重温经典：降钙素原的检测和应用

降钙素原的检测和应用

——《感染相关生物标志物临床意义解读专家共识》解读

感染是临床上的常见病和多发病, 可发生于人体任一部位, 可能会导致患者多个器官的炎症和并发症如肺炎、脓毒症等, 严重的感染甚至会危及生命。

大多数感染只要诊断准确、治疗恰当都可在相对较短的时间内治愈, 但有些感染仅凭症状、体征和影像学表现无法作出准确的诊断, 这时就需要进行实验室检测相关指标值来辅助诊断、判断病情严重程度, 以免发生误诊。

基于此, 2017年中国医药教育协会感染疾病专业委员会发布了《感染相关生物标志物临床意义解读专家共识》 (以下简称共识) 。该

共识系统、客观、全面地向临床医生介绍了常用和即将在临床推广应用的与感染相关的重要生物标志物, 发布后得到国内专家的一致认可和好评。

目前, 生物标志物已成为临床上鉴别感染、判断病情严重程度和患者预后的常用工具, 如炎性反应细胞类的白细胞、炎性反应介质类的白介素-6和白介素-8、炎性反应蛋白类的C-反应蛋白和降钙素原等。

降钙素原由于有较好的敏感性和特异性, 广泛用于感染性疾病的鉴别诊断及其严重程度的评估, 并可指导抗生素的使用。

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指南共识：

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本文就共识中有关降钙素原检测和应用的相关内容作进一步解读。

1 降钙素原的生物学特征

降钙素原是一种分子量为13 KDa的糖蛋白, 正常生理条件下由甲状腺旁C细胞生产, 故又被称为甲状腺降钙素。

但在细菌感染时, 肝脏的巨噬细胞和单核细胞、肺及肠道组织的淋巴细胞和内分泌细胞也可在内毒素、α-肿瘤坏死因子和白介素-6等的作用下合成并分泌降钙素原, 导致血清降钙素原水平显著升高。

此外, 降钙素原还是降钙素的前体, 可经特异性肽链内切酶裂解而产生降钙素。

不过, 在存在炎症时, 该过程受到抑制, 降钙素原及其裂解片段会进入循环系统, 使循环系统中的降钙素原水平升高。

与其他感染标志物相比, 降钙素原对细菌感染的特异性更好, 可以帮助医生更好地区分细菌和非细菌性感染。

正常情况下, 降钙素原产生后仅有少量进入外周血, 因此其在健康成年人外周血中的含量很低,<0.05μg/L, 以常用的检测手段无法有效地检出。

但人感染后外周血中的降钙素原水平会快速升高, 3 h后即可在外周血中检出, 6~12 h后达到峰值 (可高达1 000μg/L) , 且几乎不受肾功能状态的影响。

此外, 降钙素原水平升高的发生早于其他感染标志物水平的变化, 可用于感染的早期快速诊断。

2 降钙素原的检测方法及特点

降钙素原无激素活性, 其检测过程几乎不受外界干扰, 敏感性和特异性都很高, 广泛地用于感染的诊断。

降钙素原检测手段多种多样, 有放射免疫法、酶联免疫荧光法、胶体金比色法、免疫化学发光法、电化学发光法和免疫层析法等 (表1) 。

放射免疫法检测的敏感性较高, 但其耗时长且无法区分游离型和结合型降钙素原, 临床应用受到限制。

酶免疫法检测的特异性高, 但敏感性略低, 加之其最低检出限为0.1μg/L, 并不适用于健康人血清降钙素原检测。

比较而言, 酶联免疫荧光法检测不仅特异性高, 且敏感性也大大提高, 最低检出限为0.05μg/L, 同时可半自动化检测, 但检测的通量相对较小。

免疫层析法是一种“粗糙”的检测方法, 主要用于判断是否发生了感染, 操作简单且无需检测仪器, 较适合床旁检测。

胶体金比色法也是一种无需仪器的检测方法, 虽然其检测不能确定降钙素原的具体数值, 但可根据条带颜色肉眼比对、判断降钙素原水平范围, 是一种半定量的检测方法。

该法操作简单、报告结果快, 但结果易受检测操作者主观因素的影响, 适合床旁检测。

电化学发光法是近年来发展较快的一种发光分析方法, 敏感性高, 最低可检出0.02μg/L的降钙素原, 同时可实现全自动大批量检测, 检测时间也相对较短。

此外, 该法检测的精密度较高。

中山大学附属中山医院检验医学中心进行的一项研究显示, 电化学发光法检测的总体不精密度<1.21%, 功能灵敏度为0.034μg/L (厂商标准是0.06μg/L)。

与免疫层析法相比, 电化学发光法检测具有更高的阳性检出率。

国内进行的一项对照研究显示, 电化学发光法和胶体免疫层析法检测的降钙素原检出率分别为100%和71.7%。

另一项研究则发现, 对降钙素原水平<2μg/L的患者, 两法检测的检出率差异更大:电化学发光法检测的检出率为100%, 而胶体免疫层析法检测的检出率仅为42.3%。

