降钙素原研究进展

降钙素原研究进展降钙素原（procalcitonin, PCT）于1981年由Jacobs等[1]发现，1993年Assicot 等[2]发现败血症患者血液中其浓度明显升高，因此逐渐引起重视。

近几年来，临床医师尝试应用PCT作为机体感染所引起系统炎性反应综合症（SIRS）的一个敏感性指标，并用于鉴别细菌感染与非细菌感染的鉴别诊断，取得了一定的进展。

现就PCT的生物学特性及临床应用前景作一综述。

1PCT基因及分子结构PCT是降钙素（calcitonin，Calc）的前体之一，与降钙素基因相关肽（calcitonin gene related peptide, CGRP）、胰岛淀粉样多肽（amylin）、肾上腺髓质素（adrenomedullin）、降钙素及其前体均属于CAPA蛋白家族。

[3,4]该族蛋白均由100个左右氨基酸组成，含有2个半胱氨酸残基，从而形成一个二硫键。

[5,6]CAPA 家属蛋白分别由Calc I~IV基因编码。

Calc-I基因所编码PCT，该基因位于染色体11p15.4，高度保守，且在不同种属动物间具有同源性。

人与大鼠及小鼠的Calc-I 基因结构相似，具有74.5％及73.6％的同源性。

[7-11]人类Calc-I基因全长约8kb，目前已克隆出约2kb（X02330，Homo sapiens mRNA）。

Calc-I基因含6个外显子，由5个内含子所分隔，外显子I～IV经转录后拼接为Calc-I mRNA，I、II、III、V及VI经转录拼接为CGRP-α mRNA（图1）。

在Calc-I基因的增强子区有TATA盒结构或Sp1结合区，转录调节因子NFκB、AP-1的结合位点，以及c-AMP反应元件（CERB）及Ras反应元件（RREB-1）结合区。

[12-14]Calc-I基因的转录水平的调节目前尚不明确，有研究表明：[14,15]cAMP能明显增强Calc-I基因的转录，而Ras与启动子区RREB-1结合区相互作用，可诱导细胞分化，并产生不同的PCT mRNA。

图1 人Calc-I基因不同转录和表达结构示意图在PCT的两个半胱氨酸之间，含有天冬酰胺－亮氨酸－丝氨酸（NLS）系列，这一结构在绝大多数动物的CAPA家属蛋白间均存在，为一个高度保守系列，是蛋白质糖基化结合位点。

另外，该结构的N端含有一个11个氨基酸，C端含有一个5个氨基酸保守区。

[16-19]高度保守系列的存在表明CAPA家属蛋白重要性，虽然目前还远未明确其具体功能。

经序列分析，在PCT上还可能存在p42/44 MAK激酶、钙调蛋白依赖性蛋白激酶和cGMP依赖性蛋白激酶的结合位点。

[20]１ ５ 10 15 20 25 30ｍｇｆｑｋｆｓｐｆｌａｌｓｉｌｖｌｌｑａｇｓｌｈａＡＰＦＲＳＡＬＥＳＳＰＡＤＰＡＴＬＳＥＤＥＡＲＬＬＬＡＡＬＶＱＤＹＶＱＭＫＡＳＥＬＥＱＥＱＥＲＥＧＳＳＬＤＳＰＲＳＫＲＣＧＮＬＳＴＣＭＬＧＴＹＴＱＤＦＮＫＦＨＴＦＰＱＴＡＩＧＶＧＡＰＧＫＫＲＤＭＳＳＤＬＥＲＤＨＲＰＨＶＳＭＰＱＮＡＮNH2←－－―――――――――――――――――――－―→COOH图2 人PPCT的一级结构注：PPCT含141个氨基酸， 1~25位（小写字母标示）为前导信号肽，26~141位（大写字母标示）为PCT，在PCT的N端为常见于多种炎性细胞因子前体AP起始序列（黑体标示）；85~116位（下划线标示）为Calc，其N端可见两个半胱氨酸残基（方框标示），其内含有高度保守的NLS系列（灰色标示）；121～141位（斜体标示）为kata。

