血清YKL-40在診斷抗黑色素瘤分化相關基因5陽性皮肌炎合并嚴重肺損傷中的價值

張樸麗，楊紅霞，張立寧，葛勇鵬，彭清林，王國春，盧 昕△

(1.中日友好醫(yī)院風濕免疫科；2.北京大學中日友好臨床醫(yī)學院，北京 100029)

皮肌炎(dermatomyositis,DM)是特發(fā)性炎性肌病(idiopathic inflammatory myopathy,IIM)的一個臨床亞型，臨床表型多樣，預后不一。目前已知抗黑色素瘤分化相關基因5(anti-melanoma differentiation-associated gene 5,MDA5)抗體陽性是DM患者預后不良的重要因素，該抗體陽性者易合并間質(zhì)性肺病(interstitial lung disease,ILD)，部分患者甚至短期內(nèi)發(fā)展為快速進展性ILD(rapidly progressive ILD,RP-ILD)[1]，對糖皮質(zhì)激素和免疫抑制劑的治療反應差，病死率高。RP-ILD已被視為抗MDA5陽性DM患者高病死率的主要原因[2]。此外，也有研究顯示[3-4]，合并ILD尤其是RP-ILD的抗MDA5陽性DM患者易合并肺部感染，是影響患者預后不良的另一個重要因素。因此，對ILD合并肺部感染的早期識別對改善這類患者的預后尤為重要。目前，通過影像學和病原學檢測是篩查肺部感染的重要手段，但胸部CT在鑒別ILD進展和肺部感染中存在一定局限性，而病原學的檢測受技術條件的限制，陽性檢出率較低，臨床上對鑒別RP-ILD和肺部感染仍有很大困難。

YKL-40又稱幾丁質(zhì)酶3樣1蛋白(chitinase-3-like-1 protein)，屬于幾丁質(zhì)酶樣蛋白家族相對分子質(zhì)量為40 000的分泌型糖蛋白，主要由中性粒細胞、巨噬細胞、上皮細胞分泌，參與組織損傷和炎癥反應[5]，早期報道在特發(fā)性肺纖維化患者支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)和血清中升高[6]。近年來研究也發(fā)現(xiàn)血清YKL-40可作為感染性休克和膿毒血癥的一項生物學標志物[7]，并且能反映肺部炎癥的程度，能最顯著地預測社區(qū)獲得性肺炎的病死率[8]。Hozumi等[9]研究發(fā)現(xiàn)DM-ILD患者肺泡內(nèi)聚集的巨噬細胞和過度增生的肺泡上皮細胞中YKL-40表達增強，參與了局部和全身炎癥反應。本課題組前期研究也發(fā)現(xiàn)YKL-40可作為抗MDA5陽性DM患者合并RP-ILD的標記物，并與疾病嚴重程度和預后不良相關[10]。而YKL-40在合并肺部感染的抗MDA5陽性DM患者中的水平和相關性尚不明確。本研究旨在分析YKL-40在抗MDA5陽性DM患者合并嚴重肺損傷中的情況，探討血清YKL-40用于診斷抗MDA5陽性DM患者合并RP-ILD和肺部感染的價值。

1 資料與方法

1.1 病例資料

選擇2013—2018年在中日友好醫(yī)院風濕免疫科住院的DM患者的病例資料進行回顧性分析，收集患者人口學信息，臨床、實驗室和影像學檢查記錄。所有患者參照2017年歐洲風濕病聯(lián)盟/美國風濕病學會分類標準確診為DM[11]，納入抗MDA5陽性患者。排除發(fā)病年齡小于18歲、并發(fā)其他結(jié)締組織病的重疊綜合征和合并惡性腫瘤及其他部位嚴重感染的DM患者。RP-ILD定義為3個月內(nèi)呼吸道癥狀進行性加重，出現(xiàn)呼吸困難和低氧血癥，或胸部高分辨率CT(high-resolution CT,HRCT)提示新發(fā)肺間質(zhì)病變或肺間質(zhì)病變較前加重[12]。肺部感染經(jīng)痰、血液、BALF或肺穿刺活檢樣本檢出細菌、真菌、病毒或應用聚合酶鏈反應方法檢測出特異性病原體核酸。本研究開始前已經(jīng)中日友好醫(yī)院臨床研究倫理委員會審查批準(2016-ST-5)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 樣本收集

