人軟骨糖蛋白39對慢性阻塞性肺氣腫患者肺功能、炎癥介質的影響及相關性

黎燕群 劉輝玉 張敏 萬程偉

(南方醫科大學附屬南方醫院贛州醫院(贛州市人民醫院)，江西 贛州 341000)

慢性阻塞性肺氣腫(COPE)為一種嚴重危害人類的呼吸系統常見疾病，因肺泡囊、肺泡管、肺泡過度充氣與膨脹等導致肺部組織彈力減弱，容積增大而引起，以漸近性和持續性氣流阻塞或受限為特點〔1〕。近年來，隨環境污染、大氣惡化加劇，COPE在40歲以上人群中患病率高，且其患病率逐年遞增〔2〕。COPE 患者病程長、病情遷延、難愈，COPE急性加重(AECOPE)是COPE患者死亡的重要因素〔3〕。早期干預可穩定患者病情、降低急性加重次數，改善患者的健康狀況。因此，尋找可評估COPE病情嚴重程度的方法，預防病情進一步惡化十分重要。人軟骨糖蛋白-39(YKL-40)是一種新發現的炎性蛋白，研究表明YKL-40與哮喘、特發性肺纖維化和過敏性鼻炎等病理狀況有關，可作為阻塞性肺疾病的可能生物標志物〔4,5〕。鑒定YKL-40與COPE的病理生理變化對于改善COPE的臨床管理以使患者受益是必要的。故而，本研究探討COPE患者血清YKL-40的表達情況及其與患者肺功能、炎癥介質的相關性。

1 資料與方法

1.1研究對象 選擇2018年11月至2019年11月南方醫科大學附屬南方醫院贛州醫院(贛州市人民醫院)診治的162例COPE患者，均符合《慢性阻塞性肺疾病診治指南》的診斷標準〔6〕。病例均進行常規體檢、肺部CT及肺功能等輔助檢查，根據病情將入選患者分為穩定期(COPE)組和AECOPE組各81例。COPE組男47例，女34例，年齡65～76歲，平均(70.38±6.29)歲。AECOPE組男49例，女32例，年齡63～79歲，平均(73.51±5.28)歲。同時選取同一時間段在醫院健康體檢中心體檢的30名正常健康人作為對照組，男17例，女13例，年齡65～75歲，平均(68.11±8.46)歲。對照組經檢查均未發現呼吸道相關疾病、肝腎功能異常及惡性腫瘤等疾病。3組研究對象的一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。研究對象均屬簽署知情同意書，且本研究通過醫院倫理委員會審查批準(0181025-8)。穩定期患者呼吸困難、咳嗽咳痰、氣短和喘息等癥狀較穩定或輕微，無明顯加重，肺功能檢查提示吸入支氣管舒張劑后第1秒用力呼氣容積(FEV1)/用力肺活量(FVC)<70%和FEV1<80%，明確存在持續的氣流受限，FEV1/強制肺活量比率<70%和1秒用力呼氣容積占預計值的百分比(FEV1%pred)<80%；急性加重期患者短期內呼吸急促、咳嗽、咳痰、氣短和喘息加重，呈膿性或黏液膿性的痰量增多，或伴有發熱等炎癥明顯加重，符合慢性阻塞性肺疾病急性加重 (AECOPD) 診治中國專家共識 (2017年更新版)〔7〕。排除標準：①其他呼吸道相關疾病、心肝腎功能異常及惡性腫瘤等疾病者；②入院后24 h內不能配合肺功能檢查者；③精神障礙或溝通障礙難以配合者；④近期使用過糖皮質激素者；⑤資料不齊全或失訪者。

