PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10聯合檢測在慢性阻塞性肺疾病氣道炎癥中的診斷意義

劉振坤，喬明濤，安瑞肖，方 彬 ，王美玲，宮鐵鋒，胡云朋，何 盼

(河北省涿州市醫院 a.呼吸內科，b.急診科，c.內分泌科，河北 涿州 072750)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)主要是與吸煙有關的疾病，影響全世界數百萬人，對個體患者和整個社會產生巨大影響[1]。雖然該病在40～50歲臨床上明顯，但其起源可以在生命的早期開始[2]。因此，對其診斷尤為重要。降鈣素原(PCT)是降鈣素的激素原，由甲狀腺分泌，在健康狀態下微量存在，已有研究報道COPD患者的PCT蛋白水平明顯上升[3]。類Chitinase蛋白(YKL-40)是一種幾丁質結合糖蛋白，由活化的巨噬細胞、軟骨細胞、中性粒細胞和滑膜細胞分泌，其水平在炎性疾病，糖尿病，心血管疾病和腫瘤中增加，YKL-40在評估COPD患者預后水平中其重要作用[4]。細胞間粘附分子-1(sICAM-1)是對腦血管內皮細胞，星形膠質細胞，小神經膠質細胞以及神經元有影響的跨膜蛋白，由血管內皮細胞分泌，廣泛分布于成熟的大腦中，但是COPD患者血清中的sICAM-1水平在治療前后顯著變化[5]。腫瘤壞死因子相關的凋亡誘導配體(TRAIL)是TNF超家族的II型跨膜蛋白，且大多數細胞均分泌TRAIL，其作為細胞外信號調控細胞程序性細胞死亡，Wu等發現TRAIL的蛋白水平在COPD患者血清中顯著升高[6]。干擾素-γ誘導蛋白10 (IP-10)作為炎性細胞因子起作用，由單核細胞，內皮細胞和成纖維細胞分泌，其在與T淋巴細胞上表達的受體CXCR3結合后導致免疫激活，而在COPD患者中，IP-10的水平與炎性因子密切相關[7]。本研究探討PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10聯合檢測在COPD中的診斷意義，現報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料2015年6月至2018年6月我院收治的COPD患者140例，納入標準：按照美國胸科協會和歐洲呼吸學會公布的COPD診斷標準[8]，即吸入支氣管舒張劑后的FEV1/FVC<70%，COPD急性加重期定義為患者呼吸道癥狀惡化程度超過日常可變范圍，伴隨咳嗽、痰量增多和喘息加重。穩定期患者在過去3個月內病情無急性加重。排除標準：近3個月接受糖皮質激素類藥物治療的患者；患有除COPD外其他呼吸道疾病的患者；患有代謝疾病的患者。男75例，女65例，年齡(54±19)歲，病程5～18年[(9±6.82)年]。其中COPD急性加重期82例(COPD加重組)，男44例，女38例，年齡(52±17)歲，病程5～17年[(8±4.81)年]；COPD穩定期58例(COPD穩定組)，男31例，女27例，年齡(56±20)歲，病程5～18年[(10±5.12)年]。納入同期我院70例健康體檢志愿者為對照組，男35例，女35例，年齡(53±12)歲。各組一般資料比較差異均無統計學意義(P> 0.05)。該研究獲我院倫理委員會的批準且受試者均簽署知情同意書。

1.2方法抽取研究對象清晨空腹肘前靜脈血6 ml，進行酶聯免疫吸附試驗(ELISA)。PCT、YKL-40、sICAM-1和IP-10 ELISA試劑盒購自上海邦奕生物科技有限公司(貨號：BYE10932，BYE11849，BYE10419，BYE10415)。TRAIL ELISA試劑盒購自上海瓦蘭生物科技有限公司(貨號：E04134)。均按照試劑盒說明書進行操作。

1.3統計學方法采用PRISM 7.0軟件進行數據分析。多組間計量資料比較采用單因素方差分析及q檢驗。應用受試者工作特征(ROC)曲線下面積(AUC)分析PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10檢測COPD的臨床診斷價值。P< 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1三組血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10表達量比較COPD急性加重期患者血清PCT、YKL-40、sICAM-1和IP-10表達量明顯高于COPD穩定期患者和健康體檢志愿者(P< 0.05)；其血清TRAIL表達量高于健康體檢志愿者(P< 0.05)，但與COPD穩定期患者比較，差異無統計學意義(P> 0.05)。COPD穩定期患者血清PCT、YKL-40、sICAM-1和IP-10表達量高于健康體檢志愿者(P< 0.05)。見表1。

