44 2008,2(1) 生 物 活 性 命 名, 如 集 落 刺 激 因 子 生 長 因 子 以 及 趨 化 因 子 趨 化 因 子 是 對 白 細 胞 具 有 趨 化 作 用 的 一 大 家 族 細 胞 因 子, 已 經 發 現 50 餘 種 成 員, 各 自 作 用 於 不 同 的 靶 細 胞

第 2 卷 第 1 期 澳 門 科 技 大 學 學 報 Vol.2 No.1 2008 年 6 月 30 日 Journal of Macau University of Science and Technology June 30, 2008 43 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 急 性 感 染 的 炎 症 指 標 林 偉 基 1,2, 黃 振 國 1 1,3, 曹 炬 ( 1. 香 港 中 文 大 學 威 爾 斯 親 王 醫 院 化 學 病 理 學 系, 香 港 ) ( 2. 澳 門 科 技 大 學 基 金 會 澳 門 藥 物 及 健 康 應 用 研 究 所, 澳 門 ) (3. 重 慶 醫 科 大 學 檢 驗 醫 學 系, 重 慶 市 ) 摘 要 : 許 多 免 疫 反 應 就 像 一 把 雙 刃 劍 急 性 感 染 病 如 季 節 性 流 感, 嚴 重 急 性 呼 吸 系 統 綜 合 症, 高 致 病 性 禽 流 感, 呼 吸 道 合 胞 病 毒 感 染 和 新 生 兒 敗 血 病, 都 是 傳 染 性 疾 病 它 們 的 發 病 率 和 死 亡 率 都 與 感 染 中 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 過 激 反 應 相 關 聯 臨 床 和 實 驗 室 研 究 中, 檢 測 血 漿 中 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 濃 度, 能 夠 促 進 我 們 對 人 類 疾 病 免 疫 機 制 的 了 解 而 這 些 基 礎 研 究 的 成 果, 也 可 以 幫 助 我 們 在 臨 床 應 用 上 評 估 疾 病 的 嚴 重 程 度, 以 及 監 測 藥 物 療 效 關 鍵 詞 : 細 胞 因 子 ; 趨 化 因 子 ; 急 性 感 染 ; 實 驗 室 分 析 Cytokines and Chemokines as Inflammatory Markers of Acute Infection Wai-Kei LAM 1,2, Chun-Kwok WONG 1, Ju CAO 1,3 ( 1. Department of Chemical Pathology, The Chinese University of Hong Kong, Prince of Wales Hospital, Shatin, Hong Kong,China) (2. Macau Institute for Applied Research in Medicine and Health, Macau University of Science and Technology Foundation, Taipa, Macau,China) ( 3. Department of Laboratory Medicine, Chongqing University of Medical Sciences, Chongqing, China ) Abstract: Many immune reactions are like a two-edged sword. Acute infections such as seasonal influenza, severe acute respiratory syndrome, highly pathogenic avian influenza, respiratory syncytial virus infection, and neonatal sepsis are communicable diseases. Their morbidity and mortality are always due to the associated complications caused by an exaggerated cytokine and chemokine response to the primary infection. Laboratory and clinical studies of such pathologies, including the measurement of plasma cytokines and chemokines, can improve our understanding of the immunological mechanisms of human diseases. Results from such basic academic research are also useful in applied clinical science for assessing disease severity and monitoring therapeutic efficacy. Key words: cytokines; chemokines; acute infections; laboratory