重症患者胰腺损伤标志物研究进展

摩托骡拉

作者：吴琼1，祝益民2
单位：1.南华大学儿科学院(湖南省儿童医院)；2.湖南省人民医院儿科医学中心

国内外大量临床研究及病理检查结果证实，脓毒症、SIRS、休克、MODS、手术、急性中毒、心肺复苏术后、全身系统性与代谢性疾病、意外伤害等多种危重症可继发胰腺损害，症状易被掩盖或忽视，绝大部分无阳性体征。危重症合并胰腺损伤的原发病可见于全身各个系统，常伴发休克、心肌损害，与危重水平、预后显著相关，而胰腺形态学改变往往轻微，多仅轻度水肿[1]，需要寻找有效的损伤标志物。

1 粪弹性蛋白酶-1(fecal elastase-1，FE-1)

1976年Largman等[2]用凝胶层析法分离提纯人胰腺组织提取物而得到了高纯度的其同工酶elastase 1，全部经胰腺腺泡分泌，具高度稳定性，在肠道排泄过程中不被分解，粪便中的浓度是胰液中的5～6倍[3]，故FE-1与胰液中的弹性蛋白酶有很好的相关性。FE-1正常值＞200 μg/g，100～200 μg/g提示轻到中度胰腺外分泌功能不全；100 μg/g以下为重度胰腺外分泌功能不全。近年来，FE-1测试已较广泛使用，在诊断慢性胰腺炎、囊性纤维化、胰腺癌等胰腺外分泌功能不全疾病已得到国内外一致认可，尚可用于鉴别胰源性腹泻与其他原因腹泻[4]，常作为胰腺外分泌功能障碍的间接测试的首选。Wali等[5]指出，FE-1是适用于儿童的最简单最可行的间接评估胰腺外分泌功能的方法。

国内外大量文献证实，其具有简便无创性、高度稳定性、高度特异性等许多优越性。粪便标本只需少量且简单易采，无需插管和抽血，非侵入性。试剂盒检测原理采用ELISA方法，操作简单，节省时间；FE-1浓度不受年龄影响，＞200 μg/g这一标准对2周龄以上的儿童均适用[6]。FE-1稳定性好，对同一样本不同时间所测FE-1浓度差异很小[7, 8]，标本在室温下能保持稳定长达1周[9]。Gullo等[10]指出，其不受非胰腺疾病和胰酶替代疗法的影响。文献报道FE-1对重度和中度外分泌功能异常敏感性和特异性较好，但对轻度患者的诊断价值，反映不一。研究大多认为FE-1诊断慢性胰腺炎的敏感性与病变的严重程度呈正相关，对轻度胰腺炎的诊断敏感性较低，研究样本量大小可能是影响敏感性的原因之一。也有研究指出[11]，FE-1对鉴别早期的胰腺功能不全和早期的小肠损伤敏感度较低。此外，FE-1下降可能是由于小肠黏膜形态异常引起的或潜在的小肠疾病导致的胰腺外分泌功能不全所致。但其较高的特异性，说明FE-1对诊断慢性胰腺炎及胰腺外分泌功能不全具有极低的假阳性率。

2 胰弹性蛋白酶(pancreatic elastase，PE)

弹性蛋白酶(elastase)最早于1952年由Banga[12]从牛胰腺组织中分离出而报道。Geokas等[13]于1977年建立了放射免疫的方法以测定其浓度。人弹性蛋白酶是一种主要以弹性蛋白为底物的丝氨酸蛋白酶，以蛋白内切酶和甾醇结合蛋白形式存在于人类胰腺分泌物和粪便中[14]。人体含有多种该酶的同工酶，包括elastase1，elastase2，elastase2A，elastase2B，elastase3A，elastase3B和基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)等。其中elastase2和MMP分别表达于中性粒细胞和巨噬细胞，在机体免疫和炎症反应中发挥作用，其余均产生于胰腺的腺泡细胞，参与食物的消化[15]。动物实验发现，胰弹性蛋白酶是胰酶中诱导单核细胞促炎细胞因子TNF-α等产生最强的诱导剂[16]，TNF-α等炎症介质等产生则介导了它对脏器的损伤。Johnson等[17]指出，胰弹性蛋白酶水解细胞外基质产生的硫酸乙酞肝素可激活细胞表面的TLR4而产生IL-1、TNF-α等炎症介质，导致SIRS。急性胰腺炎时血中PE-1水平升高，结合淀粉酶、脂肪酶等指标，可为重症急性胰腺炎(SAP)早期诊断和病程预测提供可靠的依据[18]。