与手动和半自动检测方法相比, 自动化检测方法的检测时间相对较短, 且可获得更为准确的检测值。

其中, 应用罗氏诊断公司生产的Elecsys®BRAHMS PCT检测所需的样品量小, 检测范围也相对较宽 (表2) 。

总体来看, 降钙素原的检测方法分为定量、半定量和定性三类。

电化学发光法和酶联免疫荧光法是降钙素原的主要定量检测方法, 特异性、敏感性和精密度都较高。

但酶联免疫荧光法为半自动检测方法, 检测通量较小, 单次检测时间相对较长;而电化学发光法可全自动检测, 检测通量大, 检测时间短。

半定量的胶体金比色法和定性的免疫层析法检测虽然操作简单、不需使用特殊仪器, 但结果易受检测者主观因素的影响, 多用于床旁检测。

3 降钙素原的溯源性

降钙素原的检测方法多样, 不同检测方法使用的仪器又不同, 这就可能出现检测值无法准确表达、不同检测方法所获结果之间无法进行比较等问题, 如电化学发光法和免疫层析法由于检测的敏感性和特异性不同, 对同一个样品可能会得出不同的检测结果, 进而导致错误的诊断和治疗, 而对检测结果进行溯源能提高检测结果的可靠性和可比较性, 由此更好地辅助诊断。

溯源性是指通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链, 使检测结果或检测的标准值能与规定的参考标准、通常是国家或国际的检测标准联系起来的特征。

简单来说, 就是使用同源校准系统的检测结果, 在最大程度上保证所获检测结果之间具有可比较性。

早在1998年, 欧共体就规定了“溯源性”是体外诊断医学仪器的必备条件之一。

溯源性是解决临床检测结果准确性的关键, 可保证检测结果在计量上能溯源到国际单位制或者可用的国际约定参考检测程序或校准物质。

如果没有可用的溯源用“校准物质”或“参考检测程序”, 则需自行建立, 而降钙素原检测就属于需自行建立的情况。

由于现对降钙素原检测的“校准物质”和“参考检测程序”尚无统一的共识, 检测仪器生产厂商只能自行建立。

BRAHMS公司为了保证降钙素原检测结果的可靠性, 除建立了特有的一级校准品第一代参考物质PTN47和第二代参考物质PCT115外, 还建立了特有的溯源校准传递做法。

目前, 所有的降钙素原检测都溯源到BRAHMS公司的降钙素原LIA, 且都采用一致的临界值。

一项研究分别应用Kryptor、Vidas和Elecsys/Cobas BRAHMS PCT检测了1 575例患者的降钙素原水平, 发现这3种检测仪器的检测结果具有等价性, 且显示以0.5μg/L作为临界值是安全的。

需要特别注意的是, ISO 17511指出, 在相同的计量水平下, 检测相同量的两种检测程序的检测结果具有相关性, 但这样的水平相关性不提供计量的可溯源性。

所以, 与BRAHMS公司校准品比对的相关性并不表示有溯源性。

虽然有些厂商也宣称自己生产的检测仪器具有溯源性, 但其中有一部分是基于BRAHMS公司的0.5或2μg/L的判断限值, 无法得到可靠的判断限值, 需经大量临床试验予以验证。

4 降钙素原检测的临床应用

降钙素原是一种急性时相反应蛋白, 其水平能反映感染性疾病的活动程度。

病毒感染和非特异性炎症不会导致降钙素原水平升高, 但细菌感染、严重休克和多器官功能衰竭综合征等都可导致降钙素原水平显著升高, 且升高幅度与病情严重程度和患者预后密切相关。

因此, 降钙素原检测在感染性疾病的鉴别诊断、危重患者监测及其治疗效果评估、预后判断和用药指导等方面具有很高的临床应用价值。

美国FDA已批准降钙素原检测可用于辅助指导抗生素的使用。

4.1 用于感染性疾病的鉴别诊断

当发生系统性感染、严重炎症或脓毒血症时, 患者外周血中的降钙素原水平会迅速升高, 而在发生移植物宿主排异反应、肿瘤相关发热、病毒感染或过敏等炎性反应时, 患者的降钙素原水平不升高或仅轻微升高, 故降钙素原水平可用于感染性疾病的鉴别诊断。

中国《降钙素原 (PCT) 急诊临床应用的专家共识》指出, 全身炎症反应综合征、脓毒症、严重脓毒症和脓毒症休克患者的降钙素原水平依次升高, 且与病情严重程度呈正相关。

一项共纳入3 487例患者的荟萃分析显示, 降钙素原水平用于脓毒症诊断的总体敏感性和特异性分别为0.77和0.79, 特异性和敏感性曲线下面积为0.85, 降钙素原水平是诊断脓毒症的较好的生物标志物。

