急性發作期哮喘患兒血清MMP-9、MCP-1和TGF-β1水平變化及其臨床意義

陳國金，黃雅玲，高健，殷佟

遼寧省健康產業集團阜新礦總醫院，遼寧阜新123000

近年隨著環境污染加劇，支氣管哮喘(簡稱哮喘)的發病率呈明顯上升趨勢。目前，關于哮喘的發病機制尚不清楚，可能是遺傳因素、環境因素、免疫因素共同作用的結果[1]。哮喘可在任何年齡發病，大多始發于5歲以前，是兒童時期最常見的慢性氣道疾病，嚴重影響兒童的身心健康，也給家庭和社會帶來沉重的經濟負擔[2]。目前，哮喘的臨床診斷主要根據病史和體格檢查，缺乏特異性的輔助檢查手段。因此，深入研究哮喘發病的分子機制，尋找理想的血清標志物，對哮喘的早期診斷具有重要意義。哮喘是由多種細胞(如嗜酸性粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞等)和細胞組分共同參與的氣道慢性炎癥性疾病[3]。基質金屬蛋白酶(MMPs)是一類高度保守的、依賴鋅離子和鈣離子的蛋白水解酶，主要作用是降解細胞外基質。基質金屬蛋白酶9(MMP-9)是MMPs家族成員之一。有研究發現，MMP-9能夠破壞肺泡基質成分，并能介導炎癥細胞聚集以及損害上皮和內皮結構，從而促進氣道炎癥反應[4]。趨化因子是一類小細胞因子或細胞分泌的蛋白家族，具有趨化白細胞定向遷移的作用。單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)屬于趨化因子家族成員之一，能夠通過趨化單核巨噬細胞誘導產生多種炎癥因子，促進氣道局部炎癥反應[5]。轉化生長因子β1(TGF-β1)是一種多效性細胞因子，能夠誘導大量炎癥細胞趨化，促進肌成纖維細胞增殖并產生大量細胞外基質，在氣道炎癥反應中扮演重要角色[6]。由此推測，MMP-9、MCP-1、TGF-β1可能參與哮喘的發生、發展。本研究觀察了急性發作期哮喘患兒血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平變化，并分析血清MCP-1、MMP-9、TGF-β1水平與急性發作期哮喘患兒病情程度的關系以及其對哮喘急性發作的預測價值。現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2017年1月～2019年1月遼寧省健康產業集團阜新礦總醫院收治的哮喘患兒133例，其中急性發作期60例(發作期組)、緩解期73例(緩解期組)。根據典型的臨床癥狀和體征，除外其他疾病引起的喘息、氣促、胸悶、咳嗽等，即可明確哮喘診斷。臨床表現不典型者，應至少具備以下一項：①證實存在可逆性氣流受限，如支氣管舒張試驗陽性或抗炎治療后肺通氣功能改善；②支氣管激發試驗陽性；③最大呼氣峰流量日間變異率(連續監測2周)≥13%。納入標準：①符合《兒童支氣管哮喘診斷與防治指南(2016年版)》[7]中的診斷標準；②年齡4～15歲；③近1個月內未接受激素或免疫抑制劑治療。排除標準：①合并支氣管擴張、肺部感染性疾病者；②合并心、肝、腎等重要臟器嚴重功能障礙者；③合并嚴重造血系統、免疫系統等疾病者。其中，發作期組男32例、女28例，年齡4～15(8.36±2.24)歲，病程1～5(3.17±0.71)年，病情程度[7]：輕度20例、中度18例、重度22例；緩解期組男38例、女35例，年齡4～14(8.13±2.10)歲，病程1～6(3.28±1.34)年。同期選擇在遼寧省健康產業集團阜新礦總醫院接受保健檢查的健康兒童40例(對照組)，男22例、女18例，年齡4～15(8.51±2.42)歲。三組性別、年齡具有可比性。本研究經遼寧省健康產業集團阜新礦總醫院醫學倫理委員會批準，所有研究對象監護人知情同意。

