Abstract
Sepsia este răspunsul sistemic la infecția cu organisme microbiene. Un diagnostic diferențial al infecției cauzate fie de bacterii, fie de alte organisme microbiene este esențial pentru un tratament eficient și pentru evaluarea prognosticului. Metodele actuale de laborator clinic în diagnosticarea infecțiilor bacteriene sunt fie nespecifice, fie necesită timpi de răspuns mai lungi. Procalcitonina (PCT) este un biomarker care prezintă o specificitate mai mare decât alți markeri proinflamatori (de exemplu, citokine) în identificarea pacienților cu sepsis și poate fi utilizat în diagnosticul infecțiilor bacteriene. În acest articol, trecem în revistă cunoștințele actuale despre PCT și utilizarea acesteia în cadrul laboratorului clinic.
Identificarea faptului dacă cauza inflamației la pacienți este de origine bacteriană a fost un domeniu important de dezvoltare în laboratorul clinic. Mai multe teste de laborator clinic au fost aplicate la diagnosticul sepsisului.1 Metoda culturii în bulion este standardul de aur pentru diagnosticul infecției bacteriene, dar un rezultat definitiv poate dura 24 de ore sau mai mult până la un diagnostic concludent. O serie de markeri inflamatori, cum ar fi numărul de celule leucocitare, proteina C reactivă (CRP) și citokinele (TNF-α, IL-1β sau IL-6), au fost aplicate în diagnosticul inflamației și al infecției, dar lipsa lor de specificitate a generat un interes continuu pentru dezvoltarea unor teste clinice de laborator mai specifice.2 Un marker promițător a fost procalcitonina (PCT), a cărei concentrație s-a dovedit a fi ridicată în sepsis. Datorită specificității sale pentru infecțiile bacteriene, PCT a fost propusă ca un marker pertinent în diagnosticarea rapidă a infecțiilor bacteriene, în special pentru utilizarea în departamentele de urgență ale spitalelor și în unitățile de terapie intensivă. De la identificarea și asocierea sa cu sepsisul în anii 1990, au fost efectuate un număr mare de studii care implică PCT și aplicarea sa clinică. Un test pentru determinarea nivelurilor de PCT este disponibil în Europa de mai mulți ani și recent a fost aprobat de FDA pentru utilizare în Statele Unite.3
Biochimia PCT
Procalcitonina este o peptidă de 116 aminoacizi care are un MW aproximativ de 14,5 kDa și aparține superfamiliei de peptide calcitonină (CT). Ea poate fi împărțită în 3 secțiuni, inclusiv terminația amino-terminală a regiunii PCT, calcitonina imatură și peptida 1 (CCP-1, denumită și katacalcină) a calcitoninei cu terminus carboxil-terminal (Figura 1) (4).4 Procalcitonina este codificată de gena CALC-1 situată pe cromozomul 11. Scindarea în 1 situs al transcripției primare a genei CALC-1 produce pre-PCT, care suferă ulterior scindarea proteolitică a secvenței sale de semnal pentru a produce PCT.5,6 Ceilalți membri ai superfamiliei de peptide CT includ peptida I, II legată de gena calcitoninei (CGRP-I, CGRP-II), amilina și adrenomedullina. Peptida I legată de gena calcitoninei este, de asemenea, codificată de gena CALC-1 și este generată prin splicarea alternativă a transcriptului primar al ARNm CALC-1. Peptida II legată de gena calcitoninei, amilina și adrenomedullina sunt codificate de alte gene (tabelul 1).