3 血清中性粒细胞弹性蛋白酶(neutrophil elastase，NE)

或称多形核弹性蛋白酶(PMN-E)，是多形核粒细胞被激活后释放的活性蛋白水解酶，通过降解细胞外基质可直接损伤胰腺腺泡细胞，是诊断急性胰腺炎(AP)的早期指标并可预测疾病严重程度。研究指出，血清PMN-E于SAP发病12 h后显著升高，以PMN-E＞300 μg/L为标准诊断SAP准确性达81%～98%[19]。另有研究[20]表明PMN-E用于诊断SAP的敏感度、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为92%、91%、78%和96%。Pupelis 等[21]指出，PMN-E是粒细胞过度激活所释放的主要炎症介质，是判断急性胰腺炎严重程度的一个较好指标，可视为一种严重SIRS的标志物，在监测脏器功能不全中有重要意义。Steinberg等[22]建立了猪的“二次打击”脓毒症加肠缺血-再灌注损伤模型模拟人类感染性休克，检测实验组NE等蛋白酶浓度显著增高。Walkowiak等[23]在对儿童进行性家族性肝内胆汁淤积症2型评估是否有胰腺损伤时就以血清脂肪酶及NE-1为评价指标。

4 尿胰蛋白酶原-2(urinary trypsinogen-2，UT-2)

自1997年Kemppainen等[24]报道尿胰蛋白酶原-2快速检测在AP的应用后，临床上得到逐渐推广，近年来在我国急诊临床急腹症的鉴别诊断当中也逐步开始普及[25]。胰蛋白酶原被认为是启动各种酶原活化的级联反应的最早被活化的消化酶。胰蛋白酶原占胰液总蛋白的19%，相对分子质量为25 000，主要有胰蛋白酶原-1和胰蛋白酶原-2两种同工酶，主要存在于胰腺组织中，血液和尿液中的含量极低，且胰蛋白酶原-1的浓度高于胰蛋白酶原-2[26]。病理条件下胰腺组织受损，胰蛋白酶原大量释放入血，经肾小球滤过时，肾小管对胰蛋白酶原-2的重吸收率比胰蛋白酶原-1低，因此尿液中胰蛋白酶原-2的浓度升高。

国内外研究均证实，UT-2快速检测是筛选急性胰腺炎的可靠指标，其阴性预期值高达99%，故阴性结果基本可排除急性胰腺炎[25, 27]。一项荟萃分析显示，UT-2对急性胰腺炎的诊断价值与血清淀粉酶相当但低于血清脂肪酶[28]。尚有研究[29, 30]显示UT-2敏感性和特异性同于或高于血清脂肪酶和血清淀粉酶。但研究也发现，UT-2在慢性肾功能衰竭、慢性胰腺炎、胰腺假性囊肿、梗阻性胆石症胆囊炎、壶腹癌、胰腺癌、胃癌、胆道癌、肝癌和结肠直肠癌等疾病存在假阳性[31]。

5 羧肽酶B激活肽(activation peptide of carboxypeptidaseB，CAPAP)

CAPAP亦是胰腺腺泡分泌的蛋白水解酶之一，是在酶原裂解成活性酶过程中产生的含量最多的活性肽，由95个氨基酸组成，其在肠道不被吸收，在血中不与其他物质结合，人血清和尿液中稳定性好。自1998年Appelros等[32]首次报道血、尿CAPAP对于急性胰腺炎诊断及早期评估严重程度的价值以来，临床研究及应用渐受重视，尤其是尿CAPAP因其简便性更为推广。国内一项尿CAPAP对重症急性胰腺炎诊断价值研究的荟萃分析显示其诊断效能较高，受试者工作曲线下面积(AUC)为0.930 3，诊断优势比为22.99，合并敏感度及特异度分别为73%、85%，故在SAP诊断较为困难时，尿CAPAP的检测有较大价值[33]。但也有学者指出，CAPAP在多数轻度发作的AP患者体内无法检出，故用于诊断AP的价值不大[34]。而研究证实[35, 36]，尿CAPAP在早期预测AP严重程度方面有较高的敏感性及特异性。

