降钙素原在脓毒症中的作用

四川大学华西医院ICU；成都610041　刘宁（综述）；应明英（审校） 关键词：降钙素原；脓毒症；感染；诊断 　　摘要：脓毒症是导致危重病人死亡常见原因，近年来研究发现降钙素原是一种有价值的植物物，它可用于诊断脓毒症并能判断其严重程度和预后。本文主要讨论降钙素原的分子组成、生理功能、检测方法及其在脓毒症中的作用。全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome,SIRS）进而发展为多器官功能障碍综合征（multiple organ disfunction syndrome,MODS）是致非心脏病危重病人死亡的最常见原因，而感染是引起全身炎症反应综合征的主要原因。近年来的研究发现全身炎性反应及脓毒症的血清降钙素原（procalcitonin,pro-CT）水平升高，特别是全身细菌、寄生虫，因此降钙素原被认为是一种有价值的标志物，它能诊断脓毒症及其严重程度，并与脓毒症的预后密切相关，它在脓毒症中的角色日益受到重视。本文就降钙素原的分子组成、细胞来源、生理作用、检查方法等作一综述。 　　1、降钙素原的分子组成 　　降钙素原是含141个氨基酸残基的降钙素原前体被切除头部后转变而来的，它具有116个氨基酸，分子量13KD，包含以下三部分：⑴氨基端为含57个氨基酸的肽链，称为氨基酸降钙素原（aminopro-CT）；⑵中间部分是含33个氨基酸残基的小分子肽段，为不成熟的降钙素；⑶羧基端21个氨基酸称降钙素羧基端肽Ⅰ(ccp-I)。 　　2、降钙素原的生理作用 　　正常机体循环中降钙素浓度很低甚至测不到，通常＜0.5ng/ml，而严重细菌感染及脓毒症时降钙素原水平可升至1000ng/ml，其在循环中的半衰期为15～20小时。降钙素原唯一可以确定的生理作用是作为降钙素的前体，降钙素的生理作用有：⑴对骨的作用：降钙素可直接作用于破骨细胞受体，抑制破骨细胞的活性和增生；⑵对肾的作用：降钙素对成人或成年动物可抑制肾近端小管对钙磷的重吸收，尿钙磷排出增加，血钙磷直降低，但幼年动物和骨转换增高的情况下，降钙素可减少尿钙的排出。⑶对小肠的作用：小剂量降钙素抑制肠钙的吸收，大剂量降钙素可促进肠钙的吸收。⑷止痛作用。⑸此外降钙素还有神经递质的作用。 　　还有研究发现在进行降钙素放射性受体测量时，免疫反应性标本的连结体大于降钙素分子，而且在破骨细胞的生物测时量发现测得分子的蛋白活性大于降钙素的活性，因此降钙素可能与降钙素受体有部分亲和力。 　　3、血清降钙素原的检测方法 　　常用的检测血清降钙素原的方法主要有以下两种，它们各有其优缺点： 　　⑴双而测量法：该方法采用的是免疫化学荧光技术，两个单克隆抗体分别识别并连接降钙素原的降钙素部分（第70～86个氨基酸）和CCP-1部分（第96～106个氨基酸），形成三明治样夹心结构。该测量方法简单，仅需3小时，其可靠的灵敏度是300pg/ml，正常机体血清降钙素原浓度低于该灵敏度。此方法测得的降钙素原及降钙素基因相关性多肽无交叉反应，而DrMǔler指出该测是方法测量得的是包括降钙素原在内的几种降钙素前体分子。 　　⑵另一种检测方法是氨基降钙素原的测定，采用放射性免疫技术，利用多克隆抗体19～22小时，可靠灵敏度仅为4pg/ml，可以测得正常机体或轻度炎症反应时血清降钙素原浓度。其测量结果准确，测得的降钙素原浓度与脓毒症患者住院时间的相关性比双面测量法好。但该方法测的是游离氨基降钙素原、完整的降钙素原及降钙素基因相关性多肽前体的混合物，且不能区分以上三种分子。 　　4、脓毒症是降钙素原的细胞来源 　　脓毒症是降钙素原的细胞来源目前尚不清楚，近年来研究主要集中在以下几方面： 　　⑴甲状腺：正常生理状态下，降钙素原在甲状腺滤泡旁细胞即甲状腺C细胞内经蛋白溶解酶作用转化为降钙素。但研究发现甲状腺已切除的脓毒症患者其降钙素原水平仍升高，而且降钙素原升高的同时降钙素水平未升高，因此脓毒症时降钙素原可能并不来自甲状腺C细胞。 　　⑵外周血单核细胞：Brunkborst等提出降钙素原可有类似于新蝶呤，由外周血单核细胞产生。oberhoffer等体外实验发现内毒素和一些细胞因子可促进人体周血单核细胞降钙素原mRNA的表达，但少数未受刺激的淋巴细胞和单核细胞中，降钙素原相关蛋白序列也存在免疫反应性，而且体外血细胞中加入细菌脂多糖未发现降钙素原的释放。 　　⑶肝脏：Nijsten等实验结果发现降钙素原和急性反应蛋白如CRP诱导途径相同，而且TNF-α或IL-6可刺激肝脏产生降钙素原。 　　⑷其他：还有其他学者认为降钙素原同降钙素一样来源于肺或小肠内的神经内分泌细胞，但脓毒症未合并肺损伤时降钙素原仍升高。 5、降钙素原释放的调节 　　目前的研究表明内霉素和细胞因子可以刺激、诱导降钙素原的翻译。Dandona等首次将内霉素注入正常人体内，继TNF-α和IL-6释放之后出现了循环降钙素原的高峰且维持时间长，此结果表明内霉素可以在无细胞因子介导的情况下直接诱导降钙素原的释放。此后Nijsten等和他的同事分别将TNF-α和IL-6注入癌症患者体内，结果发现几乎和Dandona等注入内霉素后相同的时间也出现了循环中降钙素浓度的升高，因此他认为TNF-α和IL-6也可以直接或间接诱导降钙素原的释放。Oberhoffer等也发现前炎因子TNF-α、IL-6、IL-1、IL-2及内霉素均可刺激降钙素原的释放，但抗炎因子IL-10却无此作用。 　　6、降钙素原在脓毒症中的作用 　　虽然目前通过大量动物和临床研究表明降钙素原可以作为诊断脓毒症的标志物，并用血浆中降钙素原的浓度与脓毒症的严重程度以及预后密切相关，但它在脓毒症中的作用、所扮演的角色还不清楚。Nylen等报道将人降钙素原注入脓毒症仓鼠体内可增加脓毒症仓鼠的死亡率，而降钙素原对正常仓鼠无此作用。他们还发现使用降钙素抗原血清可以改善脓毒症动物模型的存活率。Nylen的实验提示降钙素原在脓毒症中是一中有害物质，但由于该实验采用的是异源降钙素原，而且使用不同浓度的降钙素原可能影响实验结果，此外人体不可能产生一种纯有害的物质，因此降钙素原可能存在未被人发现的有益的方面。 　　脓毒症时降钙素原的升高可能是机体的一各防御机制。最近对肿瘤坏死因子受体和配体家族的研究发现它们对破骨细胞的鉴别及正常的骨质重塑可能有重要的作用，脓毒症时细胞因子可能促进骨质溶解，垂体-肾上腺轴也被激活，此时可能存在保护机制，但更多的则是对骨的破坏。降钙素原的生物活性虽然不如降钙素，但它可能通过民降钙素受体识别、结合或激活受体后部分作用于破骨细胞系统，抑制破骨细胞活性，从而抑制骨的吸收。 　　降钙素原还可能参与脓毒症时炎性瀑布反应。Schmidt等研究发现降钙素原对细菌脂多糖诱导TNF-α和IL-6的释放有抑制作用，然而脓毒辣站时降钙素原释放的高峰却在TNF-α和IL-6之后，因此脓毒症时内毒素和细胞因子诱导降钙素原的释放，而释放的降钙素原可能反作用于白细胞从而抑制细胞因子的产生。Hoffmann等的体外实验研究降钙素原对诱导性一氧化氮合酶（iNOS)的基因表达及一氧化氮合成的影响，结果发现降钙素原可抑制前炎性因子（TNF-α和IFN-γ）对iNOS基因表达的刺激作用，从而抑制了一氧化氮的释放。一氧化氮在脓毒症中的作用还不肯定，它被称为刃剑，有正负两方面作用。其负面作用主要有：一氧化氮可扩张血管，脓毒症时大量一氧化氮的释放可导致过度低血压。另一潜在危险性是一氧化氮可介导细胞程序性死亡，从以上两方面看降钙素原在脓毒症中起保护性作用。一氧化氮作为氧的媒介物还可抑制脂质过氧化，而且实验证明高剂量一氧化氮抑制剂对机体有害且增加死亡率，从此方面讲降钙素原对机体无益。降钙素原在脓毒症中的作用仍不明确，需要更多的研究去证实。 　　7、结语 　　许多甲状腺以外疾病（如严重的全身感染、烧伤、疟疾、胰腺炎、热休克）被发现循环降钙素原浓度升高，尤其是细菌、寄生虫、真菌感染时升高幅度更明显，因此降钙素原可用于鉴别感染与非感染性疾病，其浓度与感染的严重程度有关。许多实验把降钙素原与其他炎性标志物作比较，发现降钙素原在鉴别正常、感染与全身炎性反应时各组间无交叉，因此降钙素原被认为是一种有价值的标志物，用于鉴别诊断脓毒症及判断其严重程度和预后。目前有关降钙素原在脓毒症时的细菌来源以及在脓毒症中的作用尚未确定，还有待于大量动物及临床实验去证实。