profiling 00 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 細 胞 因 子 是 一 類 介 導 各 類 細 胞, 尤 其 是 免 疫 細 胞, 互 相 聯 繫 的 小 分 子 可 溶 性 信 號 蛋 白 [1] 大 多 數 細 胞 因 子 以 旁 分 泌 的 形 式 作 用 於 鄰 近 的 細 胞, 調 節 著 這 些 細 胞 的 活 性 許 多 自 分 泌 的 細 胞 因 子 作 用 於 細 胞 本 身 而 以 內 分 泌 形 式 分 泌 的 細 胞 因 子 則 作 用 於 遠 處 的 靶 細 胞 其 中 一 些 細 胞 因 子 功 能 上 顯 示 多 效 性, 對 不 同 的 靶 細 胞 有 不 同 的 活 性 ( 如 IL-1 對 下 丘 腦 肝 臟 和 巨 噬 細 胞 的 不 同 作 用 ) 而 另 外 一 些 具 有 相 似 生 物 活 性 的 細 胞 因 子 則 呈 現 功 能 上 的 重 複 性 ( 如 單 核 細 胞 釋 放 的 腫 瘤 壞 死 因 子 TNF-α 和 T 淋 巴 細 胞 產 生 的 TNF-β) 細 胞 因 子 通 常 依 據 它 們 的 來 源 進 行 命 名, 例 如 白 細 胞 介 素 或 根 據 其 收 稿 日 期 :2008-03-28; 修 回 日 期 :2008-04-10 通 訊 作 者 : 林 偉 基, 教 授, 系 主 任, 博 士 後 導 師, 英 國 皇 家 病 理 學 院 榮 譽 高 級 院 士, 主 要 研 究 方 向 為 變 態 反 應 學 和 臨 床 免 疫 學 腎 學 脂 類 學 內 分 泌 學 毒 理 學 感 染 性 疾 病 和 中 醫 藥 學, 在 國 際 醫 學 文 獻 發 表 了 論 文 逾 350 篇 E-mail:waikeilam@cuhk.edu.hk, Tel: 852-2632 2332

44 2008,2(1) 生 物 活 性 命 名, 如 集 落 刺 激 因 子 生 長 因 子 以 及 趨 化 因 子 趨 化 因 子 是 對 白 細 胞 具 有 趨 化 作 用 的 一 大 家 族 細 胞 因 子, 已 經 發 現 50 餘 種 成 員, 各 自 作 用 於 不 同 的 靶 細 胞 受 體 它 們 依 據 氮 末 端 附 近 半 胱 氨 酸 (C) 殘 基 的 配 置, 可 分 為 4 種 組 分, 分 別 為 CXC CC C 和 CX 3 C 型 趨 化 因 子 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 對 於 生 物 體 的 正 常 發 育 和 穩 態 維 持 至 為 重 要, 同 時 它 們 也 參 與 了 許 多 急 慢 性 疾 病 的 病 理 生 理 過 程 急 性 傳 染 病 如 季 節 性 流 感, 嚴 重 急 性 呼 吸 系 統 綜 合 症, 高 致 病 性 禽 流 感, 呼 吸 道 合 胞 病 毒 感 染, 和 新 生 兒 敗 血 病 的 發 病 率 和 死 亡 率 都 與 感 染 中 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 過 激 免 疫 反 應 相 關 聯 臨 床 和 實 驗 室 研 究 中, 檢 測 血 漿 中 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 濃 度, 能 夠 促 進 我 們 對 於 這 些 感 染 性 疾 病 免 疫 機 制 的 了 解 而 這 些 基 礎 研 究 的 成 果, 也 可 以 幫 助 我 們 在 臨 床 應 用 上 評 估 疾 病 的 嚴 重 程 度 和 檢 測 藥 物 療 效 因 此, 本 文 對 與 急 性 感 染 症 有 關 的 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 做 了 如 下 綜 述 也 造 成 了 嚴 重 負 擔, 每 年 香 港 因 流 感 造 成 的 經 濟 生 產 損 失 估 計 達 31 億 港 元 [6] 我 們 最 近 的 研 究 發 現 實 驗 室 確 診 的 甲 型 流 感 病 毒 急 性 感 染 的 成 年 病 人 中, 血 漿 細 胞 因 子 白 細 胞 介 素 6 (IL-6) 趨 化 因 子 白 細 胞 介 素 8 (IL-8/CXCL8 ) 干 擾 素 誘 導 蛋 白 10 (IP-10/CXCL10) 和 γ 干 擾 素 誘 導 的 單 核 因 子 (MIG/CXCL9) 都 顯 著 升 高, 分 別 為 3.7 2.6 4.9 和 2.3 倍 [7] 症 狀 出 現 的 第 三 天 和 第 四 天, 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 升 高 達 至 最 高 值, 而 在 療 養 的 過 程 中 逐 漸 恢 復 正 常 這 些 急 性 時 相 內 升 高 的 炎 症 因 子 與 鼻 咽 部 吸 取 物 內 的 病 毒 數 量 正 比 相 關 高 齡 病 人 和 合 併 症 患 者 較 易 產 生 IL-6 IL-8 和 MIG 的 變 異, 而 IL-6 濃 度 的 升 高 更 與 心 肺 併 發 症 和 長 時 期 住 院 (>5 天 ) 有 直 接 關 聯 總 結 言 之, 我 們 的 研 究 顯 示 急 性 流 感 中 的 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 紊 亂 與 臨 床 症 狀 和 感 染 病 毒 數 量 相 關 聯 早 期 施 行 有 效 的 抗 病 毒 治 療, 應 會 減 輕 這 些 高 危 的 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 反 應 11 季 節 性 流 感 22 嚴 重 急 性 呼 吸 系 統 綜 合 症 (SARS) 流 感 是 由 正 黏 液 病 毒 科 [ 分 為 甲 (A) 乙 (B) 丙 (C) 三 型 ] 的 RNA 病 毒 所 引 起 的 一 類 傳 染 性 呼 吸 道 疾 病, 其 中 甲 型 流 感 病 毒 侵 襲 人 類 的 毒 力 最 強 流 感 的 一 般 症 狀 持 續 3 到 8 天, 包 括 發 熱 咽 痛 肌 肉 痛 頭 疼 以 及 發 生 在 一 些 病 人 的 嘔 吐 和 腹 瀉 ( 腸 胃 感 冒 ) 一 些 嚴 重 的 病 例, 尤 其 是 在 年 幼 的 兒 童 和 老 人, 及 哮 喘 糖 尿 病 和 心 臟 病 患 者 中, 流 感 可 誘 發 致 命 性 的 肺 炎 或 腦 炎 在 北 半 球 和 南 半 球, 冬 季 流 感 的 流 行 性 最 高 美 國 每 年 有 5~20% 的 人 口 受 到 感 染, 超 過 200,000 名 病 人 住 院, 大 約 36,000 名 病 人 死 於 併 發 症 [2], 每 年 因 流 感 造 成 的 經 濟 損 失 超 過 10 億 美 元 [3] 時 下 2007 到 2008 年 間, 從 2007 年 12 月 早 期 開 始, 全 世 界 內 的 流 感 活 動 呈 上 升 趨 勢 到 2008 年 3 月 8 日 的 一 個 星 期 ( 寫 這 篇 論 文 的 時 間 ), 美 國 50 個 州 有 49 個 都 報 導 了 流 感 的 廣 泛 流 行 [4] 在 同 一 星 期, 香 港 私 人 執 業 西 醫 和 中 醫 診 所 中 有 關 流 感 的 平 均 求 診 率 最 高, 分 別 為 1000 例 中 有 75.9 例 和 12.4 例 [5] 流 感 同 時 給 醫 院 的 急 診 服 務 SARS 是 最 近 出 現 的 一 種 感 染 性 疾 病, 具 有 強 烈 的 傳 染 性 和 很 高 的 致 病 率 和 死 亡 率 [8] 2003 年, 全 球 爆 發 的 一 次 SARS 大 流 行 波 及 了 29 個 國 家, 造 成 8098 人 感 染 和 774 人 死 亡 SARS 感 染 的 病 原 體 是 一 種 27 32 kb 的 冠 狀 RNA 病 毒, 通 過 飛 沫 傳 播 其 疾 病 進 程 可 分 為 : (1) 急 性 病 毒 感 染 期 伴 輕 微 呼 吸 道 症 狀, (2) 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 高 敏 反 應 所 致 的 嚴 重 急 性 肺 炎 合 併 其 他 組 織 炎 症, (3) 恢 復 期, 或 約 有 10% 病 人 因 肺 部 嚴 重 損 害 而 死 亡 我 們 最 初 進 行 的 SARS 免 疫 病 理 學 研 究, 發 現 在 157 例 病 人 中, 98% 的 患 者 T 淋 巴 細 胞 削 減, 削 減 程 度 與 疾 病 的 嚴 重 程 度 相 關 聯 [9] 我 們 進 而 選 擇 20 例 患 者, 從 他 們 住 院 開 始, 連 續 19 天 每 天 監 測 他 們 血 漿 中 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 濃 度 變 化 [10] 結 果 顯 示, 在 疾 病 發 生 的 至 少 兩 週 內, Th1 型 細 胞 因 子 IFN-γ 和 炎 症 細 胞 因 子 IL-1β IL-6 及 IL-12 都 發 生 顯 著 升 高, 而 其 他 炎 症 細 胞 因 子 TNF-α 抗 炎 症 細 胞 因 子 IL-10 和 Th2 型 細 胞 因 子

林 偉 基, 等 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 --- 急 性 感 染 的 炎 症 指 標 45 IL-4 則 無 明 顯 變 化 中 性 粒 細 胞 趨 化 因 子 IL-8, 單 核 細 胞 趨 化 因 子 MCP-1 和 Th1 趨 化 因 子 IP-10 也 顯 著 升 高 正 如 預 測, 上 述 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 紊 亂 程 度 在 需 要 類 固 醇 衝 擊 治 療 的 病 人 中 更 為 嚴 重 對 於 那 些 不 需 要 甲 潑 尼 龍 (methyl prednisolone) 衝 擊 治 療 的 病 人, 皮 質 類 固 醇 治 療 5 到 8 天 已 可 以 有 效 降 低 血 漿 中 IL-8 MCP-1 和 IP-10 的 濃 度 我 們 又 對 183 例 病 人 進 行 了 回 顧 性 分 析, 發 現 入 院 