翻譯：梁江洪 校對(duì)：黎一蓉 審核：季春蓮
摘要
關(guān)鍵詞：膿毒癥，重癥監(jiān)護(hù)，感染，休克，決策，重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）
介紹
膿毒癥雖然很早就被認(rèn)識(shí)到，但仍然對(duì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。2017年，全球疾病負(fù)擔(dān)研究報(bào)告稱，每年有4890萬膿毒癥病例并有1100萬膿毒癥相關(guān)死亡，占全球死亡人數(shù)的近20%。在美國(guó)，每年有170萬例膿毒癥病例和27萬例相關(guān)死亡，使其成為國(guó)內(nèi)醫(yī)院死亡的主要原因之一。在成年膿毒癥幸存者中，有1/3在一年內(nèi)死亡，1/6的人經(jīng)歷了嚴(yán)重的長(zhǎng)期患病和反復(fù)住院治療。冠狀病毒大流行加劇使這些數(shù)據(jù)明顯升高——導(dǎo)致全球680多萬人死亡，其中美國(guó)死亡110萬人——突顯了我們對(duì)新型病原體和膿毒癥的脆弱性。
為什么膿毒癥如此難以控制？最大的挑戰(zhàn)之一在于病原體的異質(zhì)性及其多變的臨床表現(xiàn)。膿毒癥是一種綜合征，而不是一種統(tǒng)一的疾病。它是多種病原體和不同宿主環(huán)境相互作用的最終走向（仍未被完全理解），因此很難應(yīng)用一刀切的診斷和治療方法。此外，膿毒癥通常進(jìn)展迅速且致命，這更增加了不明確的緊迫性。因此，迫切需要能夠快速準(zhǔn)確地檢測(cè)到膿毒癥發(fā)作并預(yù)測(cè)其治療反應(yīng)的生物標(biāo)志物。
在這篇綜述中，我們將簡(jiǎn)要描述目前膿毒癥的定義和生物標(biāo)志物的理想特征。然后，我們將深入研究目前可用的和正在開發(fā)的膿毒癥生物標(biāo)志物。
膿毒癥定義
自從公元前8世紀(jì)Homer創(chuàng)造了膿毒癥這個(gè)詞以來，它已經(jīng)歷了多次迭代。膿毒癥的現(xiàn)代術(shù)語來自1991年國(guó)際共識(shí)會(huì)議：嚴(yán)重膿毒癥定義的區(qū)別（由重癥醫(yī)學(xué)會(huì)、歐洲重癥醫(yī)學(xué)會(huì)、美國(guó)胸科醫(yī)師學(xué)會(huì)、美國(guó)胸科學(xué)會(huì)和外科感染學(xué)會(huì)主辦）。該會(huì)議的目標(biāo)是創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的定義和概念，使臨床醫(yī)生能夠更好地檢測(cè)膿毒癥，從而更好地治療危重患者（以及幫助研究人員追蹤膿毒癥）。會(huì)議委員會(huì)介紹了全身性炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）標(biāo)準(zhǔn)，它描述了呼吸頻率、心率、體溫和白細(xì)胞計(jì)數(shù)的紊亂，預(yù)示著對(duì)感染或其他身體損傷的強(qiáng)烈炎癥反應(yīng)。因此，指南至此將膿毒癥定義為懷疑或證實(shí)感染的SIRS。他們進(jìn)一步將嚴(yán)重膿毒癥定義為伴有器官功能障礙的膿毒癥，并將膿毒癥休克定義為“其他原因無法解釋的以持續(xù)低血壓為特征的急性循環(huán)衰竭”。
1991年的共識(shí)會(huì)議有助于提高對(duì)膿毒癥的認(rèn)識(shí)，并為臨床醫(yī)生制定了概念框架和便于使用的臨床標(biāo)準(zhǔn)。然而，這些標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常被批評(píng)為局限和不具體。2001年舉行了第二次國(guó)際會(huì)議，擴(kuò)大了先前的指導(dǎo)方針。他們建議不要僅僅依賴SIRS標(biāo)準(zhǔn)作為診斷點(diǎn)，并擴(kuò)大了“膿毒癥的體征和癥狀”這一短語，以包括更廣泛的臨床癥狀和體格檢查結(jié)果，如精神狀態(tài)改變、尿少、毛細(xì)血管再充盈減慢、高血糖或低血糖。
