張鵬 齊保龍

慢性阻塞性肺疾病和支氣管哮喘痰液、血液炎癥標志物

張鵬 齊保龍

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease)和支氣管哮喘為基因-環(huán)境共同作用疾病[1]。慢阻肺以不完全可逆氣流受限為特征，發(fā)病機制為接觸有害氣體或顆粒致肺部異常炎癥反應、粘液高分泌和氣道阻塞，炎癥反應以中性粒細胞和細胞毒性T淋巴細胞浸潤為主，患者早期癥狀易被忽視，當病情嚴重影響生活質(zhì)量而被診斷明確時多數(shù)已處于疾病晚期，有數(shù)據(jù)顯示到2030年慢阻肺將成為全球第四大死因[2]。支氣管哮喘是以支氣管痙攣、可逆性氣流受限為特征的慢性炎癥性疾病，以Th2細胞介導的嗜酸性粒細胞增多為特點，伴氣道高反應性。早期氣道內(nèi)異常炎癥反應在二者發(fā)病過程中起重要作用[3]，針對痰液和血液炎癥標志物的檢測將能早期評估病情及預測療效和預后。

慢阻肺血清標志物

目前臨床應用廣泛的全身炎癥標志物包括：纖維蛋白原、C反應蛋白(C-reactive protein, CRP)、白細胞介素(interleukin, IL)-6、IL-8，這些標志物有助于慢阻肺與對照組的鑒別診斷，具有可接受的高敏感性，但特異性較差[3]。細胞外基質(zhì)蛋白酶(Matrix Metalloproteinase, MMP)-8、MMP-9，和肺源性標志物，如肺表面活性蛋白(surfactant protein, SP) -D、Clara細胞蛋白(Clara cell protein, CC)-16、趨化因子配體(CC Chemokine Ligand, CCL)-18，多被用于研究能否反映氣道微環(huán)境。其中SP-D、纖維蛋白原和CC-16為理想的標志物，而IL-6、IL-8、CCL-18和CRP需進一步研究評估。

SP-D主要由Ⅱ型肺泡細胞和呼吸性細支氣管上Clara細胞分泌，為水溶性肺表面活性蛋白，參與機體免疫功能和炎癥調(diào)節(jié)，作為一種新興的、具有良好應用前景的標志物，可反映肺系統(tǒng)免疫和肺泡表面活性。劉雙林等研究發(fā)現(xiàn)，AECOPD患者血清SP-D水平顯著高于穩(wěn)定期慢阻肺和非慢阻肺對照組[4]。Lomas DA團隊證實血清SP-D水平在慢阻肺患者和吸煙人群中均高表達，血清峰濃度與慢阻肺急性加重和肺氣腫進展有關(guān)，但不與GOLD分級的嚴重程度相關(guān)[5]。

纖維蛋白原是肝細胞分泌的一種急性時相反應蛋白，其含量升高是血栓性疾病的危險因素，可作為判斷血栓前狀態(tài)、肺組織損傷、氣道進行性炎癥反應的指標，是另一具有應用前景的標志物。程彬彬收集142例慢阻肺患者及59例健康體檢者的血漿纖維蛋白原進行對比，結(jié)果顯示慢阻肺組血清水平明顯高于健康體檢組，慢阻肺患者死亡組的血漿纖維蛋白原水平明顯高于存活組，提示可一定程度反映病情[6]。Duvoix等學者發(fā)現(xiàn)纖維蛋白原水平與慢阻肺急性加重及住院率相關(guān)，但不能預測肺功能的下降[7]。

紅細胞分布寬度 (Red cell distribution width, RDW)是根據(jù)循環(huán)中紅細胞大小不同而對其體積不均一性進行的定量測定，是反映紅細胞體積異質(zhì)性的客觀參數(shù)，RDW通過反映體內(nèi)炎癥狀態(tài)、缺氧程度及心功能情況等，進而反映AECOPD患者的病情嚴重程度。RDW檢測技術(shù)成熟，是血液常規(guī)檢查中的一個參數(shù)，在門診或許可以初步代替動脈血氣分析、心臟彩超等檢查，為臨床醫(yī)生對慢阻肺患者的嚴重程度評估提供參考依據(jù)。Chetan VH團隊在對162例肺動脈高壓患者的研究中對比了尿素氮、B型鈉尿肽、RDW的預測價值，發(fā)現(xiàn)只有RDW與肺動脈高壓死亡率獨立相關(guān)，作為預后指標優(yōu)于B型鈉尿肽[8]。

