Prokalcytonina (PCT) w infekcjach i stanach zapalnych

POWSTAWANIE I STRUKTURA

Prokalcytonina (PCT, ProCT) po raz pierwszy została opisana jako białko związane z sepsą w 1993 r. przez Assicota i wsp. Jest to polipeptyd składający się ze 116 aminokwasów o masie 13 kDa, który może być wykrywany w surowicy podczas infekcji, sepsy i ostrej odpowiedzi zapalnej. Sekwencja aminokwasowa PCT jest identyczna jak jej prekursora – hormonu kalcytoniny (CT). Oba białka wywodzą się z tego samego genu, ale ich indukcja jest regulowana odmiennie. Gen CALC-1 znajduje się na chromosomie 11. Po translacji z CT-DNA w mRNA pierwszym produktem jest 141-aminokwasowa preprokalcytonina, następnie, po translacji z CT-messenger RNA (mRNA), ProCT jest rozszczepiana enzymatycznie na mniejsze białka, peptydy, w końcu powstaje produkt 32-aminokwasowy CT (kalcytonina).

Fizjologicznie PCT jest pośrednim produktem syntezy kalcytoniny wytwarzanej przez komórki C gruczołu tarczowego. CT pełni ważną rolę w regulacji gospodarki wapniowo-fosforanowej w metabolizmie kości i jest głównym markerem raka rdzeniastego tarczycy (MTC – medullary thyroid carcinoma).

SYNTEZA W PRZEBIEGU INFEKCJI

Podczas sepsy i zapalenia zarówno mediatory prozapalne (IL-1β, TNF-α), jak i toksyny bakteryjne (LPS – lipopolisacharyd, peptydoglikany) indukują ekspresję genu CALC-1 i CTmRNA w komórkach neuroendokrynnych wielu narządów: płuc, jelit, wątroby, trzustki, mózgu, nerek, w adipocytach oraz komórkach krwi obwodowej (monocytach, limfocytach i granulocytach). Oznaczanie stężeń PCT jest przydatne do wykrywania i monitorowania przebiegu infekcji o etiologii bakteryjnej, grzybiczej, pasożytniczej.

W 2003 r. Linscheid i wsp. opisali mechanizmy i miejsce syntezy PCT w przebiegu infekcji bakteryjnej. Cytokiny stymulują monocyty do wydzielania PCT w niewielkich ilościach już poniżej 2 godzin od chwili zadziałania czynnika uszkadzającego. Ta synteza jest ograniczona, ale pełni istotną rolę w inicjacji PCT w pozostałych tkankach. Należy zaznaczyć, że PCT syntetyzowana u pacjentów z sepsą nie jest degradowana do kalcytoniny, gdyż nie obserwuje się u nich wzrostu jej stężenia. Nie obserwowano ponadto korelacji między PCT i kalcytoniną u pacjentów z sepsą. Brunkhorst i wsp. wykazali, że stężenie PCT u osób dorosłych jest już oznaczalne w surowicy po 3-4 godzinach od wystąpienia infekcji, maksymalne stężenie następuje po około 14 godzinach i wzrost ten może być bardzo duży, nawet 1000-krotny. Jest to spowodowane wytwarzaniem PCT przez wiele komórek w odpowiedzi na infekcję bakteryjną.

Czas półtrwania, oczyszczania białka PCT z krążenia wynosi około 24 godzin (1-11⁄2 dnia). U pacjentów z ciężkimi zaburzeniami czynności nerek stopień eliminacji może być wydłużony. Przyjmuje się więc, że wystarczy oznaczanie jeden raz dziennie do oceny skuteczności antybiotykoterapii czy kontroli progresji infekcji. Monitorowanie stężeń PCT u pacjenta przez 1-2 dni będzie wskazywać czy wstępna diagnoza i leczenie są prawidłowe. Utrzymywanie się podwyższonego stężenia PCT lub jego wzrost wskazuje na trwający proces zapalny, a znaczący i ciągły spadek stężenia PCT o 30–50% dziennie stanowi oznakę poprawy stanu pacjenta. Międzynarodowa organizacja FDA (Food and Drug Administration) w 2012 r. zatwierdziła PCT jako marker diagnostyczny przydatny w monitorowaniu przebiegu sepsy i oceny skuteczności leczenia. Oznaczanie PCT pozwala więc na skrócenie czasu antybiotykoterapii u pacjentów z sepsą, tym samym minimalizację kosztów leczenia.

W porównaniu z innymi białkami prozapalnymi, takimi jak: CRP, IL-6, TNF-α PCT charakteryzuje się szybkim czasem reakcji, a zwłaszcza w porównaniu z klasycznym białkiem ostrej fazy – CRP, rutynowo oznaczanym w takich stanach. Ma to ogromne znaczenie dla oceny stanu klinicznego w przypadkach krytycznych. Także czułość i swoistość tych dwóch białek znacząco się różni. Białko C-reaktywne jest uważane za czuły, ale mało swoisty wskaźnik diagnostyczny i prognostyczny procesów zapalnych.

