البروكالسيتونين .. Procalcitonin

This medical article is created, translated & published (by; Heba Hassan Dawood) from English to Arabic. The references are linked below the article.

Reviewed By; Ms.Hoda Kalajo

البروكالسيتونين (PCT) كواسم حيوي هام في تشخيص الإنتانات بكتيرية المنشأ 

Procalcitonin (PCT) As An Important Biomarker In Bacterial Sepsis Diagnosis 

الإنتان Sepsis هو استجابة جهازية للعدوى من الكائنات الحية الميكروبية، ويكون التشخيص التفريقي للعدوى التي تسببها البكتيريا أو الكائنات الحية الميكروبية الأخرى ضرورياً للعلاج الفعال والتقييم التقديري. و عادة ما تكون طرق المخبر السريرية الحالية في تشخيص الالتهابات البكتيرية تتطلب وقتاً أطول. إن البروكالسيتونين – Procalcitonin (PCT) هو واسم حيوي يكون أكثر تحديداً عن غيره من الواسمات الالتهابية (على سبيل المثال، السيتوكينات – cytokines) عند المرضى الذين يعانون من الإنتان Sepsis ويمكن استخدامه في تشخيص الالتهابات البكتيرية.

غالباً ما كان تحديد سبب الالتهاب في المرضى هو من أصل بكتيري مجالاً هاماً للتطوير في المخبر السريري. فقد تم تطبيق العديد من التحاليل المخبرية السريرية لتشخيص الإنتان Sepsis. ⁽¹⁾ 

و إن طريقة زراعة المرق Broth هي المعيار الذهبي لتشخيص العدوى البكتيرية، ولكن النتيجة النهائية يمكن أن تستغرق 24 ساعة أو أكثر قبل التشخيص النهائي. تم تطبيق عدد من الواسمات الالتهابية، مثل عدد خلايا الكريات البيض Lleukocyte Cell Count، بروتين C المتفاعل C Reactive Protein (CRP)، والسيتوكينات Cytokines (TNF-α ، IL-1β ، أو IL-6)، في تشخيص الالتهاب والعدوى. ولكن أدى عدم وجود تحديد سبب العدوى إلى استمرار الاهتمام بتطوير تحاليل مخبرية سريرية أكثر تحديداً . ⁽²⁾ كان البروكالسيتونين (PCT) أحد الواسمات الواعدة، الذي وُجد بتراكيز مرتفعة في الإنتان Sepsis. حيث تم في الدراسات الحديثة تقديم البروكالسيتونين PCT بوصفه كواسم ذو صلة في التشخيص السريع للعدوى البكتيرية، وخاصة للاستخدام في أقسام الطوارئ في المستشفيات ووحدات العناية المركزة. ومنذ التعرف على الإنتان وإدخاله حقل الدراسات في التسعينات، تم إجراء عدد كبير من الدراسات المتعلقة بالبروكالسيتونين PCT وتطبيقها السريري. لقد أتيح اختبار لتحديد مستويات البروكالسيتونين PCT في أوروبا لعدة سنوات وتمت الموافقة عليه مؤخراً من قبل إدارة الأغذية والأدوية FDA لاستخدامها في الولايات المتحدة. ⁽³⁾

الكيمياء الحيوية للبروكالسيتونين Biochemistry of PCT

إن البروكالسيتونين Procalcitonin هو ببتيد يحتوي على 116 من الأحماض الأمينية، وهو طليعة هرمون الكالسيتونين Calcitonin (CT). أثناء إنتاج الكالسيتونين المشفر بواسطة جين CALC-1 الموجود على الكروموسوم، يمر بثلاثة مراحل وهي: المنطقة الأمينية للبروكالسيتونين PCT، والكالسيتونين غير الناضج، و النهاية الببتيدية الأولى للكالسيتونين كربوكسيل calcitonin carboxyl-terminus peptide-1 (CCP-1 ، وتسمى أيضا katacalcin). ⁽⁴⁾

