PCT检测在全身和局部细菌感染诊断中的临床应用

慕月晶，　王伟佳，　严海忠,　徐全中，　阚丽娟，　欧阳能良，　黄燕华，　张秀明

(中山大学附属中山医院检验医学中心，广东 中山 528403)

PCT检测在全身和局部细菌感染诊断中的临床应用

慕月晶，王伟佳，严海忠,徐全中，阚丽娟，欧阳能良，黄燕华，张秀明

(中山大学附属中山医院检验医学中心，广东 中山 528403)

摘要：目的评价血清降钙素原(PCT)定量检测在全身和局部细菌感染诊断中的临床应用价值。方法采用美国临床实验室标准化协会(CLSI)颁布的EP15-A2文件验证罗氏Cobas E601电化学发光免疫检测系统(简称Cobas E601)检测PCT的精密度和准确度，保证仪器条件符合实验要求。收集全身和局部细菌感染住院患者697例，联合分析患者血培养、痰培养、中段尿培养和脑脊液培养数据及其血清PCT结果，比较全身感染和局部感染及不同部位感染患者血清PCT的变化趋势，并分析革兰阳性球菌和革兰阴性杆菌感染机体PCT的表达差异情况。结果Cobas E601检测PCT具有良好的重复性，总变异系数(CV)<3.59%，与定值校准品的偏差<5.0%，符合临床检测要求。血清PCT水平在全身和局部感染患者中均升高，且全身感染患者PCT水平明显高于局部感染患者(P<0.05)；在局部感染中，呼吸系统、泌尿系统和神经系统感染组间血清PCT水平差异无统计学意义(P>0.05)。在全身感染中，革兰阴性杆菌感染患者血清PCT水平高于革兰阳性球菌感染患者(P<0.05)；在局部感染中，此2类细菌感染患者血清PCT水平差异无统计学意义(P>0.05)。结论血清PCT水平在全身感染和局部感染患者样本中均升高，在局部感染中不能通过血清PCT水平鉴别革兰阴性杆菌和革兰阳性球菌的感染。

关键词：降钙素原；全身感染；局部感染；革兰阴性杆菌；革兰阳性球菌

中图分类号：

文章编号：1673-8640(2015)01-0017-04R446.5

文献标志码：码：A

DOI：10.3969/j.issn.1673-8640.2015.01.005

Abstract:ObjectiveTo evaluate the clinical application significance of serum procalcitonin(PCT)quantitation determination in the diagnosis of systemic and local bacterial infections. MethodsThe Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) EP15-A2 document was employed to verify the precision and accuracy of PCT determination by Roche Cobas E601 chemiluminescence analyzer (Cobas E601) and ensure instrument conditions being complied with the requirement of experiment. A total of 697 patients with systemic and local bacterial infections were enrolled. The results of serum PCT determination, blood culture, sputum culture, middle-urine culture and cerebrospinal culture were used to compare the change trends of serum PCT for systemic and local bacterial infections and for different-part infections. The difference of PCT in Gram-positive cocci and Gram-negative bacilli infections was analyzed. ResultsCobas E601 had good repeatability, and the total coefficient of variation (CV) was <3.59%. The fixed calibration bias was <5.0% and met the clinical determination requirements. For serum PCT, there was significance for systemic and local bacterial infections with having increasing serum PCT level(P<0.05). For local bacterial infection, there was no statistical significance for respiratory system, urinary system and nervous system infections (P>0.05). For systemic bacterial infection, there was higher serum PCT level for patients with Gram-negative bacilli infection than with Gram-positive cocci infection (P<0.05). For local bacterial infection, there was no statistical significance for patients with Gram-negative bacilli infection and Gram-positive cocci infection (P>0.05). ConclusionsIn patients with systemic and local bacterial infections， serum PCT level has high expression, and serum PCT level can not identify local bacterial infection Gram-negative bacilli and Gram-positive cocci infections.

作者简介：慕月晶，女，1984年生，学士，技师，主要从事临床微生物检验研究。

通讯作者：张秀明，联系电话：0760-89880351。

收稿日期：(2014-02-15)

The clinical application of PCT in the diagnosis of systemic and local bacterial infectionsMUYuejing,WANGWeijia,YANHaizhong,XUQuanzhong,KANLijuan,OUYANGNengliang,HUANGYanhua,ZHANGXiuming.(CenterofLaboratoryMedicine,ZhongshanHospitalAffiliatedtoSunYat-senUniversity,GuangdongZhongshan528403,China)

Key words: Procalcitonin；Systemic bacterial infection； Local bacterial infection； Gram-negativebacillus；Gram-positivecoccus

降钙素原(procalcitonin ，PCT)是一种由甲状腺Ce-细胞、肺或肠道的神经内分泌细胞分泌的蛋白质。正常条件下人血清PCT水平极低，但在系统性炎症反应综合征、脓毒症、创伤及急慢性肺炎时患者血清中的水平显著升高。而在自身免疫、过敏、病毒感染及局部感染时血清PCT水平尚存争议。同时有研究证明单一内毒素注射后，血清PCT水平快速增高[1]。由此可见，PCT在人体血液中的含量与细菌感染密切相关。近年来，由感染引发的脓毒症逐年增高，死亡率也明显高于心血管疾病和常见肿瘤。更为重要的是脓毒症的正确诊断和治疗推迟1 h，死亡率增加7.6%。因此，我们探讨了PCT在系统感染和局部感染中的临床应用价值，旨在为感染的早期诊断及鉴别诊断提供切实有效的依据。

材料和方法

一、试剂与仪器

PCT采用瑞士罗氏Cobas E601电化学发光免疫分析仪(简称Cobas E601)测定，校准液、试剂、质控品均由罗氏公司提供。血培养采用BacT/Alert3D全自动血培养检测系统及配套血培养瓶(包括需氧、厌氧、儿童瓶)和Vitek 2 Compact全自动微生物分析仪，均购自法国生物梅里埃公司。

二、Cobas E601检测PCT的精密度和准确度验证

根据美国临床实验室标准化协会(Clinical and Laboratory Standards Institute ，CLSI)EP15-A2文件对精密度的验证要求[2]，结合Cobas E601仪器说明书，选接近说明书中厂商对分析物的评价浓度作为实验浓度，其中PCT分别选用0.55、10.46、0.10、0.48和56.84 ng/mL，除最后2个浓度为质控品外，其余浓度样本均为高值检测样本，采用低值血清进行配制，-70 ℃冰箱保存。配制样本的理论值均连续检测5次后计算均值求得。然后将以上每个浓度样本分为20份，每天检测4份，连续检测5 d，记录并分析数据。同时，对2个水平不同批号的定值校准品进行检测，重复检测3次，取均值和靶值进行比较，计算相对偏差，以相对偏差≤1/2允许总误差(total allowable analytical error，TEa)判断准确度性能的可接受性[3]。

三、细菌培养与鉴定

严格按《全国临床检验操作规程》(第3版)的操作规程进行血培养、痰培养、中段尿培养和脑脊液培养，当其中仅有一种培养阳性，而且只有一种致病菌或可疑致病菌时，收集其样本采集24 h内的血清PCT检测结果，新生儿样本除外。但对同一患者同期多次培养结果相同者，取首次培养结果及24 h内的血清PCT检测结果；对单次血培养为凝固酶阴性的葡萄球菌或微球菌等常见污染菌且不能排除污染者，则剔除该样本。

四、全身感染和局部感染患者血清PCT表达趋势分析

在感染分组方面，由于目前尚缺乏感染筛选和分组标准，且血液检查指标缺乏特异性，本研究将血培养阳性者视为全身感染，各系统的临床样本(如痰、中段尿和脑脊液)培养致病菌阳性者视为局部感染。样本采集人群大部分来自初诊患者，并在抗菌药物使用前采集细菌样本(同一患者同一部位的阳性样本按1次统计)。分类上述样本中血培养阳性者196例，痰液培养、中段尿培养以及脑脊液培养致病菌阳性局部感染样本501例，同批随机上机检测血清PCT，观察全身感染和局部感染PCT表达趋势。