CRP是炎癥反應經(jīng)典標志物之一，和其他炎癥因子共同參與到慢阻肺的發(fā)病機制，其基線水平與肺功能和FEV-1下降密切相關(guān)。Kelly等橫向?qū)Ρ妊芯苛死w維連接蛋白、CRP、IL-6在預測慢阻肺患者死亡率中的價值，發(fā)現(xiàn)只有CRP與死亡風險獨立相關(guān)，IL-6與呼吸困難、氣道阻塞、BMI、運動耐力等指標相結(jié)合，也可反映患者的預后[9]。

支氣管哮喘血清標志物

支氣管哮喘傳統(tǒng)評價方法多依賴FEV-1、PEF，或氣道反應性。目前達成共識的是B細胞、Th2細胞及其相關(guān)分子參與支氣管哮喘的發(fā)生、發(fā)展，近來氣道炎癥因子檢測逐漸用于臨床實踐。Wagener等對比分析血嗜酸性粒細胞、痰嗜酸性粒細胞、呼出氣一氧化氮水平FE(NO)和血清骨膜蛋白在支氣管哮喘病情評估及個體化治療方面的價值，結(jié)果顯示血嗜酸性粒細胞敏感性最高[10]，血嗜酸性粒細胞水平升高表明向Th2細胞轉(zhuǎn)換，可用于預測糖皮質(zhì)激素類藥物的療效。

骨膜蛋白為Th2依賴嗜酸性粒細胞活化標志物之一，臨床應用前景誘人。骨膜蛋白是一種由結(jié)締組織細胞分泌的細胞外基質(zhì)蛋白，能夠參與膠原形成、組織纖維化、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換、惡性腫瘤發(fā)展以及多種損傷修復機制。Agrawal S等最新研究表明，在哮喘氣道重塑的病理過程中，骨膜蛋白作為IL-4及IL-13的下游信號通過自分泌或旁分泌的方式與其他細胞外基質(zhì)蛋白相互作用，共同參與氣道上皮下纖維化[11]。血清骨膜蛋白水平可完全反映氣道內(nèi)嗜酸性粒細胞水平，在相關(guān)程度上甚至超過血嗜酸性粒細胞計數(shù)和血清IgE水平[12]。在指導臨床用藥方面，高表達骨膜蛋白哮喘患者對抗IL-13抗體療效更佳，可作為哮喘個體化治療參考指標。

另一潛在標志物為嗜酸性粒細胞陽離子蛋白(Eosinophil Cationic Protein, ECP)，ECP是由被激活的嗜酸性粒細胞所釋放，正常人體內(nèi)ECP含量約在(6.48±2.37)ng/L左右，支氣管哮喘患者這一值平均達到(14.58±5.44)ng/L，而急性發(fā)作期的支氣管哮喘患者血清內(nèi)ECP值更高，ECP值大小能在一定程度上反映患者病情嚴重程度，是一項較好的檢測指標，但缺點是特異性較差。國內(nèi)鄭耿龍等學者以94例支氣管哮喘患者和35例健康成人作為研究對象，采用ELISA檢測患者和健康者血清ECP濃度，觀察到支氣管哮喘患者血清ECP含量顯著高于非哮喘對照組，且急性發(fā)作期患者血清ECP含量顯著高于緩解期患者，提示在支氣管哮喘診斷中有重要臨床意義[13]。

這一領(lǐng)域中B細胞活化標志物IgE關(guān)注度較高，Liang L等學者通過基因組學研究發(fā)現(xiàn)，第36位位點甲基化與IgE水平相關(guān)，該位點編碼炎癥介質(zhì)、嗜酸性粒細胞因子和特異性轉(zhuǎn)錄因子，提示可作為新的哮喘生物標志物及治療靶點[14]。