يتم تخزين CT في حبيبات الأمين ويفرز في الدم لتنظيم تركيز الكالسيوم. و بوجود العدوى الميكروبية، تعبر الأنسجة غير العصبية الصماء Non-Neuroendocrine Tissues أيضاً عن جين CALC-1 لإنتاج (PCT). تؤدي العدوى الميكروبية إلى زيادة كبيرة في التعبير الجيني لـ CALC-1 في جميع الأنسجة البرانشيمية Parenchymal Tissues وأنواع الخلايا المتباينة differentiated cell types في الجسم التي تنتج (PCT). ⁽⁸⁾ وتزيد مستوياته بشكل ملحوظ في الإصابات الجهازية الشديدة، مقارنة بالعوامل المتغيرة الأخرى للعدوى الميكروبية. ⁽⁹⁾ إن مركبات PCT المركبة في الأنسجة غير العصبية الصماء Non-Neuroendocrine Tissues تحت تأثير العدوى الميكروبية غير واضحة في الوقت الحاضر؛ ومع ذلك، فقد ساعد اكتشافه في التشخيص التفريقي للعمليات الالتهابية.

نظرة عامة على الإنتان Overview of Sepsis

ذكرنا سابقاً، أن الإنتان Sepsis يشير إلى الاستجابة الجهازية للإصابة بالعوامل الميكروبية، مثل البكتيريا Bacteria، والفطريات Fungi، والخميرة Yeast، حيث تتطور أعراض المريض عادةً من:

الحمى Fever،

عدم انتظام دقات القلب Tachycardia،

تسرع النفس Tachypnea،

زيادة عدد الكريات البيضاء Leukocytosis.

وغالباً ما تكون الزراعات الميكروبيولوجية من الدم أو موقع العدوى إيجابية النتيجة، على الرغم من أنها ليست ثابتة.

يرتبط الإنتان الحاد Severe Sepsis مع نقص التمثيل الغذائي Hypoperfusion أو خلل Dysfunction في عضو واحد على الأقل. عندما يصاحب الإنتان الحاد Severe Sepsis انخفاض ضغط الدم Hypotension أو فشل النظام العضوي المتعدد Multiple Organ System Failure، وتُعرف هذه الحالة باسم الصدمة الإنتانية Septic Shock. تشير الدراسات الوبائية إلى حدوث ما يقرب من 750،000 حالة إنتان الدم سنويا في الولايات المتحدة. ⁽¹⁰⁾ وتكون علامات وأعراض إنتان الدم على درجة عالية من التغير وتتأثر بالعديد من العوامل، بما في ذلك:

الفوعة Virulence و العبء الحيوي Bioburden  للعامل الممرض،

وبوابة الدخول The Portal of Entry،

وقابلية المضيف The Host Susceptibility.

وتكون المواقع الأولية هي:

