支氣管哮喘患者外周血蛋白磷酸酶1A 水平與氣道重塑的關系

徐 蕾 賀新華 陳 昂 譚 憲

1.廣東省中山市博愛醫院呼吸內科，廣東中山 528403；2.廣東省中山市博愛醫院科教科，廣東中山 528403；3.廣東省中山市博愛醫院數據中心，廣東中山 528403

支氣管哮喘是一種病程多變的復雜的氣道炎癥疾病，肥大細胞、嗜酸性粒細胞、淋巴細胞等多種細胞參與其中，且伴免疫功能紊亂[1]。氣道重塑是支氣管哮喘一個不可逆過程，嚴重影響肺功能[2]。現有研究發現TGF-β/Smad 信號通路被研究證實參與氣道重塑的發病機制[3]。蛋白磷酸酶1A（protein phosphatase magnesium-dependent 1A，PPM1A）是TGF-β/Smad 信號通路的重要調控蛋白，能抑制TGF-β 轉錄介導的氣道平滑肌細胞增殖，PPM1A 表達缺失與TGF-β/Smad 信號通路過度活化有關[4]。推測PPM1A 可能參與支氣管哮喘氣道重塑過程，為此本研究探討了支氣管哮喘患者外周血PPM1A 水平與氣道重塑的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017 年8 月至2020 年1 月廣東省中山市博愛醫院（以下簡稱“我院”）收治的114 例支氣管哮喘患者，納入標準：①符合相關診斷標準[5]；②年齡18～80 歲；③配合實驗室檢查、肺功能檢查和CT 影像檢查。排除標準：①慢性阻塞性肺疾病、支氣管擴張、肺結核、肺部感染等疾病；②過敏性、免疫性、感染性疾病；③近期服用免疫抑制劑治療；④合并惡性腫瘤。參考全球哮喘倡議中哮喘分級標準[6]將患者分為重度支氣管哮喘（重度組，51 例），輕中度哮喘（輕中度組，63 例）。另選擇同期我院50 名門診體檢的健康志愿者為對照組。三組年齡、男性占比、體重指數、吸煙史比較，差異無統計學意義（P ＞0.05），具有可比性。患者及其家屬均知情同意并簽署同意書。本研究獲得我院醫學倫理委員會批準。見表1。

表1 三組一般資料比較

1.2 研究方法

支氣管哮喘患者入院后24 h 內采集肘靜脈血5 ml（對照組體檢當日），離心20 min（4℃，3000 r/min，離心半徑為10 cm）取血清上機檢測，RT6000 酶標儀（深圳霄杜生命科學有限公司）應用酶鏈免疫吸附試驗檢測血清PPM1A 和炎癥因子[白細胞介素（interleukin，IL）-4、IL-17A、IL-13] 水平，PPM1A 試劑盒購自上海酶聯生物技術有限公司（批號：170204），IL-17A、IL-13、IL-4 試劑盒購自上海博華生物試劑公司（批號分別為170103、160818、170209）。

1.3 氣道重塑檢測

支氣管哮喘患者入院后24 h 內（對照組體檢當日）檢測氣道重塑，采用西門子128 層螺旋CT 掃描胸部主動脈弓層面上下各3 個層面，圖像傳至后臺工作站，骨算法進行圖像重建，每個層面選取2 個影像清晰區域進行氣道測量，測量指標包括氣道內徑、氣道外徑、氣道腔面積、氣道總面積，每個指標測量3 次，取平均值。氣道壁厚度=（氣道外徑-氣道內徑）/2，氣道壁面積=氣道總面積-氣道腔面積，氣道壁厚度/氣道外徑百分比=氣道壁厚度/氣道外徑×100%，氣道壁面積占氣道總面積百分比=（氣道總面積-氣道腔面積）/氣道總面積×100%，取氣道壁厚度/氣道外徑百分比、氣道壁面積占氣道總面積百分比為評價氣道重塑指標。

