慢性阻塞性肺疾病患者氣道內分泌性白細胞蛋白酶抑制物表達水平及與肺功能的相關性

黃金華 鄧國升 張婷婷 秦茵茵

1廣州醫科大學附屬順德醫院（佛山市順德區樂從醫院）呼吸與危重癥醫學科（廣東順德528315）；2廣州醫科大學附屬第一醫院，廣州呼吸健康研究院，呼吸疾病國家重點實驗室，國家呼吸系統疾病臨床醫學研究中心（廣州510120）

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一種以持續呼吸道癥狀及持續氣流受限為特征的疾病，其存在氣道慢性炎癥和肺功能持續性下降兩個鮮明的特點［1］。COPD 患者氣道腔內由于慢性炎癥的存在使中性粒細胞處于聚集狀態，中性粒細胞聚集導致彈性蛋白酶負荷的增加，從而促進了COPD 的發生發展［2］。分泌性白細胞蛋白酶抑制物（secretory leukocyte proteinase inhibitor，SLPI），是氣道中最重要的保護基質，對抗彈性蛋白酶的破壞作用［3］。COPD 動物模型關于氣道內SLPI 的表達研究顯示COPD 患者氣道內SLPI 的表達水平明顯降低［4?5］。PARAMESWARAN 等［6］研究顯示卡他莫拉菌定植、感染導致COPD 患者氣道內SLPI 的表達水平降低，MALLIA 等［7］研究顯示鼻病毒感染導致COPD患者氣道內SLPI 的表達水平降低。 上述研究均未進一步分析穩定期與急性加重期差異。GOLD把肺功能列為COPD 診斷、病情評估、急性加重風險的重要依據，肺功能指標（FEV1/FCV，FEV1）異常是COPD 患者特征性表現，且在急性加重時肺功能進一步惡化。COPD 患者氣道內SLPI 的表達水平降低，而肺功能出現下降，因此推測COPD 患者肺功能變化與氣道內SLPI 表達水平變化可能具有相關性，需要臨床研究去探索。本文主要目的是探索COPD 患者穩定期與急性加重期氣道內SLPI 表達水平差異，明確COPD 患者肺功能變化與氣道內SLPI 表達水平相關性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 2020年2月至2021年2月于廣州醫科大學附屬順德醫院呼吸與危重癥醫學科門診納入COPD 患者共40 例，且每例患者過去一年至少出現一次以上急性加重，性別及年齡不限，所有患者均符合GOLD 診斷標準。排除標準：支氣管哮喘與慢性支氣管炎和（或）肺氣腫重疊或難以鑒別的患者、支氣管擴張、合并其他臟器嚴重疾患者、極重度COPD 患者。同時招募40 名健康志愿者，志愿者為成年人，性別不限，無任何呼吸系統疾病，亦無其他任何嚴重基礎病。

這項研究得到了廣州醫科大學附屬順德醫院倫理委員會的批準，所有受試者均給予書面知情同意。

1.2 氣道內分泌性白細胞蛋白酶抑制因子（SL?PI）檢測 穩定期COPD 患者納入研究后，留取痰液，檢測SLPI；隨后進行跟蹤隨訪，出現急性加重時，再留取痰液檢測SLPI；健康志愿者納入研究后，留取痰液，檢測SLPI。檢測SLPI 方法如下：

留取患者起床以后連續4 h 以上的痰液標本，然后在4 ℃50 000 g 離心90 min，收集上清液于?70 ℃保存備用。通過ELISA 法（采用R&D Sys?tems 公司生產的ELISA 試劑盒）檢測痰液標本SL?PI 的濃度。

1.3 肺功能檢查 穩定期COPD 患者納入研究后，在留取痰液檢測SLPI 同時，進行肺通氣功能檢查；跟蹤隨訪期間，出現急性加重時，在留取痰檢測SLPI 同時，進行肺通氣功能檢查，采用意大利COSMED 肺功能檢測儀（型號：PFT1）測定肺功能，選取FEV1%pred、FEV1/FVC 作為肺通氣功能評價指標。

