稀土釹作業工人血清中Thl/Th2型細胞因子和MMP-7、MMP-9及TIMP-1表達及意義分析

宋統球　高艷榮　趙慧 白宇超　賈玉巧

摘要目的：探討稀土釹作業工人血清中Thl/Th2型細胞因子、金屬基質蛋白酶（MMPs）及其抑制劑（TIMPs）的水平變化對肺纖維化早期的判斷價值。方法：選取包頭某稀土廠釹作業工人94例，其中胸片異常組39例，胸片正常組55例;另選該廠行政管理人員49例為對照組。采集空腹外周靜脈血，用酶聯免疫吸附試驗測定血清中白介素4（IL-4）、白介素10（IL-10）、白介素12（IL-12）、γ干擾素（IFN-¨、MMP-7、MMP-9、TIMP-1的表達;建立Lo gistic回歸模型，繪制胸片異常風險因素的（ROC）曲線。結果：胸片異常組和胸片正常組IL-4、MMP-7、TIMP-1含量高于對照組，IFN-γ含量及MMP9/TIMP1低于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）;胸片異常組IL-4、IL-10、IL-12、MMP-7、TIMP-1含量高于胸片正常組，IFN-Y含量及MMP9/TIMP-1低于胸片正常組，差異有統計學意義（P<0.05）;Logistic回歸分析結果顯示：IL-4、IL-12、MMP-7是胸片異常的危險因素，MMP9/TIMP1的比值是胸片異常的保護因素。ROC曲線分析結果顯示，聯合預測因子的ROC曲線下面積（0.967，95% Cl 0.936 - 0.998），差異有統計學意義（P<0.05），大于其他4個單一指標，風險預測價值優先。結論：檢測血清IL-4、IL-12、MMP-7水平變化及MMP9/TIMP1的比值對稀土釹致肺纖維化的早期診斷、病情檢測有一定價值。

關鍵詞 稀土釹;肺纖維化;細胞因子;ROC曲線

目前，我國主要采用溶劑萃取法分離稀土，在整個生產工藝流程中，接觸的氧化釹粉塵主要分布于灼燒工段和包裝工段，長期接觸氧化釹粉塵可使作業工人X線胸片異常[1]，反映在X線片上的影像即早期肺紋理改變。研究顯示，當胸片上有所反應時肺組織已經出現纖維化病變[2]，因此，本研究擬通過檢測正常人群和釹作業工人血清中Thl/Th2型細胞因子和MMPs/TIMPI的水平變化，并結合X線胸片診斷，探討釹作業接塵工人肺纖維化早期診斷的特異性指標，為稀土釹塵肺防治研究提供依據。

資料與方法

研究對象：包頭某稀土廠灼燒工段和包裝工段的釹作業工人94例，拍攝高仟伏胸片，由3名具有職業病診斷資質的執業醫師，根據國家《塵肺病診斷標準》（GBZ 70-2015），參照塵肺診斷標準片進行判讀，集體閱片。把符合塵肺病影像學特征者定義為胸片異常組（39例）;不符合塵肺病影像學特征，但有肺門，肺紋理影像學改變的定義為胸片正常組（55例）;另選取該廠未接觸粉塵及有害物質的健康職工拍攝高仟伏胸片，經診斷胸片正常者為對照組（49例）。所選研究對象均為男性，排除吸煙、肺結核、肺炎及其他纖維化及結締組織疾病。經統計學分析，3組工齡和年齡差異無統計學意義，具有可比性。

標本采集與處理：采用專用的促凝采血管采集清晨空腹全血樣5.0 mL;自然凝固后取血清，-80℃冷凍保存。

樣本檢測：血清中IL-4、IL-IO、IL-12、 IFN-γ 、 MMP-7、 MMP-9、TIMPI的含量測定，嚴格按照ELISA試劑盒說明書操作，加入顯色劑后用全波長酶標儀，波長450 nm處檢測光密度值，根據標準曲線計算血清中的含量。

統計學方法：采用SPSS 20.O統計軟件包進行數據處理，數據資料分布類型為偏態分布，采用中位數（M）和四分位數間距（QR）描述，多組之間比較采用K-W秩和檢驗，兩組之間采用Wilcoxon秩和檢驗;多因素Logistic回歸分析法分析胸片異常的危險因素;繪制受試者工作特征（ROC）曲線并計算曲線下面積，差異有統計學意義（P<0.05）。

結果

3組之間觀察指標比較：3組之間IL-4、IL-IO、IL-12、IFN-γ、MMP-7、TIMP-I、MMP9/TIMPI差異有統計學意義（P<0.05），MMP-9差異無統計學意義（P>0.05）。各組之間，胸片異常組和胸片正常組釹、IL-4、MMP-7、TIMP-I的含量高于對照組，IFN-γ含量及MMP9/TIMPI的比值小于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）;胸片異常組IL-4、IL-IO、IL-12，MMP-7、TIMP-I含量高于胸片正常組，IFN-γ含量及MMP9/TIMPI的比值低于胸片正常組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表1。

影響胸片異常因素的Logistic回歸分析：以胸片異常作為因變量，以單因素分析有差異的指標作為自變量。多因素Logistic回歸分析結果顯示，IL-4、IL-12、MMP-7、MMP-9/TIMP-I和胸片異常有回歸關系。見表2。