6 胰蛋白酶原激活肽(trypsinogen activation peptide，TAP)

胰蛋白酶原经组织蛋白酶B水解成胰蛋白酶过程中产生的含7～10个氨基酸残基的短肽，即TAP，其直接被释放进入腹腔、血液及尿液中。TAP仅在胰腺产生，特异性高。TAP峰值出现较早且其浓度与病情严重程度呈正相关[37]。血胰蛋白酶原活性肽和胰蛋白酶原-2虽是较血淀粉酶、血脂肪酶特异性更高的胰腺炎早期标志物，但检测困难，遂查其尿液中浓度更受推广。Sáez等[29]通过对UT-2、尿TAP、血清和尿CAPAP在诊断急性胰腺炎的敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值等的比较，指出血清和尿CAPAP是诊断急性胰腺炎的可靠指标，而以尿CAPAP最可靠，UT-2临床价值同淀粉酶及脂肪酶，而尿TAP诊断价值不高。国内学者亦认为TAP对诊断AP价值有限，但有助于判断病情和评估疗效和预后，其水平的变化可反映组织损伤程度[28]。

7 胰石蛋白(Pancreatic stone protein，PSP)

首先由De Caro等[38]于1979年从慢性胰腺炎患者胰管结石中分离出来。1988年，Terazonoí等[39]从大鼠再生胰岛cDNA文库中分离出编码165个氨基酸的新基因，称为再生基因(regenerating gene，Reg)。1990年，Watanabe等[40]分离出人的Reg基因，其与大鼠有68％同源性，并且通过氨基酸序列分析证实，Reg与PSP及从胰腺组织中分离出的胰丝蛋白为同一种蛋白，故又称为PSP/reg蛋白。PSP/reg是由胰腺腺泡细胞合成和分泌的可溶性蛋白，分布于生理状态的胰腺组织、胰液和血清中，有PSP-S2-5 4种分子形式。胰蛋白酶裂解PSP-S2-5后产生不溶性PSP-S1，由肠道重吸收进入血中。PSP作为最早发现的Reg基因被称为Reg I，此后Reg基因家族其他成员陆续被发现，包括胰腺炎相关蛋白(pancreatitis-associated protein,PAP)，又称为Reg Ⅲ。大量研究证实RegI/ PSP和RegⅢ/PAP均可作为胰腺炎的潜在标志物，与疾病严重程度相关。

Gukasjan等[41]在研究PSP在预测ICU脓毒症相关的术后并发症和死亡的价值时，将PSP与WBC计数、CRP、IL-6、PCT对比，单因素分析显示，PSP对诊断并发症准确性最高且是ICU预测死亡最好的指标。多变量分析显示，PSP是死亡的唯一独立预测因子。故检测血清PSP浓度对ICU中临床诊断和治疗决策意义重大。Scherr等[42]研究指出血清PSP/reg蛋白水平在细菌性炎症时升高，COPD急性加重期其水平升高可作为预测COPD患者存在细菌感染的依据。多元回归分析显示PSP/reg水平为痰细菌学培养阳性的独立预测因素。在生存分析中，入院时高PSP/reg水平增加2年的病死率。鉴于其在评估炎症程度上的高度敏感性及胰腺单独分泌的高度特异性，其在重症患儿胰腺损伤中的价值尚有待临床医师进一步研究。