1.4 統計學方法 通過預實驗［8］，設定α 為0.05和β 為0.20，COPD 患者與健康志愿者氣道內SLPI表達水平比較總共需要樣本72 例；COPD 患者穩定期與急性加重期氣道內SLPI 表達水平比較需要樣本36 例；COPD 患者肺功能與氣道內SLPI 表達水平相關性研究需要樣本36 例。采用SPSS 20.0軟件進行統計分析。近似正態分布或正態分布的數據采用（±s）表示；病例組和對照組間比較采用獨立樣本t檢驗，COPD 患者穩定期與急性加重期氣道內SLPI 表達水平比較，采用配對樣本t檢驗；近似正態分布或正態分布的兩組計量數據比較采用Spearman 相關分析。P< 0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 基線特征 納入研究COPD 患者40 例，其中男36 例，女4 例，年齡46～80 歲，平均年齡（63.09± 16.04）歲，健康志愿者40 例，其中男35 例，女5例，年齡44～76 歲，平均年齡（60.31 ± 15.15）歲。兩組患者年齡、性別構成比例差異無統計學意義（P＞0.05）。依據肺功能分級，輕中重度COPD 患者所占比例分別為10%（4/40）、62.5%（25/40）、27.5%（11/40）。見表1、2。

表1 研究對象基線特征Tab.1 Baseline characteristics of subjects

2.2 穩定期COPD 患者與健康志愿者氣道內SL?PI 表達水平比較 穩定期COPD 患者氣道內SLPI平均值（46.74 ± 2.30）μg/L，健康志愿者氣道內SL?PI 平均值（47.60 ± 2.50）μg/L，兩者差異無統計學意義（P＞0.05）。見表3。

表3 穩定期COPD 患者與健康志愿者氣道內SLPI 表達水平檢測結果Tab.3 Detection results of SLPI expression level in airway of stable COPD patients and healthy volunteers ±s

表3 穩定期COPD 患者與健康志愿者氣道內SLPI 表達水平檢測結果Tab.3 Detection results of SLPI expression level in airway of stable COPD patients and healthy volunteers ±s

組別穩定期COPD 患者健康志愿者t 值P 值例數40 40 SLPI（μg/L）46.74±2.30 47.60±2.50 1.321 0.190

表2 COPD 病情分級Tab.2 Grading of COPD

2.3 COPD 患者穩定期與急性加重期氣道內SL?PI 表達水平比較 COPD 穩定期患者氣道內SLPI平均值（46.74±2.30）μg/L，COPD 急性加重期患者氣道內SLPI 平均值（38.15 ± 3.59）μg/L，兩者差異有統計學意義（P<0.05）。提示COPD 急性加重期患者氣道內SLPI 表達水平較穩定期下降。見表4。

表4 COPD 患者穩定期與急性加重期氣道內SLPI 表達水平檢測結果Tab.4 Detection results of SLPI expression level in airway of COPD patients in stable stage and acute exacerbation stage ±s

表4 COPD 患者穩定期與急性加重期氣道內SLPI 表達水平檢測結果Tab.4 Detection results of SLPI expression level in airway of COPD patients in stable stage and acute exacerbation stage ±s

組別穩定期COPD 患者急性加重期COPD 患者t 值P 值例數40 40 SLPI（μg/L）46.74±2.30﹟38.148±3.59 35.707 0.01

2.4 COPD 患者氣道內SLPI 表達水平與肺功能相關性

2.4.1 COPD 患者穩定期氣道內SLPI 表達水平與肺功能相關性 COPD 患者穩定期氣道內SLPI表達水平與FEV1/FVC 沒有相關性（r＝0.215，P＝0.183）；COPD 患者穩定期氣道內SLPI 表達水平與FEV1%Pred 呈正相關（r＝0.466，P＝0.002）。見圖1、2。

圖1 COPD 患者穩定期氣道內SLPI 表達水平與FEV1/FVC的相關性Fig.1 Correlation between the expression level of SLPI in airway and FEV1/FVC in stable COPD patients

圖2 COPD 患者穩定期氣道內SLPI 表達水平與FEV1%Pred 的相關性Fig.2 Correlation between the expression level of SLPI in airway and FEV1%Pred in stable COPD patients

2.4.2 COPD 患者急性加重期氣道內SLPI 表達水平與肺功能相關性 COPD 患者急性加重期氣道內SLPI 表達水平與FEV1/FVC 沒有相關性（r＝0.088，P＝0.589）；COPD 患者急性加重期氣道內SLPI 表達水平與FEV1%Pred 呈正相關（r＝0.369，P＝0.019）。見圖3、4。

圖3 COPD 患者急性加重期氣道內SLPI 表達水平與FEV1/FVC 的相關性Fig.3 Correlation between the expression level of SLPI in airway and FEV1/FVC in acute exacerbation COPD patients

