血清內皮抑素、VEGF、EOS、NLR水平與慢性阻塞性肺疾病急性加重的相關性研究

余玲玲，劉 寧，劉 冬，許西琳，高 巖，辛雯艷，何小雙，李皖豫

(1.石河子大學醫學院，新疆 石河子 832000；2.石河子大學第一附屬醫院呼吸內科，新疆 石河子 832000)

慢性阻塞性肺疾病(COPD，簡稱慢阻肺)是一種常見的可以預防和治療的疾病，其特征是持續存在的呼吸道癥狀和氣流受限，通常是由于大量接觸有害顆粒或氣體引起的氣道和(或)肺泡異常導致，并受到宿主因素如肺發育異常的影響，合并癥可增加COPD的致殘率和死亡率[1]。COPD是世界上發病率和死亡率的主要原因之一，從1990年～2013年，從疾病負擔的第八位上升到第五位，并成為2013年全球死亡的第四大原因[2]。目前，慢性阻塞性肺疾病急性加重(AECOPD)的診斷完全依賴于主觀的臨床表現，缺乏客觀有效的生物標志物，因此AECOPD的早期預測和規范診療顯得尤為重要。臨床上急需尋找一種無創、易于檢測、對AECOPD有較高特異性的生物標志物來對其作出早期診斷。血管內皮生長因子(VEGF)是一種有效的血管生成介質，在肺發育和生理中具有多重作用[3]，并在COPD的氣道炎性反應及氣道重構中具有重要作用[4]；中性淋巴細胞比值(NLR)[5]、血嗜酸性粒細胞(EOS)[6]是較為公認的可評估AECOPD發生的指標，并隨著COPD 的嚴重程度而增加。大樣本研究表明其與 AECOPD及COPD嚴重程度相關，并可作為AECOPD預測因子。目前國內外對血清內皮抑素在AECOPD的動態變化研究較少，本研究通過觀察AECOPD患者血清內皮抑素、VEGF、NLR、EOS水平的動態改變，探討其聯合檢測在COPD中的診斷意義。

1 資料與方法

1.1一般資料：回顧分析2020年10月～2021年6月石河子大學醫學院第一附屬醫院呼吸科住院的AECOPD患者，并經7～14 d治療后進入COPD期的50例患者為觀察組，男30例，女20例；平均年齡(65.1±8.2)歲。納入標準：符合《慢性阻塞性肺疾病急性加重診治中國專家共識》( 2020年更新版)的診斷標準。排除標準：12周內有肺炎、肺結核、肺纖維化、惡性腫瘤和風濕病的患者被排除在外。另外，選擇同時在院進行體檢的健康成年人50例作為對照組，男26例，女24例；平均年齡(64.2±9.3)歲。本研究經過本院醫學倫理委員會同意。見表1所示，兩組患者之間的年齡、性別比例、吸煙指數比較差異無統計學意義(P>0.05)。

表1 兩組一般資料比較

1.2方法：記錄患者入院第1天及治療后7～14 d的NLR、EOS。觀察組患者于入院第1天及治療后7～14 d采集5 ml靜脈血，對照組于體驗時采集5 ml靜脈血，在4℃以3 000 r/min離心10 min，然后對血清進行等分并在-80℃下儲存直到分析。采用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定血清中內皮抑素、VEGF水平，人血清內皮抑素、VEGF酶聯免疫分析試劑盒購自泉州市九邦生物科技有限公司，嚴格按照說明書操作。

2 結果

2.1AECOPD、COPD穩定期及對照組血清內皮抑素、VEGF、NLR、EOS表達量比較：AECOPD患者血清內皮抑素、VEGF、NLR、EOS表達量明顯高于COPD穩定期患者和對照組，COPD穩定期患者血清內皮抑素、VEGF、NLR、EOS表達量高于對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 AECOPD、COPD穩定期及對照組血清內皮抑素、VEGF、NLR、EOS 表達量比較[中位數(四分位數間距)，n=50]

2.2患者COPD急性加重期與穩定期血清內皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值：內皮抑素的ROC曲線的AUC為0.62±0.06(95%CI:0.509 1～0.729 7),以血清內皮抑素的陽性臨界值,其診斷靈敏度為70%,特異度為56%；VEGF的ROC曲線的AUC為0.65±0.05(95%CI:0.538 1～0.753 5),以VEGF的陽性臨界值,其診斷靈敏度為50%，特異度為76%；NLR的ROC曲線的AUC為0.66±0.05(95%CI:0.551 9～0.729 7),以NLR的陽性臨界值，其診斷靈敏度為60%,特異度為66%;EOS的ROC曲線的AUC為0.62±0.06(95%CI:0.510 8～0.730 4),以EOS的陽性臨界值,其診斷靈敏度為70%,特異度為52%。見表3。

