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临床感染诊断中常用的实验室指标

空军航空医学研究所附属医院检验

病原微生物在体内繁殖或产生毒素,诱发感染性疾病的发生和发展,随着病原菌及其代谢产物不同程度的扩散,引发炎症或器官功能障碍,严重时可导致休克及多器官功能衰竭,甚至危及生命。快捷有效的实验室监测指标有利于临床及时准确地诊断和有效地抗感染治疗,影响患者的预后,对临床具有重要价值。目前常用的实验室指标主要包括以下几类:

一、白细胞(WBC)计数及分类:WBC是外周血的有核细胞,通过不同方式不同机制消灭病原体,消除过敏原,参加免疫反应,产生抗体,是机体抵抗病原微生物等异物入侵的主要防线,所以临床多用WBC计数及分类作为诊断和鉴别感染类型的常规指标,也是细菌性感染较好的实验诊断指标,能为临床诊断提供较为可靠的依据。其增加常见于大部分化脓性细菌引起的感染,减少见于伤寒、副伤寒、革兰氏阳性球菌所致的感染,病毒性感染、原虫感染等。在严重感染时如果中性粒细胞突然减少,提示感染严重或者抵抗力甚差。白细胞计数及分类检测速度快,价格低廉,容易被患者接受。但是人体血液中WBC基础值个体差异大,正常值较宽(4.0×109/L-10.0×109/L),特别是老年人往往伴有免疫功能和机体反应低下,一部份老年患者白细胞计数及白细胞核象变化不明显,且WBC总数易受运动、日间变化、精神、药物等多种因素影响,所以WBC计数用于老年患者细菌性感染疾病的诊断敏感性不够,有一定局限性。

二、C反应蛋白(CRP):CRP于1930年由Tillet和Francis等首先发现, 1941年由Abemehy等将其正式命名。CRP是由活化巨噬细胞分泌的细胞因子如:白介素6、白介素1、肿瘤坏死因子等刺激肝脏细胞产生。其相对分子质量118 000 Da,含5个多肽链亚单位,能与肺炎荚膜多糖物质反应。正常情况下CRP在人体血液中含量甚微(<8mg/L),而在细菌感染、炎症、组织损伤、手术创伤等应激状态下显著升高。研究显示急性损伤和感染后6-12h CRP即可明显升高, 30-50h达峰值,最高可至百倍及1000倍以上,且与炎性反应和组织损伤的程度呈正比。其半衰期19 h,随着病变消退,组织、结构和功能恢复至正常水平,属于非特异性急性时相反应蛋白中的一种。它不仅是炎症标志物,本身也直接参与炎症过程,具有激活补体系统和促进粒细胞及巨噬细胞的吞噬作用,参与T淋巴细胞介导的免疫反应。CRP参与机体的反应,不受性别、年龄、贫血、高球蛋白血症等因素影响,即便老年患者机体免疫功能及机体反应低下,WBC计数正常时,CRP也可呈阳性,并随着感染的加重而升高,因此在预测细菌感染和指导使用抗生素方面具有重要意义。目前CRP已经作为医院急诊常规检测项目,和血常规同时进行检测,作为诊断全身细菌性感染的重要标志物。此外,动态观察CRP可作为细菌感染合理使用抗生素、疗效及治愈判断的指标。由于CRP在炎症发生6—12h后才能检测出,因此在细菌感染初期血清CRP水平可能并未升高,不利于临床做出快速诊断。

三、降钙素原(PCT):PCT是一种无激素活性的糖蛋白,是降钙素前肽物质,由116个氨基酸组成,相对分子质量为13 000,半衰期为25h—30h,在酶的作用下可逐步裂解成57个氨基酸的氨基PCT,2个氨基酸的降钙素(calcitonin,CT)和21个氨基酸的降钙蛋白。PCT由甲状腺产生,其生物学作用尚不完全清楚,一般认为它是一种非甾体类抗炎物质,对感染的炎性反应,具有放大效应,但不是始动因素。研究表明,在健康人血中PCT值<0.1ng/ml,当严重感染(如细菌或真菌感染)并有全身感染时,血液中释放细菌内毒素, PCT的水平即显著升高,并超过10ng/ml,此时大部分是由甲状腺以外的组织产生(可能是外周血单个核细胞等靶细胞在LPS等各种脓毒症相关因子作用下分泌出来的)。当感染控制后血中PCT值会下降,在病毒感染、局部细菌感染和非感染性疾病不会引起PCT值升高或仅轻度增加,浓度<2.0ng/ml。如果患者PCT浓度升高且在2.0ng/ml以上时,首先要考虑为细菌性感染的脓毒血症,且浓度的高低与感染的严重程度和预后密切相关。连续动态监测PCT水平变化有助于早期识别脓毒血症及观察治疗效果。由于PCT含量与感染严重程度呈正相关,且不受机体免疫抑制状态的影响,因此目前国内外也将其作为诊断感染性疾病的指标之一。