采集患者第一次住院時的新鮮全血，室溫凝集0.5 h，3 000 r/min離心10 min，血清分裝于凍存管中，在-80 ℃冰箱內(nèi)保存。行纖維支氣管鏡檢查時，于左或右肺中葉行支氣管肺泡灌洗，注入0.9%(質(zhì)量分數(shù))氯化鈉注射液80 mL，回收肺泡灌洗液35～50 mL匯集在硅化樣品捕捉器中并保存在冰中，分送細胞分類計數(shù)、細菌涂片及培養(yǎng)、真菌涂片及培養(yǎng)、病毒核酸檢測、卡氏肺孢子菌鏡檢等。

1.3 BALF和血清YKL-40檢測

采用商業(yè)化酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme-linked immunesorbent assay,ELISA)試劑盒(Circuit Lex Human YKL-40 ELISA Kit;MBL,日本)檢測BALF和血清中YKL-40水平，所有步驟根據(jù)試劑盒說明書進行。

1.4 統(tǒng)計學分析

采用 SPSS26.0和GraphPad Prism7.0軟件，計量資料非正態(tài)分布和正態(tài)分布分別采用中位數(shù)(四分位間距)、均數(shù)±標準差表示，計數(shù)資料用頻數(shù)(%)表示。組間比較：非正態(tài)分布計量資料采用Mann-whitneyU或Kruskal-WallisH檢驗，正態(tài)分布計量資料采用t檢驗；計數(shù)資料采用卡方檢驗和Fisher精確檢驗。Spearman相關系數(shù)分析相關性，繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線，計算曲線下面積(area under the curve,AUC)，AUC值>0.9表示診斷價值較高，0.7～0.9表示診斷價值中等，0.5～0.7表示診斷價值較低，P<0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 抗MDA5陽性DM患者合并和未合并肺部感染的特征

研究共納入168例抗MDA5陽性DM患者，其中男性60例，女性108例，共154例合并ILD，其中66例(39.3%)表現(xiàn)為RP-ILD。經(jīng)病原學檢測證實有70例患者合并肺部感染。在RP-ILD患者中，39例(59.1%)合并肺部感染，而非RP-ILD患者僅31例(30.4%)合并肺部感染。肺部感染在RP-ILD患者中的發(fā)生率高于非RP-ILD患者，兩組間差異有統(tǒng)計學意義(χ2=13.58，P<0.001)。肺部感染者較無感染者更易出現(xiàn)咳嗽、呼吸困難和發(fā)熱(χ2=12.41,7.84,19.94,P<0.01)。此外，肺部感染組血清C反應蛋白(C reactive protein,CRP)、紅細胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate，ESR)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)和血清鐵蛋白(ferritin,Fet)水平較未合并感染組升高，而ALB、淋巴細胞數(shù)、CD3+T淋巴細胞、CD4+T淋巴細胞計數(shù)降低(表1)。

表1 抗MDA5陽性DM患者合并和未合并肺部感染組的特征比較Table 1 Comparison of the characteristics of anti-MDA5-positive DM patients with and without pulmonary infection

2.2 抗MDA5抗體陽性DM患者BALF和血清YKL-40水平

共檢測18份BALF 和168份血清YKL-40水平，RP-ILD患者血清YKL-40水平高于非RP-ILD患者[72.7(24.9～113.7)vs.39.1(22.0～72.8),P=0.001],合并肺部感染組血清YKL-40水平高于未合并肺部感染組[72.4(30.4～101.7)vs.38.6(21.5～72.9),P=0.002,圖1A]，但BALF中YKL-40水平在上述各組中差異無統(tǒng)計學意義(圖1B)，此外，RP-ILD合并肺部感染組患者的血清YKL-40水平高于RP-ILD未合并肺部感染組、非RP-ILD合并肺部感染組和非RP-ILD未合并肺部感染組[83(42～142)vs.42(21～91)vs.43(24～79)vs.38(22～69),P<0.01，圖1C]。

