慢性阻塞性肺疾病患者肺功能MMEF/FVC與FeNO、血清標志物的相關性及意義

朱能洋，韓志海，陳旭昕，張 燕，賴莉芬，丁 靜，劉 方，孟激光

1 安徽醫科大學 海軍臨床學院，北京 100048；2 解放軍總醫院第六醫學中心 呼吸與危重癥醫學科，北京 100048

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種常見的、可以預防和治療的異質性疾病，以持續呼吸道癥狀和氣流受限為特征，通常是由暴露于有毒顆粒或氣體引起的氣道和(或)肺泡異常所導致，合并癥可增加COPD的致殘率和死亡率[1]。2018年新發布的我國COPD流行病學調查結果顯示，40歲以上人群COPD患病率為13.7%，這表明COPD是我國嚴重的公共衛生問題[2]。研究發現COPD發病機制與多種炎癥因子有關，如白細胞介素-6(interferon-6，IL-6)、C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)、肺泡表面蛋白D(surface protein D，SP-D)、呼出氣一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide，FeNO)等，同時最大中期呼氣流量(maximal mid-expiratory flow，MMEF)與用力肺活量(forced vital capacity，FVC)的比值可以用于COPD的早期診斷[3]。如果將肺功能檢測指標與炎癥因子聯合評估患者病情，可為臨床工作提供更多依據。本文旨在探索COPD患者MMEF/FVC、FeNO 及血清IL-6、CRP、SP-D表達水平的相關性及意義，比較不同指標組合下COPD篩查及診斷的受試者工作特性曲線，為更好地展開COPD早診、早治提供依據。

對象與方法

1 研究對象 納入2020年1月- 2021年1月解放軍總醫院第六醫學中心58例COPD患者為COPD組，男性30例，女性 28例，平均年齡(63.50 ± 7.65)歲；同期解放軍總醫院第六醫學中心門診就診的COPD風險人員44例為COPD風險組[4-5]，男性24 例，女性20例，平均年齡(61.84±8.42)歲。另納入同期本院健康體檢者47例為健康對照組，男性25例，女性22例，平均年齡(62.78±6.44)歲。收集受試者的年齡、性別、體質量指數(body mass index，BMI)等資料。所有受試者均簽署知情同意書。入組標準：1)年齡 ≥ 40歲且＜80歲；2)體力狀況評分KPS評分法 ≤ 2。COPD風險組納入標準：具有吸煙史并且有慢性咳嗽或咳痰，或有喘息，并排除其他疾病且肺功能檢查FEV1/FVC ＞ 70%[4-5]，即未達到COPD肺功能診斷標準，但具有發展為COPD的風險。COPD組納入標準：1)根據GOLD指南，吸入支氣管擴張劑后FEV1/FVC ＜ 70%；2)臨床癥狀為慢性咳嗽、咳痰、喘息等。排除標準：1)聽力嚴重下降不能配合肺功能檢查及其他不能完成肺功能、FeNO檢測者；2)近期口服激素史；3)伴有心力衰竭、惡性腫瘤、支氣管哮喘、肝腎功能不全、肺結核等疾病。

2 研究方法 肺功能檢查：使用德國耶格MasterScreen PFT System，所有肺功能檢查均在兩名經驗豐富的技師指導下進行。肺功能質量嚴格控制，達到美國胸科協會的質控標準[6]，容積通氣功能各測定3次，變異率 ＜ 5%。血清學檢查：清晨采集空腹外周靜脈血5 mL，3 000 r/min離心10 min后留取血清，于-80℃保存，采用酶聯免疫吸附測定法(ELISA)檢測血清CRP、IL-6、SP-D水平。FeNO檢查：采用Sunvou-CA2122納庫倫一氧化氮測定儀(無錫尚沃生物科技有限公司)檢測各組受試者FeNO濃度。使用在線測定方式，讓測試者平穩呼吸3次，吸氣后根據電腦操作界面指示，以平穩的氣流均勻呼氣，測試過程中口腔需含緊測定儀器，保證嘴角處無氣體漏出，要求測試過程不能停頓，不可吸氣，保持呼氣流速50 mL/s，此時得到指標為代表大氣道炎癥的FeNO值(單位為μg/L)[7]。