Expresia calcitoninei are loc într-o manieră specifică țesutului. În absența infecției, transcrierea genei CALC-1 pentru PCT în țesutul non-neuroendocrin este suprimată, cu excepția celulelor C ale glandei tiroide, unde expresia sa produce PCT, precursorul CT la indivizii sănătoși și neinfectați.5 PCT sintetizată suferă apoi o procesare posttranslațională pentru a produce peptide mici și CT matură, care este generată ca urmare a îndepărtării glicinei C-terminale din CT imatură de către peptidilglicina α-amidantă monooxigenază (PAM).7 CT matură este stocată în granule de secretară și este secretată în sânge pentru a regla concentrația de calciu. În prezența unei infecții microbiene, țesuturile non-neuroendocrine exprimă, de asemenea, gena CALC-1 pentru a produce PCT. O infecție microbiană induce o creștere substanțială a expresiei genei CALC-1 în toate țesuturile parenchimatoase și tipurile de celule diferențiate din organism care produc PCT.8 Nivelurile sale cresc semnificativ în cazul infecțiilor sistemice severe, în comparație cu alți parametri ai infecțiilor microbiene.9 Funcția PCT sintetizată în țesuturile non-neuroendocrine în cazul infecțiilor microbiene este în prezent neclară; cu toate acestea, detectarea sa a ajutat la diagnosticul diferențial al proceselor inflamatorii.
Vizualizare generală a sepsisului
Sepsisul se referă la răspunsul sistemic la infecția cu agenți microbieni, cum ar fi bacteriile, ciupercile și drojdiile, în care pacientul dezvoltă în mod obișnuit febră, tahicardie, tahipnee și leucocitoză. Culturile microbiologice din sânge sau de la locul infecției sunt frecvent, deși nu invariabil, pozitive. Sepsisul sever este asociat cu hipoperfuzia sau disfuncția a cel puțin 1 organ. Atunci când sepsisul sever este însoțit de hipotensiune sau de insuficiență multiplă a sistemului de organe, starea este cunoscută sub numele de șoc septic. Studiile epidemiologice indică o incidență de aproximativ 750.000 de cazuri de sepsis pe an în Statele Unite.10 Semnele și simptomele sepsisului sunt foarte variabile și sunt influențate de mulți factori, inclusiv virulența și încărcătura biologică a agentului patogen, poarta de intrare și susceptibilitatea gazdei. Sediile primare sunt infecțiile tractului respirator, urmate de infecțiile genito-urinare și infecțiile gastro-intestinale.11 Recent, a existat un număr din ce în ce mai mare de rapoarte privind infecțiile bacteriene ale pacienților spitalizați din cauza creșterii numărului de infecții nosocomiale cauzate de cateterizare și de terapiile imunosupresoare, pe lângă creșterea cauzelor de stafilococ auriu rezistent la meticilină (MRSA).11 Distingerea inflamației datorate unei infecții bacteriene, a unei alte infecții microbiene sau a respingerii de organe este importantă în tratamentul reacției imune la pacienții spitalizați. O problemă frecventă în practica clinică este faptul că semnele și simptomele infecțiilor bacteriene și virale se suprapun în mare măsură, în special în cazul infecțiilor tractului respirator. Ocazional, incertitudinea diagnostică rămâne în continuare, chiar și după obținerea istoricului pacientului, efectuarea unui examen fizic, a unui test cu raze X toracice și a unor teste de laborator. Astfel, un test de laborator cu o specificitate mai mare ar îmbunătăți semnificativ diagnosticul diferențial clinic în aceste cazuri. În plus, diagnosticul diferențial al infecției ar ajuta la a decide dacă tratamentul cu antibiotice ar fi benefic. În acest sens, aproximativ 75% din toate dozele de antibiotice sunt prescrise pentru infecțiile respiratorii acute care au o etiologie predominant virală.5 Utilizarea excesivă a antibioticelor este principala cauză a răspândirii bacteriilor rezistente la antibiotice. Astfel, diminuarea utilizării antibioticelor este esențială în combaterea creșterii numărului de microorganisme rezistente la antibiotice.
Schema care arată relația dintre procalcitonină, calcitonină și calcitonină carboxipptidă-1.
Schema care arată relația dintre procalcitonină, calcitonină și carboxipeptida-1 a calcitoninei.
Metode de diagnostic pentru sepsis
Metoda tradițională de diagnosticare a sepsisului include cultivarea probelor de sânge, urină, lichid cefalorahidian (LCR) sau lichid bronșic și durează de obicei între 24 și 48 de ore. Din păcate, simptomele clinice se manifestă frecvent în absența unei culturi pozitive. Semnele clinice tradiționale de infecție și testele de laborator de rutină pentru sepsis, cum ar fi CRP sau numărul de leucocite, nu au acuratețe diagnostică și sunt uneori înșelătoare. În cazul infecțiilor severe, majoritatea citokinelor proinflamatorii clasice, cum ar fi TNF-α, IL-1β sau IL-6, sunt crescute doar pentru scurt timp sau intermitent, dacă sunt crescute deloc. Având în vedere dilemele diagnostice și terapeutice de mai sus, un test mai lipsit de echivoc pentru diagnosticul diferențial al infecției și sepsisului este de o importanță capitală.