* عدوى الجهاز التنفسي Respiratory Tract Infections،

* تليها عدوى الجهاز البولي التناسلي Genitourinary Infections، 

* والانتانات المِعَدِية المعوية Gastrointestinal Infections. ⁽¹¹⁾

و تزايدت في الآونة الأخيرة أعداد التقارير عن الالتهابات البكتيرية للمرضى في المستشفى بسبب زيادة العدوى المستشفوية من القثطرة Catheterization والعلاجات المثبطة للمناعة Immunosuppressive Therapies، بالإضافة إلى زيادة أسباب المكورات العنقودية المذهَّبة المقاومة للميثيسيلين Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus والمعروفة اختصاراً بمصطلح (MRSA). ⁽¹¹⁾ يكون التمييز بين الالتهاب Inflammation الناجم عن العدوى البكتيرية، أو العدوى الميكروبية الأخرى، أو رفض الأعضاء، هام في علاج رد الفعل المناعي لدى المرضى في المستشفيات. وإحدى المشكلات الشائعة في الممارسة السريرية هي أن علامات وأعراض العدوى البكتيرية والفيروسية Bacterial and Viral Infections متداخلة على نطاق واسع، لا سيما في عدوى الجهاز التنفسي Respiratory Tract Infections. و لايزال عدم اليقين التشخيصي قائماً في بعض الأحيان، حتى بعد الحصول على التاريخ المَرَضي للمريض، وإجراء الفحص الفيزيائي (الجسدي)، وتصوير الصدر بالأشعة السينية، والتحاليل المخبرية. وبالتالي، فإن التحليل المخبري مع مزيد من التحديد سيحسن بشكل كبير التشخيص التفريقي السريري في هذه الحالات. بالإضافة إلى ذلك ، يساعد التشخيص التفريقي للعدوى في تحديد ما إذا كان العلاج بالصادات الحيوية سيكون مفيداً. وبهذا الصدد، يتم وصف ما يقرب من 75 ٪ من جميع الجرعات بالصادات الحيوية لعلاج التهابات الجهاز التنفسي الحادة التي تكون مسببات الفوعة فيها فيروسية بشكل أساسي. ⁽⁵⁾ ويجدر الإشارة إلى أن الاستخدام المفرط للصادات الحيوية هو السبب الرئيسي لانتشار البكتيريا المقاومة لهذه الصادات الحيوية. وبالتالي، فإن تقليل استخدام الصادات الحيوية ضروري لمكافحة الزيادة في الكائنات الدقيقة المقاومة للهذه الصادات الحيوية.

طرق التشخيص الإنتان Diagnostic Methods for Sepsis

تتضمن الطريقة التقليدية لتشخيص الإنتان:

زراعة الدم Blood Culture، وزراعة البول Urine Culture، والسائل الدماغي الشوكي (CSF) Cerebrospinal Fluid، أو سوائل الجسم الأخرى، وعادة ما تستغرق من 24 إلى 48 ساعة. ولسوء الحظ، تظهر الأعراض السريرية في كثير من الأحيان في غياب زراعة إيجابية. إن الأعراض السريرية التقليدية للعدوى والتحاليل المخبرية الروتينية للإنتان، مثل CRP أو عدد الكريات البيض Leukocyte Count، تفتقر إلى الدقة التشخيصية وهي مضللة في بعض الأحيان. وبكل الأحوال، يتم زيادة معظم السيتوكينات التقليدية ماقبل الالتهابية Pro-Inflammatory Cytokines، مثل TNF-α ، IL-1β، أو IL-6، لفترة وجيزة أو بشكل متقطع، في حالات العدوى الحادة. في ضوء المعضلات التشخيصية والعلاجية المذكورة أعلاه، فإن الاختبار الذي لا لبس فيه للتشخيص التفريقي للعدوى Infection والإنتان Sepsis أمر ذو أهمية قصوى.

قياس البروكالسيتونين في تشخيص العدوى البكتيرية PCT Measurement in the Diagnosis of Bacterial Infection

منذ منتصف التسعينات، تزايد استخدام قياسات (PCT) في تحديد العدوى البكتيرية الجهازية. ⁽³⁾ وإن فترة نصف العمر القصيرة (25-30 ساعة في البلازما) من (PCT)، إلى جانب غيابها الظاهري في الصحة والنوعية للعدوى البكتيرية، يعطيها ميزة واضحة على الواسمات الأخرى للعدوى البكتيرية. ^(3,4) وقد أظهرت الدراسات أيضاً أن الزيادة في مستويات PCT يكون في حده الأدنى في الالتهابات الفيروسية في حين تزداد مستويات PCT بسرعة بعد حقنة واحدة مع الذيفان الداخلي Endotoxin. ^(12,13) وعلاوة على ذلك، فإن زيادة مستويات PCT تكون غير مرتبطة بسلالات بكتيرية محددة. ⁽¹⁴⁾على الرغم من أنه تم في دراسة أجراهاRowther  وزملاؤه تحديد سلالات من المرضى الذين يعانون من إنتان بمستويات PCT> 2 ng / mL وأدرجت في القائمة. ⁽¹⁴⁾ في الآونة الأخيرة ، أظهر Jacquot وزملاؤه أن القياس السريع لمستوى PCT يمكن أن يساعد على استبعاد عدوى المستشفيات في الأطفال حديثي الولادة الموجودين في وحدات العناية المركزة. ⁽¹⁵⁾