四、细菌内毒素(ET):ET为革兰氏阴性菌细胞壁中的脂多糖成分,这些成分在细菌存活时不分泌到血液里,只有当在细菌死亡溶解后才释放入血液。当患者发生严重细菌感染、严重休克、脓毒血症、全身炎症反应综合症、多器官功能衰竭等时,血内毒素水平会明显上升。因此,早期血浆中内毒素的准确、快速检测可作为诊断感染性疾病的指标之一。

五、血清铁(Fe):血清铁是人体必需的重要营养元素,在自然环境中铁主要以高价的难溶盐形式存在,不能被人体直接吸收,需要有特殊的转运系统参与才能吸收进入血液,并以可溶形式在血液中运输,为组织细胞所利用。铁在人体内的分布和含量与人的性别、年龄、营养状况等因素有关。一般正常成年人体内铁的总量是3-5 g,广泛分布在体内组织和器官中,其中三分之二铁以血红蛋白和肌红蛋白形式存在,储存于血液和肌肉中作为氧的运输载体;余下三分之一铁与心脏、肝脏、脾脏等器官的蛋白质结合作为储备铁储存起来。此外,还有少量铁存在于细胞色素和一些酶中,约为1%左右,参与体内许多重要代谢过程。研究显示:感染的病患,可能因吸收减少、细胞外铁转运到细胞内、铁的排泄增加等致血清铁明显降低,可导致体内铁缺乏。体内铁缺乏有一个发展过程,最初是体内储铁耗尽,继之红细胞内缺铁,最后才发生缺铁性贫血,因此血清铁、血红蛋白也常被临床用于感染性疾病的辅助诊断。

六、铁蛋白(SF):铁蛋白是由铁与载铁蛋白构成的复合物,分子呈球形,含铁约17%—25%,是体内铁的主要储存形式,分布于全身各组织,但以肝、脾、骨髓含量最多。铁蛋白的主要生理功能为储存铁以备利用及防止高浓度游离铁蓄积中毒。一些炎症性疾病可以导致血清铁蛋白升高,故被认为是急性期蛋白(acute-phase protein,APP)。研究显示当感染患者局部器官有炎症反应时,炎症部位的单核细胞或巨噬细胞产生的细胞因子如IL-6、IL-1β、TNFα、IFNγ、TGFβ、IL-8等可刺激肝脏合成SF,致血清SF升高。目前国内外也将其作为辅助诊断感染性疾病的指标之一。

七、纤维蛋白原(Fb):Fb是一种由肝脏合成的具有凝血功能的急性时相蛋白,是纤维蛋白的前体。分子量340 000,半衰期2-6 d。研究发现,细菌感染组时Fb水平明显升高,个别病例Fb水平高达10g/L以上,在细菌感染早期即Fb水平即发生变化,且炎症越严重,Fb的水平增高越明显,随着炎症感染控制,Fb的水平同行下降。其原因可能是急性炎症感染时,特别在细菌感染伴脓毒血症时,机体免疫系统单核-巨噬细胞和淋巴细胞被激活,释放大量促炎介质TNF-α、IL-1、IL-6等,而促炎因子可促进肝脏分泌大量急性时相蛋白,从而导致血液中Fb水平显著升高。鉴于Fb水平在感染性疾病中明显增高,目前也被视为早期感染的一个辅助诊断指标。

