急性發(fā)作期支氣管哮喘患兒血清骨膜蛋白水平變化及意義

董鴻捌,楊曉慶,陸妹,郭文興

廈門市婦幼保健院,福建廈門361003

支氣管哮喘是由多種炎癥細(xì)胞及其分泌的炎性細(xì)胞因子等介導(dǎo)的氣道慢性炎癥反應(yīng)性疾病，以氣促、咳嗽、反復(fù)發(fā)作的喘息等為主要臨床表現(xiàn)，16歲以下人群高發(fā)，隨著環(huán)境污染加重，其發(fā)病率逐年升高[1,2]。糖皮質(zhì)激素是臨床控制支氣管哮喘病情最有效的措施，但報道顯示，長期氣道炎癥造成的氣道重塑是支氣管哮喘主要病理特征，5%～10%的患兒由于氣道重塑，病情不能得到有效控制而遷延為難治性哮喘，嚴(yán)重影響治療效果[3]。早期診斷支氣管哮喘并評估肺功能損傷及氣道重塑嚴(yán)重程度，對臨床制定合理有效的治療方案及改善預(yù)后有重要意義。骨膜蛋白(Periostin)是細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，在細(xì)胞表面通過與一系列整合素分子(包括avβ1、avβ3、avβ5等)作用,為組織生長及重塑提供條件[4]。研究[5]發(fā)現(xiàn)，Periostin通過誘導(dǎo)產(chǎn)生白細(xì)胞介素-4(IL-4)和IL-13等參與調(diào)控過敏性炎癥反應(yīng)。2016年12月～2019年3月，我們對80例急性發(fā)作期支氣管哮喘患兒血清Periostin水平進(jìn)行了檢測，旨在探討其在支氣管哮喘患兒發(fā)病過程中的作用及其與肺功能、氣道重塑的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2016年12月～2019年3月于本院住院治療的80例急性發(fā)作期支氣管哮喘患兒作為研究組，入組標(biāo)準(zhǔn)：①典型臨床癥狀及體征、運(yùn)動激發(fā)試驗(yàn)或支氣管激發(fā)試驗(yàn)陽性，以及CT檢查結(jié)合實(shí)驗(yàn)室檢查等確診為支氣管哮喘，且符合《兒童支氣管哮喘診斷與防治指南(2016年版)》[6]標(biāo)準(zhǔn)；②首次發(fā)病，且發(fā)病至入院時間≤48 h；③年齡5～14歲；④入院前1個月內(nèi)未接受過糖皮質(zhì)激素或免疫抑制劑治療者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①心臟功能不全者；②肝、腎功能障礙者；③合并肺結(jié)核、呼吸道感染等其他可能影響本研究結(jié)果的肺部疾病；④自身免疫性疾病及急慢性炎癥反應(yīng)性疾病；⑤貧血及嚴(yán)重營養(yǎng)不良者；⑥血液系統(tǒng)疾病者；⑦惡性腫瘤患兒。其中男46例、女44例，年齡6～14(9.36±2.18)歲；BMI 19～26(21.07±1.89)kg/m2；發(fā)病至入院時間6～48(31.55±10.08)h。并于同期隨機(jī)選取正在隨訪期的60例支氣管哮喘緩解期患兒為緩解組，患兒近期內(nèi)無感染性疾病及其他可能影響本研究結(jié)果的疾病，其中，男37例、女23例，年齡5～13(8.75±2.24)歲；BMI 18～24(20.81±2.05)kg/m2。選取60例體檢健康兒童作為對照組，其中男32例、女28例，年齡5～14(8.98±2.16)歲；BMI 19～26(21.15±1.95)kg/m2。三組性別、年齡、BMI比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。此次研究獲本院倫理委員會批準(zhǔn)，患者及其監(jiān)護(hù)人簽署知情同意書。

1.2 血清Periostin和氣道重塑標(biāo)志物檢測 研究組于入院時抽取肘靜脈血4 mL，緩解組和對照組于入院當(dāng)日分別抽取肘靜脈血4 mL，血液標(biāo)本于室溫環(huán)境下保存20 min,3 000 r/min離心10 min，離心半徑為12 cm，分別留取血清和血漿置于-80 ℃保存。采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測血清Periostin水平，檢測試劑盒購于杭州聯(lián)科生物技術(shù)有限公司。同時采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測氣道重塑標(biāo)志物，包括血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)，檢測試劑盒購于上海森雄科技實(shí)業(yè)有限公司。上述檢測過程嚴(yán)格按試劑盒說明進(jìn)行。