Relația dintre superfamilia de peptide a calcitoninei
| Cromozomul . | 11 . | 11 . | 11 . | 12 . | 11 . | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gene | CALC-1 | CALC-II | CALC-III | CALC-III | CALC-IV | CALC-V | ||
| Peptide | *PCT I | CGRP-II | Pseudogene (nontradusă)31 | Amylin | Adrenomedullin | |||
| *PCT II | ||||||||
| CGRP-I |
| Cromozomul . | 11 . | 11 . | 11 . | 12 . | 11 . | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gene | CALC-1 | CALC-II | CALC-III | CALC-III | CALC-IV | CALC-V | ||
| Peptide | *PCT I | CGRP-II | Pseudogene (nontradusă)31 | Amylin | Adrenomedullin | |||
| *PCT II | ||||||||
| CGRP-I |
PCT II diferă de PCT I prin 8 aminoacizi la terminația C.
Relația dintre superfamilia peptidelor Calcitoninei
| Cromozomul . | 11 . | 11 . | 11 . | 12 . | 11 . | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gene | CALC-1 | CALC-II | CALC-III | CALC-III | CALC-IV | CALC-V | ||
| Peptide | *PCT I | CGRP-II | Pseudogene (nongena tradusă)31 | Amylin | Adrenomedullin | |||
| *PCT II | ||||||||
| CGRP-I |
| Cromozomul . | 11 . | 11 . | 11 . | 12 . | 11 . | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gene | CALC-1 | CALC-II | CALC-III | CALC-III | CALC-IV | CALC-V | ||
| Peptide | *PCT I | CGRP-II | Pseudogene (nontradusă)31 | Amylin | Adrenomedullin | |||
| *PCT II | ||||||||
| CGRP-I |
PCT II diferă de PCT I prin 8 aminoacizi la terminația C.
Măsurarea PCT în diagnosticul infecțiilor bacteriene
De la mijlocul anilor 1990, a existat o utilizare din ce în ce mai mare a măsurătorilor PCT în identificarea infecțiilor bacteriene sistemice.3 Timpul scurt de înjumătățire (25-30 de ore în plasmă) al PCT, împreună cu absența sa virtuală în sănătate și specificitatea pentru infecțiile bacteriene, îi conferă un avantaj clar față de ceilalți markeri ai infecției bacteriene.3,4 Studiile au arătat, de asemenea, că o creștere a nivelurilor de PCT este minimă în cazul infecțiilor virale, în timp ce nivelurile cresc rapid după o singură injecție cu endotoxină.12,13 Mai mult, creșterile de PCT nu sunt asociate cu tulpini bacteriene specifice, deși într-un studiu realizat de Rowther și colaboratorii, au fost identificate și enumerate tulpini de la pacienți septici cu niveluri serice de PCT >2 ng/mL.14 Recent, Jacquot și colaboratorii au demonstrat că măsurarea rapidă a PCT ar putea ajuta la excluderea infecției nosocomiale la nou-născuții spitalizați în unitățile de terapie intensivă.15
Într-un alt studiu, de Jager și colegii au investigat valoarea măsurării nivelurilor de PCT în sângele pacienților infectați cu pneumonie comunitară (PAC) cauzată de Legionella pneumophila în comparație cu alți parametri convenționali, cum ar fi CRP și numărul de globule roșii.16 Ei au constatat că nivelurile inițiale ridicate de PCT indicau o boală mai severă, iar acest lucru s-a reflectat într-o ședere mai lungă a pacientului în unitatea de terapie intensivă (ICU) și/sau decesul în spital. În plus, nivelurile crescute persistente ale PCT au fost întotdeauna un indiciu al unui rezultat nefavorabil. Astfel, determinarea nivelurilor de PCT a furnizat informații valoroase privind prognosticul pacientului, care nu puteau fi determinate de parametrii inflamatori convenționali, cum ar fi CRP și numărul de WBC. Mai mult, s-a demonstrat că utilizarea măsurătorilor PCT pentru tratarea eficientă a pacienților cu antibiotice reduce durata de spitalizare a pacienților. Kristoffersen și colegii săi au raportat că, la acei pacienți cu boală pulmonară obstructivă cronică, o singură determinare a PCT serică în momentul internării a redus durata medie a șederii de la 7,1 zile la 4,8 zile.17