يرتفع (PCT) بشكل واضح في الإنتانات البكتيرية الجهازية وليست الموضعية، وله قيمة تنبؤية جيدة في التمييز بين الانتان البكتيري والفيروسي أو الفطري.

تقانات قياس البروكالسيتونين Measurement Techniques of PCT

يمكن قياس Procalcitonin باستخدام: 

- المعايرة بالفلورة المناعية  Fluoroimmunoassays.

هي تقانة نسيجية تشبه تقانة الكيمياء الخلوية، تستعمل فيها أجسام مضادة موسومة بمادة مفلورة، حيث يمكن تحديد واكتشاف المكان المفلور من خلال المجهر الضوئي أو المطياف الضوئي. 

ويعتمد جهاز iChroma في قياس البروكاليستونين على مبدأ الفلورة المناعية السابق، وذلك ضمن مخابر التحاليل الطبية، كما تعتبر هذه الطريقة من أفضل الطرق المعتمدة في قياس مستوى البروكالسيتونين PCT.

الزَّلَّات التي تحدث في قياس البروكالسيتونين Pitfalls in PCT Measurement

في الواقع، توجد تقارير توضح أن مستويات البروكالسيتونين PCT لم ترتبط بالعدوى البكتيرية. وقد ارتبطت الأزمة الأديسونية Addisonian crisis الناجمة عن الفشل الكظري Adrenal Failure، بارتفاع مستويات البروكالسيتونين. ⁽²⁷⁾ كما لوحظت زيادة مستويات PCT، مقارنة بما لوحظ في الإنتان الحاد Severe Sepsis، لدى مرضى الزرع الذين تلقوا المعالجة بالأجسام المضادة من الخلايا التائية T-cell Antibody Therapy عموماً. ⁽²⁸⁾

وفي الآونة الأخيرة، أفاد Brodska وزملاؤه ارتفاعات ملحوظة في مستويات PCT و CRP في المرضى الذين تمت جدولتهم لزرع الخلايا الجذعية المكونة للدم Hematopoietic Stem Cell Transplantation، وتلقي الغلوبيولين المضادة لخلايا التويتة Anti-Thymocyte Globulin. ⁽²⁹⁾

و في الختام

خلال السنوات الـ 15 الماضية، كان استخدام PCT في تحديد أصل الالتهاب الجهازي أو غير البكتيري للالتهاب الجهازي يحظى بدعم واسع النطاق، ومن المرجح أن يستمر هذا الاتجاه. ومع أن PCT أثبت أنه واسم هام للإصابة بالإنتان، فإن دوره الفيزيولوجي ما زال غير مؤكد. وهناك أدلة تشير إلى أن استخدام PCT في مراقبة المرضى المصابين بالتسمم يؤدي إلى انخفاض معدلات الإمراضية والوفاة بين هؤلاء المرضى. أدت إدارة PCT إلى الفئران الإنتانية إلى زيادة معدل الوفيات فيها، في حين زادت إدارة الأجسام المضادة لمكافحة PCT معدل بقائها على قيد الحياة. ⁽³⁰⁾ وإن النقص التقريبي بتعبير PCT في الحالة الصحية وتعبيرها الافتراضي في كل عضو أثناء الإنتان، يغذي المفهوم الذي ترتبط ارتباطاً جوهرياً به بميزة "إغلاق العضو - Organ Shutdown" من الإنتان الشديد.