1.3 肺功能檢測 采用Master Screen肺功能儀(德國JAEGER公司)對三組肺功能進(jìn)行檢測，包括用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼氣容積(FEV1)、FEV1/FVC、最大呼氣峰值流速(PEF)。

2 結(jié)果

2.1 三組血清Periostin、VEGF、TGF-β1水平比較 三組血清Periostin水平經(jīng)方差分析，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=1 533.752，P<0.05)，研究組和緩解組血清Periostin水平高于對照組，且研究組高于緩解組(P均<0.05)。見表1。三組血清VEGF、TGF-β1水平比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F分別為845.795、361.186，P均<0.05)。研究組和緩解組血清VEGF水平高于對照組，血清TGF-β1水平低于對照組，且研究組血清VEGF水平高于緩解組，血清TGF-β1水平低于對照組(P均<0.05)。見表1。

表1 三組血清Periostin、VEGF、TGF-β1水平比較

注：與對照組相比，*P<0.05；與緩解組相比，#P<0.05。

2.2 三組肺功能指標(biāo)比較 三組肺功能指標(biāo)FEV1、FVC、FEV1/FVC、PEF水平比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F分別為145.791、75.040、154.636、162.193，P均<0.05)，兩兩比較，研究組和緩解組FEV1、FVC、FEV1/FVC、PEF水平低于對照組，且研究組FEV1、FVC、FEV1/FVC、PEF水平低于緩解組(P均<0.05)。見表2。

表2 三組肺功能指標(biāo)比較

注：與對照組相比，*P<0.05；與緩解組相比，#P<0.05。

2.3 研究組患兒血清Periostin與氣道重塑標(biāo)志物、肺功能指標(biāo)的相關(guān)性 Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示，研究組血清Periostin與氣道重塑標(biāo)志物VEGF呈正相關(guān)(r=0.732，P<0.05)，與TGF-β1呈負(fù)相關(guān)(r=-0.796，P<0.05)；血清Periostin與肺功能指標(biāo)FEV1、FVC、FEV1/FVC、PEF呈負(fù)相關(guān)(r分別為-0.683、-0.751、-0.792、-0.708，P均<0.05)。

2.4 血清Periostin對急性發(fā)作期支氣管哮喘的診斷價值 繪制的ROC曲線結(jié)果顯示，血清Periostin診斷急性發(fā)作期支氣管哮喘的AUC為0.818(95%CI：0.734～0.901)，約登指數(shù)為0.78，最佳截斷值368.29 pg/mL，靈敏度為0.83，特異度為0.88，準(zhǔn)確性為0.82。見圖1。

圖1 血清Periostin診斷急性發(fā)作期支氣管哮喘的ROC曲線

3 討論

支氣管哮喘全球發(fā)病人數(shù)約3億，患病率在1%～16%，我國支氣管哮喘患病率約2%[7,8]。支氣管哮喘控制不佳，則可增加患者近期臨床預(yù)后不良風(fēng)險，嚴(yán)重者可致殘疾甚至死亡[9]。目前臨床主要依據(jù)典型臨床診斷、肺功能檢查及影像學(xué)檢查等綜合評估診斷支氣管哮喘，但受限于患兒依從性及臨床醫(yī)師個人專業(yè)技能，導(dǎo)致部分患兒漏診或者誤診，錯失最佳治療時機(jī)。

支氣管哮喘發(fā)病機(jī)制為Th1/Th2比例失衡，Th2產(chǎn)生并分泌的細(xì)胞因子占主導(dǎo)[10,11]。IL-4和IL-13在Th2型細(xì)胞因子中發(fā)揮關(guān)鍵作用，介導(dǎo)支氣管哮喘的發(fā)生發(fā)展[12]。Periostin是在IL-4和IL-13誘導(dǎo)下產(chǎn)生的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，由位于13號染色體上的POSTN基因編碼，相對分子質(zhì)量為90 000 Da，主要在胎兒及成人組織中表達(dá)，Periostin在細(xì)胞的增殖、分化、血管形成等生理過程發(fā)揮作用，同時亦參與了骨的代謝和形成[13]。研究[14]表明，損傷的上皮細(xì)胞及血管轉(zhuǎn)化為間葉細(xì)胞的過程中表達(dá)異常升高，并由此推斷Periostin參與了Th2介導(dǎo)的氣道炎癥反應(yīng)性疾病。Sinz等[15]證實(shí)，病原體入侵宿主后激活2型免疫應(yīng)答，Th2細(xì)胞因子IL-4、IL-13促進(jìn)成纖維細(xì)胞合成并分泌Periostin，其與受體作用后刺激并產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子，進(jìn)一步使Th2型免疫反應(yīng)增強(qiáng)。Wei等[14]發(fā)現(xiàn)哮喘患者增厚的基底膜上沉積了大量Periostin，提示其可能參與調(diào)控哮喘的發(fā)病過程。