Măsurarea PCT
Procalcitonina poate fi măsurată cu ajutorul unui test cantitativ omogen (BRAHMS, Hennigsdorf, Germania). Testul se bazează pe tehnologia TRACE (Time Resolved Amplified Cryptate Emission) (Figura 2). Un laser cu azot la 337 nm este direcționat către o probă care conține PCT și 2 anticorpi marcați fluorescent care recunosc diferiți epitopi ai peptidei PCT. Principiul testului se bazează pe transferul de energie non-radiativă între moleculele „donator” și „acceptor”. Molecula donatoare, la excitare, emite un semnal fluorescent de lungă durată în interval de milisecunde la 620 nm, în timp ce molecula acceptoare, la excitare, emite un semnal de scurtă durată în interval de nano-secunde la 665 nm. Atunci când ambele molecule sunt aduse în imediata apropiere prin legarea la PCT, semnalul rezultat este amplificat la 665 nm și prelungit pentru a dura câteva microsecunde. Această prelungire asigură faptul că semnalul poate fi măsurat după ce fluorescența de fond (comună în probele biologice) a scăzut. În testul BRAHMS’, molecula donatoare este un anticorp policlonal de oaie marcat cu Europium Cryptate care recunoaște epitopi în regiunea CT imatură, în timp ce molecula acceptoare este un anticorp monoclonal marcat cu XL665 crescut împotriva regiunii CCP-1 a PCT.18,19
Schema care prezintă principiile tehnologiei TRACE.
Schema care prezintă principiile tehnologiei TRACE.
Eșantioanele potrivite pentru analiză pot fi ser sau plasmă, folosind fie EDTA, fie heparină ca anticoagulanți, dar nu citrat, deoarece s-a demonstrat că acesta subestimează nivelurile de PCT.18
Măsurătorile PCT în alte boli
Utilitatea PCT ca marker de diagnostic în alte stări inflamatorii a fost, de asemenea, evaluată și analizată de Becker și colaboratorii.20 În cazul malariei, nivelurile de PCT sunt ridicate atât în cazul malariei cu Plasmodium falciparum severă, cât și în cazul malariei cu Plasmodium falciparum necomplicate, dar nu a putut fi utilizată pentru a diferenția cele 2 tipuri și, prin urmare, a avut o utilitate limitată în diagnosticul acesteia.21,22 Valoarea PCT în diagnosticul tuberculozei pulmonare (PTB) a fost, de asemenea, investigată și s-a dovedit a avea o valoare redusă.19 Baylan și colaboratorii au constatat că nivelurile serice de PCT au fost ușor ridicate la admitere la pacienții cu PTB activă în comparație cu martorii și pacienții aflați sub chimioterapie antituberculoasă. Deși această diferență a fost semnificativă din punct de vedere statistic, nivelurile de PCT ale majorității cazurilor cu PTB (58,7 %) au fost sub nivelul limită obișnuit (0,5 ng/mL).23 Prin urmare, PCT nu a fost un indicator fiabil în diagnosticarea PTB activă și nu a putut fi înlocuită cu date microbiologice, epidemiologice, clinice și radiologice.23 Cu toate acestea, Nyamande și Lalloo au constatat că nivelurile de PCT ar putea fi utile pentru a distinge pneumonia dobândită în comunitate (PAC) datorată unor bacterii comune, cum ar fi Mycobacterium tuberculosis (TB) și Pneumocystis jirovecii (PJP) într-un mediu cu prevalență ridicată a HIV, în care prezentările atipice confundau adesea diagnosticul clinic empiric.24 Studiul lor a arătat că nivelurile de PCT diferă semnificativ la pacienții cu PAC datorată TB, PJP și bacteriilor.