2PCT转录及表达的调节人Calc-I mRNA编码包括前降钙素原（Preprocalcitonin，PPCT）、PCT、Calc、CGRP-α等9种不同的蛋白（图2），在不同的细胞或不同的生理或病理条件下其转录及表达调节形式可能不同。

机体对PCT转录及表达的调节表现在三个方面：合成的细胞类型、产物的形式及合成水平。

在正常生理情况下，甲状腺C细胞内Calc-I mRNA在粗面内质网上合成141个氨基酸的PPCT，在高尔基体内被裂解产生32个氨基酸的Calc及21个氨基酸的kata，前者是机体内血清钙的重要调节激素；在小肠细胞及神经细胞内，则表达为CGRP-α；在肝脏细胞内可检测到极量的PCT mRNA，因其C端8个氨基酸序列不同分为两个不同亚型：PCT-I mRNA及PCT-II mRNA；血液内仅含有极低量的PCT mRNA及PCT，分别为10pg/ml和<0.1ng/ml。

在感染所致系统炎症反应时，在不同的组织可以检测到大量的PCT-I mRNA 及PCT-II mRNA。

血液中PCT水平在24小时内可以升至正常水平的10,000倍，达1000ng/ml以上。

[21-24]除PCT显著升高外，组织和血液中也可检测到浓度升高的Calc、CRGP、kata等，但其升高的比例远低于PCT。

这种高浓度的PCT及PPCT 下游产物的比例改变难以用甲状腺C细胞高分泌水平来解释。

[25]有研究表明：[26-27]肺小细胞癌细胞系D79和D53的细胞匀浆均可检测到高浓度的PCT，肺组织灼伤及肺炎患者血液中PCT显著升高，推测肺组织可能是PCT的主要来源。

也有在肝、胰腺、结肠等组织也有PCT mRNA升高的报道。

[28-31]体外用内毒素或炎性介质前体与单核细胞共孵育，培养液中PCT mRNA可升高100倍，用细菌脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）、热休克蛋白（Heat shock protein, HSP）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-1，-2，-6等诱导单核-巨噬细胞系统产生PCT，而IL-10的诱导作用则明显低于其他细胞因子。

[32-36]感染性SIRS过程中，PCT迅速而明显的升高，究竟是多种细胞分泌累积的结果，还是以一种分泌为主，是哪些细胞在SIRS过程中具有PCT分泌作用，在不同的生理及病理情况下，其转录表达及调节的方式如何，目前远还未明确。

3PCT的生物功能激素前体往往具有其成熟激素的某些生物功能，而遗憾的是，这一点未在PCT身上得以证实。

生理情况下，甲状腺C细胞内合成的PCT在经酶裂解后可形成Calc，只有极少量进入血液。

血液中没有其裂解酶，其半衰期达25～30小时。

[37,38]裂解产生的calc的N端半胱氨酸残基形成二硫键，C端脯氨酸羟基化，并经糖基化修饰，完成其二级及三级结构后才具备生物活性，被分泌至细胞外，主要调节血钙、磷的浓度。

PCT虽然也含有calc的结构，但不能形成上述的修饰过程，推测其无调节血钙的功能，虽然在感染所致SIRS时PCT显著上升且血钙下降，但是，至少到目前为止，在体研究尚未发现PCT可直接调节血钙浓度的证据，但也有研究者认为PCT具有一定的降血钙的作用。

[39,41]并且，在生理情况下对Calc的分泌具调节作用的多种体内刺激（如CGRP、胰高血糖素、胃泌素、β肾上腺素、糖皮质激素及高血钙）或抑制（生长抑素和维生素D）因素，似乎对SIRS时机体PCT的产生没有影响。