五、不同部位局部感染患者血清PCT表达差异情况

分类上述局部感染样本中痰液培养阳性样本275例为呼吸系统感染，中段尿培养阳性样本190例为泌尿系统感染，脑脊液培养阳性样本36例为神经系统感染，同期上机检测血清PCT，分析不同部位局部感染患者血清PCT表达差异情况。

六、 革兰阳性球菌和革兰阴性杆菌在全身感染和不同部位局部感染时PCT表达差异情况

分类上述样本中革兰阳性球菌导致全身感染的样本41例，革兰阴性杆菌导致全身感染的样本155例，革兰阳性球菌导致局部感染的样本142例，革兰阴性杆菌导致局部感染的样本359例， 分析革兰阳性球菌和革兰阴性杆菌在全身感染和不同部位局部感染时PCT的表达情况。

七、 统计学方法

用SPSS 19.0 软件进行统计分析。两组数据均值间的比较采用t检验，多组数据均值间的比较采用方差分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

结果

一、精密度和准确度验证

不同浓度PCT测定的变异系数(coefficient of variation,CV)见表1。在所选浓度范围内，厂商声明的PCT批内CV为1.10%～7.11%，总CV为1.65%～8.73%。从表1可见，本研究结果均低于厂商声明结果，并且符合实验室质量目标CV<10%的要求。对不同批号PCT校准品进行重复测定，计算偏倚，可得PCT检测的准确度。PCT相对定值参考品偏差为(2.17±1.21)%，偏差均<5.0%。

表1　Cobas E601检测PCT的精密度

二、全身感染和局部感染患者血清PCT水平的比较

196例全身感染患者血清PCT水平为(21.25±2.30) ng/mL，501例局部感染患者血清PCT水平为(4.13±0.91) ng/mL，两组之间血清PCT水平差异有统计学意义(t=7.213，P<0.05)。

三、不同部位局部感染患者血清PCT表达差异情况

痰液培养阳性、中段尿培养阳性及脑脊液培养阳性的患者血清PCT水平分别为(4.45±2.02)、(4.03±2.89)及(2.15±1.61)ng/mL，三者间差异无统计学意义(F=0.695,P>0.05)。

四、革兰阴性杆菌和革兰阳性球菌感染患者血清PCT水平的变化趋势

将全身感染患者分为革兰阴性杆菌致全身感染组和革兰阳性球菌致全身感染组，前者共155例，血清PCT水平为(23.83±2.74) ng/mL；后者共41例，血清PCT水平为(11.5±3.87) ng/mL，两组之间差异有统计学意义(t=2.21，P<0.05)。在局部感染中，359例革兰阴性杆菌感染者血清PCT水平为(4.64±2.44) ng/mL，142例革兰阳性球菌感染者血清PCT水平为(2.80±1.57) ng/mL，两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。革兰阴性杆菌致呼吸系统、泌尿系统和神经系统感染患者分别为183、160和16例，血清PCT水平依次为(5.37±2.74)、(3.88±1.46)、(2.82±1.77 )ng/mL；革兰阳性球菌致呼吸系统、泌尿系统和神经系统感染患者分别为92、30和20例，血清PCT水平依次为(2.61±1.01)、(4.83±2.94)、(1.62±0.62) ng/mL,各组之间差异均无统计学意义(P>0.05)。

讨论

本研究应用CLSI EP15-A2文件对Cobas E601检测PCT的精密度和准确度进行评价，证实两者的分析性能符合要求。本研究结果显示，血清PCT水平不仅可以鉴别全身感染和局部感染，也可区分是革兰阴性杆菌致全身感染还是革兰阳性球菌致全身感染；但在局部感染中，不能通过血清PCT水平鉴别革兰阴性杆菌和革兰阳性球菌的感染。

