GDF-15對COPD患者嚴重程度評估及再次入院的診斷價值分析*

魏小婉，魯美霞，楚荷瑩

鄭州大學第一附屬醫院呼吸與危重癥醫學科一，河南鄭州 450052

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是呼吸系統最常見的慢性氣道炎癥性疾病，在全球死亡病因中排名第3[1]。慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)通常是由于受涼、病毒和細菌入侵或其他原因引起呼吸道癥狀的短期內迅速加重，且需要住院等額外治療。AECOPD常常導致患者肺功能急劇惡化，生活質量嚴重降低，以后更頻繁地發生病情急性加重及再次住院的情況[2]。研究表明，COPD患者病死率和發生并發癥的風險隨著每一次再次入院而增加[3]。因此，降低再次入院概率是COPD系統化管理的重要目標[1-2]。

生長分化因子-15(GDF-15)又稱巨噬細胞抑制因子-1，是轉化生長因子β超家族成員之一[4]。GDF-15在正常生理條件下正常表達，但在炎癥、衰老、吸煙、癌癥[5]、氧化應激[6]和缺氧等病理條件下水平升高。然而，GDF-15水平與COPD患者因急性加重而再次入院之間的關系研究較少。本研究探討GDF-15與COPD嚴重程度的關系及對AECOPD患者再次入院的診斷價值。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取本院2020年8—10月收治的AECOPD患者28例為AECOPD組，穩定期COPD患者15例為穩定期COPD組，同期在本院進行體檢的體檢健康者26例為對照組。納入標準:(1)按照相關標準診斷為COPD的患者[1]；(2)AECOPD患者來自本院呼吸與危重癥醫學科住院患者，有明顯胸悶、氣喘等臨床癥狀；(3)穩定期COPD患者無短期內呼吸道癥狀，且3個月以上未口服糖皮質激素或抗菌藥物。

排除標準：(1)有其他呼吸系統疾病者(如哮喘、活動性肺結核、肺膿腫、肺間質纖維化)；(2)嚴重肝功能衰竭、腎功能損傷、心腦血管疾病、惡性腫瘤患者；(3)年齡大于85歲或小于15歲者。本研究經本院醫學倫理委員會批準(倫理編號2021-KY-0472-003)，所有受試者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1血液標本的收集和處理 采用乙二胺四乙酸抗凝管采集COPD患者(入院24 h內)和體檢健康者外周靜脈血3～5 mL。所有標本均在收集6 h內處理，將血標本放在大型臺式高速冷凍離心機(德國Eppendorf)上以4 ℃、250×g離心10 min，得到的上清液轉移到無菌無酶的小型離心管中，于-80 ℃超低溫冰箱中保存。

1.2.2酶聯免疫吸附試驗(ELISA) 血清中GDF-15水平采用人GDF-15 ELISA試劑盒檢測。按照廠家說明書，采用梯度稀釋標準(1.25、2.50、10.00、20.00、40.00 ng/mL)稀釋待測樣品。在孵育、洗滌、顯色、終止后，將空白孔清零，用分光光度儀在波長為450 nm處測量每個孔的吸光度(A)。用標準濃度(橫坐標)和吸光度(縱坐標)繪制標準曲線，并計算函數方程。根據公式和A值計算樣品中GDF-15的血漿水平。

1.3資料收集與隨訪 患者性別、年齡等基本信息于入院當天采集，各實驗室檢查結果于患者入院24 h內在檢驗報告中查詢。并依據相關標準：降鈣素原(PCT)<0.05 mg/dL、C-反應蛋白(CRP)<5 mg/L評估疾病嚴重程度。收集COPD評估測試問卷(CAT)評分，于入院24 h內對患者進行問卷調查，并分為<20分、≥20分兩類[1]；通過醫院電子病歷系統及檢查報告收集患者入院24 h內肺功能相關指標結果、住院時長等，并根據慢性阻塞性肺疾病全球倡議指南(GOLD)將其分為4個等級，第1秒用力呼氣容積(FEV1)≥80%(GOLD 1級)、FEV1在50%～<80%(GOLD 2級)、FEV1在30%～<50%(GOLD 3級)、FEV1<30%(GOLD 4級)。采用電話訪談的方式，隨訪AECOPD患者，隨訪時間截止2021年10月。