表3 COPD患者急性加重期與穩定期內皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值

2.3AECOPD患者與健康對照組內皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值：內皮抑素的ROC曲線的AUC為0.78±0.05(95%CI:0.685 5～0.882 5),以血清內皮抑素的陽性臨界值,其診斷靈敏度為98%,特異度為60%；VEGF的ROC曲線的AUC為0.78±0.05(95%CI:0.686 4～0.868 8),以VEGF的陽性臨界值,其診斷靈敏度為96%，特異度為54%;NLR的ROC曲線的AUC為0.90±0.03(95%CI:0.838 3～0.954 9),以NLR的陽性臨界值，其診斷靈敏度為90%,特異度為72%;EOS的ROC曲線的AUC為0.76±0.05(95%CI:0.656 8～0.866 0),以EOS的陽性臨界值,其診斷靈敏度為98%,特異度為62%。見表4。

表4 COPD急性加重期與健康對照組內皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值

2.4COPD穩定期患者與健康體檢組內皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值：內皮抑素的ROC曲線的AUC為0.65±0.06(95%CI:0.530 3～0.761 7),以血清內皮抑素的陽性臨界值,其診斷靈敏度為92%,特異度為46%；VEGF的ROC曲線的AUC為0.62±0.06(95%CI:0.507 0～0.733 0),以VEGF的陽性臨界值,其診斷靈敏度為100%，特異度為38%;NLR的ROC曲線的AUC為0.79±0.04(95%CI:0.699 3～0.875 5),以NLR的陽性臨界值，其診斷靈敏度為78%,特異度為68%;EOS的ROC曲線的AUC為0.63±0.06(95%CI:0.504 8～0.748 4),以EOS的陽性臨界值,其診斷靈敏度為100%,特異度為46%。見表5。

表5 COPD穩定期患者與對照組內皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值

3 討論

隨著發展中國家吸煙率的上升和高收入國家人口的老齡化，COPD的患病率呈逐年增加趨勢[2]，COPD的死亡率也一直居高不下[7]，是一種需要長期規范化預防和治療的慢性病，因此早診早治尤為重要。眾所周知，氣道、肺實質及肺血管的慢性炎性反應在COPD發病中起重要作用，而肺血管生成通過啟動支氣管血管系統的重塑而促進COPD的進展，并且隨著疾病的進展而惡化[8]。本研究檢測的內皮抑素和VEGF主要針對肺血管重塑,而NLR及EOS主要針對氣道炎性反應。內皮抑素是一種20 kDa的肽，來源于18型膠原的羧基末端，是一種有效的血管生成抑制劑，可干擾VEGF/VEGFR信號傳導[9-10]。內皮抑素還是一種有效的內皮細胞抑制劑，它不僅可以抑制內皮細胞的功能，還可以抑制內皮祖細胞的功能，并誘導這些細胞凋亡[11-12]。它通過誘導肺內皮細胞凋亡引起肺氣腫，從而參與COPD的發病[13]。有研究表明人重組血管內皮抑素可能通過拮抗內源性VEGF的產生來抑制微血管重塑，達到減緩COPD病程進展的目的[14]，這些表明內皮抑素也可能是氣道炎性反應性疾病的生物標記物。此外，Kanazawa等[15]還提出了肺氣腫患者誘導痰中VEGF和內皮抑素水平之間的不平衡；Wu等[16]通過人體磁發光篩選技術觀察COPD患者血清內皮抑素的濃度，發現COPD患者血清內皮抑素濃度對比正常人顯著升高，并且AECOPD患者的血清內皮抑素水平高于穩定期的患者。本研究發現,內皮抑素在COPD患者的急性加重期血清中的水平高于同組治療后及健康體檢者(P<0.05),COPD患者在穩定期血清內皮抑素水平高于健康體檢者(P<0.05)，這暗示內皮抑素在COPD的發病機制中起重要作用。且健康體檢者與AECOPD患者的靈敏度和特異度分別為98%和60%；COPD穩定期患者與健康體檢者的靈敏度和特異度分別為70%和56%，顯示了其在甄別COPD急性加重期及穩定期患者和健康體檢者中的可能診斷效能。這些發現表明,內皮抑素對COPD的發病機制具有潛在影響,可能成為臨床上預后的有效指標。