八、动态红细胞沉降率(ESR):ESR反映的是红细胞的沉降速度,实质为血浆纤维蛋白原和免疫球蛋白的聚集,是一种非特异性的检查指标。如果机体存在感染、损伤、免疫系统疾病、肿瘤发展期等情况,ESR均会发生变化,具有重要的临床参考价值。当机体发生炎性反应时,ESR在2~3 d后即会出现升高,其原因可能为:急性细菌性感染时,血中α1胰蛋白酶、α2巨球蛋自、CRP、转铁蛋白、纤维蛋白原等增多,这些炎性反应趋化物均可导致红细胞聚集,从而使红细胞沉降加快,ESR数值增加,有时高达100 mm/h以上,因此临床上将其作为疾病是否在活动期的检测指标。ESR在炎性反应控制后,下降速度较慢,一般需要几周时间才能正常,且易受到年龄、性别、红细胞数量、个体大小、温度、抗凝剂多少等的影响,临床应用存在局限性。有学者报道,如果对ESR连续进行检测,数值波动变化的相关性能显示疾病的转归。具体机制有待于进一步考证。

九、镜检和培养鉴定:镜检诊断仅用于在形态和染色上有明显特征的致病菌,如淋病奈瑟菌和葡萄球菌等,而细菌的分离培养仍是临床感染诊断的金标准。培养需根据不同细菌的生长条件区别对待。鉴定技术在不断改进,经过60年代靠手工配制的试管培养基测定细菌的生化反应,到70年代应用微量培养基和生化反应系统,发展到80年代细菌数码分类鉴定系统可将细菌鉴定到属、群、种、亚种并可对不同来源的临床标本针对性鉴定,具有简易、微量、系统和标准化的特点。半自动及自动化微生物分析系统更方便、自动化程度更高,覆盖细菌面积达500余种,准确快速鉴定细菌的同时,报告结果更完整,包括药物敏感性。虽然鉴定方法进展较快,但鉴定必须以培养为基础。传统培养方法费时,其检测时间为4-5 d,且有的细菌生长缓慢、有的是苛养菌、有的细菌极难培养、还有少数无法培养或者致病力很强的细菌,此外当厌氧菌感染但临床医生并没有发出厌氧菌培养的检验申请时,均可致培养结果假阴性,大大降低了实验室的培养阳性率,延误了临床治疗时机,导致治疗失败。

尽管上述炎症指标对于感染的临床诊断具有重要意义,但缺乏特异性,联合应用可能更具诊断价值。因此寻找新的、及时性的、有独立诊断价值的炎症指标仍然是目前国内外医学研究的重点。我们期待随着医学技术的发展,新型的实验室诊断指标越来越多的被大家发现,并广泛应用于临床。


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    临床感染诊断中常用的实验室指标

    空军航空医学研究所附属医院检验

    病原微生物在体内繁殖或产生毒素,诱发感染性疾病的发生和发展,随着病原菌及其代谢产物不同程度的扩散,引发炎症或器官功能障碍,严重时可导致休克及多器官功能衰竭,甚至危及生命。快捷有效的实验室监测指标有利于临床及时准确地诊断和有效地抗感染治疗,影响患者的预后,对临床具有重要价值。目前常用的实验室指标主要包括以下几类:

    一、白细胞(WBC)计数及分类:WBC是外周血的有核细胞,通过不同方式不同机制消灭病原体,消除过敏原,参加免疫反应,产生抗体,是机体抵抗病原微生物等异物入侵的主要防线,所以临床多用WBC计数及分类作为诊断和鉴别感染类型的常规指标,也是细菌性感染较好的实验诊断指标,能为临床诊断提供较为可靠的依据。其增加常见于大部分化脓性细菌引起的感染,减少见于伤寒、副伤寒、革兰氏阳性球菌所致的感染,病毒性感染、原虫感染等。在严重感染时如果中性粒细胞突然减少,提示感染严重或者抵抗力甚差。白细胞计数及分类检测速度快,价格低廉,容易被患者接受。但是人体血液中WBC基础值个体差异大,正常值较宽(4.0×109/L-10.0×109/L),特别是老年人往往伴有免疫功能和机体反应低下,一部份老年患者白细胞计数及白细胞核象变化不明显,且WBC总数易受运动、日间变化、精神、药物等多种因素影响,所以WBC计数用于老年患者细菌性感染疾病的诊断敏感性不够,有一定局限性。