圖4 COPD 患者急性加重期氣道內SLPI 表達水平與FEV1%Pred 的相關性Fig.4 Correlation between the expression level of SLPI in airway and FEV1%Pred in acute exacerbation COPD patients

3 討論

本研究以COPD 患者及健康成人為研究對象，通過檢測其痰液中的SLPI 濃度及COPD 患者肺功能，分析COPD 患者氣道內SLPI 水平與健康成人差異及穩定期與急性加重期差異，并探索SLPI 表達水平與肺功能相關性。對于這些問題，目前相關研究及循證醫學證據并不多。

研究［9-10］表明，無論是穩定期還是急性加重期COPD 患者，其氣道腔內均存在大量的炎癥因子，如IL?4、IL?6、IL?7、IL?8、IL?10、IL?12、TNF?α、MMP?2、TIMP?2、TGF?β1 等，而TGF?β1 可以抑制SLPI 表達，TGF?β1 使支氣管上皮細胞SLPI 表達下調的作用是通過Smads 信號通路介導的［11-12］。本研究顯示COPD 患者穩定期氣道內SLPI 水平與健康志愿者比較，差異無統計學意義，但穩定期COPD 患者氣道內SLPI 水平比健康志愿者稍低。根據已有的研究，考慮其原因主要為COPD 患者氣道內TGF?β 1 表達增加，從而抑制了SLPI 表達，導致氣道內SLPI 水平下降。PERSSON 等［13］研究顯示COPD 患者急性加重期較穩定期氣道內SLPI 水平下降，本研究結果同樣發現COPD 患者急性加重期較穩定期氣道內SLPI 水平明顯降低（P＝0.01），分析其原因如下：COPD 患者急性加重期中性粒細胞炎癥更加明顯，NE（中性粒細胞蛋白酶）處于高水平［14］，高負荷的中性粒細胞蛋白酶對SLPI 進行胞外切割［15-16］，以及SLPI?NE 復合物對帶負電荷細胞膜的胞外粘附［17］，從而導致氣道內SLPI 水平明顯降低。

根據GOLD2020，肺功能檢查是COPD 診斷的金標準，吸入沙丁胺醇后，FEV1/FVC＜0.7 是診斷COPD 重要依據，而FEV1%Pred 是評估COPD 肺功能受損嚴重程度的依據，COPD 急性加重時FEV1%Pred 明顯下降。本研究及國外的相關研究均提示COPD 急性加重時氣道內SLPI 水平明顯降低。因此COPD 患者肺功能變化與氣道內SLPI 表達水平變化可能具有相關性。本研究數據提示COPD 患者穩定期氣道內SLPI 表達水平與FEV1/FVC 沒有明顯相關性（r＝0.211，P＝0.192），但與FEV1%Pred 呈正相關（r＝0.466，P＝0.002）；COPD患者急性加重期氣道內SLPI 表達水平與FEV1/FVC 沒有明顯相關性（r＝0.088，P＝0.589），但與FEV1%Pred 呈正相關（r＝0.369，P＝0.019）。故本研究結果認為COPD 患者穩定期和急性加重期氣道內SLPI 表達水平與FEV1%Pred 呈正相關。

目前肺通氣功能指標FEV1%Pred 是COPD 患者病情評估和急性加重風險評估的重要客觀依據［18］。但由于各種原因，相當多的COPD 患者不能完成肺通氣功能檢查，因此臨床醫生期盼發掘一種生物標志物，能在一定程度上代替肺通氣功能，用于COPD 患者病情評估和急性加重風險評估［19-21］，目前一些研究認為血小板指數、血清IL?6、hs?CRP、外周血miR?23a、EBC pH 值、血清SDC?1 等可用于COPD 患者穩定期病情評估，而血或痰嗜酸性粒細胞、前角蛋白、低血清IgA 等可用于COPD患者急性加重風險評估，但未發現單一的生物標志物可以替代肺通氣功能同時用于COPD 患者病情評估和急性加重風險評估［22-24］。COPD 患者穩定期和急性加重期氣道內SLPI 表達水平與FEV1%Pred 呈正相關，是本研究的結論之一，其提示氣道內SLPI 表達水平作為COPD 患者病情評估和急性加重風險評估的生物標志物存在可行性，但需進一步的臨床研究。

綜上所述，COPD 患者急性加重期較穩定期氣道內SLPI 水平明顯降低，穩定期和急性加重期氣道內SLPI 表達水平與FEV1%Pred 呈正相關。由于本研究樣本有限，研究結果有待大樣本、多中心研究進一步證實。