第 一 周 內 血 漿 中 IP-10 濃 度 的 升 高 是 不 良 預 後 ( 需 重 症 監 護 或 死 亡 ) 的 一 個 獨 立 預 測 因 子 [11] 基 於 上 述 研 究 結 果, 我 們 建 立 了 一 個 SARS 疾 病 進 程 的 模 型 [8], 如 圖 1 所 示 SARS 冠 狀 病 毒 感 染 首 先 引 致 巨 噬 細 胞 抗 原 呈 遞, IFN-γ 產 生 增 強, 從 而 強 烈 誘 發 Th1 主 導 的 免 疫 反 應 同 時, 早 期 釋 放 的 致 熱 性 細 胞 因 子 IL-1β 和 IL-6 導 致 身 體 發 熱 和 急 性 時 相 反 應 而 冠 狀 病 毒 自 身 也 可 以 誘 發 趨 化 因 子 的 大 量 產 生, 促 使 中 性 粒 細 胞 巨 噬 細 胞 和 Th1 淋 巴 細 胞 穿 越 內 皮 細 胞 屏 障, 聚 集 到 肺 組 織 引 起 肺 部 炎 症 和 肺 組 織 破 壞 皮 質 類 固 醇 治 療 5 到 8 天 可 以 有 效 降 低 血 漿 中 顯 著 升 高 的 IL-8 MCP-1 和 IP-10, 從 而 抑 制 白 細 胞 的 浸 潤 和 降 低 疾 病 的 嚴 重 程 度 基 於 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 在 SARS 中 重 要 的 病 理 生 理 作 用, 採 用 特 異 的 單 克 隆 抗 體 或 者 拮 抗 劑 以 對 抗 細 胞 因 子 / 趨 化 因 子 作 用 的 免 疫 療 法, 應 可 有 效 地 減 輕 SARS 病 人 高 度 活 化 的 免 疫 反 應 SARS 病 人 血 漿 中 升 高 的 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子, 尤 其 是 IL-1β 和 IP-10, 可 以 作 為 評 估 疾 病 的 嚴 重 性 及 預 後 的 指 標 圖 1 SARS 的 免 疫 病 理 機 制 及 治 療 措 施 33 高 致 病 性 人 禽 流 感 (HPAI) 甲 型 流 感 病 毒 表 面 表 達 不 同 組 合 的 血 凝 素 (H) 和 神 經 氨 酸 酶 (N) 蛋 白 它 在 上 個 世 紀 曾 經 引 起 3 次 全 球 大 流 行 : 1918 年 的 西 班 牙 流 感 病 毒 H1N1, 1957 年 的 亞 洲 流 感 病 毒 H2N1, 以 及 11 年 後 的 香 港 流 感 病 毒 H3N2 2003 年 1 月 到 2008 年 2 月 之 間, 一 種 高 致 病 性 H5N1 禽 流 感 病 毒 在 亞 洲 歐 洲 和 非 洲 傳 播 導 致 了 家 禽 的 爆 發 性 死 亡, 並 且 引 起 369 人 感 染, 其 中 63% 病 人 死 亡 [12] 世 界 衛 生 組 織 重 複 警

46 2008,2(1) 告 說 H5N1 病 毒 大 流 行 可 能 感 染 全 球 30% 的 人 口, 造 成 100 萬 人 死 亡 H5N1 病 毒 感 染 患 者 的 臨 床 症 狀 包 括 原 發 性 肺 炎 伴 淋 巴 細 胞 減 少 症, 急 性 呼 吸 窘 迫, 多 器 官 功 能 衰 竭, 和 噬 血 細 胞 現 象 [13] 這 些 臨 床 症 狀 與 病 毒 感 染 引 起 的 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 失 調 有 關 病 毒 感 染 7 到 11 天 后, 病 人 血 漿 中 TNF-α IL-6 和 IFN-γ 水 平 升 高, 顯 示 組 織 中 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 產 生 和 灌 注 增 加 為 了 證 明 這 假 說, 研 究 者 利 用 H5N1 或 者 其 它 的 甲 型 流 感 病 毒 感 染 培 養 的 人 類 巨 噬 細 胞, 然 後 檢 測 它 們 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 基 因 表 達 和 蛋 白 分 泌 情 況 [14] 發 現 H5N1 所 引 起 的 炎 症 性 和 Th1 型 細 胞 因 子 以 及 趨 化 因 子 的 基 因 表 達 遠 高 於 H3N2 和 H2N1 的 作 用, 包 括 TNF-α, IFN-γ, 調 節 激 活 正 常 T 細 胞 表 達 和 分 泌 因 子 (RANTES)/CCL5, 巨 噬 細 胞 炎 性 蛋 白 (MIP)/CCL3, IL-12, IL-1, 和 抗 炎 症 性 因 子 IL-10 此 外, H5N1 感 染 引 致 的 巨 噬 細 胞 TNF-α 分 泌 量 也 遠 高 於 其 它 病 毒 感 染 所 釋 放 的 水 平 因 此 推 斷 禽 流 感 病 毒 感 染 人 體 後 可 引 起 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 更 為 嚴 重 的 過 激 反 應, 這 些 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 水 平 可 作 為 疾 病 的 指 標 而 正 