参考文献
[1]         刘芳,卢秀兰,胥志跃等.PICU患儿合并急性胰损伤的临床研究[J].中华急诊医学杂志,2012,21(3):304-307.
[2]         Largman C, Brodrick JW, Geokas MC. Purification and characterization of two human pancreatic elastases[J]. Biochemistry, 1976, 15(11):2491-2500.
[3]         O'Sullivan BP, Baker D, Leung KG, et al. Evolution of pancreatic function during the first year in infants with cystic fibrosis[J].JPediatr, 2013, 162(4):808-812.
[4]         杨晓鸥,李景南,钱家鸣,等. 粪便弹力蛋白酶1在胰腺疾病中的检测及其作用评估[J]. 中华内科杂志, 2006, 45(4):285-288.
[5]         Wali PD, Loveridge-Lenza B, He ZP, et al. Comparison of fecal elastase-1 and pancreatic function testing in children[J].JPediatr Gastroenterol Nutr, 2012, 54(2):277-280.
[6]         Nissler K, Von Katte I, Huebner A, et al. Pancreatic elastase 1 in feces of preterm and term infants[J].JPediatr Gastroenterol Nutr, 2001, 33(1):28-31.
[7]         Stein J, Jung M, Sziegoleit A, et al. Immunoreactive elastase 1:clinical evaluation ofanew noninvasive test of pancreatic function[J]. Clin Chem, 1996, 42 (2):222-226.
[8]         Domínguez-Muoz JE, Hieronymus C, Sauerbruch T, et al. Fecal elastase test:evaluation ofanew noninvasive pancreatic function test[J]. AmJGastroenterol, 1995, 90 (10):1834-1837.
[9]         Lser C, Mllgaard A, Flsch UR. Faecal elastase 1:anovel, highly sensitive, and specific tubeless pancreatic function test[J]. Gut, 1996, 39(4):580-586.
[10]         Gullo L, Graziano L, Babbini S, et al. Faecal elastase 1 in children with cystic fibrosis[J]. EurJPediatr, 1997, 156(10):770-772.
[11]         王李.胰腺外分泌功能试验的临床应用[J].实用药物与临床,2007,10(5):300-302.
[12]         Banga M. Isolation and crystallisation of elastase from the pancreas of cattle[J]. Acta Physiol Hung, 1952, 3(2):317-324.
[13]         Geokas MC, Brodrick JW, Johnson JH, et al. Pancreatic elastase in human serum:determination by radioimmunoassay [J].JBiol Chem, 1977, 252(1):61-67.
[14]         张静.慢性胰腺炎实验室检测指标的相关性分析[J].中国医师进修杂志,2013,36(6):55-56.
[15]         吴东.血清标记物Elastase1和胰腺疾病[J].胰腺病学,2006,6(2):123-125.
[16]         Jaffray C, Mendez C, Denham W, et al. Specific pancreatic enzymes activate macrophages to produce tumor necrosis factor-alpha: role of nuclear factor kappaBand inhibitory kappaBproteins[J].JGastrointest Surg, 2000, 4(4): 370-377.
[17]         Johnson GB, Brunn GJ, Platt JL. Cutting edge: an endogenous pathway to systemic inflammatory response syndrome(SIRS)-like reactions through Toll-liker eceptor4[J].JImmunol, 2004, 172(1):20-24.
[18]         李玉明,顾留根,王亚民,等.空肠营养对重症急性胰腺炎胰外分泌功能的影响[J].中华急诊医学杂志,2007,16(4):378-382.
[19]         Riché FC, Cholley BP, Laisné MJ, et al. Inflammatory cytokines,Creactive protein, and procalcitonin as early predictors of necrosis infection in acute necrotizing pancreatitis[J]. Surgery, 2003, 133(3):257-262.
[20]         Domínguez-Muoz JE, Villanueva A, Lario J, et al. Accuracy of plasma levels of polymorphonuclear elastase as early prognostic marker of acute pancreatitis in routine clinical conditions [J]. EurJGastroenterol Hepatol, 2006, 18(1):79-83.
[21]         Pupelis G, Austrums E, Snippe K. importance ofaclinical protocol in the treatment of severe acute pancreatitis[J]. Zentralbl Chir, 2002, 127(11):975-981.
[22]         Steinberg J, Halter J, Schiller H, et al. Chemically modified tetracycline prevents the development of septic shock and acute respiratory distress syndrome inaclinically applicable porcine model[J]. Shock, 2005, 24(4):348-356.
