 h 的情况后，提出了Ranson 评分系统，被认为是AP 严重程度估计指标的里程碑。但由于其评分是根据患者人院至48 h 的病情的变化，不能动态观察并评估严重度，并且对比CT 等影像学检查发现其特异性，敏感性均较差，故已逐渐被放弃。APACHEⅡ评分是Knaus 等于1985 年在APACHE 的基础上改良后形成的，是目前国际通用的对SAP 病情观察预后判断的指标之一。但是，Lankisch 等通过多中心前瞻性研究发现，APACHEⅡ评分判断AP 轻重的敏感性和特异性分别为36% 和72% ，其诊断坏死性胰腺炎的准确性并不可靠。Bulbuller 等将65 名AP 患者按亚特兰大标准分为MAP （46 例）和SAP （19 例）组。入院当天测定血浆PCT 并进行APACHEⅡ及Ranson 评分，结果发现三者在两组间均有显著性差异（P ＜0.001 ），PCT≥0.5ng/ml 对SAP 评估的敏感性、特异性达到100% 和84% ，而APACHEⅡ评分≥8 及Ranson 评分≥3 对SAP 评估的敏感性、特异性则分别是89% 、89% 、和84% 、63% ，因而认为血浆PCT 早期预测AP 的严重程度比APACHEⅡ及Ranson 评分更准确。最近也有研究表明，PCT ＞1.77ng/ml 与APACHEⅡ评分≥7 诊断SAP 的准确性均为77.3% ，低于Ranson 评分≥3 （准确性为93.2% ），认为PCT 可以取代APACHEⅡ在早期对SAP 进行诊断。

    4.PCT 与CRP ：CRP 是一种由肝细胞合成的急性时相反应蛋白，是常用的全身炎性反应的早期指标之一，也是胰腺炎严重程度早期评估的一项常用指标。但它的高峰时间一般在胰腺炎发病后48 ～72 h ，这限制了CRP 的早期临床应用。Gurda-Duda 等将40 位AP 患者分为SAP 和MAP 两组，分别检测入院时和入院后24 h 的血清PCT 及CRP 浓度。结果显示与MAP 组相比，PCT 在SAP 组明显升高，而CRP 在两组间没有明显差异。因此认为，PCT 比CRP 能更早反映病情，更准确地预测AP 的发病。

    5.PCT 与炎症因子（inflammatorycytokines ）：急性胰腺炎时胰腺蛋白酶的异常激活、胰腺微循环障碍及感染均可刺激巨噬细胞、中性粒细胞及血管内皮细胞的过度激活，产生多种细胞因子（TNF-α、IL-6 、IL-8 、IL-10 等）。同PCT 一样，许多炎症因子在早期诊断SAP 中也发挥重要作用，但由于在血浆中维持时间短，因而无法动态监测。Dandona 等对健康受试者注射LPS ，血浆PCT 在4h 开始升高，6h 达到高峰，8 ～24 h 维持在4 mg/L ，而TNF-α和IL-6 在2 ～3 h 达到峰值，24 h 已测不出。有研究表明，PCT ＜2ng/ml 且IL-6 ＜400 pg/L 是AP 患者不发生感染性坏死的最有力证据，其敏感性、特异性分别为75% 和84% 。Rau 等研究发现，PCT 和IL-8 在感染坏死伴器官衰竭组均明显升高（P ＜0.001 和P ＜0.05 ），PCT≥1.8ng/ml 和IL-8≥112 pg/ml 时可区分何者将发生坏死性感染。如这个阈值持续两天，PCT 和IL-8 诊断胰腺坏死感染的敏感性、特异性和正确率分别为94% 、91% 、92% 和72% 、75% 、74% ，因此认为IL-8 对胰腺炎严重程度的评估作用不及PCT 。

    6.PCT 与抗生素治疗及预后评估：PCT 不仅可以作为AP 发生感染坏死的标记物，还可以指导AP 预防性抗生素的应用。有研究表明，在许多疾病中，用PCT 指导抗生素治疗可以减少抗生素滥用、副作用及细菌的多重耐药，并减少患者病死率。Qu 等将71 位SAP 患者分为预防性抗生素应用组（对照组）与PCT 指导应用组（研究组），对照组使用抗生素至少两周，而研究组则在出现感染的症状体征且PCT ＞0.5ng/ml 时才使用抗生素，结果显示研究组的抗生素治疗时间及住院时间较对照组明显下降。还有研究表明，PCT 水平与AP 的严重程度和患病时间相关，且血浆PCT 的浓度明显下降或恢复正常提示治疗有效，病情好转。

    三、展望

    综上所述，PCT 在早期预测AP 的严重程度和预后评估、MODS 和IPN 的发生、指导抗生素的使用等方面都有非常重要的价值，是一个简单易行且敏感性和特异性相对较高的指标，联合临床常用的APACHEⅡ评分、Ranson 评分、CRP 及其他细胞因子能更好地评估SAP 。但是相对而言，PCT 在AP 中作用的研究尚处于初级阶段，作为炎症介质，其与AP 的病因是否有直接关系，PCT 抗体是否可以作为潜在的治疗手段为AP 治疗开辟一个新的途径，都有待我们进一步研究和探讨