此外, 还有研究显示, 降钙素原水平可用于快速区分非传染性的全身炎症反应综合征和细菌培养结果为阴性的脓毒症, 细菌培养结果为阴性的脓毒症患者的降钙素原水平显著高于全身炎症反应综合征患者, 且临界值为1.43μg/L时的敏感性 (92%) 和特异性 (83%) 最好。

4.2 动态监测用于感染性疾病严重程度及预后的判断

Assicot等于1993年首次报告了血清降钙素原水平似与细菌感染的严重性有关, 后来的研究发现不仅与感染的严重性相关, 还与感染的严重程度相关。

降钙素原水平在细菌感染后2~3 h即升高, 并在12~24h达到峰值, 会随病情减退而逐渐下降至正常水平。

国外进行的一项对社区获得性肺炎 (community-acquired pneumonia, CAP) 患者的研究发现, 有细菌感染的CAP患者的降钙素原水平为4.9μg/L, 远高于无感染患者的1.5μg/L, 且有细菌感染的CAP患者在ICU中的降钙素原水平会随并发症 (感染性休克、多器官功能障碍、急性呼吸窘迫综合征和弥漫性血管内凝血) 发展而逐渐升高, 最终在ICU死亡患者的降钙素原水平为5.6 (2.4~6.1) μg/L, 远高于幸存者的1.5 (0.6~5.4) μg/L (P<0.000 1) 。

4.3 用于指导抗生素的起始治疗

在感染性疾病治疗的初始阶段常有抗生素过度使用的情况, 如研究显示呼吸道感染患者中有75%接受过抗菌治疗, 尽管呼吸道感染的最主要原因是病毒感染。

降钙素原是一种敏感性较高的感染相关生物标志物, 其水平能用于较早地诊断是否发生了细菌感染, 以指导抗生素的使用, 减少抗生素的滥用。

在大量临床研究的基础上, 有研究者总结出了在不同降钙素原水平时的抗生素使用建议(表3) 。

一项非劣效性试验以降钙素原水平0.25μg/L作为是否使用抗生素的临界值比较了降钙素原水平和标准治疗指导的急性呼吸道感染的抗生素使用效果, 发现降钙素原水平指导能显著减少抗生素的使用:

对照组中有36.7%的患者接受了抗生素治疗, 但降钙素原水平指导组中接受抗生素治疗的患者比例仅21.5%, 而经调整后的意向治疗分析显示两组患者的重大健康损害天数基本一致。

4.4 用于指导抗生素的减量和停用

长时间使用抗生素会增加产生细菌耐药和发生毒副反应的风险, 因此适时的抗菌药物减量和停用至关重要。

降钙素原是一种敏感性较高的感染相关生物标志物, 其水平可有效地反映治疗效果, 以指导抗菌药物的使用, 避免耐药菌产生。

欧洲《成人下呼吸道感染管理指南》推荐, 降钙素原水平可用于评估CAP患者的病情, 并指导抗菌药物的使用。

国外进行的一项研究显示, 应用降钙素原水平指导抗菌药物使用后, 脓毒症和 (或) 急性肺炎患者的用药时间和住院时间都显著缩短, 同时再次入院和感染复发的患者比例也都显著降低。

Stolz等进行的一项随机、对照、多中心临床研究则显示, 与72 h的微生物学检查结果相比, 应用基于降钙素原水平指导的抗生素降阶治疗可显著缩短呼吸机相关肺炎患者的抗生素治疗疗程 (累计使用抗生素天数分别为1 341和1 077 d) , 且不会对患者造成不良后果。

此外, 降钙素原水平指导组的停药比显著高于对照组 (风险比为2.235, P=0.031) , 同时28 d无抗生素生存日亦显著高于对照组[分别为13 (2~21) 和9.5 (1.5~17) d, P=0.038], 而两组患者的不使用呼吸机时间、ICU治疗时间、总住院时间和28d死亡率等都无显著差异。Bouadma等进行的一项大型、前瞻性、多中心临床研究也得到了类似结果。

正是基于这些研究的可靠证据, 美国感染性疾病学会和美国胸科学会2016年联合发布的成人医院获得性肺炎和呼吸机相关肺炎管理的临床实践指南推荐, 可依据降钙素原水平结合临床标准决定医院获得性肺炎和呼吸机相关肺炎患者是否停用抗生素。

5 结语

降钙素原是目前临床常用且指导意义较大的重要细菌感染生物标志物, 与传统的炎症标志物相比, 具有可用于早期诊断且特异性和敏感性都高、同时检测快速和结果准确等特点, 临床上广泛用于脓毒血症、全身重症细菌感染的早期诊断。

此外, 根据降钙素原水平的动态变化, 可判断感染的严重程度、治疗效果和患者预后, 并能用于指导抗菌药物的合理使用。

作者：朱美英,曹鄂洪 来源：上海医药,2018,39(01):14-18.

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