2016年，美國(guó)危重病醫(yī)學(xué)會(huì)和歐洲危重病醫(yī)學(xué)會(huì)（SCCM/ESICM）發(fā)布了膿毒癥和膿毒性休克的第三個(gè)國(guó)際共識(shí)定義（稱為Sepsis-3.0）。工作組的目標(biāo)是創(chuàng)建定義，以反映我們對(duì)膿毒癥病理生物學(xué)的最新理解。因此，膿毒癥目前被定義為“由宿主對(duì)感染反應(yīng)失調(diào)引起的威脅生命的器官功能障礙?！薄?/p>
目前的定義有三個(gè)核心組成部分：器官功能障礙、宿主失調(diào)和感染。雖然這些條件可能看起來很明顯，但它們并不容易識(shí)別。器官功能障礙可能是最直接的因素；Sepsis-3.0指南推薦使用順序器官衰竭評(píng)分（SOFA）來量化終末器官損傷，評(píng)分變化2+表示危及生命的功能障礙。然而，其他診斷成分的檢測(cè)仍然存在問題。正如將在這篇綜述文章中討論的那樣，目前用于鑒定病原體的測(cè)試是耗時(shí)且不敏感的，并且由于我們對(duì)這種復(fù)雜綜合征的了解仍然有限，用于鑒定宿主反應(yīng)失調(diào)的檢測(cè)很少。然而，我們可以越來越肯定地說，沒有單一的生物標(biāo)志物可以概括膿毒癥，因此需要新的方法來優(yōu)化診斷和治療。
生物標(biāo)志物的定義：
什么是理想的生物標(biāo)志物？
生物標(biāo)志物（biomarker）有可客觀測(cè)量的特點(diǎn)，可以作為正常生物過程、致病過程或?qū)χ委煾深A(yù)的藥理學(xué)反應(yīng)的指標(biāo)。被測(cè)量的特征可以有很大的不同，從簡(jiǎn)單的臨床表現(xiàn)，如生命體征，到X射線檢查結(jié)果，再到血漿分子。生物標(biāo)志物的用途也有很大的不同。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院生物標(biāo)志物定義工作組概述了生物標(biāo)志物在醫(yī)學(xué)中的基本用途，包括（但不限于）診斷疾病或病癥的存在，監(jiān)測(cè)疾病或病癥的進(jìn)展，評(píng)估治療或藥效學(xué)反應(yīng)，預(yù)測(cè)或風(fēng)險(xiǎn)分層患者預(yù)后，以及預(yù)測(cè)對(duì)干預(yù)措施有不同反應(yīng)的患者亞組。
理想的生物標(biāo)志物應(yīng)該是快速的、可重復(fù)的、具有成本效益的和可鑒別的。本綜述的重點(diǎn)將放在生物標(biāo)志物的兩個(gè)方面（1）診斷病原體的存在，（2）診斷宿主反應(yīng)的失調(diào)，以及預(yù)測(cè)膿毒癥預(yù)后。
病原體生物標(biāo)志物
微生物培養(yǎng)長(zhǎng)期以來一直是病原體檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在使用的方法與Robert Koch及其同事在19世紀(jì)開發(fā)的方法（在培養(yǎng)基中培養(yǎng)微生物，然后測(cè)試它們對(duì)抗菌藥物的反應(yīng)）沒有太大區(qū)別。然而，這種方法有幾個(gè)缺點(diǎn)，特別是在處理危重患者時(shí)。最明顯的缺點(diǎn)是培養(yǎng)周期。標(biāo)準(zhǔn)細(xì)菌培養(yǎng)至少需要24到72小時(shí)微生物才能生長(zhǎng)，然后再增加24到48小時(shí)才能得到抗菌藥物敏感性信息。在處理特殊的細(xì)菌或其他微生物（如病毒和真菌）時(shí)，這個(gè)時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)得更多。還有技術(shù)方面的考慮；培養(yǎng)通常需要大量的標(biāo)本、無菌程序以避免污染，并反復(fù)的檢測(cè)。