胸片異常影響因素的ROC曲線分析：運用二項分類Logistic回歸篩選變量，建立回歸方程，產生一組新變量即聯合預測因子，對新變量及各單項指標進行ROC曲線分析。IL-4曲線下面積0.848，敏感性100%，特異性65.5%;IL-12曲線下面積0.723，敏感性64.1%，特異性81.8%;MMP-7曲線下面積0.805，敏感性64.1%，特異性90.9%;MMP-9/TIMP-I曲線下面積0.830，敏感性89.7%，特異性72.7%;聯合預測因子曲線下面積0.967，敏感性92.3%，特異性92.7%。見表3和圖1。

討論

本研究結果顯示，IFN-γ在釹作業工人中表達降低，胸片異常組IL-12含量高于胸片正常組和對照組，但胸片正常組的lL-12略低于對照組，差異無統計學意義。IFN-γ與IL-4之間存在相互拮抗作用，當IFN-γ/IL-4比值降低時，即可促進肺纖維化的發生、發展[3]，IL-12具有抗纖維化的作用[4]，其通過促進IFN-γ的表達抑制肺纖維化的病理過程，并且IL-12和IFN-γ呈現出一定的時間依賴關系[5]。因此，隨著肺纖維化的進展，雖出現抗纖維化因子IL-12增多，但其下游因子IFN-γ被抑制，無法發揮抗纖維化的作用。

肺內ECM的合成和降解處在動態平衡中，當MMPs/TIMP失衡會導致ECM的異常增多，從而引起肺纖維化[6]。MMP-7在釹作業工人中優勢表達，肺的免疫組化結果顯示纖維化患者肺活檢標本MMP-7的表達增多，且主要分布在增生的肺泡和化生的支氣管上皮細胞[7]。MMP-7是受損的氣道表皮細胞再生和上皮細胞遷移的使動因素[8]。由于氧化釹粉塵沉積于肺部，造成肺泡上皮細胞和支氣管上皮細胞吞噬崩解死亡，MMP-7分泌，促進細胞遷移與再生，修復病理損傷。MMP-9在降解細胞外基質的同時會使得基底膜崩解、斷裂，大大增加了成纖維細胞、肌成纖維細胞的侵入和增殖，造成大量細胞外基質產生[9]。MMP9活性與TIMP-I有關，TIMP-I與MMP-9酶原及活化形式非共價鍵結合，形成復合物而特異性抑制MMP-9的活性[10]。研究結果顯示，胸片正常組血清MMP-9、TIMPI水平高于健康對照組;隨著肺纖維化的進展，血清TIMP-I水平升高，而MMP-9濃度有下降趨勢，但差異無統計學意義，MMP-9/TIMP-I比值降低。當TIMP-I含量相對于MMP-9增加時，抑制了活性MMP-9釋放，MMPs/TIMPs比例失衡，ECM合成和降解失衡，導致過度沉積，引起組織結構重新構建，形成肺纖維化。這與上述研究結果相符合。

Logistic回歸顯示，IL-4、IL-12、MMP-7是導致胸片異常的危險因素，MMP9/TIMP1的比值是導致胸片異常的保護因素，IL-4的ROC曲線面積0.848，IL-12 0.723.

MMP-7 0.805.MMP-9/TIMP-1 0.830，上述4個指標對胸片異常的診斷密切相關（P<0.01），通過Logistic回歸擬得到聯合預測因子的ROC曲線面積0.967，大于各指標單獨檢測的曲線下面積，并具有較高的敏感性和特異度。

綜上所述，稀土釹致肺纖維化早期，患者臨床癥狀和體征并不典型，在早期診斷中可以采用臨床上易于獲得的血清IL-4、IL-12、MMP-7含量及MMP9/TIMPI的比值，進行綜合分析，從而評估肺纖維化病情及相關危險因素，以便醫務工作者早期制定治療計劃，從而預防及改善患者的預后。

參考文獻

[1]劉建國，王素華，蘇鑫，等.包頭市稀土粉塵接觸工人健康狀況分析[J].中國工業醫學雜志，2015，28（4）：306-308.

[2]趙寶鈺，段麗琴.塵肺病肺纖維化過程中細胞因子的作用[J]職業與健康，2007，23（21）：1982-1984.

[3]鄧日強，程江濤，張宏華，等.大黃素對肺纖維化大鼠Thl/Th2型細胞因子平衡的影響[J].贛南醫學院學報，2016，36（3）：350-354.

[4]Ulker O，Yucesoy B，Demir O，et al.Serum andBAL cytokine and antioxidant enzVme levelsat different stages of pneumoconiosis in coalworkers[J].Human&Experimental Toxicolo-gy.2008.27（12）：871-877.

[5]成紅.實驗性矽肺模型大鼠血清中細胞因子的表達及意義[D].安徽醫科大學，2012.

[6] 向敏，趙勇.MMP-7與肺纖維化[J].臨床肺科雜志，2013.18（3）：525-527.

[7] 王蕾萌.血清KL-6. MMP-7與類風濕關節炎相關間質性肺疾病的關聯性研究[D].新疆醫科大學，2018.

[8]Fujishima S.Shiomi T，Yamashita S.et al.Pro-duction and activation of matrix metallopro-teinase 7 （matrilysin l）in the lungs of pa-tients with idiopathie pulmonary fibrosis[Jl.Archives of pathology&lahoratorv medieine.2010.134（8）： 1136-1142.

[9] Betsuyaku T，Fukuda Y.Parks W C，et al.Ce-latinase B is required for alveolar hronehi-olization after intratracheal bleomycin[J].TheAmerican journal of pathology，2000，157（2）：525-535.

[1O]張培芳.慢性阻塞性肺疾病并骨質疏松患者血清MMP-9、TNF-α與骨代謝異常的相關性研究[Dl.南方醫科大學，2013.