特發性肺纖維化預后標志物的研究進展

徐莉莉，洪赟晢，李智慧，于寧霞，邸家琪，楊曙光，林青青，余學慶，3*

特發性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）是一種慢性的纖維化型間質性肺疾病，臨床主要表現為刺激性干咳、進行性呼吸困難和肺功能下降［1］。有報道表明近年來IPF的發病率呈上升趨勢［2］，且IPF病死率高［3］、經濟負擔重［4］，嚴重損害患者的生活質量，已成為危害社會公共健康的重大問題。在疾病早期準確評估IPF患者的預后有助于加強疾病管理、改善患者結局，但IPF患者預后較差，中位生存期僅為2.7～3.0年［5］，且IPF的自然病程具有多樣性難以預測，給臨床管理帶來了巨大挑戰。目前臨床常以“臨床癥狀”“肺生理學指標”“放射學資料”等常見指標來評估IPF患者的預后，但通過上述指標評估疾病預后的準確性較低［6］。生物標志物是一種可以客觀評估機體生理、病理過程及機體對藥物反應的指標。特異度高、靈敏度高、重復性好的預后標志物可以協助判斷IPF患者的危險分層與結局［7］。近年來隨著IPF研究的不斷深入，與預后生物標志物相關的研究逐漸成為熱點，許多研究揭示出可能的全新預后生物標志物。本文從蛋白、基因、微生物菌落、細胞等方面歸納總結近年來IPF預后生物標志物的研究現狀，以期能夠為臨床高危患者的早期識別及個性化干預方案的制定提供客觀指標，為IPF的精準治療、管理提供依據。

1 蛋白標志物

1.1 本文文獻檢索策略 計算機檢索PubMed、Web of Science、中國知網（CNKI）等數據庫，檢索時間設定為建庫至2022年2月，中文檢索詞包括“特發性肺纖維化”“特發性肺間質纖維”“生物標志物”“預后”“結局”“生存”，英文檢索詞包括“idiopathic pulmonary fibrosis”“idiopathic pulmonary interstitial fibrosis”“bio marker”“prognostic”“prognosis”“outcome”“surv ival”。納入標準：主題為特發性肺纖維化預后生物標志物的相關文獻。排除標準：與本文主題無關聯、質量差、無法獲得全文的文獻，最終獲得文獻94篇，本文納入文獻56篇。

1.2 涎 液 化 糖 鏈 抗 原 6（krebs von den lungen-6，KL-6） KL-6是一種在呼吸性細支氣管、Ⅱ型肺泡細胞和漿液性支氣管腺細胞表達的高分子量糖蛋白［8］，是一種MUC1黏蛋白，在組織的異常創傷修復和重建中發揮關鍵作用，可誘導肺纖維化形成，從而加重肺損傷［9］。多項對KL-6預后作用的研究發現，IPF患者體內的KL-6水平明顯高于正常人，且KL-6水平較高IPF患者的生存率可能更低［10-12］。動態監測KL-6水平發現，與KL-6未持續升高或呈小幅度持續升高的IPF患者相比，KL-6水平大幅度持續升高的患者生存率明顯降低［11］。雖然上述研究均認為KL-6水平與IPF的預后相關，但最新一項薈萃分析研究結果顯示，KL-6水平與死亡率之間未存在明顯相關性［13］。但該薈萃分析納入的臨床研究較少，且以回顧性研究為主，檢測方法異質性較大，存在一定的局限性。在生物標志物聯合應用方面，HAMAI等［14］發現與應用單個生物標志物預測IPF患者的生存率相比，血清KL-6和基質金屬蛋白酶7（matrix metallopeptidase-7，MMP-7）聯合應用的預測效果更佳。上述研究表明，雖多數研究支持KL-6是IPF的預后標志物，但仍存在一定的爭議，因此今后應擴大樣本量進行前瞻性縱向臨床研究，以進一步驗證KL-6對IPF患者預后的預測價值。另外合并肺癌的IPF患者血清KL-6水平明顯升高［15］，因而使用KL-6對IPF患者進行臨床病情評估時還需關注合并癥對指標的影響，以辨明KL-6升高原因。

1.3 表面活性蛋白 表面活性蛋白A（surfactant protein A，SP-A）、表面活性蛋白-D（surfactant protein D，SP-D）均為親水性蛋白，主要分布于肺泡表面，由Ⅱ型肺泡上皮細胞及克氏細胞分泌，參與機體的多種免疫調節過程，并與IPF的預后相關［16］。研究表明，IPF患者的血清SP-A和SP-D水平明顯升高，且血清SP-A和SP-D水平較高的IPF患者死亡風險較高［17-18］。然而血清SP-A和SP-D對IPF預后是否具有預測價值仍存在爭議。TAKAHASHI等［19］發現血清SP-D水平較高的IPF患者生存率較低，而血清SP-A水平對IPF患者的生存率無明顯影響。KINDER等［20］發現血清SP-A水平高的IPF患者早期死亡率高，而血清SP-D水平對患者的早期死亡率無明顯影響。因SP-A與SP-D預后的預測價值尚存爭議，未來可進一步開展相關研究以明確二者的預后價值，以期為臨床應用提供參考。

1.4 基 質 金 屬 蛋 白 酶（matrix metalloproteinases，MMPs） MMPs是一類含鋅的內肽酶，可參與基膜破壞、細胞外基質重塑、上皮細胞凋亡等多種病理、生理過程。MMP-7是MMPs家族中重要一員，可通過釋放潛在的轉化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）促進膠原蛋白合成及纖維母細胞生長，加快纖維化進程［21］。RICHARDS等［22］最早提出血漿MMP-7基線水平可預測IPF患者的生存期，血漿MMP-7水平較高的IPF患者中位生存期僅約2年，水平較低的IPF患者中位生存期約為4年。SONG等［23］進一步研究發現，血漿MMP-7水平較高（≥12.1μg/L）的IPF患者全因死亡率明顯升高，并提出MMP-7、SP-A和KL-6聯合預測優于單個標志物預測的準確性。一項前瞻性隊列研究對SONG等［23］的研究結果進行驗證，結果表明當血漿MMP-7水平閾值為12.1 μg/L時，預測IPF患者全因死亡率的靈敏度和特異度分別為95.2%和63.2%，提示MMP-7可作為早期識別IPF預后情況的生物標志物［24］。在血清MMP-7的動態檢測方面，一項多中心、前瞻性、發病率-死亡率試驗首次證明了血清MMP-7水平連續變化模式也可預測IPF疾病惡化風險率［25］。MMP-10可表達于肺泡上皮細胞和肺泡巨噬細胞中，在細胞外基質降解和重塑過程中起著重要作用。SOKAI等［26］開展了一項小樣本、單中心的前瞻性隊列研究，發現血清MMP-10水平較高的IPF患者死亡率明顯升高。目前MMP-7在預后方面研究較多，且研究結果一致，是較為可靠的預后標志物，未來或有望實現臨床應用。MMP-10可能是IPF潛在的預后標志物，但鑒于相關臨床研究較少，仍有待大樣本、多中心的臨床研究驗證。

1.5 趨化因子 趨化因子13（chemotactic factor 13，CXCL13）主要由次級淋巴組織、淋巴結及濾泡樹突狀細胞分泌，可趨化B細胞因子，并參與組織的損傷修復［27］。近年來有學者發現CXCL13可參與IPF的發病過程并與預后相關。研究表明，IPF患者肺組織和外周血中CXCL13的比例均明顯增加［28-29］，外周血CXCL13水平與IPF患者的肺功能水平呈負相關，與HRCT評分呈正相關［28］，且CXCL13水平較高的IPF患者的無移植生存期（transplant-free survival，TFS）明顯縮短，死亡率也明顯升高［30-31］。因此，CXCL13可能是IPF的預后標志物。

趨化因子配體18（chemokine ligand 18，CCL18）屬于CC型趨化因子之一，主要由巨噬細胞產生，可參與機體免疫調節、炎性反應及膠原蛋白合成的過程［32］。研究表明IPF患者的血清和支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中CCL18均升高，基線血清CCL18水平較高的IPF患者死亡率明顯升高［32-33］。研究還發現無論是否經抗纖維化治療，CCL18均可用于預測IPF患者的生存率和疾病進展［34-35］。上述研究表明CCL18也可能是與免疫相關的IPF預后標志物。

