血清及痰液MMP、TIMP及TNF-α與支氣管哮喘患者氣道重塑的關(guān)系

黃小龍

(湖北省武漢市第一醫(yī)院 呼吸內(nèi)科二病區(qū), 湖北 武漢, 430022)

?

血清及痰液MMP、TIMP及TNF-α與支氣管哮喘患者氣道重塑的關(guān)系

黃小龍

(湖北省武漢市第一醫(yī)院 呼吸內(nèi)科二病區(qū), 湖北 武漢, 430022)

摘要:目的分析血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平與支氣管哮喘患者氣道重塑的相關(guān)性。方法納入支氣管哮喘患者123例，根據(jù)臨床特點(diǎn)分為急性發(fā)作期組、穩(wěn)定期組、緩解期組，另選擇同期健康體檢者40例為對(duì)照組。4組患者行纖維支氣管鏡檢測(cè)，測(cè)定網(wǎng)狀基底膜厚度。采用ELISA試劑盒對(duì)受試者血清及痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平進(jìn)行檢測(cè)，采用Spearman分析上述指標(biāo)與支氣管黏膜網(wǎng)狀基底膜厚度的關(guān)系。結(jié)果穩(wěn)定期組、緩解期組及急性發(fā)作期組患者血清及痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平均顯著高于對(duì)照組(P<0.05)；急性發(fā)作期組患者血清及痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平又顯著高于穩(wěn)定器和緩解期組(P<0.05)。支氣管哮喘患者血清及痰液中MMP、TIMP水平與網(wǎng)狀基底膜厚度成正相關(guān)(P<0.05)。結(jié)論支氣管哮喘患者氣道重塑與血清及痰液中MMP、TIMP水平呈正相關(guān)，與TNF-α無明顯相關(guān)性。

關(guān)鍵詞:支氣管哮喘; 氣道重塑; MMP; TIMP; TNF-α

支氣管哮喘是全世界范圍內(nèi)常見的呼吸道疾病，近年來由于空氣污染加劇，全世界范圍內(nèi)支氣管哮喘的發(fā)病率、死亡率均呈不斷上升態(tài)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，目前全球約有3億人患哮喘，每年有高達(dá)18萬人因哮喘而死亡，支氣管哮喘給患者、患者家庭及社會(huì)造成了沉重的負(fù)擔(dān)。氣道重塑即氣道持續(xù)性的損傷和結(jié)構(gòu)異常，是支氣管哮喘的特征性表現(xiàn)，如果不及時(shí)給予干預(yù)，會(huì)發(fā)展成不可逆氣道阻塞，威脅患者的生命[2]。目前，臨床上多采用纖支鏡黏膜活檢來評(píng)估氣道重塑，雖然其能直觀反映氣道重塑情況，但它是有創(chuàng)檢查，不能常規(guī)使用。因此，通過檢測(cè)炎性介質(zhì)、細(xì)胞因子等指標(biāo)來診斷氣道重塑，已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。有研究[3-5]證實(shí)血清和痰液中轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)、內(nèi)皮素-1(ET-1)及一些炎性細(xì)胞因子能反映氣道重塑。本研究探討血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平與支氣管哮喘患者氣道重塑的相關(guān)性，現(xiàn)報(bào)告如下。

1資料與方法

1.1一般資料

選取2014年2月—2015年3月本院就診的支氣管哮喘患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合全球支氣管哮喘防治創(chuàng)議(GINA，2009版)制定的哮喘診斷標(biāo)準(zhǔn)；年齡在18～65歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：有吸煙史者；近1個(gè)月有上呼吸道感染史者；合并有心臟病、糖尿病者或肝腎功能異常者；合并有其他肺部疾病者；支氣管哮喘急性發(fā)作期危重患者。