A,the serum YKL-40 levels in patients with RP-ILD and non-RP-ILD,and patients with and without pulmonary infection;a,RP-ILD(n=66);b,non-RP-ILD(n=102);c,pulmonary infection(n=70);d,without pulmonary infection(n=98).B,the BALF YKL-40 levels in patients with RP-ILD and non-RP-ILD,and patients with and without pulmonary infection;e,RP-ILD(n=13);f,Non-RP-ILD(n=5);g,pulmonary infection(n=10);h,without pulmonary infection(n=8).C,the serum YKL-40 levels in RP-ILD with pulmonary infection,RP-ILD without pulmonary infection,non-RP-ILD with pulmonary infection and non-RP-ILD without pulmonary infection groups;i,RP-ILD with pulmonary infection(n=39);j,RP-ILD without pulmonary infection(n=27);k,non-RP-ILD with pulmonary infection(n=31);l,non-RP-ILD without pulmonary infection(n=71).圖1 合并RP-ILD和肺部感染的抗MDA5陽性DM患者血清和BALF中YKL-40水平Figure 1 The serum and BALF levels of YKL-40 among anti-MDA5-positive patients with dermatomyositis complicated with RP-ILD and pulmonary infection

2.3 血清YKL-40與其他指標相關性分析

抗MDA5抗體陽性DM患者血清YKL-40水平與血清CRP、ESR、Fet、LDH、白蛋白(albumin,ALB)和BALF中巨噬細胞比例相關(r=0.27,0.20,0.21,0.24,-0.27和-0.44，P<0.05,圖2)。在RP-ILD合并肺部感染組，血清YKL-40與IgG、IgA、BALF中巨噬細胞比例相關(r=0.48,0.42,-0.68,P<0.01)。然而，BALF與血清中的YKL-40水平無相關性，且在RP-ILD合并肺部感染組BALF中YKL-40水平與上述各炎癥指標無相關性。

The serum YKL-40 levels of anti-MDA5-positive DM patients was positively correlated with C reactive protein(A),erythrocyte sedimentation rate(B),ferritin(C),lactate dehydrogenase(D),and inversely correlated with ALB(E),macrophages(F).圖2 抗MDA5陽性DM患者血清YKL-40水平與實驗室指標相關性Figure 2 Correlation between serum YKL-40 levels and laboratory indicators in anti-MDA5-positive patients with dermatomyositis

2.4 血清YKL-40水平診斷抗MDA5陽性DM合并RP-ILD和肺部感染的價值

血清YKL-40診斷抗MDA5陽性DM患者同時合并RP-ILD和肺部感染的敏感性、特異性和AUC分別為75%、67%和0.72(Z=4.43,P<0.001)，其診斷同時存在RP-ILD和肺部感染的抗MDA5陽性DM患者的AUC較診斷僅有RP-ILD和僅有肺部感染者的AUC高，且差異有統(tǒng)計學意義(0.72vs.0.54和0.55,Z=2.10和2.11,P<0.05，表2)。

表2 血清YKL-40診斷RP-ILD和或肺部感染ROC曲線分析Table 2 Analysis of ROC curve of serum YKL-40 in diagnosing RP-ILD and or pulmonary Infection

3 討論

抗MDA5陽性DM是一類具有獨特臨床表現(xiàn)的IIM的臨床亞型，包括皮疹、皮膚潰瘍、肌炎、關節(jié)炎、ILD、RP-ILD等[13]。既往研究顯示抗MDA5陽性DM患者主要死亡原因除RP-ILD外還有感染，尤其合并肺部感染的患者病死率高[14]。對于抗MDA5陽性DM合并ILD尤其是RP-ILD的患者，同時存在肺部感染時，診斷的金標準是病原學檢測陽性，然而，成功的病原學分離耗時且具有挑戰(zhàn)性。