1.4 肺功能檢測

支氣管哮喘患者入院后24 h 內（對照組體檢當日）檢測肺功能，MICROQUARK 肺功能儀（意大利科時邁公司），檢測前休息15 min，確認無高熱、劇烈咳嗽、咳血等禁忌證，在醫師指導下進行平靜呼吸訓練。測量肺功能指標，包括第1 秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in one second，FEV1），計算FEV1與用力肺活量（forced vital capacity，FVC）的比值（FEV1/FVC）、FEV1占預計值百分數（FEV1%pred）。

1.5 統計學方法

采用SPSS 25.0 統計學軟件對所得數據進行分析，計量資料采用均數±標準差（）表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩組間比較采用t 檢驗，計數資料采用例數或百分率表示，組間比較采用χ2檢驗。采用多重線性回歸進行相關性分析。以P ＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 三組炎癥指標、肺功能、氣道重塑指標比較

三組炎癥指標、肺功能、氣道重塑指標比較，差異有統計學意義（P ＜0.05）。重度組和輕中度組血清PPM1A 水 平、FEV1、FEV1/FVC、FEV1%pred 低于對照組，重度組血清PPM1A 水平、FEV1、FEV1/FVC、FEV1%pred低于輕中度組，差異有統計學意義（P ＜0.05）。重度組和輕中度組IL-4、IL-13、IL-17A 水平，氣道壁厚度/氣道外徑百分比、氣道壁面積占氣道總面積百分比高于對照組，重度組IL-4、IL-13、IL-17A 水平，氣道壁厚度/氣道外徑百分比、氣道壁面積占氣道總面積百分比高于輕中度組，差異有統計學意義（P ＜0.05）。見表2。

表2 三組炎癥指標、肺功能、氣道重塑指標比較（）

表2 三組炎癥指標、肺功能、氣道重塑指標比較（）

注：與對照組比較，aP ＜0.05，與輕中度組比較，bP ＜0.05。PPM1A：蛋白磷酸酶1A；IL：白細胞介素；FEV1：第1 秒用力呼氣容積；FVC：用力肺活量；FEV1%pred：FEV1 占預計值百分數

2.2 血清PPM1A 水平與肺功能、氣道重塑、炎癥指標的關系

以血清PPM1A 水平為因變量，肺功能、氣道重塑、炎癥指標為自變量，建立多重線性回歸方程，線性回歸方程為PPM1A=2.035+0.492 IL-4-0.671 IL-17A -0.503 IL-13+0.586 FEV1+0.416 FEV1/FVC +0.356 FEV1%pred -0.725 氣道壁厚度/氣道外徑百分比-0.783 氣道壁面積占氣道總面積百分比（R2=0.786，調整后R2=0.753，F=39.265，P ＜0.001）。結果顯示支氣管哮喘患者PPM1A 水平與FEV1、FEV1/FVC、FEV1%pred 呈正相關（P ＜0.05），與IL-4、IL-17A、IL-13、氣道壁厚度/氣道外徑百分比、氣道壁面積占氣道總面積百分比呈負相關（P ＜0.05）。見表3。

表3 PPM1A 水平與肺功能、氣道重塑、炎癥指標的多重線性回歸分析

3 討論

全世界約有3 億哮喘患者，中國有超過3000 萬患者，死亡率位居世界首位[7]。氣道重塑是哮喘氣道高反應性和肺功能紊亂的主要原因，其病理特征包括氣道平滑肌肥大/增生、網狀基底膜增厚介導的上皮纖維化，上皮黏液化生和血管生成、細胞外基質過度沉積等氣道結構改變[8-9]。氣道重塑發病機制復雜，炎癥因子、免疫細胞、趨化因子等均參與氣道結構改變過程[10-12]。