最后，膿毒癥需要得到及時(shí)治療。數(shù)據(jù)顯示，膿毒癥患者首次給藥延遲會(huì)增加住院死亡風(fēng)險(xiǎn)，并且每延遲1小時(shí)與死亡風(fēng)險(xiǎn)之間存在線性關(guān)系。各種社會(huì)指南和質(zhì)量改進(jìn)措施要求在首次懷疑膿毒癥時(shí)給予抗菌藥物，優(yōu)先于并經(jīng)常在血液培養(yǎng)之前給予抗菌藥物。然而，不加區(qū)分地使用抗菌藥物也有其自身風(fēng)險(xiǎn)，包括抗菌藥物選擇不恰當(dāng)、隨后的培養(yǎng)結(jié)果受影響以及多重耐藥微生物的出現(xiàn)。
因此，開發(fā)微生物快速檢測(cè)標(biāo)志物已成為人們關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。這些新測(cè)試技術(shù)可以更高效：具體來說，是（1）核酸擴(kuò)增和（2）宏基因組學(xué)分析。
核酸擴(kuò)增技術(shù)：基于核酸擴(kuò)增的檢測(cè)（NAATs）技術(shù)是通過尋找病原體特異性基因序列（DNA或RNA）然后將其擴(kuò)增到可測(cè)量的水平來識(shí)別病原體。具體而言，多重定量實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)（qRT-PCR）方法是利用熒光探針測(cè)量病原體DNA/RNA的存在并定量測(cè)其數(shù)量。這些檢測(cè)還可以確定與抗菌藥物耐藥性相關(guān)的病原體基因，例如賦予金黃色葡萄球菌耐甲氧西林的mecA基因。這些檢測(cè)的周期為數(shù)小時(shí)，可以直接對(duì)患者全血樣本進(jìn)行檢測(cè)，而且樣本量比傳統(tǒng)的血液培養(yǎng)方法要小得多。
目前有兩種CE認(rèn)證的NAATs（“Conformité Européene,”即符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)）是LightCycler SeptiFast Test（Roche診斷）和Magicplex Sepsis Real-Time Test（Seegene）。LightCycler SeptiFast Test可檢測(cè)19種細(xì)菌、5種念珠菌和煙曲霉，以及耐藥標(biāo)記物mecA。它的周期為6小時(shí)，只需要1.5毫升患者血液。Magicplex Sepsis Real-Time Test可檢測(cè)90多種病原體（73種革蘭氏陽性菌，12種革蘭氏陰性菌，6種真菌），以及耐藥標(biāo)記物mecA, vanA和vanB。它的周期為8至10小時(shí)，同樣需要最少的血液樣本量來處理。
然而，這兩種測(cè)試都存在靈敏度和特異性較差的問題。對(duì)于LightCycler SeptiFast Test，一項(xiàng)對(duì)41項(xiàng)研究的薈萃分析（與血液培養(yǎng)相比，共10493項(xiàng)SeptiFast測(cè)試）報(bào)告了68%（95%置信區(qū)間（CI），63%-73%）的總敏感性和86%（95% CI，84%-89%）的特異性。另一項(xiàng)薈萃分析僅包括來自期刊出版物的數(shù)據(jù)，結(jié)果略有改善：敏感性為75%（95% CI，65%-83%），特異性為92%（95% CI，90%-95%）。同樣，Magicplex Sepsis RT檢測(cè)的臨床研究也顯示出不同的測(cè)試性能，敏感性和特異性分別為29%至65%和66%至95%。因此，它們只能被推薦為常規(guī)培養(yǎng)有價(jià)值的輔助手段，特別是在患者可能在培養(yǎng)物收集之前已經(jīng)開始使用抗菌藥物的情況下。