3 統計學方法 數據分析采用SPSS25.0統計軟件。符合正態分布的計量數據以±s表示，組間比較采用單因素方差分析；非正態分布的計量數據以Md(IQR)表示，組間比較采用多個獨立樣本非參數檢驗；采用Pearson檢驗進行相關性分析，采用ROC分析曲線法進行有關指標有診斷和預測價值分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

1 三組一般資料比較 三組間性別、年齡、BMI差異無統計學意義(P＞0.05)。COPD組、COPD風險組的FEV1和FEV1/FVC低于健康對照組(P＜0.05)，而在COPD組與COPD風險組間差異無統計學意義(P＞0.05)。見表1。

表1 三組一般資料比較Tab. 1 Comparison of baseline demographics and clinical characteristics among the three groups

2 三組MMEF/FVC、FeNO、IL-6、CRP和SP-D水平比較 COPD組MMEF/FVC值低于COPD風險組(P＜0.05)，COPD風險組MMEF/FVC低于健康對照組(P＜0.05)；COPD組FeNO水平高于COPD風險組(P＜0.05)，COPD風險組FeNO水平高于健康對照組(P＜0.05)；COPD組血清IL-6、SP-D水平高于COPD風險組和健康對照組(P＜0.05)；健康對照組與COPD風險組血清IL-6、CRP、SP-D的差異無統計學意義(P＞0.05)。見表2。

表2 各組MMEF/FVC、FeNO 及外周血IL-6、CRP、SP-D水平比較Tab. 2 Comparison of MMEF/FVC, FeNO and serum IL-6, CRP, SP-D levels among the three groups

3 MMEF/FVC和FeNO 與血清IL-6、CRP、SP-D水平的相關性 Pearson相關性分析顯示，FeNO(r=-0.289，P＜0.001)、血清IL-6(r=-0.296，P＜0.001)、CRP(r=-0.255，P=0.002)、SP-D(r=-0.177，P=0.031)與MMEF/FVC值呈負相關(圖1)；IL-6(r=0.323，P＜0.001)、CRP(r=0.434，P＜0.001)與FeNO呈正相關(圖2)。SP-D與FeNO無相關性(P＞0.05)。

圖1 FeNO 、IL-6、CRP、SP-D分別與MMEF/FVC的相關性分析Fig.1 Correlation analysis of FeNO, IL-6, CRP, and SP-D with MMEF/FVC

圖2 IL-6、CRP分別與FeNO的相關性分析Fig.2 Correlation analysis of CRP and IL-6 with FeNO

4 MMEF/FVC、FeNO、血清標志物水平及其聯合應用預測COPD風險及診斷COPD的價值 使用SPSS25.0軟件的聯合應用理論Log(P/1-P)模式得到回歸預測模型，將各單獨應用指標的回歸系數B作為計分參數，歸一化加權計算并對應處理各樣本資料，計算和制作各受試者工作特征曲線(receiver operation characteristic curve，ROC)參數。1)以COPD風險組為陽性樣本，健康對照組為陰性樣本，建立ROC診斷分析模型。結果：MMEF/FVC聯合FeNO和血清標志物預測COPD風險的AUC面積為0.696，95%CI為0.588 ～ 0.804，顯著大于單獨診斷的價值，說明聯合診斷COPD風險的價值最高，見表3，圖3。2)以COPD組為陽性樣本，健康對照組為陰性樣本，仿上建立ROC分析模型，結果發現MMEF/FVC單獨用于診斷COPD的效率已經很高(AUC=0.999)，聯合診斷臨床價值提升不明顯，見表4。

圖3 MMEF/FVC聯合FeNO和血清標志物預測COPD風險的ROC曲線Fig.3 ROC curve of combination of MMEF/FVC, FeNO and serum biomarkers

表3 MMEF/FVC、FeNO、血清標志物水平預測COPD風險的價值Tab. 3 The value of MMEF/FVC, FeNO, and serum biomarker levels in predicting the risk of COPD