ومن شأن إجراء مزيد من البحوث المصممة عند توضيح دور PCT في الإنتان أن يساعد في فهم التسبب في الإنتان، بهدف تطوير أنظمة علاجية أفضل وأكثر فعالية.

References; 

1. Carrigan SD Scott G Tabrizian M . Toward resolving the challenges of sepsis diagnosis. Clin Chem . 2004;50:1301–1314.

Google Scholar Crossref PubMed  

2. Lever A Mackenzie I . Sepsis: Definition, epidemiology, and diagnosis. BMJ . 2007;335:879–883.

Google Scholar Crossref PubMed  

3. Assicot M Gendrel D Garsin H et al.   . High serum procalcitonin concentrations in patients with sepsis and infection. Lancet . 1993;341:515–518.

Google Scholar Crossref PubMed  

4. Schneider HG Lam QT . Procalcitonin for the clinical laboratory: A review. Pathology . 2007;39:383–390.

Google Scholar Crossref PubMed  

5. Christ-Crain M Muller B . Biomarkers in respiratory tract infections: Diagnostic guides to antibiotic prescription prognostic markers and mediators. Eur Respir J . 2007;30:556–573.

Google Scholar Crossref PubMed  

6. Meisner M . Pathobiochemistry and clinical use of procalcitonin. Clin Chim Acta . 2002;323:17–29.

Google Scholar Crossref PubMed  

7. Snider RH Nylen ES Becker KL . Procalcitonin and its component peptides in systemic inflation: Immunochemical characterization. J Investig Med . 1997;45:552–560.

Google Scholar PubMed 

8. Linscheid P Seboek D Nylen ES et al.   . In vitro and in vivo calcitonin I gene expression in parenchymal cells: A novel product of human adipose tissue. Endocrinology . 2003;144:5578–5584.

Google Scholar Crossref PubMed  

9. Simon L Gauvin F Amre DK et al.   . Serum procalcitonin and C-reactive protein levels as markers of bacterial infection: A systematic review and meta-analysis. Clin Infect Dis . 2004;39:206–217.

Google Scholar Crossref PubMed  

10. Angus DC Linde-Zwible WT Lidicker J et al.   . Epidemiology of severe sepsis in the United States: Analysis of incidence, outcome, and associated costs of care. Crit Care Med . 2001;29:1303–1310.

Google Scholar Crossref PubMed  

11. Van Amersfoort ES Van Berkel TJ Kuiper J . Receptors, mediators, and mechanisms involved in bacterial sepsis and septic shock. Clin Microbiol Rev . 2003;16:379–414.

Google Scholar Crossref PubMed  

12. Gendrel D Bohuon C . Procalcitonin, a marker of bacterial infection. Infection . 1997;25:133–134.

Google Scholar Crossref PubMed  

13. Dandona P Nix D Wilson MF et al.   . Procalcitonin increase after endotoxin injection in normal subjects. J Clin Endocrinol Metab . 1994;79:1605–1608.

Google Scholar PubMed 

14. Rowther FB Rodrigues CS Deshmukh MS et al.   . Prospective comparison of eubacterial PCR and measurement of procalcitonin levels with blood culture for diagnosing septicemia in intensive care unit patients. J Clin Microbiol . 2009;47:2964–2969.

Google Scholar Crossref PubMed  

15. Jacquot A Labaune JM Baum TP Putet G Picaud JC . Rapid quantitative procalcitonin measurement to diagnose nosocomial infections in newborn infants. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed . 2009;94:F345–F348.

Google Scholar Crossref PubMed  

16. de Jager CP de Wit NC Weers-Pothoff G et al.   . Procalcitonin kinetics in Legionella pneumophila pneumonia. Clin Microbiol Infect . 2009;15:1020–1025.