基于T2磁共振（T2MR）的方法將PCR技術(shù)與微型磁共振技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步提高了檢測(cè)的靈敏度和特異性。在T2MR檢測(cè)中，經(jīng)過PCR擴(kuò)增步驟后，通過雜交檢測(cè)擴(kuò)增的遺傳物質(zhì)與富含探針的超順磁性納米顆粒，從而在T2MR信號(hào)中引起可檢測(cè)到的大變化。目前有兩種FDA批準(zhǔn)和CE標(biāo)記的檢測(cè)可用。T2 Candida檢測(cè)（T2 Biosystems）可以鑒定出5種念珠菌，它們約占臨床念珠菌病例的95%。該方法具有良好的靈敏度和特異性，分別為89% ~ 91%和99%。T2Bacteria試驗(yàn)（T2 Biosystems）可鑒定6種常見細(xì)菌（糞腸球菌、金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鮑曼不動(dòng)桿菌、銅綠假單胞菌、大腸桿菌）。結(jié)果表明，該方法的敏感性和特異性均達(dá)90%。與常規(guī)NAATs相比，這兩種檢測(cè)方法的周期更短，為3至5小時(shí)。然而，鑒于它們的病原體樣本有限，以及檢測(cè)抗菌藥物耐藥性的能力有限，因此臨床應(yīng)用范圍仍然很窄。
宏基因組技術(shù)：宏基因組技術(shù)是指在不使用特定病原體引物的情況下對(duì)核酸進(jìn)行測(cè)序，而不是依賴于更通用的擴(kuò)增子（如細(xì)菌和真菌的16S和18S核糖體基因）或非靶向的下一代測(cè)序方法（NGS）。SepsiTest（Molzym）是一種CE標(biāo)記的可用測(cè)試，使用基于擴(kuò)增子的PCR和Sanger第一代測(cè)序。Sanger測(cè)序技術(shù)涉及單個(gè)病原體菌落的傳代培養(yǎng)和測(cè)序，這使得假陽性率低，但也降低了靈敏性。實(shí)際上，SepsiTest具有78%至92%的優(yōu)秀特異性，但變化更大的靈敏度為21%至87%。iDTECT Dx Blood檢測(cè)（PathoQuest）是唯一市售的NGS檢測(cè)。在一項(xiàng)針對(duì)疑似感染的免疫功能低下成年患者的多中心、前瞻性、概念驗(yàn)證研究中，該檢測(cè)方法檢測(cè)出臨床相關(guān)細(xì)菌或病毒感染的比例明顯高于傳統(tǒng)方法（即培養(yǎng)），陰性預(yù)測(cè)值為98.4%（95% CI，95.3%-100%）。
基于宏基因組學(xué)檢測(cè)技術(shù)的理論優(yōu)勢(shì)在于，任何病原體——細(xì)菌、病毒、真菌和寄生蟲——都可以在一次檢測(cè)中檢測(cè)到，以及任何已知的抗微生物藥物的耐藥性基因。然而，這也是一個(gè)缺點(diǎn)，至少在現(xiàn)在。目前，這些測(cè)試對(duì)于什么構(gòu)成臨床顯著微生物負(fù)荷沒有一致的參考標(biāo)準(zhǔn)。這些測(cè)試可以檢測(cè)到微生物物質(zhì)，而伴隨培養(yǎng)不能檢測(cè)到的微生物物質(zhì)，而且濃度要小得多，這就提出了一個(gè)問題，即它們識(shí)別的是真正的感染，還是定植或污染。
總的來說，這些新興的病原體標(biāo)志物令人興奮，可能預(yù)示著一個(gè)更準(zhǔn)確、更快速的微生物檢測(cè)新時(shí)代。然而，它們?nèi)匀挥芯窒扌裕枰谖磥韼啄昙右越鉀Q。首先，仍需要大型多中心試驗(yàn)來證明其在日常臨床應(yīng)用中的有效性、益處和實(shí)用性。其次，檢測(cè)技術(shù)和具有臨床意義的閾值必須在各個(gè)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化。第三，目前，許多技術(shù)涉及臨床實(shí)驗(yàn)室不容易獲得的生物信息學(xué)技能和專業(yè)知識(shí)；這種差距促使外包和樣本轉(zhuǎn)移到其他機(jī)構(gòu)，從而導(dǎo)致額外的時(shí)間延遲、成本和數(shù)據(jù)隱私問題。
宿主反應(yīng)的生物標(biāo)志物
關(guān)于膿毒癥，William Osler有一句名言:“除極少數(shù)情況外，病人都死于身體對(duì)感染的反應(yīng)，而非感染本身?！币粋€(gè)多世紀(jì)以前，醫(yī)生就能識(shí)別膿毒癥的癥結(jié)所在，但我們?nèi)匀粵]有開發(fā)出足夠的宿主對(duì)膿毒癥反應(yīng)的標(biāo)志物。已有超過100種分子被提出作為宿主反應(yīng)失調(diào)的潛在標(biāo)記物，每種分子都試圖捕獲不同的反應(yīng)類型，從炎癥到免疫抑制再到內(nèi)皮功能障礙。
經(jīng)典生物標(biāo)志物的附加部分：最廣泛研究的感染性宿主反應(yīng)的經(jīng)典生物標(biāo)志物包括乳酸、CRP和降鈣素原。然而，鑒于膿毒癥病理生理學(xué)的復(fù)雜性和患者群體的異質(zhì)性，沒有單一的標(biāo)志物占主導(dǎo)地位。乳酸是Sepsis-3.0定義的膿毒癥休克的一部分，在這種情況下，需要足夠的容量復(fù)蘇，但血清水平仍大于2mmol/l才能診斷。然而乳酸是一種非特異性標(biāo)志物，可因其他休克狀態(tài)、非休克病因或清除不良而升高。同樣，CRP是肝臟對(duì)炎癥信號(hào)（如IL-6）而產(chǎn)生的急性期反應(yīng)物，也可因各種非感染性病因而升高。在一項(xiàng)對(duì)900名患者的大型薈萃分析中，發(fā)現(xiàn)CRP區(qū)分感染性和非感染性炎癥的敏感性僅為75%，特異性更低，為67%。降鈣素原是降鈣素的前體肽，在全身性炎癥狀態(tài)下會(huì)升高。在一項(xiàng)包含30多項(xiàng)研究的大型薈萃分析中，降鈣素原水平區(qū)分感染性炎癥和非感染性炎癥的總敏感性為77%，特異性為79%。
在過去的十年中，人們對(duì)利用“組學(xué)”方法對(duì)膿毒癥患者進(jìn)行識(shí)別和預(yù)后預(yù)測(cè)越來越感興趣。術(shù)語“組學(xué)”指的是綜合描述生物數(shù)據(jù)池的技術(shù)；例如基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)。目的是利用這些大型數(shù)據(jù)集來識(shí)別隊(duì)列之間的重要差異，這可能會(huì)識(shí)別到失調(diào)的途徑并預(yù)測(cè)治療反應(yīng)。
基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)：鑒定和表征膿毒癥組學(xué)的第一個(gè)主要工作是使用微陣列平臺(tái)在兒科人群中完成的。2009年，Wong等人從美國(guó)多個(gè)醫(yī)療中心的重癥膿毒癥兒科人群和對(duì)照人群中收集了入院血液樣本。然后，他們利用微陣列技術(shù)比較兩個(gè)隊(duì)列之間的差異；該過程包括分離RNA，轉(zhuǎn)化為帶標(biāo)記的cDNA，最后將cDNA雜交以支持與免疫反應(yīng)和病原體特征相關(guān)的特定基因（微陣列芯片）對(duì)應(yīng)到的核苷酸序列排列表面。樣品與微陣列探針之間的雜交數(shù)量反映了特定mRNA物種的豐度。Wong等人首先確定了膿毒癥患者與非膿毒癥患者差異表達(dá)的基因列表（>6000個(gè)基因）。進(jìn)一步的非監(jiān)督聚類分析和主成分分析表明，在膿毒癥隊(duì)列中，出現(xiàn)了3個(gè)亞組，分別標(biāo)記為A、B和C亞組。他們發(fā)現(xiàn)亞組A與適應(yīng)性免疫反應(yīng)、糖皮質(zhì)激素受體和鋅代謝相關(guān)的基因相對(duì)下調(diào)，以及有較高的疾病嚴(yán)重程度和死亡率相關(guān)。然后，他們通過開發(fā)100個(gè)基因的可視分類模型以簡(jiǎn)化微陣列，發(fā)現(xiàn)這樣可以更容易地用于臨床實(shí)踐。有趣的是，在一項(xiàng)針對(duì)300名兒科患者的前瞻性觀察研究中，他們發(fā)現(xiàn)被分為A亞組（基于入院血液采樣）的患者在接受類固醇治療時(shí)死亡率更高，這表明遺傳標(biāo)記與臨床相關(guān)表型之間存在潛在的聯(lián)系。
2016年，Davenport等人發(fā)表了他們關(guān)于成人膿毒癥人群的開創(chuàng)性工作。在研究中，他們招募了來自英國(guó)多家醫(yī)院的ICU成年社區(qū)獲得性肺炎膿毒癥患者。然后，對(duì)他們ICU入院時(shí)收集的血液樣本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組微陣列分析，并描述了2個(gè)轉(zhuǎn)錄組膿毒癥反應(yīng)特征，稱為SRS1和SRS2。SRS1組與相對(duì)免疫抑制、內(nèi)毒素耐受性和T細(xì)胞衰竭有關(guān)。SRS1組包括死亡率的臨床結(jié)果更差。這些研究人員隨后根據(jù)這些數(shù)據(jù)開發(fā)了一個(gè)七基因分類器模型，該模型在預(yù)測(cè)SRS分組方面表現(xiàn)良好。該方案在糞便性腹膜炎人群中得到了重復(fù)，這意味著在不同感染源的膿毒癥人群中具有一定的普遍性。有趣的是，在糞便性腹膜炎研究中，作者觀察了多個(gè)時(shí)間點(diǎn)（而不是單一入院時(shí)間點(diǎn)），發(fā)現(xiàn)一些患者會(huì)在第1天和第5天之間“切換”SRS分組，這種演變的表型與臨床結(jié)果相對(duì)應(yīng)。
在一項(xiàng)有趣的“概念驗(yàn)證”研究中，Antcliffe等人重新分析了一小部分仍有可用血液樣本的VANISH（血管加壓素與去甲腎上腺素作為感染性休克的初始治療）試驗(yàn)參與者。該研究說明了分子標(biāo)志物為臨床實(shí)踐提供信息的潛力。他們將SRS分類應(yīng)用于這些受試者，以探索SRS與氫化可的松治療反應(yīng)之間的關(guān)系。令人驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)SRS2組——免疫抑制較少的組——在接受類固醇治療時(shí)的死亡率要高得多（42%對(duì)8%），而SRS1組的死亡率沒有顯著變化（33%對(duì)37%）。盡管結(jié)果是反直覺和發(fā)人深省的，但SRS2的小樣本量（n=55）和該人群的高死亡率可能表明一個(gè)不穩(wěn)定的效應(yīng)估計(jì)。
這種分子技是相當(dāng)新的，在相對(duì)較小的樣本量上進(jìn)行試驗(yàn)，因此可能導(dǎo)致不穩(wěn)定或不可推廣的亞分組。Sweeney等人在2018年的研究中試圖解決這些問題，在該研究中使用了膿毒癥患者的多個(gè)公共轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集。他們利用非監(jiān)督聚類分析，從900名受試者的衍生隊(duì)列和600名患者組成的驗(yàn)證集中確定了33個(gè)轉(zhuǎn)錄本分類器。基于基因本體和通路分析，將他們的組標(biāo)記為炎癥性、適應(yīng)性和凝血性。這些分子特征符合相關(guān)的臨床特征。適應(yīng)性群集的死亡率最低，而炎癥性和凝血性群集的死亡率相似地升高。將這些亞組應(yīng)用于住院的COVID-19患者人群時(shí)，進(jìn)一步驗(yàn)證了這些亞組，并再次證明適應(yīng)性組患者預(yù)后更好，炎癥性或凝血性組患者死亡率高。