1.2觀察指標

1.2.1酶聯免疫吸附試驗(ELISA)檢測血清YKL-40、白細胞介素(IL)-2、干擾素(IFN)-γ、IL-4、IL-10水平 所有受試者空腹留取肘正中靜脈血液標本6 ml，經離心機3 000 r/min離心15 min，將分離后的上清血清置于-80℃的冰箱中儲存待測IL-2、IFN-γ、IL-4、IL-10及YKL-40。采用了雙抗體夾心法測定血清IL-2、IFN-γ、IL-4、IL-10及YKL-40水平，操作步驟均嚴格按照試劑盒的說明書規范流程進行。標準品加樣于酶標板，37℃恒溫箱內溫育30 min；洗滌，拍干，標準孔及待測樣品孔加入酶標試劑；37℃恒溫箱內溫育30 min；洗滌，拍干；孔里分別加入顯色劑A和顯色劑B，37℃避光顯色15 min；加入終止液，終止反應，進行吸光度(OD450值)測定，根據標準品濃度及OD值繪制標準品線性回歸曲線，按曲線方程計算濃度值。

ELISA檢測試劑盒(IL-2，IFN-γ、IL-4、IL-10檢測試劑盒均購于美國Calabasas公司，試劑盒編號：23180511，20180455，251806322，241805266；YKL-40檢測試劑盒購于武漢Uscn Life Science Inc.試劑盒編號：R-1805)，YKL-40分析的最低檢測限為13.1 pg/ml。

1.2.2肺功能儀測定3組研究對象的肺功能 用肺功能檢測儀測定FVC、FEV1、FEV1/FVC及FEV1%pred。研究對象至少進行3次肺通氣功能檢查，前后兩次結果間 FVC和FEV1值變異不超過5%或150 ml，取最佳一次為測定值。FEV1/FVC<70%的研究對象吸入沙丁胺醇氣霧劑后15 min重復肺功能檢查，取最佳的一次測定值，記錄 FEV1/FVC和FEV1%pred。肺功能檢查前，研究對象均停用β2腎上腺素受體激動劑、抗膽堿藥、茶堿類藥物。肺功能儀——德國耶格公司Master Screen Diffu-sion。

1.3統計學方法 采用SPSS22.0軟件進行LSD-t檢驗、Pearson相關分析、χ2檢驗。根據受試者工作特征(ROC)曲線分析獲取COPE穩定期和急性加重期患者血清YKL-40的最佳截斷點，計算出敏感性、特異性。

2 結 果

2.13組血清炎癥介質水平比較 COPE組和AECOPE組血清炎癥因子IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-10水平相較于對照組均升高，差異具有統計學意義(P<0.01)；且AECOPE組較COPE組IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-10水平升高更多，差異具有統計學意義(P<0.01)。見表1。

2.23組肺功能情況 COPE組和AECOPE組FEV1/FVC和FEV1%pred相較于對照組均降低，差異具有統計學意義(P<0.01)；且AECOPE組較COPE組FEV1/FVC和FEV1%pred下降更多，差異具有統計學意義(P<0.01)。見表1。

2.33組血清YKL-40水平比較 COPE組和AECOPE組血清YKL-40水平相較于對照組均升高，差異具有統計學意義(P<0.01)；且AECOPE組較COPE組血清YKL-40水平升高更多，差異具有統計學意義(P<0.01)。見表1。

表1 3組血清炎癥因子、肺功能及YKL-40水平比較

2.4COPE血清YKL-40水平與炎癥因子和肺功能之間的相關性分析 Pearson分析COPE患者血清YKL-40與炎癥因子IL-2(r=0.546)、IFN-γ(r=0.337)、IL-4(r=0.307)和IL-10(r=0.178)水平均呈正相關(P<0.05,P<0.01)；而與患者FEV1/FVC(r=-0.597)和FEV1%pred(r=-0.576)均呈負相關(均P<0.001)。區分穩定期COPE患者與急性加重期患者血清YKL-40的截斷點為63.5 ng/ml；靈敏度：64.8%；特異性：71.2%；ROC曲線下面積(AUC)：0.70(95%CI：0.587～0.814)。