1.2 血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1檢測 所有研究對象入組當日采集清晨空腹肘靜脈血5 mL，置于含肝素鈉的抗凝管中，室溫靜置30 min，3 500 r/min離心10 min、離心半徑10 cm，取上清液，-80 ℃冰箱保存，待標本成批。采用雙抗體夾心ELISA法檢測血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1，試劑盒購自武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司。所有操作嚴格按試劑盒說明進行。

2 結果

2.1 各組血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平比較 見表1。

表1 各組血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平比較

2.2 血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平與急性發作期哮喘患兒病情程度的關系 不同病情程度急性發作期哮喘患兒血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平比較見表2。Spearman秩相關分析顯示，血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平與急性發作期哮喘患兒病情程度均呈正相關關系(rs分別為0.701、0.546、0.612，P均<0.05)。

表2 不同病情程度急性發作期哮喘患兒血清MMP-9、MCP-1和TGF-β1水平比較

2.3 血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平預測哮喘急性發作的效能分析 ROC曲線分析顯示，血清MMP-9水平預測哮喘急性發作的曲線下面積(AUC)為0.884(95%CI：0.813～0.954)，最佳截斷值為142.64 ng/L，此時其預測哮喘急性發作的敏感性為90%、特異性為92%；血清MCP-1水平預測哮喘急性發作的AUC為0.858(95%CI：0.820～0.935)，最佳截斷值為42.21 μg/L，此時其預測哮喘急性發作的敏感性為88%、特異性為91%；血清TGF-β1水平預測哮喘急性發作的AUC為0.809(95%CI：0.730～0.889)，最佳截斷值為47.74 ng/L，此時其預測哮喘急性發作的敏感性為83%、特異性為84%；血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平聯合預測哮喘急性發作的AUC為0.931(95%CI：0.832～0.952)，其預測哮喘急性發作的敏感性為93%、特異性為82%。

3 討論

哮喘是兒童時期最常見的慢性氣道疾病，流行病學調查顯示，我國兒童哮喘的發病率約為2%。近年來隨著環境污染加劇，我國兒童哮喘的發病率有明顯上升趨勢[8]。哮喘最典型的臨床表現為發作性伴有哮鳴音的呼氣性呼吸困難，急性發作期病情進展迅速，若未及時治療可導致心功能衰竭、呼吸窘迫綜合征等嚴重并發癥[9，10]。目前，哮喘的臨床診斷主要根據病史和體格檢查，缺乏特異性的輔助檢查手段，而兒童哮喘的癥狀多不典型，故極易漏診或誤診。哮喘是由多種炎癥細胞和細胞組分參與的，以氣道慢性炎癥為基礎、氣道高反應性和可逆性氣道阻塞為特征的疾病[11～14]。氣道炎癥是所有類型哮喘的共同特征，也是哮喘氣道高反應性和其他臨床癥狀的病理基礎。因此，探索血清炎癥因子水平變化與哮喘發病的關系，有可能找到敏感、特異的早期診斷方法。

MMPs是一類高度保守的、依賴鋅離子和鈣離子的蛋白水解酶，能夠參與胚胎正常發育和組織重塑，在炎癥反應、惡性腫瘤浸潤、動脈粥樣硬化等病理過程中亦發揮重要作用。MMP-9是MMPs家族成員之一，主要由巨噬細胞和中性粒細胞合成并分泌，是細胞外基質代謝的關鍵介質。研究表明，哮喘患兒血清、痰液和支氣管肺泡灌洗液MMP-9水平明顯升高，提示MMP-9可能與兒童哮喘的發生、發展有關[15]。本研究結果顯示，發作期組血清MMP-9水平高于緩解期組、對照組，且緩解期組血清MMP-9水平高于對照組；進一步研究發現，輕度、中度、重度急性發作期哮喘患兒血清MMP-9水平逐漸升高，血清MMP-9水平與急性發作期哮喘患兒病情程度呈正相關關系。提示MMP-9能夠參與哮喘急性發作，并與病情程度有關，有可能作為預測哮喘急性發作的血清標志物。李志鴻等[16]研究表明，細胞外基質降解和沉積失衡在哮喘氣道結構異常重建中具有重要作用。哮喘患者肺組織MMP-9表達增加，可加重氣道炎癥反應和肺損傷，促使炎癥細胞移行并聚集至間質和呼吸道上皮，刺激并激活間質內各種生長因子，促進氣道平滑肌細胞增殖和呼吸道重塑，加重氣道高反應性及阻塞程度。