VEGF能誘導內皮細胞生長、移位及血管滲漏，參與慢性炎性反應和血管生成，從而在COPD等氣道重塑、氣道高反應性疾病中起重要作用[17]。Kierszniewska-Stepien等[17]采用ELISA觀察COPD患者血清中VEGF濃度，發現輕度患者血清中VEGF濃度增高，而重度患者血清中VEGF顯著增加。Siafakas 等[18]對比正常人，發現長期缺氧的COPD患者急性發作時血清VEGF水平顯著增高，并指出VEGF可能會增加組織灌注和改善氧合來促進血管生成，進而影響氣道重塑。本研究結果顯示，VEGF參與了COPD 急性加重期發病過程并在此過程中起了相應的作用。同時，AECOPD與COPD穩定期患者的靈敏度和特異度分別為50%和70%，與健康體檢者的靈敏度和特異度分別為96%和54%，顯示了其在甄別COPD患者急性加重期、穩定期和健康體檢者中的可能診斷效能。

COPD的慢性炎性反應導致主要白細胞群、淋巴細胞和中性粒細胞的募集，后者一旦激活就會釋放中性粒細胞彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、蛋白酶-3、基質金屬蛋白酶(MMP)-8和MMP-9、髓過氧化物酶(MPO)和人中性粒細胞脂質沉積蛋白，它們積極參與肺氣腫和COPD的病理生理機制[19-20]。因此，NLR被認為是COPD疾病嚴重程度和預后的標志物。Lee等[21]對比COPD穩定期患者和健康對照組，發現COPD急性加重患者的NLR值顯著較高。Taylan等[22]通過比較NLR、CRP、WBC和血沉率(ERS)的ROC曲線，證實NLR是COPD患者病情惡化的最敏感指標，AECOPD患者的平均NLR值顯著高于病情穩定的患者和對照組，而病情穩定的COPD患者的NLR值高于對照組。本研究發現，NLR在甄別COPD患者急性加重與穩定期和健康體檢者中的較高診斷效能。

嗜酸性粒細胞可在肺組織、內皮細胞和痰中發現，當嗜酸性粒細胞被招募或激活時，嗜酸性粒細胞提供強大的促炎性反應作用，包括激活導致氣道損傷的介質，如主要堿性蛋白，它可能破壞上皮屏障，允許吸入抗原穿透；嗜酸性陽離子蛋白，引起氣道上皮細胞凋亡；嗜酸性粒細胞過氧化物酶，導致氧化性組織損傷[23]。在COPD中，上皮中趨化因子RANTES(CCL5)的上調可能導致嗜酸性粒細胞水平升高[24]。大量研究表明，穩定期COPD[25-27]和COPD加重期[28-30]均可出現一定程度的嗜酸性粒細胞相關氣道炎性反應，病情穩定期間血液嗜酸性粒細胞水平升高也可能表明病情惡化的風險更大[31]。此外，一項后續研究的初級保健數據分析表明，高血嗜酸性粒細胞水平(≥500個細胞/μL)是惡化風險的獨立預測因子[32]。本研究發現,EOS在甄別COPD急性加重期、穩定期患者和健康體檢者中的較高診斷效能。

根據血清內皮抑素、VEGF、NLR、EOS的ROC曲線截斷值，在COPD急性加重期患者與COPD穩定期的診斷中,血清內皮抑素、VEGF、NLR、EOS的準確性一般。在COPD急性加重期患者與健康體檢志愿者的診斷中,血清內皮抑素、VEGF、NLR、EOS的準確性較好。在 COPD 穩定期患者與健康體檢志愿者的診斷中,內皮抑素、VEGF、EOS的準確性較好， NLR的準確性一般。

綜上所述,內皮抑素、VEGF、NLR、EOS預測AECOPD的發生有良好的一致性，其聯合檢測可作為診斷COPD加重期和COPD穩定期的潛在標志。本研究的不足之處在于樣本量較少，未對不同肺功能分級的患者進行不同的內皮抑素、VEGF、NLR、EOS檢測分析，且未與傳統的影像學的診斷方法比較。