本研究結(jié)果顯示，支氣管哮喘患兒血清Periostin水平較體檢健康兒童升高，且急性發(fā)作期患兒血清Periostin水平高于緩解期患兒，提示Periostin可能參與了支氣管哮喘發(fā)病過程，并且與病情有一定關(guān)聯(lián)，與Agrawal等[16]結(jié)果相似，即Periostin mRNA在小兒支氣管哮喘氣道上皮細(xì)胞中表達(dá)高于健康兒童。Periostin參與支氣管哮喘的機(jī)制可能是因?yàn)橹夤芟l(fā)病啟動Th2型免疫應(yīng)答反應(yīng)，相關(guān)的細(xì)胞因子IL-4和IL-13促使損傷的氣道上皮細(xì)胞釋放大量的Periostin，最終參與Th2介導(dǎo)的支氣管哮喘發(fā)病，并且在急性發(fā)作時，Th2型免疫應(yīng)答更為強(qiáng)烈，Periostin產(chǎn)生更多。氣道重塑是指氣道上皮細(xì)胞的損傷和修復(fù)，表現(xiàn)為上皮下纖維化，杯狀細(xì)胞增生，氣道平滑肌細(xì)胞的遷移和增殖、肥大等，支氣管新生血管形成，以及炎性細(xì)胞浸潤等[17]。氣道重塑在支氣管哮喘發(fā)病初期已存在，可用于評估患兒預(yù)后[18]。VEGF和TGF-β1參與了氣道重塑過程，是評估氣道重塑的重要指標(biāo)。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與體檢健康兒童比較，支氣管哮喘患兒血清VEGF水平升高，血清TGF-β1水平下降，且急性發(fā)作期患兒改變更顯著，提示支氣管哮喘患兒存在不同程度氣道重塑，且病情越嚴(yán)重的患兒氣道重塑越顯著。肺功能檢測是衡量肺損傷的重要依據(jù)，本研究中，支氣管哮喘患兒存在不同程度肺功能下降，且急性發(fā)作期患兒肺功能損傷更為嚴(yán)重，表明肺功能指標(biāo)是評估支氣管哮喘病情嚴(yán)重性的重要指標(biāo)。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，支氣管哮喘急性發(fā)作期患兒血清Periostin與VEGF呈正相關(guān)關(guān)系，與TGF-β1呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明Periostin參與調(diào)控氣道重塑，水平越高表明氣道重塑越嚴(yán)重，推測原因可能是Periostin通過自分泌及旁分泌途徑刺激成纖維細(xì)胞而參與新生血管形成，同時還可激活TGF-β1信號通路，使凝膠彈性增強(qiáng)和膠原沉積增加，最終引起甚至加重氣道重塑。Periostin還與肺功能指標(biāo)呈不同程度負(fù)相關(guān)性，提示其可作為評估肺功能損傷的重要標(biāo)志物，并進(jìn)一步反映支氣管哮喘病情嚴(yán)重性，其水平越高提示氣道炎癥反應(yīng)越強(qiáng)，肺功能損傷越顯著，病情越嚴(yán)重。支氣管哮喘初篩主要通過呼氣檢測、支氣管鏡以及痰液檢查等，具有費(fèi)時、費(fèi)用高昂和有創(chuàng)性特點(diǎn)。本研究繪制的ROC曲線結(jié)果顯示，血清Periostin診斷急性發(fā)作期支氣管哮喘的AUC為0.818，最佳截斷值為368.29 pg/mL，此時的靈敏度和特異度分別為0.83和0.88，準(zhǔn)確性為0.82，提示該指標(biāo)用于臨床早期診斷支氣管哮喘有較高價值，可為臨床制定早期治療方案，改善預(yù)后提供參考。

綜上所述，血清Periostin異常升高與小兒支氣管哮喘急性發(fā)作期發(fā)病及病情嚴(yán)重性密切相關(guān)，早期檢測可作為臨床輔助診斷小兒支氣管哮喘急性發(fā)作期、評估氣道重塑和肺功能的重要生化標(biāo)志物。