基于代謝組學探究COPD患者KTR與CAT評分的相關性

田永建,崔順順,周 玲,譚立明,王 偉△

1.安徽省阜陽市人民醫院檢驗科,安徽阜陽 236000;2.安徽省阜陽市人民醫院呼吸與危重癥醫學科,安徽阜陽 236000;3.南昌大學第二附屬醫院檢驗科/江西省醫學檢驗重點實驗室,江西南昌330006

色氨酸(Trp)是人體必需氨基酸,主要通過日常飲食獲取。約95%的Trp通過犬尿氨酸途徑(KP)代謝為犬尿氨酸(Kyn)。Kyn可與芳香烴受體結合,促進CD4+T淋巴細胞分化,產生調節性T淋巴細胞,影響細胞因子分泌,發揮免疫抑制和炎癥調節作用[1-2]。慢性阻塞性肺疾病(COPD)以氣道內氣流持續受阻為臨床特征,并伴有肺部氣道長期慢性炎癥和氧化應激加重[3-4]。COPD評估量表(CAT)在臨床常被用來評估COPD患者病情嚴重程度和生活質量水平[5]。有研究表明,當免疫系統被激活,吲哚胺2,3-二氧酶(IDO)活性增強時,KP的代謝會明顯改善,血漿Trp濃度可降低25%～50%,Kyn/Trp比值(KTR)將繼續升高[6]。目前少見COPD患者血漿Trp、Kyn、KTR水平變化及其與CAT評分的相關性研究報道,有待進一步探討。本研究旨在探討COPD患者KP代謝相關標志物水平變化及其與肺功能損害嚴重程度相關性的臨床應用價值。現將結果報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取阜陽市人民醫院2021年6月至2022年9月收治的85例COPD患者作為COPD組,另選取同年齡段健康體檢者60例作為對照組。COPD組男53例,女32例;年齡52～89歲,平均(70.75±9.05)歲。對照組男40例,女20例,年齡56～84歲,平均(68.37±8.21)歲。納入標準:(1)納入患者均符合2020年全球GOLD指南[7]中關于COPD的診斷標準;(2)患者有相應的癥狀和體征,如:氣流阻塞、喘息、乏力等;(3)患者吸入支氣管舒張劑如沙丁胺醇后,肺功能指標第1秒用力呼氣容積(FEV1)/用力肺活量(FVC)的比值<70%。排除標準:(1)合并其他肺部疾病者,如肺結核、肺纖維化、支氣管哮喘;(2)合并內分泌代謝和免疫功能異常者;(3)合并肝腎功能嚴重損害者;(4)合并其他炎癥性疾病者。兩組年齡、性別比較,差異無統計學意義(P>0.05),具有可比性。本研究經阜陽市人民醫院醫學倫理委員會批準(2021-141),符合1964年《赫爾辛基宣言》及其后來的修正案,并獲得了所有符合條件的參與者的書面知情同意。

1.2方法

1.2.1血液樣本檢測 取所有受檢者空腹8 h靜脈血3 mL,以3 500 r/min離心10 min后分離血漿。采用美國Waters公司提供的超高效液相色譜串聯質譜儀檢測Trp和Kyn水平。色譜柱為cortecs uplc C18 (規格:1.7 m,2.1 mm×150.0 mm);流動相A為0.1%甲酸/水溶液,流動相B為0.1%甲酸/乙腈溶液,流速為0.5 mL/min,柱溫為60 ℃;樣本體積為2 μL。梯度洗脫:流動相B 0.0～1.0 min,1% ～ 1%;1.0～2.0 min,1% ～ 12%;2.0～5.5 min,12%～14%;5.5～6.5 min,14%～95%;6.5～7.5 min,95%～95%。質譜法選擇電噴霧電離正離子模式掃描和多反應監測(MRM)模式檢測。數據分析使用MassLynx V4.2數據處理系統(Waters公司,美國)。試劑由美國Sigma-Aldrich公司和中國上海ANPEL公司提供,并嚴格按照試劑說明書操作。

1.2.2肺功能指標檢測 采用德國耶格Master Screen Diffusion肺功能儀檢測受檢者肺功能指標:FEV1、FVC、FEV1/FVC比值,操作嚴格按照美國胸科學會質量控制標準[8]檢測肺通氣功能。分別測定3次FEV1和FVC,以肺功能最優值為結果。

1.2.3CAT評分 CAT的項目包括咳嗽、咳痰、胸悶、氣喘、家務活動、外出信心、睡眠和精力。每項得分為0～5分,總分為0～40分。按0～10分、>10～20分、>20～30分、>30～40分,將COPD患者分為輕度組、中度組、重度組和極重度組。

2 結 果

2.1COPD組與對照組肺功能及血漿指標水平比較 COPD組FEV1、FVC、Trp水平及FEV1/FVC比值低于對照組,KTR高于對照組,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 COPD組與對照組肺功能及血漿指標水平比較或M(P25,P75)]

2.2不同CAT評分組患者肺功能及血漿指標水平比較 85例COPD患者根據CAT評分分為輕度組(11例)、中度組(31例)、重度組(27例)和極重度組(16例)。4組FEV1、FVC、Trp、Kyn水平,KTR和FEV1/FVC比值比較,差異均有統計學意義(P<0.05)。極重度組和重度組FEV1、FVC、Trp水平及FEV1/FVC比值低于輕度組和中度組,差異均有統計學意義(P<0.05);極重度組的Kyn水平和KTR高于輕度組、中度組和重度組,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 不同CAT評分組患者肺功能及血漿指標水平比較或M(P25,P75)]