隨著這些新的分子分析技術(shù)出現(xiàn)，通過即時(shí)檢測(cè)對(duì)膿毒癥危重患者進(jìn)行表型分析的時(shí)代即將到來，但是關(guān)于膿毒癥患者的遺傳和蛋白質(zhì)組學(xué)特征的重要問題仍未得到解答：這些模式是先天的還是對(duì)病原體和其他條件的動(dòng)態(tài)反應(yīng)？它們是否有因果關(guān)系，是否可以使它們轉(zhuǎn)化以改善臨床結(jié)果，或者它們純粹是病原體-宿主反應(yīng)的反映？迄今為止，與免疫和凝血途徑相關(guān)的研究干預(yù)措施的試驗(yàn)沒有顯示出益處，有些甚至是有害的。
代謝組學(xué)：代謝組學(xué)是“組學(xué)”技術(shù)在膿毒癥研究中的最新應(yīng)用。代謝組學(xué)是對(duì)代謝組的研究，是指由生物體中負(fù)責(zé)代謝過程的細(xì)胞產(chǎn)生的小分子（<1500 Da）的積累。因此，代謝組學(xué)的數(shù)據(jù)提供了人體細(xì)胞代謝的“實(shí)時(shí)”快照，反過來又反映了身體的潛在生理狀態(tài)。此外，代謝物是細(xì)胞反應(yīng)的最下游副產(chǎn)物，包括先前的基因組，蛋白質(zhì)組學(xué)和環(huán)境效應(yīng)，通常被稱為“基因型和表型之間的聯(lián)系”。
代謝組學(xué)研究一般有兩種方法，靶向和非靶向?qū)嶒?yàn)，類似于上述病原體NAAT檢測(cè)技術(shù)。有靶向的實(shí)驗(yàn)尋找特定的預(yù)先確定的分子，并允許研究人員測(cè)試特定的假設(shè)；然而，調(diào)查人員還必須依賴已有的數(shù)據(jù)和概念，因此受到當(dāng)前知識(shí)狀態(tài)的限制。非靶向?qū)嶒?yàn)著眼于“全球”代謝物，即在一個(gè)單一的無偏見實(shí)驗(yàn)中觀察數(shù)千種代謝物；然后，研究人員可以進(jìn)行探索性研究，比較不同人群之間的代謝譜，例如膿毒癥與非膿毒癥，或危重癥與病情穩(wěn)定的受試者。
代謝組學(xué)研究中使用了三種類型的分析技術(shù):核磁共振（NMR），氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）和液相色譜-質(zhì)譜（LC-MS）。核磁共振分析測(cè)量來自原子同位素原子核的信號(hào)，可以提供詳細(xì)的分子結(jié)構(gòu)信息。GC-MS和LC-MS測(cè)定的是液相或氣相色譜分離后帶電代謝物的質(zhì)荷比，可以提供更高的靈敏度和廣泛的代謝物檢測(cè)?；谶@些原因，GC-MS和LC-MS更常用于膿毒癥代謝組學(xué)的研究。
目前已發(fā)表的代謝組學(xué)研究主要集中在膿毒癥的診斷、預(yù)后和治療反應(yīng)上。值得注意的是，這些研究中許多是單中心、小樣本，因?yàn)檫@一領(lǐng)域仍然很新穎，需要特殊的專業(yè)知識(shí)和成本。
在膿毒癥診斷方面，大多數(shù)代謝組學(xué)研究都集中在膿毒癥與無菌SIRS的鑒別問題上。最常涉及的代謝途徑包括氨基酸和胺，脂肪酸相關(guān)代謝物以及磷脂。Neugebauer等人進(jìn)行了迄今為止規(guī)模最大的研究，對(duì)406例患者進(jìn)行了多區(qū)域回顧性分析（非感染性SIRS66例，肺炎100例，尿路感染112例，腹腔感染83例，血流感染45例）。研究人員在入院前24小時(shí)內(nèi)抽取患者的血液樣本，對(duì)其進(jìn)行靶向LC-MS，重點(diǎn)關(guān)注與氨基酸和胺，脂肪酸以及磷脂相關(guān)的途徑。他們發(fā)現(xiàn)膿毒癥組與非膿毒癥組相比，有26種代謝物存在顯著差異，包括3種脂酰肉堿、3種氨基酸、5種生物胺、8種甘油磷脂和7種鞘磷脂。然后，他們選擇具有最佳判別值的代謝物（在此具體是：鞘脂SM C 22:3和甘油磷脂lysoPCaC 24:0）進(jìn)行二元邏輯回歸，計(jì)算膿毒癥存在的預(yù)測(cè)概率。他們發(fā)現(xiàn)，與CRP、降鈣素原或IL-6相比，SMC 22:3和lysoPCaC 24:0的組合具有更好的鑒別能力。使用SMC 22:3和lysoPCaC 24:0聯(lián)合標(biāo)志物診斷膿毒癥的敏感性為84.1%，特異性為85.7%。