Prokalcytonina charakteryzuje się wieloma właściwościami, które czynią ją potencjalnym biomarkerem w praktyce klinicznej. Ma szeroki biologiczny zakres, szybki czas reakcji i długi czas półtrwania. Jest białkiem stabilnym, w przeciwieństwie do większości cytokin, nie wymaga specjalnych technik pobierania materiału i transportu do laboratorium, nie wymaga też specyficznego przygotowania przedanalitycznego materiału.

METODY OZNACZANIA PROKALCYTONINY

PCT charakteryzuje się dużą stabilnością w temperaturze 4-25°C w próbkach przechowywanych w temperaturze od +4 do +25°C oraz w próbkach zamrożonych. W temperaturze pokojowej, osoczowe stężenie PCT spada prawie o 12% w ciągu 24 godzin od pobrania i tylko o 6% podczas przechowywania w lodówce w temp. +4°C. Próbki osocza lub surowicy należy chłodzić lub mrozić jedynie w przypadku dłuższego przechowywania albo transportu. Nie ma istotnego znaczenia rodzaj użytego antykoagulantu oraz czy do badania zostanie użyta surowica czy osocze, krew żylna czy tętnicza.

Oznaczenie PCT może być wykonane szybko. Średni czas trwania badania PCT waha się, w zależności od testu, od ok. 20 minut  do nawet 2,5 h. Nie wszystkie testy mogą oznaczać bardzo niskie wartości stężenia PCT (< 0,1 ng/ml) z wystarczającą dokładnością. Metody automatyczne oznaczania PCT mają czułość analityczną < 0,02 ng/ml. Metody półilościowe są mniej dokładne.

PROKALCYTONINA W DIAGNOSTYCE INFEKCJI U NOWORODKÓW

Przebieg infekcji, szczególnie u noworodków ze względu na niedojrzały system odpornościowy, fizjologiczne niedobory odporności komórkowej i humoralnej, może być dramatycznie szybki, od infekcji miejscowej do uogólnionej sepsy. Sepsa określa stan kliniczny, którego przyczyną jest ogólnoustrojowa reakcja zapalna organizmu, powstająca w wyniku zakażenia bakteryjnego, przede wszystkim pod wpływem uwalnianych toksyn bakteryjnych oraz fragmentów stanowiących składniki bakterii. Istnieje ścisły związek między stężeniem PCT a ciężkością infekcji, wraz z progresją infekcji stwierdza się wzrost wartości PCT. Należy pamiętać, że w pierwszych dwóch dniach życia noworodka wartości PCT są fizjologicznie podwyższone. PCT jest użytecznym markerem w diagnostyce sepsy o wczesnym początku, u krytycznie chorych noworodków.

W diagnostyce należy wziąć pod uwagę czynniki ryzyka, np. PROM (premature prelabour rupture of membranes) – przedwczesne pęknięcie pęcherza płodowego > 18 godzin, podejrzenie infekcji u matki, wystąpienie tachykardii płodu. W takich przypadkach po urodzeniu istnieje konieczność pilnej diagnozy i interwencji terapeutycznej ze względu na wysokie ryzyko śmiertelności. Najczęściej wykonywane badania bakteriologiczne to posiew krwi, wymaz z ucha, posiewy moczu, płynu mózgowo-rdzeniowego. Należy pamiętać, że wynik posiewu krwi w 40% może być fałszywie ujemny, m.in. w wyniku antybiotykoterapii stosowanej u matki; gdy występują znaczne ilości toksyn bakteryjnych, a same bakterie są umiejscowione w ogniskach zakażenia, albo gdy jest zbyt mała ilość pobranej krwi. Posiew krwi nie jest użyteczny do natychmiastowego podjęcia decyzji ze względu na zbyt powolny wzrost bakterii (48-72 godziny), niewystarczającą czułość (≤ 60%), ograniczenia wynikające z wielkości próbki oraz jej przygo- towywania lub zanieczyszczenia.

Inne badania – liczba leukocytów (WBC > 20 tys./mm3, z wyjątkiem 1 tygodnia życia lub < 4 tys./mm3) nie jest skorelowana z ciężkością stanu zapalnego, ponadto wykazuje niską swoistość dla infekcji bakteryjnej. Wskaźnik granulocytarny I/T ratio > 0,2 – dodatni; jest to czuły wskaźnik, jeżeli jest prawidłowy – wyklucza zakażenie. Obserwowana jest także obniżona liczba płytek krwi < 100 tys./μL, jednak nie jest swoista dla infekcji. Elastaza granulocytarna (PMN-E) jest wczesnym wskaźnikiem infekcji. Cytokiny: IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α są czułymi wskaźnikami infekcji, jednak badania te są drogie, o ograniczonej dostępności. Największą wartość diagnostyczną u noworodków z infekcją ma badanie białka CRP. Jednak oznaczanie go powinno być wykonywane trzykrotnie, w odstępach 12-godzinnych, wartości ujemne wskazują na brak infekcji. Wzrost stężenia CRP może nastąpić po przebytym niedotlenieniu, w przebiegu infekcji (nie jest swoisty dla infekcji bakteryjnej), ponadto nie wskazuje ciężkości stanu zapalnego, tak jak PCT. PCT jest bardziej czułym badaniem niż liczba WBC, płytek krwi czy białko CRP. Korzystne jest równoczesne oznaczanie dodatkowych markerów, np. CRP i IL-6.