慢阻肺痰液標志物

幾乎所有慢阻肺患者體內(nèi)均存在自然免疫，特征性表現(xiàn)為中性粒細胞、巨噬細胞、淋巴細胞的高表達。近來，一些呼吸道固有細胞釋放的細胞因子，如趨化因子、淋巴因子、生長因子、氧化應激因子、蛋白酶和抗蛋白酶因子等，在慢阻肺患者痰液檢測中得以發(fā)現(xiàn)，超過50余種細胞因子參與氣道炎癥反應，在功能上可能具有重疊，具體功能有待進一步研究證實。與BALF中以肺泡巨噬細胞為主不同，慢阻肺患者痰液中性粒細胞比率最高，痰中性粒細胞計數(shù)與GOLD分級密切相關(guān)。國內(nèi)學者朱曄涵等證實中性粒細胞和IL-8在慢阻肺氣道炎癥中起重要作用，而且氣道吸入激素對其有抑制作用，二者是反映AECOPD嚴重程度的參考指標[15]。和支氣管哮喘類似，部分慢阻肺患者痰嗜酸性粒細胞水平升高，高水平嗜酸性粒細胞提示對糖皮質(zhì)激素類藥物和支氣管擴張藥物療效較好。

腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor TNF) -α在慢阻肺患者痰液中濃度發(fā)生變化，提示在疾病發(fā)病過程中發(fā)揮作用，但具體濃度存在爭議：研究發(fā)現(xiàn)慢阻肺及正常吸煙人群痰液TNF-α水平較正常非吸煙人群均顯著下降，前二者之間無統(tǒng)計學差異[16]。Hacievliyagil SS等研究得出相反結(jié)論：慢阻肺患者中TNF-α水平高于吸煙及非吸煙對照組[17]。

對比慢阻肺患者痰液及血清中SP-D的變化，劉雙林等發(fā)現(xiàn)痰SP-D水平與血清水平相反，且AECOPD組痰液水平顯著低于穩(wěn)定期及對照組，AECOPD組痰SP-D水平與血清SP-D水平呈顯著負相關(guān)性，監(jiān)測痰SP-D水平可替代血清監(jiān)測作為慢阻肺的參考標志物[4]。

支氣管哮喘痰液標志物

痰嗜酸性粒細胞可直接反映氣道內(nèi)炎癥，是支氣管哮喘經(jīng)典標志物之一，臨床上可作為哮喘診斷、管理及個體化治療重要依據(jù)。痰嗜酸性粒細胞升高哮喘患者對糖皮質(zhì)激素療效較好。一項納入三項隨機對照研究、共計246例成人支氣管哮喘的meta分析發(fā)現(xiàn)，與常用哮喘嚴重度評價方法(如臨床癥狀、PEF等)相比，基于痰液嗜酸性粒細胞水平能更好預測哮喘急性發(fā)作頻率及急性發(fā)作嚴重程度，具有重要臨床價值[18]。痰VEGF水平在哮喘急性發(fā)作期升高，其水平與氣道阻塞程度呈正相關(guān)。

與血清ECP在支氣管哮喘診斷中有重要意義相同，痰液ECP水平可反映哮喘患者體內(nèi)炎癥程度和范圍。朱曄涵等對使用激素哮喘組、慢阻肺急性加重期使用激素組和未用激素組三組患者痰液的IL-8、ECP及炎性細胞進行測定，并同時測定肺功能指標，結(jié)果顯示哮喘患者痰液ECP濃度和E%均顯著增高，二者之間存在正相關(guān)，哮喘組FEV1%與E%之間存在負相關(guān)，提示哮喘氣道炎癥與嗜酸細胞激活、ECP的釋放增多有關(guān)[16]。

綜上所述，氣道阻塞性疾病早期發(fā)病過程中支氣管-肺部異常炎癥反應起重要作用，測定血液、痰液炎癥標志物對慢阻肺和支氣管哮喘的早期診斷、病情和預后判斷，及指導臨床用藥具有一定應用價值。由于二者的炎癥標志物存在交叉，無論是疾病穩(wěn)定期或急性期，單純應用上述炎癥標志物難以對慢阻肺和支氣管哮喘進行鑒別診斷。作為重要補充手段，聯(lián)合患者發(fā)病年齡、氣流受限可逆性及癥狀的變異性和特異性進行全面評估，更具有臨床意義。

目前已投入臨床應用的理想的生物標志物較少，更多的標志物迫切需要進入臨床，聯(lián)合應用2個或多個標志物，診斷敏感度與特異度都有不同程度的提高，值得進一步探討。

[1] Abramson MJ,Perret JL,Dharmage SC,et al.Distinguishing adult-onset asthma from COPD: a review and a new approach[J].Int J Chron Obstruct Pulmon Dis,2014,9:945-962.