YKL-40與哮喘、肺結(jié)節(jié)病及肺纖維化等多種肺部疾病有關，參與組織重塑，在炎癥條件下升高[15-16]。Fantino等[17]研究顯示囊性肺纖維化伴肺部感染患者BALF中YKL-40水平升高，而本研究的結(jié)果表明抗MDA5陽性DM患者RP-ILD合并肺部感染時血清YKL-40而非BALF中YKL-40水平顯著升高，這與上述研究結(jié)果有差異，推測可能與原發(fā)病的異質(zhì)性及感染類型不同有關。

本研究顯示血清YKL-40水平在合并RP-ILD的患者中顯著升高，這與本課題組先前的報道一致[10]。有趣的是，本研究發(fā)現(xiàn)血清YKL-40在RP-ILD合并肺部感染組的水平顯著高于RP-ILD未合并感染組和非RP-ILD合并肺部感染組，提示YKL-40在RP-ILD和肺部感染的發(fā)生中可能均參與作用。特發(fā)性肺纖維化時血清和BALF中YKL-40均有所升高[6,16]，血清YKL-40與CAP的嚴重程度相關，并參與肺炎的發(fā)生[8,18]。結(jié)合本研究結(jié)果推測YKL-40可能通過促進肺組織纖維化和巨噬細胞活化機制參與了RP-ILD和肺部感染共患病。在間質(zhì)性肺病及肺部感染時肺泡巨噬細胞和肺泡上皮細胞高表達YKL-40，這可能是BALF中YKL-40最主要的來源，本研究BALF中YKL-40與BALF巨噬細胞比例、血清中YKL-40無相關性，可能與BALF樣本量少有關。此外，在RP-ILD合并肺部感染組未發(fā)現(xiàn)BALF中YKL-40與血清中其他炎癥指標有相關性，推測 BALF中YKL-40水平可能僅反映局部病變部位的炎癥活動，而非全身炎癥，雖然目前BALF中YKL-40水平在RP-ILD或肺部感染時不同研究中的結(jié)果并不完全一致，但血清中YKL-40水平在RP-ILD或肺部感染時均升高各研究結(jié)果相對一致。有研究顯示血清YKL-40水平降低程度可作為病毒性肺炎重癥患者預后的獨立預測因子[19]，一項隊列研究也證實了血清YKL-40水平在區(qū)分過敏性肺炎和特發(fā)性肺纖維化方面表現(xiàn)出最佳的敏感性、特異性和準確性[20]。因此，檢測血清YKL-40對診斷抗MDA5陽性DM患者合并RP-ILD和肺部感染可能具有潛在的價值。

抗MDA5陽性DM患者病程中常在短時間內(nèi)出現(xiàn)ILD進展和加重，臨床通常根據(jù)呼吸道癥狀和HRCT表現(xiàn)將此評價為RP-ILD，但免疫調(diào)節(jié)治療往往未能提高患者的生存率[21]。而RP-ILD患者合并肺部感染的發(fā)生率高，二者在影像上的相似性和重疊性為這類復雜疾病的診斷帶來困難。本研究重點關注血清YKL-40在診斷嚴重肺損傷中的價值，結(jié)果顯示其在RP-ILD和肺部感染同時存在時診斷價值更高，提示血清YKL-40可能是以肺部炎癥和纖維化為特征的特定疾病的生物標志物。

本研究為回顧性橫斷面研究，對YKL-40在監(jiān)測RP-ILD和肺部感染中的價值缺少縱向隊列研究，并且受取材條件的限制，本研究中納入的BALF樣本量較少，未進行血清和BALF中YKL-40的差異性分析，因此研究存在一定局限性。迄今為止，YKL-40在肺部疾病中的確切生物學和病理生理功能尚不十分清楚，今后隨著對YKL-40生物學特性的深入研究，有助于進一步評價其在抗MDA5陽性DM患者合并肺部炎癥性疾病中的意義和臨床應用價值。

綜上所述，血清YKL-40在抗MDA5陽性DM患者合并嚴重肺損傷包括RP-ILD和肺部感染時具有一定的臨床診斷價值，隨著研究的深入有望成為一種潛在的診斷標志物。