確 採 取 抗 細 胞 因 子 和 抗 趨 化 因 子 如 TNF-α 單 克 隆 抗 體 治 療, 應 可 有 效 地 救 治 這 威 脅 生 命 的 高 危 免 疫 反 應 [15] 44 呼 吸 道 合 胞 病 毒 (RSV) 感 染 RSV 是 1 歲 以 下 嬰 幼 兒 毛 細 支 氣 管 炎 伴 早 期 喘 息 發 作 的 主 要 病 原 體 [16] 其 他 呼 吸 道 病 毒 如 流 感 病 毒 副 流 感 病 毒 和 腺 病 毒 雖 然 也 能 引 起 喘 息, 但 很 少 發 作 RSV 疾 病 的 肺 部 病 理 學 特 徵 與 喘 息 的 關 係 可 以 歸 結 為 活 化 的 嗜 酸 性 粒 細 胞 粘 附 於 支 氣 管 上 皮 細 胞, 從 而 導 致 局 部 炎 症 和 組 織 破 壞 因 此, 我 們 可 以 合 理 地 假 設 在 支 氣 管 痙 攣 和 喘 息 發 作 的 發 病 機 制 中, 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 對 嗜 酸 性 粒 細 胞 的 聚 集 和 活 化 起 著 重 要 的 作 用 這 個 假 設 首 先 在 細 胞 培 養 實 驗 中 得 到 了 證 實 用 RSV 感 染 呼 吸 道 上 皮 細 胞, 發 現 Th2 型 細 胞 因 子 IL-4 和 IL-5 趨 化 因 子 RANTES 及 細 胞 間 黏 附 分 子 (ICAM-1) 的 表 達 和 分 泌 顯 著 增 加, 這 些 分 子 都 可 以 促 進 嗜 酸 性 粒 細 胞 的 趨 化 性 並 粘 附 到 氣 管 粘 膜 我 們 的 臨 床 研 究 也 表 明 RSV 感 染 的 嬰 幼 兒, 相 對 於 甲 型 流 感 病 毒 感 染 的 嬰 幼 兒, 血 清 中 IL-4 IL-5 RANTES 和 ICAM-1 的 濃 度 明 顯 升 高 [17] IL-4 IL-5 RANTES 和 ICAM-1 表 達 和 分 泌 的 增 加 使 得 氣 管 高 度 敏 化 ; 同 時 嗜 酸 性 粒 細 胞 淋 巴 細 胞 和 中 性 粒 細 胞 的 浸 潤, 導 致 支 氣 管 上 皮 細 胞 破 壞, 最 終 誘 發 毛 細 支 氣 管 炎 喘 息 發 作 55 新 生 兒 敗 血 病 近 年 新 生 兒 醫 護 的 進 步 使 得 他 們 的 活 產 率 明 顯 提 高, 尤 其 是 早 產 低 出 生 體 重 (<1500 g) 的 嬰 兒 然 而, 早 期 ( 出 生 72 小 時 內 ) 和 晚 期 ( 出 生 72 小 時 後 ) 全 身 性 細 菌 感 染 依 然 是 一 個 嚴 重 的 併 發 症 ; 它 是 新 生 兒 致 病 和 致 死 的 重 要 原 因 在 足 月 產 兒 和 早 產 兒 中, 其 早 期 感 染 症 狀 和 體 徵 常 常 難 以 察 覺, 容 易 被 忽 視 並 且 缺 乏 特 異 性 儘 管 感 染 通 常 隱 伏 發 病, 但 其 臨 床 過 程 却 可 以 是 暴 發 性 的, 快 速 導 致 感 染 性 休 克 和 彌 散 性 血 管 內 凝 血, 並 且 在 臨 床 症 狀 出 現 的 幾 小 時 內 死 亡 因 此, 新 生 兒 的 感 染 必 須 及 時 得 到 診 斷, 迅 速 採 取 抗 生 素 治 療, 不 要 等 待 依 賴 微 生 物 培 養 和 藥 敏 試 驗 的 結 果, 因 為 這 些 報 告 要 遲 至 48 小 時 後 才 能 完 成 [18] 最 近 的 研 究 報 告 總 結 了 新 生 兒 感 染 的 實 驗 室 指 標 [19] 血 液 學 分 析 如 白 細 胞 計 數 未 成 熟 和 成 熟 中 性 粒 細 胞 的 相 對 比 值 以 及 其 它 凝 血 和 纖 溶 系 統 的 變 化, 一 直 以 來 都 是 新 生 兒 感 染 的 輔 助 診 斷 指 標 ; 但 它 們 缺 乏 特 異 性 急 性 時 相 反 應 蛋 白 中, C 反 應 蛋 白 (CRP) 是 感 染 後 6 到 8 小 時 合 成 的 一 種 蛋 白 質, 其 半 衰 期 為 19 小 時, 它 是 臨 床 應 用 和 研 究 最 多 的 指 標 血 漿 CRP 濃 度 是 新 生 兒 感 染 的 一 個 靈 敏 和 特 異 的 診 斷 標 誌 物, 尤 其 對 遲 發 型 的 細 菌 或 真 菌 感 染 以 及 壞 死 性 小 結 腸 炎 更 是 如 此 然 而, 儘 管 血 漿 中 CRP 的 濃 度 在 急 性 時 相 中 可 能 會 增 加 1,000 倍, 但 是 其 起 始 升 高 緩 慢, 使 得 CRP 是 新 生 兒 感 染 的 一 個 特 異 但 遲 發 的 標 誌 物 因 此, 在 疑 似 病 例 中, 我 們 需 要 連 續 ( 每 天 ) 監 測 CRP 的 變 化 以 提 高 其 靈 敏 性 而 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 作 為 宿 主 感 染 的