[2] Zong DD,Ouyang RY,Chen P.Epigenetic mechanisms in chronic obstructive pulmonary disease[J].Eur Rev Med Pharmacol Sci,2015,19(5):844-856.

[3] Leung JM,Sin DD.Biomarkers in airway diseases[J].Can Respir J,2013,20(3):180-182.

[4] 劉雙林,沈奕播,李琦,等.慢性阻塞性肺疾病急性加重時血清和痰液中SP-D的變化和臨床意義[J/CD].中華肺部疾病雜志(電子版),2013,6(2):26-29.

[5] Lomas DA, Silverman EK, Edwards LD, et al.Serum surfactant protein D is steroid sensitive and associated with exacerbations of COPD[J].Eur Respir J,2009,34(1):95-102.

[6] 程彬彬.D-二聚體、纖維蛋白原測定評價COPD嚴重程度的分級[J].臨床肺科雜志,2014,19(10):1770-1772.

[7] Duvoix A,Dickens J,Haq I,et al.Blood fibrinogen as a biomarker of chronic obstructive pulmonary disease[J].Thorax,2013,68(7):670-676.

[8] Hampole CV,Mehrotra AK,Thenappan T,et al.Usefulness of red cell distribution width as a prognostic marker in pulmonary hypertension[J].Am J Cardiol,2009,104(6):868-872.

[9] Kelly E,Owen CA,Pinto-Plata V,et al.The role of systemic inflammatory biomarkers to predict mortality in chronic obstructive pulmonary disease[J].Expert Rev Respir Med,2013,7(1):57-64.

[10] Wagener AH,Denijs SB,Lutter R,et al.External validation of blood eosinophils, FE(NO) and serum periostin as surrogates for sputum eosinophils in asthma[J].Thorax,2015,70(2):115-120.

[11] Agrawal S,Townley RG.Role of periostin, FENO, IL-13, lebrikzumab, other IL-13 antagonist and dual IL-4/ IL-13 antagonist in athma[J].Expert Opin Biol Ther,2014,14(2):165-181．

[12] Nair P,Kraft M.Serum periostin as a marker of T(H)2-dependent eosinophilic airway inflammation[J].J Allergy Clin Immunol,2012,130(3):655-656.

[13] 鄭耿龍,洪鎮(zhèn)佳,麥瑞琴,等.血清IL-10、IL-5和ECP水平測定在支氣管哮喘患者診斷中的應用價值[J].中國醫(yī)藥科學,2016,6(15):140-142.

[14] Liang L,Willis-Owen SA,Laprise C,et al.An epigenome-wide association study of total serum immunoglobulin E concentration[J].Nature,2015,520(7549):670-674.

[15] 朱曄涵,蔣軍紅,黃建安.哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD)急性加重期患者痰液中炎性標志物變化以及與肺功能的關(guān)系研究[J].蘇州大學學報(醫(yī)學版),2005,25(2):317-319.

[16] Comandini A,Rogliani P,Nunziata A,et al.Biomarkers of lung damage associated with tobacco smoke in induced sputum[J].Respir Med,2009,103(11):1592-1613.

[17] Hacievliyagil SS,Mutlu LC,Temel I.Airway inflammatory markers in chronic obstructive pulmonary disease patients and healthy smokers[J].Niger J Clin Pract,2013,16(1):76-81.

[18] Petsky HL,Kynaston JA,Turner C,et al. Tailored interventions based on sputum eosinophils versus clinical symptoms for asthma in children and adults[J].Cochrane Database Syst Rev,2007,18(2):CD005603.

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.09.045

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2017-01-23]