2.3血漿Trp、Kyn水平,KTR與肺功能指標及CAT評分的相關性分析 FEV1、FVC、FEV1/FVC比值與Trp呈正相關,與Kyn、KTR呈負相關(P<0.05);CAT評分與Trp呈負相關(P<0.05),與Kyn、KTR呈正相關(P<0.05)。見表3。

表3 血漿Trp、Kyn水平,KTR與肺功能指標及CAT評分的相關性

2.4入院和出院時COPD患者CAT評分與KTR比較 COPD患者出院時CAT各項評分及KRT比入院時明顯下降,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表4。

表4 入院和出院時COPD患者CAT評分及KTR比較分)

3 討 論

COPD是肺部慢性炎癥性疾病,氣道的炎癥細胞長期浸潤及異常激活是導致病情嚴重程度加重、生活質量下降、預后不良的主要誘因[9-10]。Trp不僅在蛋白質的合成中發揮重要作用,而且是炎癥反應、氧化應激、免疫代謝過程中的重要分子底物[11-12]。

本研究發現,COPD組FEV1、FVC、Trp水平及FEV1/FVC比值低于對照組,KTR高于對照組,差異均有統計學意義(P<0.05)。這與以往報道肺部感染患者KTR升高的研究結果相符[13]。MEIER等[13]對納入研究的患者經過18個月的短期隨訪,發現KTR升高與肺功能指標下降及患者病死率相關,對短期不良結局也有很好的預測作用。既往研究認為臨床醫生在處理住院肺部感染患者時,可以通過分析常見臨床指標與病情嚴重程度的相關性,準確判斷病情,給出準確的初始護理和治療方案[14]。此外,本研究比較了不同CAT評分組患者Kyn和Trp水平,其中最重要的是提供了COPD患者血漿中分解代謝物Trp、Kyn和KTR變化與病情嚴重程度相關性的最新證據,即重度和極重度COPD患者血漿中Kyn水平和KTR進一步升高,而Trp水平明顯降低,提示KP代謝活性升高。CHEONG等[15]在動物實驗中發現小鼠Trp水平降低會導致Kyn水平升高,且能誘導T淋巴細胞凋亡和抑制T淋巴細胞的免疫應答。由于Trp水平與T淋巴細胞的增殖發育密切相關,當COPD患者氣道內炎癥反應長期存在或反應程度加重時,IDO活性增強,T淋巴細胞周圍Trp減少,Kyn水平升高。當Trp水平降低時,效應T淋巴細胞和自然殺傷細胞的增殖和殺傷功能不斷受到抑制,導致機體消除病原體感染的能力下降,COPD患者易出現肺功能急劇下降和病情加重[16]。這些證據與之前關于COPD患者氣道存在持續性炎癥過程的觀點一致。另外本研究發現Trp、Kyn水平和KTR在不同疾病嚴重程度階段發生變化,這進一步支持KP代謝相關產物Trp、Kyn和KTR可作為預測COPD嚴重程度和疾病進展的生物標志物。

CAT評分是一種較為全面、多維度的評價方法,能較靈敏地反映COPD急性加重的發生及對疾病預后的影響,與FEV1、FVC等反映疾病嚴重程度的常用臨床指標有較強的相關性[17-18]。GIL等[19]也報道了CAT評分在評估COPD肺功能損害程度、并發癥發生率、再入院率和重癥監護病房(ICU)占用率方面具有高靈敏度。本研究對COPD患者血漿Kyn、Trp水平與CAT評分的相關性進行了分析,結果顯示CAT評分與Trp水平呈負相關(P<0.05),與Kyn、KTR呈正相關(P<0.05)。王述紅等[20]研究表明,急性加重期COPD患者肺功能下降較多,CAT評分明顯升高,與本研究結果相似。同時,通過檢測患者出院時的CAT評分和KTR水平,發現患者出院時的CAT評分和KTR明顯下降,患者的生活質量明顯改善,與入院時相比有很大變化。MICHAELIS等[21]通過對252例入院后呼吸道感染患者進行隨訪研究,發現當患者Trp水平降低,Kyn水平升高,KTR明顯升高時,重癥和極重癥患者比例明顯增加。同時,患者入院后1周內血漿中Kyn水平也有明顯變化,提示患者體內Trp和Kyn水平與疾病嚴重程度及預后有關。由此可見,隨著KTR的升高,COPD患者的CAT評分升高,疾病嚴重程度也隨之升高,提示Trp和Kyn水平與疾病嚴重程度及生活質量有明顯關系,可以更好地評價患者的整體健康狀況。因此,結合CAT評分檢測Trp代謝水平可作為綜合監測和評價COPD嚴重程度的主要方法之一。

COPD患者KTR是臨床監測疾病進展的一種新的生物標志物,與CAT評分結合可以更好地評估疾病嚴重程度和預后生活質量。未來的研究仍需要進行多中心研究和增加樣本量,并仔細劃分樣本來驗證本研究的發現和結論。