共納入符合標(biāo)準(zhǔn)支氣管哮喘患者123例，根據(jù)臨床特點(diǎn)分為急性發(fā)作期組58例、穩(wěn)定期組32例、緩解期組33例；選擇同時(shí)期健康體檢者40例為對(duì)照組。其中急性發(fā)作期組男32例，女26例；平均年齡(38.71±9.62)歲；平均體質(zhì)量(58.97±8.32) kg。穩(wěn)定期組男17例，女15例；平均年齡(40.02±9.57)歲；平均體質(zhì)量(59.34±8.77) kg。緩解期組男19例，女14例；平均年齡(38.87±8.42)歲；平均體質(zhì)量(58.42±8.01) kg。對(duì)照組男23例，女17例；平均年齡(39.24±8.33)歲；平均體質(zhì)量(58.12±8.41) kg。各組患者性別、年齡及體質(zhì)量等基線資料無顯著差異，具有可比性。

1.2觀察指標(biāo)

所有受試者均接受組胺激發(fā)試驗(yàn)，3 d后采用纖維支氣管鏡行支氣管黏膜活檢，分別在右、中、下支氣管取材，測(cè)定支氣管黏膜網(wǎng)狀基底膜厚度，取平均值。

所有受試者均空腹取靜脈血6 mL，分離血清后至于-70℃冰箱冷藏待測(cè)。待收集完所有標(biāo)本后，采用ELISA試劑盒檢測(cè)血清中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平。

痰液標(biāo)本收集方法：晨起后將氣道內(nèi)陳舊痰咳出，漱口，采用3%的高滲性鹽水行超聲霧化，并鼓勵(lì)患者咳嗽、咳嗽，將咳出的痰液收集至塑料平皿。取3 mL加入等量的1%DTT渦旋震蕩混勻后，離心取上清，分離血清后至于-70℃冰箱冷藏待測(cè)。待收集完所有標(biāo)本后，采用ELISA試劑盒檢測(cè)痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。兩組間計(jì)量資料比較采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料比較采用卡方檢驗(yàn)，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。痰液和血清中MMP、TIMP、TNF-α水平與網(wǎng)狀基底膜厚度相關(guān)性采用Spearman直線相關(guān)法。

2結(jié)果

2.1各組血清中MMP、TIMP、TNF-α水平比較

穩(wěn)定期組、緩解期組及急性發(fā)作期組患者血清中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平均顯著高于對(duì)照組(P<0.05); 急性發(fā)作期組患者血清中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平又顯著高于穩(wěn)定期和緩解期組(P<0.05)。見表1。

表1　各組血清中MMP、TIMP、TNF-α水平比較

與對(duì)照組比較, *P<0.05; 與穩(wěn)定期組比較, #P<0.05; 與緩解期組比較, △P<0.05。

2.2各組痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平比較

穩(wěn)定期組、緩解期組及急性發(fā)作期組患者痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平均顯著高于對(duì)照組(P<0.05)；急性發(fā)作期組患者痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平又顯著高于穩(wěn)定期和緩解期組(P<0.05)。見表2。

表2　各組痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平比較

與對(duì)照組比較, *P<0.05; 與穩(wěn)定期組比較, #P<0.05; 與緩解期組比較, △P<0.05。

2.3血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平與網(wǎng)狀基底膜厚度相關(guān)性

穩(wěn)定期組、緩解期組、急性發(fā)作期組和對(duì)照組網(wǎng)狀基底膜厚度分別為(9.76±2.36) μm、(10.13±2.65)μm、(10.92±2.87)μm、(4.32±1.09)μm，支氣管哮喘患者無論是穩(wěn)定期、緩解期還是急性發(fā)作期，網(wǎng)狀基底膜厚度均高于對(duì)照組(P<0.05)，但穩(wěn)定期組、緩解期組、急性發(fā)作期組間網(wǎng)狀基底膜厚度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

Spearman分析結(jié)果顯示，支氣管哮喘患者血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平與網(wǎng)狀基底膜厚度成正相關(guān)，其中MMP、TIMP與網(wǎng)狀基底膜厚度的有顯著相關(guān)性。見表3。

表3　血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平與網(wǎng)狀基底膜厚度相關(guān)性

3討論

支氣管網(wǎng)狀基底膜厚度增加是支氣管哮喘的特征性變化，有研究[6-7]顯示網(wǎng)狀基底膜厚度與肺功能成負(fù)相關(guān)，與哮喘病程及發(fā)病次數(shù)呈正相關(guān)，隨著網(wǎng)狀基底膜厚度的增加，支氣管哮喘患者臨床癥狀呈逐漸加重趨勢(shì)。作者研究結(jié)果也顯示，支氣管哮喘患者網(wǎng)狀基底膜厚度遠(yuǎn)高于正常人群，但不同疾病分期患者間網(wǎng)狀基底膜厚度無明顯差異。為此作者選擇網(wǎng)狀基底膜厚度作為支氣管哮喘患者氣道重塑的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，用以分析MMP、TIMP、TNF-α與哮喘氣道重塑的相關(guān)性。