表1 三組血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10表達量比較

*與COPD穩定組比較，P< 0.05；▲與對照組比較，P< 0.05

2.2COPD急性加重期與COPD穩定期患者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的AUC、靈敏度、特異度和截斷值PCT的ROC曲線的AUC為0.85±0.05(95%CI：0.7486～0.9536)，以PCT的陽性臨界值，其診斷靈敏度為86%，特異度為80%；YKL-40的ROC曲線的AUC為0.82±0.06(95%CI：0.7164～0.9414)，以YKL-40的陽性臨界值，其診斷靈敏度為76%，特異度為86%；siCAM-1的ROC曲線的AUC為0.78±0.06(95%CI：0.6509～0.9024)，以siCAM-1的陽性臨界值，其診斷靈敏度為80%，特異度為80%；IP-10的ROC曲線的AUC為0.89±0.05(95%CI：0.7392～0.9586)，以IP-10的陽性臨界值，其診斷靈敏度為93%，特異度為80%；TRAIL的ROC曲線的AUC無統計學意義。見圖1，表2。

圖1 COPD急性加重期與COPD穩定期患者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的ROC曲線

檢測變量靈敏度(%)特異度(%)截斷值AUCP95%CIPCT86800.670.85±0.05<0.00010.7486～0.9536YKL-4076860.630.82±0.06<0.00010.7164～0.9414sICAM-180800.60.78±0.060.00020.6509～0.9024TRAIL73600.30.60±0.070.16910.4563～0.7504IP-1093800.730.84±0.05<0.00010.7392～0.9586

2.3COPD急性加重期患者與健康體檢志愿者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的AUC、靈敏度、特異度和截斷值PCT的ROC曲線的AUC為0.79±0.06(95%CI：0.6792～0.9186)，以PCT的陽性臨界值，其診斷靈敏度為80%，特異度為80%；YKL-40的ROC曲線的AUC為0.81±0.05(95%CI：0.7016～0.9361)，以YKL-40的陽性臨界值，其診斷靈敏度為86%，特異度為76%；siCAM-1的ROC曲線的AUC為082±0.05(95%CI：0.7128～0.9338)，以siCAM-1的陽性臨界值，其診斷靈敏度為80%，特異度為80%；TRAIL的ROC曲線的AUC為074±0.07(95%CI：0.6178～0.8789)，以TRAIL的陽性臨界值，其診斷靈敏度為90%，特異度為76%；IP-10的ROC曲線的AUC為0.76±0.06(95%CI：0.6336～0.8909)，以IP-10的陽性臨界值，其診斷靈敏度為76%，特異度為80%。見圖2、表3。

圖2 COPD急性加重期患者與健康體檢志愿者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的ROC曲線

檢測變量靈敏度(%)特異度(%)截斷值AUCP95%CIPCT80800.600.79±0.06<0.00010.6792～ 0.9186YKL-4086760.630.81±0.05<0.00010.7016～ 0.9361sICAM-180800.600.82±0.05<0.00010.7128～0.9338TRAIL90760.570.74±0.070.00100.6178～0.8789IP-1076800.570.76±0.060.00050.6336～0.8909

2.4COPD穩定期患者與健康體檢志愿者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的AUC、靈敏度、特異度和截斷值PCT的ROC曲線的AUC為0.78±0.06(95%CI：0.666～0.9129)，以PCT的陽性臨界值，其診斷靈敏度為83%，特異度為80%；YKL-40的ROC曲線的AUC為0.75±0.07(95%CI：0.6285～0.8881)，以YKL-40的陽性臨界值，其診斷靈敏度為76%，特異度為80%；siCAM-1的ROC曲線的AUC為0.78±0.06(95%CI：0.6531～0.9102)，以siCAM-1的陽性臨界值，其診斷靈敏度為83%，特異度為76%；TRAIL的ROC曲線的AUC為0.78±0.06(95%CI：0.6701～0.9066)，以TRAIL的陽性臨界值，其診斷靈敏度為80%，特異度為76%；IP-10的ROC曲線的AUC為0.81±0.05(95%CI：0.7043～0.9324)，以IP-10的陽性臨界值，其診斷靈敏度為87%，特異度為76%。見圖3、表4。

圖3 COPD穩定期患者與健康體檢志愿者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的ROC曲線

檢測變量靈敏度(%)特異度(%)截斷值AUCP95%CIPCT83800.630.78±0.060.00010.666～ 0.9129YKL-4076800.570.75±0.070.00060.6285～ 0.8881sICAM-183760.600.78±0.60.00020.6531～ 0.9102TRAIL80760.570.78±0.060.00010.6701～ 0.9066IP-1087760.630.81±0.05<0.00010.7043～0.9324

3 討論

在中國，COPD是最常見的慢性疾病之一，在40歲以上的人群中患病率為8.2%[10]，早診早治尤為重要。呼吸道感染是COPD常見的并發癥，而氣道炎癥在COPD的發病中起重要作用。本研究檢測的PCT和TRAIL主要針對呼吸道感染，而YKL-40、IP-10和sICAM-1主要針對氣道炎癥。Bu 等發現COPD患者血清PCT高于正常值[11]。Qian等發現陽性細菌痰培養的AECOPD患者的PCT表達量高于陰性培養的患者[12]。本研究發現，COPD急性加重期患者血清PCT表達量高于COPD穩定期患者和健康體檢志愿者，COPD穩定期患者血清PCT表達量高于健康體檢志愿者；且COPD急性加重期與COPD穩定期患者的靈敏度和特異度分別為86%和80%；與健康體檢志愿者的靈敏度和特異度分別為83%和80%。顯示了其在甄別COPD急性加重期患者、COPD穩定期患者和健康體檢志愿者中的較高診斷效能。COPD患者PCT的高表達可能與其感染細菌相關[13]，這也可能是COPD患者常伴有反復的呼吸道感染的結果[14]。氣道炎癥在COPD的發病機制中起關鍵作用，然而，臨床實踐中使用的方法不適合評估氣道炎癥[15，16]。