林 偉 基, 等 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 --- 急 性 感 染 的 炎 症 指 標 47 早 期 標 誌 物 已 經 得 到 評 估 : 血 漿 IL-6 的 濃 度 在 足 月 產 兒 和 早 產 兒 感 染 後 都 會 急 劇 升 高, 在 給 予 治 療 後 會 迅 速 降 低, 24 小 時 內 就 會 消 失 因 此, 在 疑 似 患 兒 感 染 最 初 的 48 小 時 內, IL-6 作 為 一 個 早 期 的 敏 感 標 誌 物, 可 以 與 CRP ( 特 異 但 不 敏 感 ) 聯 合 運 用 參 與 診 斷 IL-8 和 TNF-α 與 IL-6 的 動 力 學 性 質 非 常 相 似, 同 時 測 定 它 們 及 CRP 會 提 高 診 斷 新 生 兒 感 染 的 準 確 性 對 於 預 後 而 言, 我 們 可 以 參 照 炎 症 性 和 抗 炎 性 細 胞 因 子 兩 者 之 間 的 拮 抗 調 節 機 制 持 續 升 高 的 抗 炎 性 因 子 IL-10 的 血 漿 濃 度, 或 者 TNF-α 和 IL-10 之 間 比 值 的 失 衡 ( 過 高 或 過 低 ) 都 預 示 著 新 生 兒 感 染 的 不 良 預 後 造 成 這 種 結 果 的 原 因 是 免 疫 損 傷 這 把 雙 刃 劍 過 激 的 免 疫 反 應 (TNF-α/IL-10 的 高 比 值 ), 和 過 度 的 抗 炎 反 應 (TNF-α/IL-10 的 低 比 值 ), 都 對 人 體 有 害 66 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 實 驗 室 分 析 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 現 代 檢 測 技 術 包 括 免 疫 學 方 法, 流 式 細 胞 技 術, 和 分 子 生 物 學 及 蛋 白 組 學 技 術 如 RT-PCR, 定 量 PCR, 和 基 因 表 達 及 蛋 白 質 表 達 等 檢 測 技 術 酶 聯 免 疫 分 析 技 術 (ELISA) 是 廣 泛 用 於 檢 測 血 清 或 血 漿 中 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 技 術 [20] ELISA 通 常 涉 及 單 個 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 獨 立 檢 測, 每 個 檢 測 需 要 超 過 100 微 升 的 血 液 標 本 這 對 於 新 生 兒 來 說, 獲 取 足 夠 的 血 樣 量 就 存 在 問 題 此 外, ELISA 一 般 採 用 開 放 性 的 檢 測 系 統, 操 作 時 可 能 會 產 生 帶 有 病 原 體 的 傳 染 性 液 滴 和 氣 霧 最 近 發 展 起 來 的 微 量 樣 本 多 指 標 流 式 蛋 白 定 量 技 術 (CBA), 實 現 了 5 到 6 種 細 胞 因 子 或 趨 化 因 子 的 同 步 檢 測 ( 如 圖 2 所 示 ) 其 原 理 是 利 用 帶 有 不 同 熒 光 強 度 的 特 異 性 抗 體 包 被 的 微 球, 捕 獲 血 漿 / 血 清 或 細 胞 培 養 上 清 中 的 細 胞 因 子 或 趨 化 因 子, 然 後 這 些 捕 獲 的 細 胞 因 子 或 趨 化 因 子 與 標 記 有 第 二 種 熒 光 的 檢 測 抗 體 結 合, 最 後 流 式 細 胞 儀 檢 測 所 形 成 的 複 合 物, 結 果 顯 示 第 一 種 熒 光 強 度 ( 表 示 特 定 的 分 析 物 ) 相 對 於 第 二 種 熒 光 強 度 ( 與 分 析 物 的 濃 度 相 關 ) 的 判 別 圖 形, 從 而 實 現 同 一 樣 本 中 不 同 細 胞 因 子 或 趨 化 因 子 的 同 步 檢 測 坊 間 的 CBA 檢 測 試 劑 中 有 提 供 了 6 種 Th1 和 Th2 型 細 胞 因 子, 6 種 炎 症 細 胞 因 子, 及 5 種 白 細 胞 趨 化 因 子 的 同 步 檢 測 試 劑 它 比 ELISA 的 測 定 範 圍 更 寬 ; 每 個 CBA 反 應 只 需 要 50 微 升 的 樣 本, 從 而 減 輕 多 指 標 檢 測 時 採 血 所 造 成 的 新 生 兒 醫 源 性 貧 血 另 外, 在 檢 測 具 有 高 度 傳 染 性 的 樣 本 時, 如 SARS 病 人 的 標 本, 流 式 細 胞 儀 密 閉 的 檢 測 環 境 是 更 安 全 [21] 同 時 研 發 成 功 的, 還 有 蛋 白 陣 列 分 析 技 術, 也 可 以 進 行 樣 品 多 重 分 析 文 獻 圖 2 CBA 技 術 同 時 檢 測 6 種 細 胞 因 子 的 應 用