趨化因子是一類小細胞因子或細胞分泌的蛋白家族，可分為CXC、CC、C和CX3C四個亞族，具有趨化白細胞定向遷移的作用。MCP-1屬于趨化因子CC亞家族成員之一，由單核細胞、巨噬細胞、平滑肌細胞、內皮細胞等分泌，與相應受體結合后可發揮趨化單核細胞并誘導其轉移至血管內皮下，繼而轉化為巨噬細胞的作用[17]。左玉等[18]研究發現，支原體肺炎、哮喘等氣道炎癥性疾病患者血清MCP-1水平明顯升高。本研究結果顯示，發作期組血清MCP-1水平高于緩解期組、對照組，且緩解期組血清MCP-1水平高于對照組；進一步研究發現，輕度、中度、重度急性發作期哮喘患兒血清MCP-1水平逐漸升高，血清MCP-1水平與急性發作期哮喘患兒病情程度呈正相關關系。提示MCP-1能夠參與哮喘急性發作，并與病情程度有關，有可能作為預測哮喘急性發作的血清標志物。Lee等[19]研究發現，MCP-1可趨化單核細胞進入氣管、支氣管、肺泡腔及肺泡間隔等，激活單核-巨噬細胞，從而分泌多種促炎因子、黏附分子等，引發氣道局部炎癥，加重肺組織損傷。

TGF-β1是一種多效性細胞因子，能夠誘導大量炎癥細胞趨化，促進肌成纖維細胞增殖并產生大量細胞外基質，在氣道炎癥反應中扮演重要角色[6]。研究表明，機體內生理水平的TGF-β1能夠通過負反饋維穩機制，抑制氣道炎癥細胞過度活化，發揮免疫抑制作用；但當機體內TGF-β1水平持續升高時，則會造成氣道重塑和組織纖維化，加劇氣道炎癥反應[20]。本研究結果顯示，發作期組血清TGF-β1水平高于緩解期組、對照組，且緩解期組血清TGF-β1水平高于對照組；進一步研究發現，輕度、中度、重度急性發作期哮喘患兒血清TGF-β1水平逐漸升高，血清TGF-β1水平與急性發作期哮喘患兒病情程度呈正相關關系。提示TGF-β1能夠參與哮喘急性發作，并與病情程度有關，有可能作為預測哮喘急性發作的血清標志物。

本研究還分析了血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平單獨和聯合對哮喘急性發作的預測價值，結果發現，血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平預測哮喘急性發作的AUC分別為0.884、0.858、0.809，最佳截斷值分別為142.64 ng/L、42.21 μg/L、47.74 ng/L，此時其預測哮喘急性發作的敏感性分別為90%、88%、83%，特異性分別為92%、91%、84%。血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平聯合預測哮喘急性發作的AUC為0.931，其預測哮喘急性發作的敏感性為93%、特異性為82%。表明血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平單獨或聯合均能預測哮喘急性發作，三者聯合時預測哮喘急性發作的敏感性更高。

綜上所述，急性發作期哮喘患兒血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平明顯升高，其水平變化與病情程度有關；血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平可作為預測哮喘急性發作的重要生化指標。但由于本研究納入病例較少，其結論準確性還有待于大樣本、多中心的隨機對照試驗進一步驗證。