    二、C反应蛋白(CRP):CRP于1930年由Tillet和Francis等首先发现, 1941年由Abemehy等将其正式命名。CRP是由活化巨噬细胞分泌的细胞因子如:白介素6、白介素1、肿瘤坏死因子等刺激肝脏细胞产生。其相对分子质量118 000 Da,含5个多肽链亚单位,能与肺炎荚膜多糖物质反应。正常情况下CRP在人体血液中含量甚微(<8mg/L),而在细菌感染、炎症、组织损伤、手术创伤等应激状态下显著升高。研究显示急性损伤和感染后6-12h CRP即可明显升高, 30-50h达峰值,最高可至百倍及1000倍以上,且与炎性反应和组织损伤的程度呈正比。其半衰期19 h,随着病变消退,组织、结构和功能恢复至正常水平,属于非特异性急性时相反应蛋白中的一种。它不仅是炎症标志物,本身也直接参与炎症过程,具有激活补体系统和促进粒细胞及巨噬细胞的吞噬作用,参与T淋巴细胞介导的免疫反应。CRP参与机体的反应,不受性别、年龄、贫血、高球蛋白血症等因素影响,即便老年患者机体免疫功能及机体反应低下,WBC计数正常时,CRP也可呈阳性,并随着感染的加重而升高,因此在预测细菌感染和指导使用抗生素方面具有重要意义。目前CRP已经作为医院急诊常规检测项目,和血常规同时进行检测,作为诊断全身细菌性感染的重要标志物。此外,动态观察CRP可作为细菌感染合理使用抗生素、疗效及治愈判断的指标。由于CRP在炎症发生6—12h后才能检测出,因此在细菌感染初期血清CRP水平可能并未升高,不利于临床做出快速诊断。

    三、降钙素原(PCT):PCT是一种无激素活性的糖蛋白,是降钙素前肽物质,由116个氨基酸组成,相对分子质量为13 000,半衰期为25h—30h,在酶的作用下可逐步裂解成57个氨基酸的氨基PCT,2个氨基酸的降钙素(calcitonin,CT)和21个氨基酸的降钙蛋白。PCT由甲状腺产生,其生物学作用尚不完全清楚,一般认为它是一种非甾体类抗炎物质,对感染的炎性反应,具有放大效应,但不是始动因素。研究表明,在健康人血中PCT值<0.1ng/ml,当严重感染(如细菌或真菌感染)并有全身感染时,血液中释放细菌内毒素, PCT的水平即显著升高,并超过10ng/ml,此时大部分是由甲状腺以外的组织产生(可能是外周血单个核细胞等靶细胞在LPS等各种脓毒症相关因子作用下分泌出来的)。当感染控制后血中PCT值会下降,在病毒感染、局部细菌感染和非感染性疾病不会引起PCT值升高或仅轻度增加,浓度<2.0ng/ml。如果患者PCT浓度升高且在2.0ng/ml以上时,首先要考虑为细菌性感染的脓毒血症,且浓度的高低与感染的严重程度和预后密切相关。连续动态监测PCT水平变化有助于早期识别脓毒血症及观察治疗效果。由于PCT含量与感染严重程度呈正相关,且不受机体免疫抑制状态的影响,因此目前国内外也将其作为诊断感染性疾病的指标之一。

    四、细菌内毒素(ET):ET为革兰氏阴性菌细胞壁中的脂多糖成分,这些成分在细菌存活时不分泌到血液里,只有当在细菌死亡溶解后才释放入血液。当患者发生严重细菌感染、严重休克、脓毒血症、全身炎症反应综合症、多器官功能衰竭等时,血内毒素水平会明显上升。因此,早期血浆中内毒素的准确、快速检测可作为诊断感染性疾病的指标之一。

    五、血清铁(Fe):血清铁是人体必需的重要营养元素,在自然环境中铁主要以高价的难溶盐形式存在,不能被人体直接吸收,需要有特殊的转运系统参与才能吸收进入血液,并以可溶形式在血液中运输,为组织细胞所利用。铁在人体内的分布和含量与人的性别、年龄、营养状况等因素有关。一般正常成年人体内铁的总量是3-5 g,广泛分布在体内组织和器官中,其中三分之二铁以血红蛋白和肌红蛋白形式存在,储存于血液和肌肉中作为氧的运输载体;余下三分之一铁与心脏、肝脏、脾脏等器官的蛋白质结合作为储备铁储存起来。此外,还有少量铁存在于细胞色素和一些酶中,约为1%左右,参与体内许多重要代谢过程。研究显示:感染的病患,可能因吸收减少、细胞外铁转运到细胞内、铁的排泄增加等致血清铁明显降低,可导致体内铁缺乏。体内铁缺乏有一个发展过程,最初是体内储铁耗尽,继之红细胞内缺铁,最后才发生缺铁性贫血,因此血清铁、血红蛋白也常被临床用于感染性疾病的辅助诊断。