[23]         Walkowiak J, Jankowska I, Lisowska A, et al. Normal levels of serum pancreatic enzymes in patients with progressive familial intrahepatic cholestasis type 2[J]. Acta Biochim Pol, 2010, 57(4):573-575.
[24]         Kemppainen EA, Hedstrm JI, Puolakkainen PA, et al.Rapid measurement of urinary trypsinogen-2 asascreening test for acute pancreatitis[J],NEnglJMed, 1997, 336(25):1788-1793.
[25]         张涛,王青,殷爱国,等.尿胰蛋白酶原-2快速检测在急诊急腹症中的鉴别诊断作用[J].中华急诊医学杂志,2011,20(5):555-556.
[26]         Rinderknecht H, Geokas MC. Anionic and cationic trypsinogens (trypsins) in mammalian pancreas[J].Enzyme, 1972, 14:116-130.
[27]         Kylnp-Bck M, Kemppainen E, Puolakkainen P, et al. Reliables screening for acute pancreatitis with rapid urine trypsinogen-2 test strip[J]. BrJSurg, 2000, 87(1):49-52.
[28]         Jin T, Huang W, Jiang K, et al. Urinary trypsinogen-2 for diagnosing acute pancreatitis:ameta-analysis[J]. Hepatobiliary Pancreat Dis Int, 2013, 12(4):355-362.
[29]         Sáez J, Martínez J, Trigo C, et al. Clinical value of rapid urine trypsinogen-2 test strip, urinary trypsinogen activation peptide, and serum and urinary activation peptide of carboxypeptidaseBin acute pancreatitis[J].WorldJGast, 2005, 11(46):7261-7265.
[30]         熊燕,廖继成.6项检测指标在急性胰腺炎诊断中的价值探讨[J].检验医学与临床,2013,10(16):2096-2097.
[31]         Hedstrom J, Korvuo A, Kenkimki P, et al. Urinary trypsinogen-2 test strip foraacute pancreatitis[J].Lancet, 1996, 347(9003):729-730.
[32]         Appelros S, Thim L, Borgstrm A. Activation peptide of carboxypeptidaseBin serum and urine in acute pancreatitis[J]. Gut, 1998, 42(1):97-102.
[33]         方乐,李俊明,万腊根,等.尿羧肽酶B激活肽对重症急性胰腺炎诊断价值的分析[J].检验医学与临床,2011,08(9):1066-1068.
[34]         李增志.急性胰腺炎危险程度相关评估指标的研究进展[J].国际检验医学杂志,2011,32(11):1207-1209.
[35]         Sáez J, Martínez J, Trigo C, et al.Acomparative study of the activation peptide of carboxypeptidaseBand trypsinogen as early predictors of the severity of acute pancreatitis[J]. Pancreas, 2004, 29 (1):e9-14.
[36]         Abu Hilal M, Ung CT, Westlake S, et al. Carboxypeptidase-B activation peptide,amarker of pancreatic acinar injury, but not L-selecin,amarker of neutrophil activation, predicts severity of acute pancreatitis[J].JGast Hepat, 2007, 22(3):349-354.
[37]         廖海燕,敖必蓉,鲍依稀,等.急性胰腺炎的实验诊断指标及其临床应用[J].国际检验医学杂志,2007,28(7):628-629.
[38]         De Caro A, Lohse J, Sarles H. Characterization ofaprotein isolated from pancreatic calculi of men suffering from chronic calcifying pancreatitis[J]. Biochem Biophys Res Commu, 1979, 87(4):1176-1182.
[39]         Terazonoí K, Yamamoto H, Takasawa S, et al.Anovel gene activated in regenerating islets[J].JBiol Chem, 1988, 263(5):2111-2114.
[40]         Watanabe T, Yonekura H, Terazono K,et al.Complete nucleotide sequence of human reg gene and its expression in normal and tumoral tissues. The regprotein, pancreatic stone protein, and pancreatic thread protein are one and the same product of the gene[J].JBiol Chem, 1990, 265(13):7432-7439.
[41]         Gukasjan R, Raptis DA, Schulz HU, et al. Pancreatic stone protein predicts outcome in patients with peritonitis in the ICU[J]. Crit Care Med, 2013, 41(4): 1027-1036.
[42]         Scherr A, Graf R, Bain M, et al. Pancreatic stone protein predicts positive sputum bacteriology in exacerbations of COPD[J]. Chest, 2013, 143(2): 379-387.