[11,30,41]PCT可明显抑制花生四烯酸诱导的前列环素G及血栓素B2的合成，从而具有一定的镇痛效果，该作用可能是通过可抑制前列环素G、H合成酶的活性而实现的。

[42]将PCT加入全血细胞培养，可以抑制LPS诱导的TNF-α及IL-6的产生。

[34]PCT还可能参与一氧化氮合成的调节。

[43]PCT在感染性SIRS过程的作用目前尚未明确，Nylen等 [ 44 ]给败血症仓鼠注射纯化的人PCT可增加动物死亡率，而注射纯化的人PCT中和抗体，可显著减少实验动物的死亡；Martine和Wagner等[45,46]制作猪腹腔感染并休克模型，并注射兔抗猪PCT中和抗体，结果发现，中和PCT后显著改善血流动力学，治疗组4/5只存活，而对照组在术后11小时内5/5只全部死亡。

4PCT在感染性疾病诊断中的价值血液PCT在败血症出现后的8~24小时即显著时迅速升高是其一大特点。

[2,37,38]同时，血液PCT的检测目前已有商品化的成套试剂盒，定性检测最快仅需5分钟，半定量检测不到半小时；相对CRP、TNF-α等而言，具有检测快、方法简单及灵敏度高等特点。

已有用血液PCT浓度检测作为细菌感染早期诊断指标的尝试。

Kylanpaa 等[47]检测急性胰腺炎患者血液中的PCT浓度，并与CT、CRP及APACHE II评分进行比对，认为PCT浓度可早期预测SAP，并且可取代CRP甚至APACHE II评分作为SAP病情变化的指标。

然而，Neoptolemos等[48]及Fraspuet等[49]则得出相反的结论，认为PCT的升高继发于CRP及TNF-α等，在血液中出现的峰值时间慢于前二者，且与病情的严重程度无相关性，因此不能作为SAP早期诊断及病情评估的指标。

形成不同结论的原因与检测的方法及病例的选择有关，但目前迫切需要的是尽快明确SIRS时血液高浓度PCT的来源及病理情况下其转录表达的调控方式及其影响因素。

PCT几乎只特异性地升高于细菌感染所致的SIRS，而在病毒、寄生虫或其他病原体感染性疾病及自身免疫性疾病时则不升高或升高幅度很低，这一点让临床医生欣喜不已。

这一特点对鉴别SIRS产生的原因具有重要价值；已有将PCT检测应用于肺炎、肝炎、脑（膜）炎、腹水、不明原因的发热等的鉴别诊断。

Gendrel等[50]检测脑膜炎患者血液中CRP及PCT浓度，发现PCT仅在细菌性脑膜炎中显著升高，具有高度的特异性，而CRP则在病毒性脑膜炎中也有不同程度的升高；Schwenger等[51]检测多种自身免疫性疾病血液中PCT的浓度，结果发现自身免疫性疾病患者血液中PCT水平显著低于细菌感染患者，并推荐1µg/ L 为自身免疫性疾病患者细菌感染并发症辅助诊断的分界值；手术或创伤后血液PCT水平不升高或轻微升高，而在出现细菌感染的并发症时则显著升高，有助于术后感染的早期诊断。

Rau等[52]检测50 例急性胰腺炎血浆PCT、IL-8 和CRP 浓度, 结果发现感染坏死组平均PCT和IL-8水平明显高于无菌坏死组, 而CRP 在两组间无差别。

在慢性结核病与其他慢性炎症的鉴别中也具有一定的价值。

20世纪90年代以前，研究者们将PCT归类于激素或激素前体，似乎并无争论。

随着PCT在炎症过程中的表现，近几年来，越来越多的作者倾向于将之归类于炎症细胞因子或前炎症因子的行列，支持这一观点的原因其结构及在SIRS中的表现和CRP、TNF-α、IL-2、HSP等炎症因子类似。

[53]PCT在血液中持续时间长，且随系统炎症的减轻而迅速消退，因此可作为系统SIRS监测的指标。