Sepsa u noworodków, szczególnie przedwcześnie urodzonych i z małą masą ciała jest stanem zagrożenia życia wymagającym szybkiej diagnostyki. Wczesne wykrycie i zastosowanie odpowiedniego leczenia to opanowanie procesu zapalnego, niedopuszczenie do infekcji uogólnionej – sepsy, ciężkiej sepsy, wstrząsu septycznego, uszkodzeń wielonarządowych i zgonu noworodka. Najważniejszym celem jest zmniejszenie śmiertelności z powodu zakażeń. Każda godzina opóźnienia terapii antybiotykowej zwiększa ryzyko zgonu.

PROKALCYTONINA W DIAGNOSTYCE INFEKCJI U DOROSŁYCH

W zdrowej, dorosłej populacji stężenie PCT jest bardzo niewielkie i wynosi < 0,05 ng/ml, < 0,1 ng/ml. Stężenie PCT ≤ 0,2 ng/ml pozwala z dużym prawdopodobieństwem wykluczyć posocznicę i zapalenie ogólnoustrojowe. Do rozpoznania sepsy ten próg wynosi ≥ 0,5 ng/ml (500 pg/ml). Prokalcytonina jest białkiem reagującym bardzo szybko i dynamicznie w infekcji bakteryjnej, obserwowane są nawet stężenia > 1000 ng/ml, jednak najczęstsze stężenia w ciężkiej sepsie i we wstrząsie septycznym wahają się 5-500 ng/ml. Wartości punktu odcięcia do włączenia antybiotykoterapii muszą być dostosowane także do objawów klinicznych występujących u pacjenta i wyników innych badań diagnostycznych. Jeżeli objawy kliniczne wskazują na możliwość sepsy, ale jest małe stężenie PCT, leczenie sepsy należy rozpocząć i powtórzyć oznaczenie PCT po 12, 24 godzi- nach, aż diagnoza będzie pewna. Należy też zauważyć, że oprócz zakażeń bakteryjnych istotny wzrost stężeń PCT może powodować ciężki uraz, niektóre choroby autoimmunologiczne, wstrząs kardiogenny, natomiast miejscowe zakażenie bakteryjne (np. zapalenie migdałków, zapalenie pęcherzyka żółciowego, zapalenie wyrostka robaczkowego) nie powoduje znaczącego wzrostu PCT, w odróżnieniu od cytokin prozapalnych. Jest to spowodowane ogólnoustrojowym charakterem stymulacji syntezy prokalcytoniny.

W literaturze zdania dotyczące użyteczności klinicznej prokalcytoniny są podzielone i wymagają dalszych badań. Idealny marker powinien: różnicować między różnymi stadiami infekcji bakteryjnej, pomóc w ustaleniu czasu rozpoczęcia terapii (antybiotykoterapii), jak i jej zaprzestaniu oraz dostarczać informacji prognostycznych. Wysokie stężenia PCT (> 2 ng/ml lub > 10 ng/ml) i trwały wzrost stężeń PCT lub brak spadku są częściej związane ze zwiększonym ryzykiem dysfunkcji narządów, śmiertelności. Na rokowanie najbardziej wpływa dynamika zmian stężeń PCT w czasie, a nie bezwzględne wartości PCT, ponieważ ciągle malejące stężenia PCT mogą oznaczać lepszą prognozę, nawet jeżeli szczytowe wartości PCT są bardzo wysokie.

Zawsze należy rozpatrzeć ocenę dynamiki procesu przez seryjne oznaczanie PCT, najlepiej jeden raz dziennie, co jest związane z czasem półtrwania. Pomiary stężenia PCT należy powtarzać w celu monitorowania reakcji organizmu na leczenie. Utrzymywanie się podwyższonego poziomu PCT lub jego wzrost wskazuje na trwający proces zapalny, znaczący i ciągły spadek poziomu PCT o 30-50% dziennie stanowi oznakę poprawy stanu pacjenta. Ocena wartości i zmian dynamiki stężeń PCT pozwala na prognozowanie ryzyka uszkodzeń wielonarządowych oraz zgonu w przebiegu infekcji.

PODSUMOWANIE

Podsumowując, jak wiadomo idealny biomarker nie istnieje, ale prokalcytonina jest niewątpliwie jednym z najlepszych obecnie dostępnych. PCT wykazuje wysoką czułość i swoistość w zakażeniach, szybki wzrost już na początku infekcji (po 2 godzinach). Jest białkiem łatwym do zmierzenia, wymaga jedynie małej objętości próbki krwi, a test jest szybki do wykonania, niestety bardziej kosztowny niż np. CRP.

 

Wpis powstał na podstawie artykułu Dymicka-Piekarska V., Wasiluk A. Prokalcytonina (PCT, współczesny wskaźnik infekcji i stanów zapalnych. Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 2015; 69: 723-728 i zawiera jego znaczne fragmenty. Plik do pobrania.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *