患者血流感染生物标志物检测与早期临床诊断价值

【摘要】血流感染是一种有较高死亡率的全身性感染性疾病，尽早对血流感染进行诊断、明确造成血流感染的病原体类型可以降低血流感染死亡率。血培养是诊断血流感染的“金标准”，但其存在周期长的缺陷，因此，一些血流感染的生物标志物如肽聚糖、内毒素、（1,3）-β-D葡聚糖等得到了人们的广泛关注。基于肽聚糖、内毒素、（1,3）-β-D葡聚糖进行联合检测可以有效区分革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及真菌。

【关键词】血流感染；肽聚糖；内毒素；（1,3）-β-D葡聚糖

血流感染是指细菌、真菌、病毒等病原体进入血液并进行繁殖并释放代谢产物及毒素所引起的全身性感染，目前通常将败血症和菌血症统称为血流感染。近年来，随着血液透析导管、静脉置管等侵入性操作的使用以及广谱抗生素、免疫抑制剂等药物的广泛应用，血流感染的发生率和严重程度呈逐年上升的趋势。血流感染因其较高的死亡率已成为世界范围内的较为严重的公共卫生问题。据统计，欧洲每年大约会发生1200000人次血流感染[1]，在美洲地区，以美国为例，每年会发生超过6万例血流感染并且每次感染会给患者造成10000-20000美元经济损失[2]。血流感染目前是欧洲和北美占比较大的死亡原因之一[3]。在一些发展中国家，血流感染的死亡率更高。近年来，血流感染的发生率在不断升高，病原菌的耐药率也有不断增加的趋势，因此，解决此问题的关键是尽早明确病原体，迅速合理地使用抗菌药物。

血培养是血流感染诊断的“金标准”，在样本足够的情况下，血培养的灵敏度可达95%以上。但是其周期较长。2012年国际严重脓毒症及脓毒性休克指南，建议采用低水平降钙素原或类似的生物标志物，辅助临床医生对疑似脓毒症而无相应感染证据的患者停止经验性抗菌药物治疗。患者发生细菌性感染时，PCT的量值会明显升高，而发生病毒性感染时，量值不升高或仅轻度升高，因此PCT目前常被用于区分细菌和病毒性感染；大部分患者发生侵袭性真菌感染后，PCT的量值也会上升，因而其无法区分真菌感染和细菌感染[4]。血流感染缺乏快速、早期诊断是患者死亡率高的重要原因之一，因此，寻找可鉴别病原菌的检测标志物具有十分重要的意义。本文将对肽聚糖、内毒素及（1,3）-β-D葡聚糖在血流感染中的研究及应用进行综述。

一、肽聚糖生物标志物

1. 肽聚糖的结构：肽聚糖是细菌细胞壁中重要的组成部分，它是一种结构复杂的大分子网状聚合物，一个肽聚糖单体通常由双糖单位、四肽尾和肽桥组成[5]。革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌中的肽聚糖结构有所差异。虽然二者的糖链骨架均由N-乙酰葡萄糖苷和N-乙酰胞壁酸组成，但是其糖链的长度、四肽尾氨基酸、肽桥均有所差异。革兰氏阳性菌的糖链长短不一，如芽孢杆菌的肽聚糖有50-250个双糖单位，金黄色葡萄球菌的平均链长为18个双糖单位。革兰氏阴性菌不同菌的平均链长也有差异，但是一般长度在20-40个双糖单位[6, 7]。与此同时，和革兰氏阴性菌相比，革兰氏阳性菌中肽的组成及排列顺序之间的差异也比较明显，革兰氏阴性菌的肽聚糖通常被归属于同种类型，而革兰氏阳性菌的肽聚糖则根据交联方式的不同被分为A群和B群。一些研究显示，肽聚糖在革兰氏阳性菌中的含量明显高于革兰氏阴性菌。因此，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌在结构上具有非常明显的区别。

2. 肽聚糖的功能：肽聚糖具有非常重要的功能，如：维持细胞形态及细胞壁结构的完整性[8]、调节造血过程[9]、影响骨发育[10]、调节睡眠[11]、抗感染[12]等，目前研究比较多的是其对免疫系统的影响。肽聚糖是固有免疫受体的直接靶点，轻度修饰肽聚糖的结构便会改变固有免疫系统检测细菌的能力，并可能使细菌成功躲避或改变宿主的自我防御能力[13]。肽聚糖在代谢后产生的片段可被体内的免疫受体识别，并激活下游通路。

3. 肽聚糖在血流感染中的应用：Kobayashi T等用家蚕幼虫血浆进行的研究表明，细菌感染的患者中，肽聚糖的含量明显升高，该研究中使用的检测方法灵敏度为86.2%，特异性为90.6%，阳性预测值和效能分别为89.3%和88.5%[14]。把肽聚糖选作血流感染诊断的一个标志物具有非常明显的优势。肽聚糖含量明显升高可提示细菌感染，与内毒素进行联合检测则可将G+菌和G-菌感染进行区分，有利于提高临床经验性用药的准确性[15]。