1.6 潛在轉化生長因子結合蛋白2（Laten-transforming growth factor β-binding protein-2，LTBP-2） LTBP-2是一種細胞外基質蛋白，主要表達于肺部、皮膚和大血管中，與肺、心臟、皮膚等多個器官的組織重塑或纖維化有關［36-37］。ENOMOTO等［38］開展了一項小型回顧性隊列研究，結果顯示血清LTBP-2水平較高（≥18μg/L）的IPF患者全因死亡風險明顯升高，證明血清LTBP-2可作為IPF潛在的預后標志物。張致蒼等［39］回顧性分析120例IPF患者時發現，血清LTBP-2水平較高（≥12.25 μg/L）的IPF患者預后不佳。丁麗麗等［40］進一步研究了血清LTBP-2水平與IPF預后的關系，認為LTBP-2、高遷移率族蛋白B1（high mobility group protein B1，HMGB1）、晚期糖基化終末產物（advanced glycation end product，AGE）/AGE受體聯合預測IPF預后效果優于LTBP-2單獨預測。以上研究均提示血清LTBP-2可能是IPF的預后標志物，但由于目前相關研究較少且以回顧性研究為主，LTBP-2的預后價值有待進一步研究驗證。

1.7 S100蛋白 S100蛋白又稱鈣結合蛋白，參與機體鈣平衡、細胞凋亡、增殖等過程［41］。S100A4、S100A8、S100A9和S100A12是S100蛋白家族中的重要成員。S100A4表達于巨噬細胞、內皮細胞、成纖維細胞等細胞中，可活化肺成纖維細胞，從而促進肺纖維化的形成［42］。有研究發現，與正常人相比IPF患者血清S100A4水平明顯升高［43］。AKIYAMA等［44］研究表明，基線血清S100A4水平較低（<22.3 μg/L）的IPF患者2年累計存活率為77.0%，但血清S100A4水平較高（≥22.3μg/L）的IPF患者為41.7%，提示S100A4水平較高的IPF患者預后可能更差。S100A8和S100A9均可表達于單核細胞和中性粒細胞，S100A8/A9異源二聚體與肺纖維化進展密切相關［45］。據報道，IPF患者BALF中的S100A9水平明顯高于健康人及其他間質性肺病患者，S100A9水平與IPF患者的肺功能惡化及晚期情況相關［46-48］。S100A12主要在單核細胞中表達［49］。研究表明S100A12水平較高的IPF患者TFS明顯縮短，死亡風險明顯增高［22］。LI等［50］從基因角度對 S100A12、S100A8和S100A9與IPF的預后進行分析，結果顯示S100A12、S100A8或S100A9高表達的IPF患者的無進展生存期（progression-free survival，PFS）、TFS更短，且在IPF患者的預后預測方面，S100A12優于S100A8和S100A9。以上研究提示S100A4、S100A8、S100A9、S100A12可能是IPF患者潛在的預后標志物。

1.8 血管生成素 2（angiopoietin-2，Ang-2） Ang-2作為血管生長因子家族的重要一員，參與肺血管生成及血管通透性的調控過程［51］，可能是IPF的潛在預后標志物。日本一項納入75例IPF患者的回顧性研究顯示，Ang-2高濃度組（≥1.9 μg/L）IPF患者的5年生存率明顯降低［52］。我國一項納入91例IPF患者的臨床研究顯示，預后不良組患者Ang-2水平明顯升高，Cox分析提示Ang-2水平對IPF患者預后的預測能力良好［53］，這與前期研究結果一致［52］。以上研究提示Ang-2可能是IPF的預后標志物，但限于這兩項研究均為單中心、回顧性研究，且樣本量不大、證據級別較低，尚需進一步開展多中心、前瞻性、大樣本的臨床研究去驗證。