在膿毒癥治療反應(yīng)方面，代謝組學(xué)可能為異質(zhì)性問題提供獨(dú)特的解決方案。在過去的十年中，“藥物代謝組學(xué)”的概念被引入，它指的是“基于干預(yù)前代謝物特征的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)藥物或異種藥物干預(yù)對(duì)個(gè)體的影響”。藥物代謝組學(xué)旨在根據(jù)個(gè)體的基線代謝譜確定最能預(yù)測(cè)治療反應(yīng)的代謝物（例如，臨床用藥或集束化管理）。此外，通過比較個(gè)體治療前和治療后的代謝譜，可以揭示新的藥物機(jī)制及其分子途徑。
Puskarich等人使用代謝組學(xué)數(shù)據(jù)來確定對(duì)左旋肉堿治療有更好反應(yīng)的膿毒癥亞組。他們使用了儲(chǔ)存/保存的預(yù)處理血清樣本（n=236），這些樣本來自于膿毒癥試驗(yàn)中左旋肉堿快速給藥（RACE）的患者，這是一項(xiàng)比較左旋肉堿治療與生理鹽水（安慰劑）早期治療感染性休克的II期隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)。左旋肉堿是一種有效的抗氧化劑，可以通過促進(jìn)脂肪酸和丙酮酸的能量利用來減輕膿毒癥的一些代謝影響，以及清除細(xì)胞溶膠的毒性作用。RACE試驗(yàn)在主要終點(diǎn)器官功能障礙（由SOFA評(píng)分的變化定義）和28天死亡率上均為陰性，但Puskarich等人假設(shè)這是由于異質(zhì)性，基線代謝物水平可以預(yù)測(cè)哪些患者對(duì)左旋肉堿有更好的反應(yīng)。他們利用一種半靶向代謝組學(xué)方法，結(jié)合了NMR和LC-MS平臺(tái)。首先，他們確定了與90天死亡率密切相關(guān)的代謝物，這些代謝物與治療分配有顯著的相互作用。接下來，他們確定了這些代謝物的水平，其最能預(yù)測(cè)哪些患者會(huì)從左旋肉堿中在死亡率上獲益。
值得注意的是，他們發(fā)現(xiàn)幾種代謝物對(duì)膿毒癥的死亡率具有預(yù)測(cè)價(jià)值，特別是與脂肪酸代謝有關(guān)，從而強(qiáng)調(diào)了膿毒癥發(fā)病機(jī)制中固有的代謝紊亂。此外，他們發(fā)現(xiàn)乙酰肉堿（C2）基線水平大于或等于35μM的患者更有可能從左旋肉堿治療中獲益，定義為90天死亡率降低。Puskarich等人的工作為使用代謝組學(xué)策略豐富未來的臨床試驗(yàn)提供了證據(jù)。
結(jié)論
肯定會(huì)有越來越多的研究利用分子技術(shù)和大型生物學(xué)數(shù)據(jù)集，希望能夠識(shí)別膿毒癥宿主反應(yīng)的分子標(biāo)志物。這些都是令人興奮和有前途的策略。然而，它們還沒有為臨床“黃金時(shí)間”做好準(zhǔn)備。這些技術(shù)的方法學(xué)仍然存在合理性的問題，因?yàn)樗鼈內(nèi)栽诎l(fā)展，尚未在實(shí)驗(yàn)室之間標(biāo)準(zhǔn)化。此外，這些技術(shù)很多非常昂貴，有很長(zhǎng)的不切實(shí)際的實(shí)驗(yàn)周期，并且需要大多數(shù)臨床中心不容易獲得的專業(yè)知識(shí)。最后，雖然分子技術(shù)可能闡明膿毒癥的病理生理學(xué)基礎(chǔ)，但我們?nèi)匀徊涣私飧深A(yù)和調(diào)節(jié)這些途徑的影響以及可能產(chǎn)生的下游影響。未來仍需要進(jìn)行大規(guī)模隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)來測(cè)試任何被提出的干預(yù)措施，以確定其安全性和有效性。
譯者簡(jiǎn)介：
梁江洪，浙江中醫(yī)藥大學(xué)碩士研究生在讀。
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