二、内毒素生物标志物

1. 内毒素的结构：内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁的重要组分，是由脂多糖、蛋白质和磷脂组成的复合物，其主要的活性结构是脂多糖。脂多糖由多糖链、核心抗原和类脂A组成。类脂A位于其最外层，是脂多糖发挥作用不可或缺的活性组分。

2. 内毒素在诊断中的应用：自20世纪80年代Levin和Bang首次发现了鲎试验检测内毒素以后[16]，国内外有很多科研工作者进行该方法学的研究，内毒素的应用广泛深入临床、检验、微生物学等多个领域。大量研究表明，内毒素与感染性疾病、肠道疾病、胰腺炎、肾损伤、肝损伤[17]等有十分密切的联系。内毒素的检测在临床中有较为广泛的应用：如诊断细菌性炎性疾病、监控具有感染危险的患者、监控病程和防御脓毒血症、检测不明原因发热等。内毒素在血流感染中主要是用于机体血液中的细菌内毒素监测，为临床诊断提供数据。内毒素水平提高提示革兰氏阴性菌感染的可能性。细菌死亡后会释放内毒素，造成机体感染，内毒素进入血液循环后对人体的危害极大。因此，早期诊断具有非常重要的临床价值。但由于血液中含有许多干扰鲎试剂试验反应的物质（如蛋白酶抑制剂、内毒素结合蛋白、PH值等）。因此，为了降低干扰，血液的前处理工作非常重要。

三、（1,3）-β-D葡聚糖生物标志物

除了革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌以外，真菌感染在血流感染中也占据较大比例。有数据显示，新生儿重症监护室院内真菌感染的比例在10%~15%[18]，且具有较高的死亡率。早诊断、早治疗是降低真菌性血流感染的关键。

（1,3）-β-D葡聚糖的结构：（1,3）-β-D葡聚糖是真菌细胞壁特有成分，含量占真菌细胞壁成分的50%以上。患者血清中（1,3）-β-D葡聚糖的含量对于真菌感染的诊断有较高的参考价值。（1,3）-β-D葡聚糖在真菌细胞壁中特异性存在，细菌、病毒中并不具备此成分。当真菌进入人体血液或深部组织后，经过吞噬细胞的吞噬、消化等处理后，（1,3）-β-D葡聚糖会从真菌细胞壁中释放出来，从而使血液及其他体液中含量增高[19]。当真菌在体内含量减少时，机体免疫系统可将其清除。因此，体液中（1,3）-β-D葡聚糖的含量可作为诊断侵袭性真菌病的有效指标，多项研究共同支持（1,3）-β-D葡聚糖检测作为真菌诊断的微生物学依据[20]。（1,3）-β-D葡聚糖检测（G试验）适用于除隐球菌和接合菌以外的所有深部真菌感染的早期诊断。

四、讨论

血流感染是非常严重的全身性感染性疾病，常表现为重症疾病，具有较高的发生率和死亡率。早期恰当的初始抗菌治疗对于提高生存率至关重要。临床上对于细菌性血流感染的检测多采用血常规、血培养、CRP、PCT等方法。血培养是血流感染诊断的“金标准”，但是也存在周期长、有可能污染的缺陷。血培养的周期及污染一直是难以彻底解决的问题。血培养污染会使患者的住院时间延长，增加治疗成本。CRP无法区分细菌和病毒性感染。PCT无法区分细菌感染性炎症和非感染性损伤诱导炎症。

国内外对于内毒素和（1,3）-β-D葡聚糖在临床上应用的研究较多，而对于肽聚糖的研究则比较少。对肽聚糖、内毒素、（1,3）-β-D葡聚糖进行联合检测可区分革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及真菌，实现早期快速明确病原体的类型。有助于临床医生及时、调整为合适的抗菌药物，一方面提高疗效，另一方面可以减少细菌、真菌耐药性的产生。目前只有以（1,3）-β-D葡聚糖为靶点进行真菌诊断被写入了指南、共识，而基于内毒素、肽聚糖进行革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的检测由于缺乏丰富和有效的循证医学证据，暂未被纳入相关的临床指南中。

血流感染患者的生存率与治疗是否及时有较大联系。目前临床上对于疑似血流感染患者的治疗通常先及时进行经验性用药治疗，在明确造成感染病原体之后再进行针对性用药。因此寻找进行快速、准确地鉴别血流感染病原体的标志物以及检测新方法有助于及时进行有效治疗，同时减少广谱抗菌药的使用，缓解耐药压力。

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