3 討 論

COPE發生、發展是一個多因素綜合作用引起的氣道慢性炎癥的過程。研究發現COPE患者肺部組織中炎性細胞數量增多，被激活的巨噬細胞、T淋巴細胞所分泌 IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-10等炎癥因子水平升高〔8,9〕。大量激活的炎癥細胞或促進炎性介質的釋放可導致COPE患者的支氣管壁結構重構，損傷肺部組織，患者的肺功能下降，氣道炎癥在COPE的發病機制中起關鍵作用，患者在加重期間，會出現癥狀惡化，同時肺功能快速下降〔10〕。測定COPE患者血清炎癥因子水平可作為監測病情、觀察療效、判斷預后的重要指標。Barnes〔11〕、He等〔12〕研究發現，COPE患者的血清IL-1、IL-6等炎癥因子隨著病情嚴重程度增加而升高，表達水平與肺功能指標 FEV1%、FEV1/FVC 均呈負相關。王嘉〔13〕、安紅梅等〔14〕研究發現，可通過降低COPE患者血清炎性因子水平，改善其肺功能。本研究得到了相似的結果，COPE患者血清炎癥因子IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-10水平相較于對照組健康人均升高，而肺功能指標FEV1/FVC和FEV1%pred明顯下降；且急性加重期患者較穩定期患者血清炎癥因子IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-10水平升高更多，肺功能指標FEV1/FVC和FEV1%pred下降更多。因此，檢測COPE患者以上因子水平可反映出病情嚴重程度，有助于評估病情、指導臨床治療。YKL-40是一種由CHI3L1基因編碼，屬于幾丁質酶和幾丁質酶樣蛋白的18個糖基水解酶家族，其生物學功能仍未完全了解，但研究表明該分子與T細胞免疫，肺纖維化和重塑及氣道炎癥相關〔15,16〕。COPE的重要特征是周圍支氣管肺纖維化，其原因是細胞外基質經典成分，由成纖維細胞作為前體分子合成膠原蛋白沉積增加〔17〕。而YKL-40是間充質細胞的生長因子，有助于細胞外基質和組織的降解重塑，此外，研究表明YKL-40可以作為內皮細胞的化學吸引劑，并通過促進分支小管的形成來調節血管內皮細胞的形態〔18,19〕。COPE患者肺組織中YKL-40的表達與氣管壁膠原沉積和誘導的肺成纖維細胞活化有關。在許多伴隨組織破壞的炎性疾病中YKL-40升高，COPE患者炎癥因子刺激了肺泡巨噬細胞中的YKL-40合成，而YKL-40的合成又促進了眾多IL和炎性蛋白的產生釋放〔20,21〕。研究〔22〕顯示，血清YKL-40反映了炎癥性肺的不同嚴重程度，COPE患者的YKL-40水平升高，而YKL-40升高與CRP呈正相關，YKL-40水平又與低氧血癥有關，而低氧相關介質可能引起COPE的全身性炎癥，與FEV1呈負相關。COPE患者血清YKL-40水平隨吸煙的增多而增加，并且在患有COPE的吸煙者中，其血清YKL-40水平高于未患有COPE的吸煙者和非吸煙者，當對COPE受試者進行分層時，加重組的血清YKL-40水平高于穩定組，這表明YKL-40的血清水平與COPE加重相關〔23,24〕。

綜上，COPE是一種慢性炎癥過程，參與這一過程的有炎癥細胞、細胞因子及其他介質等因子在機體的發病過程中發揮及其重要的。YKL-40可能與多種呼吸病的嚴重程度及預后密切相關，但同時，生理水平的 YKL-40又對機體有重要的保護性調節功能。所以，仍需要不斷深入研究來明確 YKL-40在COPE中的作用及可能的應用價值。隨著研究不斷深入，有可能為COPE治療提供新的思路與方法，有助于評估病情、指導臨床治療。