2 基因標志物

2.1 MUC5B基因啟動子單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism，SNP） MUC5B基因編碼黏蛋白5B，有助于氣道黏液的產生和平衡，并在氣道防御中起關鍵作用［54］。MUC5B啟動子位點rs868903和rs35705950不僅與IPF患者的易感性相關，而且與IPF患者的預后密切相關。在MUC5B啟動子rs868903的研究方面，WANG等［55］的研究表明，與攜帶MUC5B rs868903的TT基因型的IPF患者相比，攜帶CT和CC基因型的患者的平均總生存期（overall survival，OS）明顯縮短。然而宋永娜等［56］研究發現，與攜帶MUC5B rs868903的TT基因型IPF患者相比，攜帶CT和CC基因型患者的OS差異無統計學意義，這與WANG等［55］的研究結果矛盾。據報道我國攜帶MUC5B啟動子rs35705950T等位基因IPF患者OS明顯縮短、5年死亡率明顯增加［56-57］；但另有研究發現無論是否經抗纖維化治療，攜帶MUC5B啟動子rs35705950T等位基因的的IPF患者死亡率更低，存活期更長［58-60］。上述研究表明，MUC5B啟動子rs868903和rs35705950多態性的具體預后作用存在爭議，仍需開展大規模的臨床研究以進一步驗證。

2.2 TOLLIP基因啟動子SNP TOLLIP基因編碼一種Toll作用蛋白TOLLIP。TOLLIP蛋白是一種重要的免疫蛋白，主要表達于巨噬細胞、Ⅱ型肺泡和基底細胞，可調節TGF-β和Toll樣受體信號通路介導的免疫反應［61］。在一個大樣本、多中心的全基因組關聯研究中，首次證明了一種新的位于11p15.5的TOLLIP基因的易感性遺傳變異，并發現攜帶TOLLIP啟動子rs5743890G等位基因的IPF患者死亡率明顯升高［61］。STERCLOVA等［62］在隨訪IPF患者18個月后，發現攜帶TOLLIP啟動子rs111521887G等位基因的IPF患者肺功能下降更明顯。另一項研究結果顯示，與攜帶TOLLIP啟動子rs5743890的TT基因型患者相比，攜帶CT基因型的患者生存率和中位疾病進展時間明顯降低［63］。以上研究表明，TOLLIP啟動子 rs5743890、rs111521887、rs5743890多態性可能是IPF的預后標志物，但限于相關研究較少，缺乏驗證性研究，未來仍需進一步明確其預后價值。

2.3 端粒長度（telomere length，TL）和端粒酶基因端粒是位于染色體末端的特殊結構，由多個重復的非編碼核苷酸序列組成，可保持染色體的完整性。據報道，TL的過度縮短與衰老、異常組織修復相關［64-66］。多項研究表明，白細胞TL較短的IPF患者高分辨CT顯示其肺蜂窩程度較重，TFS明顯縮短，生存率明顯降低［67-69］。有學者發現Ⅱ型肺泡細胞TL較短的患者生存率也明顯降低［70］。端粒酶是一種逆轉錄酶，包含端粒 酶 RNA組 分（telomerase RNA component，TERC）和端粒酶反轉錄酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）兩個核心部分。ZHENG等［71］的研究首次發現，攜帶TERT基因罕見變異的IPF患者生存期短，且患者發生急性惡化的風險高，推測可能與攜帶TERT突變載體的IPF患者TL明顯縮短有關［72］。綜上所述，TL和TERT基因突變可能是IPF患者的預后標志物。