Google Scholar Crossref PubMed  

17. Kristoffersen KB Søgaard OS Wejse C et al.   . Antibiotic treatment interruption of suspected lower respiratory tract infections based on a single procalcitonin measurement at hospital admission—A randomized trial. Clin Microbiol Infect . 2009;15:481–487.

Google Scholar Crossref PubMed  

18. Instruction Manual (version 4.0us) article number: 825.050: Immunofluorescent assay for the determination of PCT (procalcitonin) in human serum and plasma. BRAHMS PCT sensitive KRYPTOR 2008 (Hennigsdorf, Germany).

Google Scholar

19. Caruhel P Mazier C Kunde J et al.   . Homogeneous time-resolved fluoroimmunoassay for the measurement of midregional proadrenomedullin in plasma on the fully automated system B.R.A.H.M.S. KRYPTOR. Clin Biochem . 2009;42:725–728.

Google Scholar Crossref PubMed  

20. Becker KL Snider R Nylen ES . Procalcitonin assay in systemic inflammation, infection, and sepsis: Clinical utility and limitations. Crit Care Med . 2008;36:941–952.

Google Scholar Crossref PubMed  

21. Uzzan B Izri A Durand R et al.   . Serum procalcitonin in uncomplicated falciparum malaria: A preliminary study. Travel Med Infect Dis . 2006;4:77–80.

Google Scholar Crossref PubMed  

22. Braun N Marfo Y Von Gärtner C et al.   . CTLA-4 positive T cells in contrast to procalcitonin plasma levels discriminate between severe and uncomplicated Plasmodium falciparum malaria in Ghanaian children. Trop Med Int Health . 2003;8:1018–1024.

Google Scholar Crossref PubMed  

23. Baylan O Balkan A Inal A et al.   . The predictive value of serum procalcitonin levels in adult patients with active pulmonary tuberculosis. Jpn J Infect Dis . 2006;59:164–167.

Google Scholar PubMed 

24. Nyamande K Lalloo UG . Serum procalcitonin distinguishes CAP due to bacteria, Mycobacterium tuberculosis and PJP. Int J Tuberc Lung Dis . 2006;10:510–515.

Google Scholar PubMed 

25. Mendonca Coelho MC Tannuri U Aoun Tannuri AC et al.   . Is procalcitonin useful to differentiate rejection from bacterial infection in the early postoperative period of liver transplantation in children?Pediatr Transplant . 2008; Nov18. [Epub ahead of print].

26. Madershahian N Wittwer T Strauch J et al.   . Kinetic of procalcitonin in the early postoperative course following heart transplantation. J Card Surg . 2008;23:468–473.

Google Scholar Crossref PubMed  

27. Schumm J Pfeifer R Ferrari M et al.   . An unusual case of progressive shock and highly elevated procalcitonin level. Am J Crit Care . 2009; Mar19. [Epub ahead of print].

28. Sabat R Höflich C Döcke WD et al.   . Massive elevation of procalcitonin plasma levels in the absence of infection in kidney transplant patients treated with pan-T-cell antibodies. Intensive Care Med . 2001;27:987–991.

Google Scholar Crossref PubMed  

29. Brodska H Drabek T Malickova K et al.   . Marked increase of procalcitonin after the administration of anti-thymocyte globulin in patients before hematopoietic stem cell transplantation does not indicate sepsis: A prospective study. Crit Care . 2009;13:R37.

Google Scholar Crossref PubMed 

30. Nylen ES Whang KT Snider RH Jr et al.   . Mortality is increased by procalcitonin and decreased by an antiserum reactive to procalcitonin in experimental sepsis. Crit Care Med . 1998;26:1001–1006.

Google Scholar Crossref PubMed 

31. Hoppner JWM Steenbergh PH Zandberg J et al.   . A third human CALC (pseudo) gene on chromosome 11. FEBS . 1988;233:57–63.

Google Scholar Crossref 

Created & published by; 

Heba Hassan Dawood. Damascus, Syria.