2 結 果

2.1各組基線資料比較 與穩定期COPD組和對照組比較，AECOPD組患者年齡較大，男性占比較多，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 各組基線資料比較

2.2各組實驗室檢查、肺功能、CAT評分及GOLD分級比較 AECOPD組CRP水平明顯高于穩定期COPD組及對照組(P<0.05)，但PCT水平在AECOPD組與穩定期COPD組中比較，差異無統計學意義(P=0.302)。AECOPD組患者肺功能檢查指標結果低于穩定期COPD組及對照組(P<0.05)。見表2。

表2 各組實驗室檢查、肺功能、CAT評分及GOLD分級比較

2.3各組GDF-15水平比較 AECOPD組患者血清GDF-15水平為(53.71±17.37)pg/mL，穩定期COPD組血清GDF-15水平為(34.81±10.51)pg/mL，對照組血清GDF-15水平為(28.65±9.05)pg/mL，AECOPD組患者血清GDF-15水平明顯高于穩定期COPD組和對照組(P=0.033)。在COPD患者中，吸煙者血清GDF-15水平高于非吸煙者(P=0.005)。將評估COPD患者嚴重程度的各指標如GOLD、CAT評分、CRP、PCT等分級，比較GDF-15水平，結果發現GOLD 1～2級患者的GDF-15水平較低，但差異無統計學意義(P>0.05)，CAT評分<20分、CRP≤5 mg/dL、PCT≤0.05 g/L、FEV1≥80%、FEV1/FVC≥70%的患者GDF-15水平較低(P<0.05)。見表3。

表3 各組GDF-15水平比較或M(IQR)，pg/mL]

續表3 各組GDF-15水平比較或M(IQR)，pg/mL]

2.4GDF-15水平與各臨床指標的相關性分析 COPD患者血清GDF-15水平與吸煙數目、CAT評分、CRP和PCT均呈正相關(P<0.05)。此外，AECOPD組患者血清GDF-15水平與住院時長呈正相關(P<0.05)。見表4。

表4 GDF-15水平與各臨床指標的相關性

2.5GDF-15對AECOPD患者再次入院的診斷價值 28例AECOPD患者中有1例住院期間死于心搏驟停。因此，對27例患者進行為期1年的隨訪，結果顯示13例患者因病情急性加重再次入院(再次入院率為48.15%)，其中2例患者死亡(病死率為7.41%)。應用ROC曲線分析GDF-15診斷AECOPD患者再次入院的最佳臨界值為51.34 pg/mL，曲線下面積(AUC)為0.718(95%CI0.510～0.930)，靈敏度和特異度分別為69.23%、86.67%。

2.6再次入院組和未再次入院組各項指標比較 將AECOPD患者根據是否再次入院分組，再次入院組14例，未再次入院組14例，結果發現再次入院組患者血清GDF-15水平明顯高于未再次入院組患者(P=0.007)，再次入院組患者CAT評分>20分、GOLD分級3～4級及使用呼吸機占比高于未再次入院組(P<0.05)。見表5。

表5 再次入院組和未再次入院組各項指標比較

2.7影響因素分析 單因素Logistic回歸分析顯示，GDF-15(OR=1.063,95%CI1.007～1.123，P=0.027)是AECOPD患者再次入院的影響因素，然而將GOLD分級、CAT評分、是否使用呼吸機、GDF-15等納入多因素Logistic回歸分析，差異卻無統計學意義(P>0.05)。

3 討 論

本研究發現GDF-15在COPD患者中水平升高，并與COPD患者的嚴重程度、吸煙數目、全身炎癥反應水平和肺功能指標有關。而且因急性加重而再次入院患者的血清GDF-15水平明顯高于未再次入院者。表明GDF-15對AECOPD患者再次入院有一定的診斷價值。