    六、铁蛋白(SF):铁蛋白是由铁与载铁蛋白构成的复合物,分子呈球形,含铁约17%—25%,是体内铁的主要储存形式,分布于全身各组织,但以肝、脾、骨髓含量最多。铁蛋白的主要生理功能为储存铁以备利用及防止高浓度游离铁蓄积中毒。一些炎症性疾病可以导致血清铁蛋白升高,故被认为是急性期蛋白(acute-phase protein,APP)。研究显示当感染患者局部器官有炎症反应时,炎症部位的单核细胞或巨噬细胞产生的细胞因子如IL-6、IL-1β、TNFα、IFNγ、TGFβ、IL-8等可刺激肝脏合成SF,致血清SF升高。目前国内外也将其作为辅助诊断感染性疾病的指标之一。

    七、纤维蛋白原(Fb):Fb是一种由肝脏合成的具有凝血功能的急性时相蛋白,是纤维蛋白的前体。分子量340 000,半衰期2-6 d。研究发现,细菌感染组时Fb水平明显升高,个别病例Fb水平高达10g/L以上,在细菌感染早期即Fb水平即发生变化,且炎症越严重,Fb的水平增高越明显,随着炎症感染控制,Fb的水平同行下降。其原因可能是急性炎症感染时,特别在细菌感染伴脓毒血症时,机体免疫系统单核-巨噬细胞和淋巴细胞被激活,释放大量促炎介质TNF-α、IL-1、IL-6等,而促炎因子可促进肝脏分泌大量急性时相蛋白,从而导致血液中Fb水平显著升高。鉴于Fb水平在感染性疾病中明显增高,目前也被视为早期感染的一个辅助诊断指标。

    八、动态红细胞沉降率(ESR):ESR反映的是红细胞的沉降速度,实质为血浆纤维蛋白原和免疫球蛋白的聚集,是一种非特异性的检查指标。如果机体存在感染、损伤、免疫系统疾病、肿瘤发展期等情况,ESR均会发生变化,具有重要的临床参考价值。当机体发生炎性反应时,ESR在2~3 d后即会出现升高,其原因可能为:急性细菌性感染时,血中α1胰蛋白酶、α2巨球蛋自、CRP、转铁蛋白、纤维蛋白原等增多,这些炎性反应趋化物均可导致红细胞聚集,从而使红细胞沉降加快,ESR数值增加,有时高达100 mm/h以上,因此临床上将其作为疾病是否在活动期的检测指标。ESR在炎性反应控制后,下降速度较慢,一般需要几周时间才能正常,且易受到年龄、性别、红细胞数量、个体大小、温度、抗凝剂多少等的影响,临床应用存在局限性。有学者报道,如果对ESR连续进行检测,数值波动变化的相关性能显示疾病的转归。具体机制有待于进一步考证。

    九、镜检和培养鉴定:镜检诊断仅用于在形态和染色上有明显特征的致病菌,如淋病奈瑟菌和葡萄球菌等,而细菌的分离培养仍是临床感染诊断的金标准。培养需根据不同细菌的生长条件区别对待。鉴定技术在不断改进,经过60年代靠手工配制的试管培养基测定细菌的生化反应,到70年代应用微量培养基和生化反应系统,发展到80年代细菌数码分类鉴定系统可将细菌鉴定到属、群、种、亚种并可对不同来源的临床标本针对性鉴定,具有简易、微量、系统和标准化的特点。半自动及自动化微生物分析系统更方便、自动化程度更高,覆盖细菌面积达500余种,准确快速鉴定细菌的同时,报告结果更完整,包括药物敏感性。虽然鉴定方法进展较快,但鉴定必须以培养为基础。传统培养方法费时,其检测时间为4-5 d,且有的细菌生长缓慢、有的是苛养菌、有的细菌极难培养、还有少数无法培养或者致病力很强的细菌,此外当厌氧菌感染但临床医生并没有发出厌氧菌培养的检验申请时,均可致培养结果假阴性,大大降低了实验室的培养阳性率,延误了临床治疗时机,导致治疗失败。

    尽管上述炎症指标对于感染的临床诊断具有重要意义,但缺乏特异性,联合应用可能更具诊断价值。因此寻找新的、及时性的、有独立诊断价值的炎症指标仍然是目前国内外医学研究的重点。我们期待随着医学技术的发展,新型的实验室诊断指标越来越多的被大家发现,并广泛应用于临床。