Determinările de procalcitonină s-au dovedit a avea o valoare considerabilă în identificarea faptului dacă inflamația care urmează unui transplant de organ se datorează unei infecții bacteriene sau respingerii organului. Mendonca și colaboratorii au demonstrat că la beneficiarii de transplant hepatic, nivelurile plasmatice de PCT au fost semnificativ crescute la pacienții infectați în comparație cu cei care au avut respingere hepatică acută, la care nivelurile au fost similare cu cele ale pacienților necomplicați.25 Madershahian și colaboratorii au arătat că nivelurile de PCT în urma transplantului de inimă ar putea servi ca un marker util de prognostic.26 S-a constatat că nivelurile de procalcitonină sunt în mod constant scăzute (<10 ng/mL) la pacienții cu o evoluție fără evenimente după transplant, dar au crescut mai frecvent la pacienții cu complicații postoperatorii și chiar sunt asociate cu o mortalitate crescută la începutul perioadei postoperatorii atunci când valorile depășesc 80 ng/mL. Astfel, nivelurile de PCT în primele zile după transplantul cardiac ar putea ajuta la identificarea pacienților cu risc de complicații, atunci când concentrațiile depășesc intervalul „normal” post-transplant.26
Pitfalls in PCT Measurement
Există, de asemenea, rapoarte în literatura de specialitate în care creșterile nivelurilor de PCT nu au fost legate de infecții bacteriene. Criza addisoniană cauzată de insuficiența suprarenală a fost asociată cu niveluri crescute de PCT.27 Niveluri crescute de PCT, comparabile cu cele observate în sepsisul sever, au fost, de asemenea, observate la pacienții transplantați care au primit terapie cu anticorpi pan-celule T.28 Mai recent, Brodska și colegii au raportat creșteri marcate ale nivelurilor de PCT și CRP la pacienții programați pentru transplant de celule stem hematopoietice și care au primit globulină antitimocitară în timpul condiționării.29
Rezumat
În ultimii 15 ani, utilizarea PCT în identificarea originii bacteriene sau non-bacteriene a inflamației sistemice a câștigat un sprijin larg și este probabil ca această tendință să continue. Deși PCT s-a dovedit a fi un marker interesant al sepsisului, rolul său fiziologic rămâne încă incert. Există dovezi care sugerează că utilizarea PCT în monitorizarea pacienților cu sepsis duce la reducerea morbidității și mortalității acestor pacienți. Administrarea de PCT la hamsteri septici a crescut rata de mortalitate a acestora, în timp ce administrarea de anticorpi anti-PCT a crescut rata de supraviețuire a acestora.30 Aproape lipsa de expresie a PCT în stare sănătoasă și expresia sa în aproape toate organele în timpul sepsisului alimentează ideea că aceasta este asociată în mod intrinsec cu „oprirea organelor” caracteristică a sepsisului sever. Continuarea cercetărilor menite să elucideze rolul PCT în sepsis ar ajuta la înțelegerea patogenezei sepsisului, cu scopul de a dezvolta regimuri terapeutice mai bune și mai eficiente.
Autorii doresc să mulțumească lui Chris Ciotti, Stephen Barnes și Jim Bromley (BRAHMS USA) pentru discuțiile utile privind aspectele tehnice și clinice ale testului PCT.
.
.
.
;
:
–
.
.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
:
–
.
.
.
.
;
:
–
.
.
.
.
;
:
–
.
.
.
.
;
:
–
.
.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
:
–
.
și colab.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
:
–
.
.
.
.
;
:
–
.
.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
:
–
.
.
.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
:
–
.
Manual de instrucțiuni (versiunea 4.0us) număr de articol: 825.050: Test de imunofluorescență pentru determinarea PCT (procalcitonină) în serul și plasma umană. BRAHMS PCT sensibil KRYPTOR 2008 (Hennigsdorf, Germania).
et al.
.
.
;
:
–
.
.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
:
–
.
și colab.
.
.
;
:
–
.
.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
;
. .
et al.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
. .
et al.
.
.
;
:
–
.
ș.a. .
.
.
;
:
.
Jr
et al.
.
.
;
:
–
.
et al.
.
.
;
:
–
.