3 微生物菌落標志物

人體呼吸道上皮表面存在特定的微生物菌落，肺部微生物菌落多樣性及細菌負荷的改變可影響IPF的發生、發展。研究表明，IPF患者BALF微生物菌落的多樣性明顯降低，細菌負荷明顯增加［73-74］。HAN等［73］發現IPF患者BALF中特定葡萄球菌和鏈球菌的操作分類單元（operational taxonomic units，OTU）與IPF疾病進展明顯相關，但葡萄球菌屬和鏈球菌屬中具體哪些特定菌種與疾病進展相關尚需進一步研究確定。陳存榮等［74］研究發現，BALF中肺炎鏈球菌、金黃色葡萄球菌、奈瑟球菌、溶血葡萄球菌的檢出率與IPF患者的預后呈負相關。也有學者對細菌負荷研究后發現，細菌負荷較高的IPF患者死亡率明顯增加，攜帶MUC5B啟動子rs35705950T等位基因的IPF患者細菌負荷較低［58］，推測其原因可能與黏蛋白對氣道黏液分泌及黏液纖毛清除功能的影響有關，若黏液纖毛清除功能減退，細菌則可在下呼吸道持續存在，從而導致細菌負荷升高。肺微生菌落的多樣性與IPF患者的預后也存在一定的相關性，肺微生組多樣性減少的IPF患者，肺功能下降較快，診斷1年后的死亡率較高［75］。MOLYNEAUX等［76］運用加權基因共表達網絡分析等方法，對宿主轉錄組和微生物組的特征進行綜合分析，結果顯示藍色模塊與IPF患者的奈瑟菌屬OTU、存活率呈負相關；綠松石色模塊與IPF患者存活率呈正相關，且該模塊BALF的細菌負荷明顯降低。該研究首次證明了在IPF患者中存在宿主與微生物環境之間的相互作用關系，且二者與IPF患者生存率也存在相關性。綜上所述，微生物菌落及菌落多樣性可能是IPF患者的預后標志物。

4 纖維細胞

血液中的纖維細胞是一類來源于骨髓的間充質干細胞，表達膠原蛋白1、白細胞CD45和造血干細胞CD34等表面標志，產生各種細胞外基質蛋白和細胞因子，可促進肺纖維化進程［77-78］。研究表明IPF患者體內的循環纖維細胞明顯增加，且當纖維細胞計數高于血液總白細胞計數的5%時，IPF患者的中位生存期明顯縮短［79-80］。一項前瞻性、多中心、縱向隊列研究［81］使用與MOELLER等［80］相同的標準對纖維細胞的預后作用進行驗證，發現當基線血清纖維細胞計數≥總白細胞計數的2.2%時，IPF患者的3年死亡風險增加，這與MOELLER等［80］研究一致，提示纖維細胞可能是IPF預后標志物。然而有研究表明，IPF急性加重患者的纖維細胞計數明顯高于IPF穩定患者［80-81］，因此未來使用纖維細胞作為IPF患者預后評估指標時，仍需進一步定量研究急性加重對于該指標的影響。

5 思考與展望

綜上所述，IPF預后標志物的研究已經取得一定進展，但整體研究仍存在許多不足。臨床對多數生物標志物（Ang-2、LTBP-2、TOLLIP啟動子SNP、微生物菌落等）開展的預后研究數量較少，且以單中心、小樣本、回顧性研究為主，缺乏大樣本、多中心、前瞻性的臨床研究驗證。臨床對部分生物標志物（KL-6、SP-A、SP-D、MUC5B啟動子SNP）開展的預后研究數量相對較多，但這些生物標志物的預后作用尚存爭議，未來仍需進一步研究。僅有個別生物標志物（MMP-7、TL、纖維細胞）開展的預后研究數量較多，且研究結果的一致性較高，是目前較為可靠的IPF預后標志物。除本文詳述的預后標志物外，也有學者認為骨橋蛋白、透明質酸、層黏連蛋白、抗凝血酶Ⅲ、腫瘤標志物等生物標志物均與IPF的預后相關，但由于其相關研究少，循證醫學證據不足，預后價值有待進一步確定。此外，與單個生物標志物的預測相比，多個生物標志物聯合預測的準確性可能更佳［14，23，41］，但相關研究較少。因此，未來仍需對上述IPF預后標志物進行單個或多個聯合的多中心、大樣本、前瞻性的臨床研究，以進一步驗證其臨床價值，并積極運用到臨床中，以期輔助臨床進行IPF的危險分層，協助預測IPF的臨床結局，為IPF早期干預方案的制定提供依據，進而改善IPF患者的結局。

作者貢獻：徐莉莉、余學慶負責文章的構思與設計，對文章整體負責，監督管理；徐莉莉制定檢索策略并撰寫論文；洪赟晢、李智慧、于寧霞負責文獻檢索和整理；洪赟晢、林青青負責論文修訂；邸家琪、楊曙光負責文章的質量控制及審校。

本文無利益沖突。