YKL-40與普遍表達的幾丁質結合但缺乏幾丁質酶活性。以前的研究表明，YKL-40與各種病理狀況相關，其特征是異常細胞生長，組織炎癥和重塑，如哮喘，特發性肺纖維化(IPF)和過敏性鼻炎[17～20]。本研究發現，YKL-40在COPD急性加重期患者血清中的水平高于COPD穩定期患者和健康體檢志愿者，COPD穩定期患者血清YKL-40水平高于健康體檢志愿者；這暗示YKL-40所相關的氣道炎癥在COPD的發病機制中起重要作用。且健康體檢志愿者與COPD急性加重期患者的靈敏度和特異度分別為86%和76%；COPD穩定期患者與健康體檢志愿者的靈敏度和特異度分別為76%和80%。顯示了其在甄別COPD急性加重期患者、COPD穩定期患者和健康體檢志愿者中的較高診斷效能。這些發現表明，YKL-40對COPD炎癥的發病機制具有潛在影響，可作為組織炎癥部位粒細胞功能的特異性血清學標志物。

sICAM-1是在肺泡上皮和血管內皮上表達的細胞粘附分子，并且被認為在中性粒細胞募集和運輸到肺中起關鍵作用[21]。本研究發現，sICAM-1在COPD急性加重期患者血清中的水平高于COPD穩定期患者和健康體檢志愿者，COPD穩定期患者血清sICAM-1水平高于健康體檢志愿者。肺泡的初始損傷(包括白細胞介素1和腫瘤壞死因子α)可刺激sICAM-1的表達，細胞因子釋放，之后引起炎癥反應[22]。COPD患者血清sICAM-1水平異常升高可能是導致異常炎癥反應的原因之一。且健康體檢志愿者與COPD急性加重期患者的靈敏度和特異度分別為80%和70%；COPD穩定期患者與健康體檢志愿者的靈敏度和特異度分別為83%和76%。顯示了其在甄別COPD急性加重期患者、COPD穩定期患者和健康體檢志愿者中的較高診斷效能。

TRAIL是由大多數正常組織細胞產生和分泌的細胞因子，主要通過與某些死亡受體結合來促進細胞凋亡[23]。本研究發現，TRAIL在COPD患者血清中的水平高于健康體檢志愿者，但其在COPD穩定期和COPD急性加重期患者的表達差異無統計學意義。暗示機體內免疫細胞異常表達了TRAIL。據報道，TRAIL可通過激活NF-κB誘導平滑肌細胞增殖，誘導胰島素樣生長因子-1受體，這可能在COPD血管重塑中發揮作用[24]。雖然，TRAIL在甄別COPD穩定期患者和COPD急性加重期患者時無統計學意義，但是其在甄別COPD患者和健康體檢志愿者有較好的靈敏度和特異度，暗示了其可作為診斷慢肺阻的一種潛在標志物。

本研究發現，IP-10在COPD急性加重期患者血清中的水平高于COPD穩定期患者和健康體檢志愿者，COPD穩定期患者血清IP-10水平高于健康體檢志愿者。IP-10一直被認為是隨著HRV的感染表達量會升高，是HRV感染的標志物[25]。且Yin等發現HRV陽性的COPD患者的IP-10水平高于HRV陰性的COPD患者[26]。暗示HRV的感染可能在COPD患者病情惡化時其重要作用。IP-10在健康體檢志愿者與COPD急性加重期患者的靈敏度和特異度分別為76%和80%；COPD穩定期患者與健康體檢志愿者的靈敏度和特異度分別為86%和76%。顯示了其在甄別COPD急性加重期患者、COPD穩定期患者和健康體檢志愿者中的較高診斷效能。

根據PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的ROC曲線截斷值，在COPD急性加重期患者與COPD穩定期的診斷中，PCT、YKL-40、sICAM-1、IP-10的準確性較好，而TRAIL無診斷價值。在COPD急性加重期患者與健康體檢志愿者的診斷中，PCT、YKL-40、sICAM-1的準確性較好，TRAIL、IP-10的準確性一般。在COPD穩定期患者與健康體檢志愿者的診斷中，PCT、sICAM-1、IP-10的準確性較好，YKL-40、TRAIL的準確性一般。

綜上所述，PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10聯合檢測可作為診斷COPD加重期和COPD穩定期的潛在標志。本研究的不足之處在于未與傳統的影像學的診斷方法比較，且未對不同肺功能分級的患者進行不同的PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10檢測分析。