PPM1A 是一種常見蛋白磷酸酶，與多種蛋白結合使其磷酸化發揮調控細胞生長、應激、免疫、腫瘤形成等廣泛生物學作用[11]。PPM1A 對TGF-β/Smad 信號通路有調節作用[13]，TGF-β 被認為是哮喘氣道重塑易感的候選基因[2]，可上調氣道因子表達，并通過影響MAP 激酶活性和Ca2+內穩態促使氣道平滑肌細胞增殖分化，引起氣道壁增厚[14]。TGF-β 還可調節炎癥因子誘導哮喘氣道炎癥和肺纖維化[15]。TGF-β/Smad 信號通路通過調節細胞內信號轉導水平非特異性調節氣管收縮過程[16]。PPM1A 是TGF-β/Smad 信號通路關鍵調控因子，對TGF-β 起到負性調控作用[17]，因此PPM1A 可能通過調控TGF-β/Smad 信號通路參與支氣管哮喘氣道重塑過程。本研究觀察血清PPM1A 水平在支氣管哮喘患者中明顯降低，PPM1A 水平與氣道壁厚度/氣道外徑百分比、氣道壁面積占氣道總面積百分比呈負相關，提示PPM1A 參與使氣道重塑越嚴重。分析其機制為：PPM1A 特異性對活化p-smad2/smad3蛋白去磷酸化，促使smad2/smad3 蛋白出核，進而抑制TGF-β/Smad 信號通路及其介導的氣道重塑過程，相反敲除PPM1A 則增強TGF-β/Smad 信號通路[4]。PPM1A 同時對smad1 去磷酸化，可調節TGF-β 超家族之骨形態蛋白信號通路[18]。此外，PPM1A 也可與smad2/smad3 出核轉運子結合，去磷酸化Ser58，進而促使smad2/smad 轉運出核，抑制TGF-β/Smad 信號通路[19]。因此PPM1A 表達缺失可能導致TGF-β/Smad信號通路激活，促使氣道重塑進程。近期報道顯示，PPM1A 對TGF-β/Smad 信號通路調節可能依賴于上游細胞因子TRIM52，TRIM52 是一種去泛素酶，能影響PPM1A 蛋白的積累調控肝細胞纖維化進程[20]，但TRIM52/PPM1A/TGF-β/Smad 信號通路是否參與支氣管哮喘氣道上皮纖維化機制尚不清楚。

本研究結果顯示PPM1A 與支氣管哮喘患者FEV1、FEV1/FVC、FEV1%pred 呈正相關，與IL-4、IL-17A、IL-13呈負相關，FEV1、FEV1/FVC 是反映阻塞性通氣功能障礙的敏感指標[21]，提示PPM1A 表達缺失可能介導氣道炎癥反應，導致呼氣功能下降。IL-13 可刺激氣道上皮細胞基質金屬蛋白酶-9 分泌，導致細胞外基質沉淀，參與氣道重塑[22-23]。IL-17A 由感染或應激狀態下CD4+T 淋巴細胞分泌，IL-17A 高表達可促使炎癥因子大量釋放，發生炎癥級聯反應。體外研究發現TGF-β/Smad 信號通路在IL-17 誘導的肺纖維進程中發揮重要作用，IL-17可上調TGF-β表達，抑制TGF-β/Smad 信號通路可抑制IL-17 介導的肺上皮細胞纖維化進程[24-25]。推測PPM1A 可能通過TGF-β/Smad 信號通路參與IL-17A 調控。IL-4 可促進B 細胞增殖誘導免疫應答和變態反應，給予IL-4 突變體可降低TGF-β 表達，抑制氣道重塑[26]。以上結果提示PPM1A 可能通過參與氣道炎癥反應與免疫應答參與氣道重塑的發病機制。

綜上，與健康人群比較，支氣管哮喘患者外周血PPM1A 水平明顯下降，PPM1A 表達缺失與肺呼氣功能降低，炎癥反應加劇有關，PPM1A 可能與IL-4、IL-17A、IL-13 發揮相互拮抗作用機制參與支氣管哮喘氣道重塑過程。