MMP-9為基質(zhì)金屬蛋白酶家屬中的一員，屬于Ⅳ型膠原酶，其主要參與細(xì)胞外基質(zhì)的降解與重建過程，MMP-9可切斷細(xì)胞外基質(zhì)，直接或間接參與組織模型再塑及創(chuàng)傷修復(fù)過程。正常情況下，MMP-9以前酶原形式由巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞或血管內(nèi)皮細(xì)胞合成，當(dāng)炎癥發(fā)生后支氣管組織內(nèi)噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞被激活，促進(jìn)了MMP-9的合成與釋放，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)被過度降解，基底膜破壞，而導(dǎo)致氣道重塑[8-10]。TIMP為金屬蛋白酶組織抑制劑，TIMP與MMP的平衡調(diào)節(jié)著細(xì)胞外基質(zhì)的降解和膠原的沉積、內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。TIMP能抑制基質(zhì)降解，引發(fā)細(xì)胞外基質(zhì)沉積，TIMP-1是所有TIMP亞類中活性最強(qiáng)的活性形式，為MMP-9的內(nèi)源性抑制劑，抑制 MMP-9 對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)成分的降解，導(dǎo)致其降解產(chǎn)物如膠原、纖維結(jié)合素在黏膜下層的聚集，引起氣道增厚，促進(jìn)氣道重塑的發(fā)生發(fā)展[11-12]。作者研究發(fā)現(xiàn)，支氣管哮喘患者血清、痰液中MMP-9、TIMP-1水平均顯著高于正常健康人群，而哮喘人群中又以急性發(fā)作期為最高；血清及痰液中MMP-9、TIMP-1水平與網(wǎng)狀基底膜厚度呈正相關(guān)，說明MMP-9、TIMP-1可作為氣道重塑的輔助診斷指標(biāo)。

隨著對(duì)支氣管哮喘研究的深入，慢性炎癥在支氣管哮喘發(fā)生發(fā)展中的作用也逐漸受到重視，一般認(rèn)為細(xì)胞外基質(zhì)聚集、新生血管生成、氣道重塑都是在長期慢性炎性細(xì)胞刺激下造成的[13]。TNF-α是多種細(xì)胞產(chǎn)生具有廣泛生物活性的一種前炎癥細(xì)胞因子，可以誘導(dǎo)促進(jìn)炎性細(xì)胞浸潤與活化，導(dǎo)致炎性介質(zhì)釋放而加重哮喘的發(fā)作。另外TNF-α還可以激活成纖維母細(xì)胞分泌膠原纖維，刺激氣道平滑肌收縮，引發(fā)氣道細(xì)胞異常增殖而推進(jìn)氣道重塑過程[6，14]。作者研究結(jié)果顯示，哮喘患者血清中TNF-α水平顯著高于健康人群，而且急性發(fā)作期患者TNF-α水平又高于穩(wěn)定期和緩解期哮喘患者，但TNF-α不能很好反映網(wǎng)狀基底膜厚度，作為氣道重塑的輔助診斷指標(biāo)意義不大。

參考文獻(xiàn)

[1]中華醫(yī)學(xué)會(huì)呼吸病學(xué)分會(huì)哮喘學(xué)組. 支氣管哮喘防治指南(2008版) [J]. 中華結(jié)核和呼吸雜志, 2008, 31: 177.

[2]林興友. 多索茶堿在支氣管哮喘急性發(fā)作患者中的療效及對(duì)氣道重塑、呼吸功能的影響[J]. 海南醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 2014, 20(1): 57.

[3]金小紅, 王昕昕, 陳存國, 等. 哮喘大鼠血管內(nèi)皮生長因子表達(dá)與 r-干擾素、白介素-4 變化的相關(guān)性及地塞米松的干預(yù)[J]. 兒科藥學(xué)雜志, 2008, 14(4): 8.