表4 MMEF/FVC、FeNO、血清標志物水平診斷COPD的價值Tab. 4 The predictive value of MMEF/FVC, FeNO, serum biomarker levels in the diagnosis of COPD group

討 論

2021年慢性阻塞性肺疾病全球倡議(Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease，GOLD)指出隨著發展中國家吸煙率的升高和高收入國家老齡化加劇，COPD發病率預計在未來40年仍會繼續上升，至2060年可能每年有超過

540萬人死于COPD及其相關疾病[1]。據2015年的調查統計，在我國20歲以上的COPD患者數量已近1億[2]。由于COPD起病隱匿，早期COPD患者可能沒有明顯癥狀，往往易被忽視，因此COPD患者的早期識別和診斷對全病程管理有重要意義[8]。研究表明，早期COPD在未出現明顯的臨床癥狀及肺功能下降時，已經存在氣道改變。由于COPD本身診斷的問題和自然病程的異質性，使得早期COPD的診斷更為復雜[9]。目前較為公認的早期COPD的定義是指疾病自然過程中的早期階段，是疾病尚未進展到完全產生臨床影響的時期。依據GOLD指南，我們將肺功能檢查未達診斷COPD標準但存在風險因素(吸煙)和癥狀(慢性咳嗽和咳痰)的受試者納入COPD風險組以代表早期COPD人群[10-11]。

COPD是以不完全可逆的氣流受限為主要特征的疾病，氣道、肺實質和肺血管的慢性炎癥是導致小氣道重塑和肺實質破壞的主要原因[12]。研究發現患者血液中多種炎癥因子、細胞因子、炎癥細胞水平上升，對于疾病的診斷和病情評估具有一定的意義，如CRP、IL-6、IL-8、TNF-α、中性粒細胞數量和活化等在COPD患者中升高[13-14]。在氣道發生炎癥時，氧化作用增強，促炎介質誘導iNOS表達增加，肺部將會產生過量的NO，所以呼出氣中NO能一定程度反映呼吸道的炎癥情況[15]。在一項Meta分析中發現穩定期 COPD 患者的FeNO水平較健康對照組升高[16]。用FVC校正MMEF即 (MMEF/FVC)是評估小氣道阻塞的可靠指標，可以用于診斷早期COPD[3,17]。我們的研究發現MMEF/FVC和FeNO水平在不同組受試者中存在梯度改變，說明MMEF/FVC和FeNO可以部分反映疾病的嚴重程度；COPD組血清IL-6、SP-D水平高于COPD風險組和健康對照組，說明上述血清標志物一定程度上反映了不同階段COPD的炎癥情況。

研究表明COPD患者的炎癥與肺功能下降存在聯系，IL-6與氣道的阻塞程度呈現出相關性[14,18]；較高的CRP水平與肺功能的加速下降存在聯系[19]。Zemans等[20]的研究中發現SP-D與肺氣腫的進展有關，CRP、SP-D等生物標志物與FEV1下降相關。我們的研究發現FeNO、血清IL-6、CRP、SP-D與MMEF/FVC值呈負相關，IL-6、CRP與FeNO呈正相關，這也說明血清標志物和肺功能可較好地反映疾病的嚴重程度。肺功能、FeNO等無創且重復性好的檢測指標，在小氣道的評估中具有很高的臨床應用價值。MMEF/FVC是評估小氣道阻塞的可靠指標[3]。COPD患者FeNO水平與小氣道功能障礙程度之間存在相關性[21]。在我們的研究中比較了ROC曲線下面積，發現MMEF/FVC單獨用于COPD早期篩查的價值欠佳，但MMEF/FVC聯合FeNO和血清標志物可更好地早期篩查COPD以評估COPD患者的病情；MMEF/FVC單獨用于診斷COPD的效率已經很高(AUC接近1)，聯合其他指標診斷已無意義。

綜上所述，本研究發現MMEF/FVC、FeNO和血清標志物在COPD的不同階段存在差異。在COPD的早期篩查中，MMEF/FVC、FeNO和血清標志物聯合篩查的方式較單一指標應用價值更高，可提高臨床診斷效率，為早期COPD的篩查提供依據。