48 2008,2(1) 報 導 在 9 毫 米 9 毫 米 的 一 張 生 物 芯 片 上, 將 不 同 的 抗 體 錨 定 於 特 定 的 區 域, 實 現 了 13 種 細 胞 因 子 和 生 長 因 子 的 同 時 熒 光 免 疫 測 定 [22] 77 總 結 基 於 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 在 發 病 中 的 關 鍵 作 用, 它 們 可 作 為 急 性 感 染 性 疾 病 的 靈 敏 和 特 異 的 標 誌 物 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 實 驗 室 分 析 不 僅 對 急 性 疾 病 的 診 斷 監 測 和 預 後 判 斷 起 著 指 導 作 用, 對 於 慢 性 疾 病 如 過 敏 性 哮 喘 糖 尿 病 和 系 統 性 紅 斑 狼 瘡 也 是 如 此 [23~25] 運 用 流 式 細 胞 或 生 物 芯 片 等 現 代 分 析 技 術 可 以 進 行 微 量 樣 品 的 自 動 化 同 步 多 重 分 析, 這 些 技 術 具 有 令 人 滿 意 的 分 析 性 能, 並 能 快 速 輸 出 結 果, 還 可 以 減 少 實 驗 室 人 員 被 交 叉 感 染 的 風 險 其 不 足 處 在 於 這 些 檢 測 技 術 由 於 設 備 和 試 劑 的 成 本 高 而 相 對 昂 貴, 檢 測 項 目 的 相 對 固 定, 使 其 應 用 受 到 限 制 再 者, 要 獲 得 可 重 複 和 可 信 的 結 果, 實 驗 的 技 術 操 作 要 求 嚴 格 然 而 我 們 相 信, 在 實 驗 室 常 規 檢 測 細 胞 因 子 和 趨 化 因 子 的 要 求 不 斷 驅 使 下, 這 些 缺 點 不 久 將 會 得 到 改 進 [9] 2004; 25: 121-32. Wong RSM, Wu A, To KF, et al. Haematological manifestations in patients with severe acute respiratory syndrome: retrospective analysis. Brit Med J 2003; 326: 1358-62. [10] Wong CK, Lam CWK, Wu AKL, et al. Plasma inflammatory cytokines and chemokines in severe acute respiratory syndrome. Clin Exp Immunol 2004; 136: 95-103. [11] Tang NLS, Chan PKS, Wong CK, et al. Early enhanced expression of interferon-γ inducible protein-10 (CXCL-10) and other chemokines predicts adverse outcome in severe acute respiratory syndrome. Clin Chem 2005; 51: 2333-40. [12] World Health Organization. Cumulative Number of Confirmed Human Cases of Avian Influenza A / (H5N1) Reported to WHO. http// www.who.int/csr/disease/avian_influenza/country/cases_2008_02_28/ en/print.html (Accessed 4 March 2008). [13] To KF, Chan PKS, Chan KF, et al. Pathology of fatal human infection associated with avian influenza A H5N1 virus. J Med Virol 2001; 63: 242-6. [14] Cheung CY, Poon LLM, Lau AS, et al. Induction of proinflammatory cytokines in human macrophages by influenza A (H5N1) viruses: a mechanism for the unusual severity of human disease? Lancet 2002; 360: 1831-7. [15] Hussell T, Pennycook A, Openshaw PJ. Inhibition of tumor necrosis factor reduces the severity of virus-specific lung immunopathology. Eur J Immunol 2001; 31: 2566-73. [16] Mejias A, Chavez-Bueno S, Jafri HS, et al. Respiratory syncytial virus infection: old challenges and new opportunities. Pediatr Infect Dis J 2005; 24: S189-96. [17] Sung RYT, Hui SHL, Wong CK, et al. A comparison of cytokine responses in respiratory syncytial virus and influenza A infections in infants. Eur J Pediatr 2001; 160: 117-22. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 參 考 文 獻 Wong CK, Lam CWK. Clinical applications of cytokine assays. Adv Clin Chem 2003; 37: 1-46. United States Centre for Disease Control: Key Facts about Seasonal Influenza (Flu). http://www.cdc.gov/flu/keyfacts.htm (Accessed 26 February 2008). Statement from President George W Bush on influenza. http://www. whitehouse.gov/homeland/pandemic-influenza.html (Accessed 26 October 2006). United States Centre for Disease Control: The 2007-2008 Flu Season. http://www.cdc.gov/flu/about/qa/season.htm (Accessed 15 March 2008). Hong Kong SAR Centre for Health Protection. 2007/2008 Flu Season. Flu Express 2008; 4(14).www.chp.gov.hk (Accessed 19 March 2008). C U H K P r e s s R e l e a s e. h t t p / / w w w. c u h k. e d u. h k / i p r o / pressrelease/020131e.htm (Accessed 29 February 2008). Lee N, Wong CK, Chan PKS, et al. Hypercytokinemia and hyperactivation of p38 mitogen-activated protein kinase in severe human influenza A infection. Clin Infect Dis 2007; 45: 723-31. Lam CWK, Chan MHM, Wong CK. Severe acute respiratory syndrome: clinical and laboratory manifestations. Clin Biochem Rev [18] Brodie SB, Sands KE, Gray JE, et al. Occurrence of nosocomial bloodstream infections in six neonatal intensive care units. Pediatr Infect Dis J 2000; 19: 56-65. [19] Ng PC. Diagnostic markers of infection in neonates. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2004; 89: F229-35. [20] Wong CK, Wong BCK, Chan KCA, et al. Cytokine profile in a fetal HIV-TB-EBV-associated hemophagocytic syndrome. Arch Int Med 2007; 167:1901-2. [21] Ng PC, Lam CWK, Li AM, et al. Chemokine response in children with SARS. Arch Dis Child 2005; 90: 422-3. [22] FitzGerald SP, Lamont JV, McConnell RI, et al. Development of a high-throughput automated analyzer using biochip array technology. Clin Chem 2005; 51: 1165-76. [23] Ko FWS, Lun SWM, Wong CK, et al. Decreased T-bet exprerssion and changes in chemokine levels in adults with asthma. Clin Exp Immunol 2007; 147: 526-32. [24] Wong CK, Ho AWY, Tong, PCY, et al. Aberrant activation profile of cytokines and mitogen-activated protein kinases in type 2 diabetic patients with nephropathy. Clin Exp Immunol 2007; 149: 123-31. [25] Lit LC, Wong CK, Tam LS, et al. Raised plasma concentration and ex vivo production of inflammatory chemokines in patients with systemic lupus erythematosus. Ann Rheum Dis 2006; 65: 209-15.