[4]HASHIMOTO A, KUROYANAGI Y. Standardization for mass production of allogeneic cultured dermal substitute by measuring the amount of VEGF, bFGF, HGF, TGF-beta, and IL-8[J]. J Artif Organs, 2012, 11(4): 225.

[5]ROSCIOLI E, HAMON R, LESTER S, et al. Zinc-rich inhibitor of apoptosis proteins (IAPs)as regulatory factors in the epithelium of normal and inflamed airways[J]. Biometals, 2013, 26(2): 205.

[6]崔曼麗. 哮喘患者痰液和血清中炎癥介質(zhì)及細(xì)胞因子與氣道重塑關(guān)系的研究[D]. 中山大學(xué): 2000.

[7]Gomulka K, Liebhart J. Vascular endothelial growth factor-structure, function and role in airways inflammation and the clinical course of asthma[J]. Pneumonol Alergol Pol, 2009, 77(6): 549.

[8]占亞海. VEGF、MMP-9在兒童支氣管哮喘患者的表達(dá)變化及糖皮質(zhì)激素干預(yù)下的影響[J]. 右江民族醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 2014, 3: 411.

[9]王萍, 秦曉群. 基質(zhì)金屬蛋白酶與支氣管哮喘氣道重塑[J]. 中華哮喘雜志(電子版), 2009, 3(5): 367.

[10]陳麗蘭, 龐玉生, 王玲. 基質(zhì)金屬蛋白酶-9 及其抑制劑 TIMP-1 與支氣管哮喘[J]. 中國醫(yī)師雜志, 2007, 9(8): 1150.

[11]Matsumoto H, Niimi A, Takemura M, et al. Relationship of airway wall thickening to an imbalance between matrix metalloproteinase-9 and its inhibitor in asthma[J]. Thorax, 2005, 60(4): 277.

[12]周華斐, 王昕昕, 童夏生, 等. 哮喘大鼠中性粒細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶-9和血清基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑-1 的表達(dá)及地塞米松對(duì)其的影響[J]. 中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué), 2008, 13(8): 870.

[13]師國強(qiáng), 丁晨光. 支氣管哮喘患者炎性因子水平與氣道重構(gòu)關(guān)系探討[J]. 昆明醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 35(8): 86.

[14]HALE LP, KANT EP, GREER PK, et al. Iron supplementation decreases severity of allergic inflammation in murine lung[J]. PLoS One, 2012, 7(9): 645.

Relationship between levels of MMP, TIMP and TNF-α in serum and sputum and airway remodeling in patients with bronchial asthma

HUANG Xiaolong

(DepartmentofRespiratoryMedicine,WuhanFirstHospital,Wuhan,Hubei, 430022)

ABSTRACT：ObjectiveTo analyze the correlation between levels of MMP, TIMP and TNF-α in serum and sputum and airway remodeling of patients with bronchial asthma. MethodsA total of 123 patients with bronchial asthma were divided into acute exacerbation group, stable group, remission group according to the clinical features, and 40 healthy people were selected as control group. The patients in four groups were detected by fiberoptic bronchoscopy to measure the thickness of reticular basement membrane (RBM). The levels of MMP-9, TIMP-1 and TNF-α in serum and sputum were detected by ELISA, and the relationship between the indexes and the thickness of RBM were analyzed by the Spearman. ResultsThe levels of MMP-9, TIMP-1 and TNF-α in serum and sputum of acute exacerbation group, stable group and remission group were significantly higher than those in the control group (P<0.05), and these indexes of acute exacerbation group were significantly higher than those in the stable group and the remission group (P<0.05). The levels of MMP-9, TIMP-1 in serum and sputum of patients with bronchial asthma were positively correlated with RBM (P<0.05). ConclusionAirway remodeling of patients with bronchial asthma are positively correlated with levels of MMP, TIMP in serum and sputum, but has no significant correlation with TNF-α.

KEYWORDS:bronchial asthma; airway remodeling; MMP; TIMP; TNF-α

收稿日期:2015-11-26

中圖分類號(hào):R 562.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1672-2353(2016)01-052-04

DOI:10.7619/jcmp.201601016