感染是危重病常见病因和并发症。细菌感染时血清PCT水平升高，而在健康生理状况下血清PCT水平几乎不能检测到(<0.1 ng/mL)。因此PCT在1993年被ASSICOT等[4]提出作为炎症、脓毒症的血清标志。有研究表明，在感染性全身炎症反应综合征时PCT升高，在严重感染性全身炎症反应综合征并有全身表现者会明显增高，而在病毒感染或其它非细菌感染性疾病中PCT不升高或轻度升高，其有助于临床鉴别细菌感染性疾病和非细菌感染性疾病、局部轻症感染和全身重症感染[5]。而近年来，在众学者不断探索和研究下，PCT的生物学特性和临床应用不断被发现。PCT升高的诱导因素及PCT升高后导致的结果如何已成为众学者研究的焦点。DANDONA等[1]报道，对健康受试者注射内毒素可刺激血清PCT、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)、白细胞介素6(interleukin 6，IL-6)水平升高，PCT在4 h开始升高，6 h达高峰，维持8～24 h；而TNF-α在1 h即迅速升高， 2 h达峰值，6 h后恢复正常；IL-6在3 h即达峰值，约8 h后降至正常，由此可推测内毒素可能是血清PCT升高的原因。但WANNER等[6]在创伤后PCT升高的患者体内仅检测出微量的内毒素，不支持该说法。从DANDONA等[1]报道中还发现PCT的升高也可能是由于TNF-α、IL-6作用的结果。有试验证实注射白细胞介素2(interleukin 2,IL-2)后PCT会升高。WHANG等[7]的动物实验证明，TNF-α、白细胞介素1β(interleukin 1 beta, IL-1β)等均可诱导PCT水平升高，但PCT不能刺激TNF-α、IL-1β表达。因此PCT可能是一种次级炎症介质，可放大并加重炎症反应，但不能启动炎症反应。NYLEN等[8]也证实了这一观点，他们建立了仓鼠脓毒症模型，注射PCT可引起实验动物死亡率升高，而给予PCT中和抗体后死亡率降低，证实了PCT参与炎症反应的级联反应；而给予同样剂量的PCT注射到健康动物体内并不会引起动物的死亡，说明了PCT不是炎症反应的始动因子，其仅有放大炎症反应的作用。在细菌领域也有报道，革兰阴性菌血症时PCT水平显著高于革兰阳性菌血症[9]。本研究同样证实了革兰阴性杆菌致全身感染患者血清PCT水平升高尤为显著。众所周知，革兰阴性杆菌细胞壁中的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)可激活巨噬细胞释放白细胞介素(interleukin 1, IL-1)、TNF-α及IL-6等细胞因子，进而诱导PCT水平升高。那么，革兰阳性菌感染是如何导致PCT水平升高的呢？如葡萄球菌产生毒性休克综合征毒素1(toxic shock syndrom toxin 1，TSST-1)，其一方面可诱导单核细胞产生IL-1、TNF,另一方面作为超抗原激活大量T细胞和单核细胞释放细胞因子。由此可见，无论何种细菌，凡能刺激产生细胞因子的致病物质即可导致PCT水平升高，只不过内毒素是革兰阴性杆菌的主要致病物质，葡萄球菌的主要致病物质是肠毒素，而非TSST-1。这与王凯飞等[10]研究发现血培养阳性患者中革兰阴性杆菌导致PCT的阳性率更高相符合。

除此之外，本研究结果还显示，在局部感染中不能通过血清PCT水平鉴别何系统、何细菌的感染，那么用相关系统的样本进行PCT检测能否不同。据孙学东等[11]报道，支气管肺泡灌洗液中PCT水平始终高于血清，同样杜娟等[12]认为痰液PCT水平较血清PCT水平更能反应肺部细菌感染情况；也有报道显示尿液中PCT的浓度波动较大，且尿液PCT水平低于血清PCT，比例约为1∶4[13]。为此，本研究特收集了12例泌尿系统感染的血清PCT和尿液PCT检测结果，意外发现2种样本类别的PCT水平各有高低。由此可见，尿液PCT和血清PCT联合检测对泌尿系感染的诊断具有一定的临床价值，但还有待商榷。PCT水平在感染中的临床应用远不止于此，相信在今后的坚持和努力探究中，其价值将会日臻完善。

参考文献

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[10]王凯飞，沈定霞，刘朝军，等．血清降钙素原定量检测与血培养结果的比较[J]．中华检验医学杂志，2012，35(3)：243-246．

[11]孙雪东，董金芳，陆地，等．支气管肺泡灌洗液中炎症因子在呼吸机相关性肺炎患者中的动态变化[J]．中华医院感染学杂志，2010，20(15)：2189-2191．

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(本文编辑：姜敏)