COPD是一種慢性呼吸系統炎癥性疾病，AECOPD是COPD患者入院和再次入院的主要原因之一，主要表現為COPD患者呼吸系統癥狀出現急性加重(呼吸困難、咳嗽加劇、咳痰量較日常增多，或者痰液變為膿性)，需要改變藥物甚至住院治療[1-3]。對于AECOPD患者，因急性加重而再住院十分常見，接近60%的患者在病情急性加重后的一年內其病情會再次急性加重[7]。SUISSA等[8]對首次因COPD住院的73 106例患者進行了長期隨訪，發現COPD患者在第2次急性加重后健康狀況迅速下降，并且每一次需要住院治療后都會增加病情惡化和死亡的風險。預防COPD患者的頻繁急性加重和再住院已經成為國際公認的COPD系統化管理和降低相關醫療費用的首要目標[9]。因此，尋找COPD患者再次入院的潛在預測因素，對高危患者進行針對性治療，成為降低COPD患者再住院率的有效措施。先前的研究已經確定一些社會經濟因素和臨床因素是COPD患者再次入院的潛在預測因素[10-13]，然而關于GDF-15對 COPD患者再次入院的研究報道較少。

GDF-15是一種相對分子質量大小約為25×103的蛋白質，最初在巨噬細胞中發現。后來發現其在多種組織中均廣泛表達，在前列腺和胎盤中表達較高，在心肌、肺、腎、腦、肝和腸中表達較低[11]。研究表明，GDF-15是巨噬細胞、上皮細胞、心血管細胞等在受到不良刺激后迅速產生的一種細胞因子，可調節細胞衰老和凋亡[4]。它也是不良心血管事件、腎功能衰竭[12]、全身多器官功能衰竭[13]、糖尿病[14]等的預測生物標志物。在本研究中發現GOLD分級 1～2級的患者GDF-15水平較低，但差異無統計學意義(P>0.05)。CRP≤5 mg/dL的患者GDF-15水平較低(P<0.05)，而FEV1<80%、FEV1/FVC<70%較低的患者GDF15水平較高，并且GDF-15水平與CRP、PCT及CAT評分均呈正相關(P<0.05)。表明GDF-15與COPD的嚴重程度和全身炎癥反應有關。血清GDF-15水平在吸煙者中高度表達，并與吸煙數目呈正相關，這與先前的研究一致[15]。在AECOPD患者中，GDF-15水平與住院時長呈正相關。這些結果表明，GDF-15水平較高的患者臨床癥狀更明顯，病情更嚴重，肺功能更差，全身炎癥反應更重，需要更積極的治療。

本研究發現再次入院患者血清GDF-15水平明顯較高，且CAT評分≥20分、GOLD分級3～4級及使用呼吸機的人數多于未再次入院者，應用ROC曲線分析GDF-15診斷AECOPD患者再次入院的最佳臨界值為51.34，曲線下面積(AUC)為0.718，靈敏度和特異度分別為 69.23%、86.67%。單因素 Logistic回歸分析發現GDF-15是COPD患者再次入院的影響因素，然而將GOLD分級、CAT評分、是否使用呼吸機、GDF-15等納入多因素Logistic回歸分析，差異卻無統計學意義(P>0.05)，可能與納入樣本量較少、隨訪時間較短，影響患者再次住院的混雜因素較多有關。GDF-15在COPD中的具體機制尚不清楚。WU等[16]研究表明，在香煙煙霧刺激下，GDF-15通過激活磷酸肌醇-3-激酶通路促進黏蛋白表達，從而導致COPD患者氣道中黏液過量產生。WU等[17]進一步發現GDF-15蛋白與激活素樣激酶受體1結合，并通過激活Smad1通路促進氣道上皮細胞衰老。這些發現可能有助于解釋本研究結果，即GDF-15水平高的COPD患者臨床癥狀更嚴重，肺功能指標更差，且更有可能因COPD急性加重而再次入院。檢測COPD患者GDF-15水平有助于評估疾病嚴重程度，指導治療決策。GDF-15水平較高的AECOPD患者由于病情急性加重，再次入院風險增加，應加大治療力度，加強隨訪，降低再次入院風險。

本研究有一定的局限性。(1)本研究為橫斷面研究，無法驗證GDF-15與COPD急性加重的因果關系；(2)沒有探討GDF-15在COPD中的具體機制；(3)該研究的樣本量相對較少，從同一個中心招募，隨訪時間較短。因此，需要一個多中心、大樣本的長期隨訪研究來驗證當前的結果。

綜上所述，GDF-15水平升高與COPD的嚴重程度和全身炎癥反應有關。此外，GDF-15水平對AECOPD患者再次入院具有一定的診斷價值。