吳東 袁亞連 陳敏 李文 呂權(quán)超 黎東明

?

特發(fā)性肺纖維化患者誘導(dǎo)痰中SDF-1的表達(dá)與高分辨CT表現(xiàn)的相關(guān)性研究

吳東 袁亞連 陳敏 李文 呂權(quán)超 黎東明

目的探討特發(fā)性肺纖維化(IPF)患者血清和誘導(dǎo)痰中基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1(SDF-1)的表達(dá)水平與肺功能及胸部高分辨CT表現(xiàn)的相關(guān)性。方法選取IPF患者32例及健康體檢者30例，收集血清和誘導(dǎo)痰標(biāo)本并檢測SDF-1表達(dá)水平，IPF患者行肺功能和胸部高分辨CT檢查，并對結(jié)果作相關(guān)分析。結(jié)果IPF患者的誘導(dǎo)痰中SDF-1的表達(dá)水平為(705.21±11.71)ng/ml，高于健康體檢組的(252.82±10.62)ng/ml，P<0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。血清中SDF-1的表達(dá)水平(5.29±0.13)ng/ml高于健康體檢組的(4.93±0.14)ng/ml，但P>0.05，沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。IPF患者肺功能均有限制性通氣功能障礙和彌散功能障礙；影像學(xué)表現(xiàn)為程度不一的磨玻璃影、網(wǎng)格影和蜂窩肺，HRCT評分與誘導(dǎo)痰中的SDF-1表達(dá)水平呈正相關(guān)(r=0.287，P<0.05)。結(jié)論SDF-1在IPF患者誘導(dǎo)痰中表達(dá)明顯升高，并與患者病情嚴(yán)重程度(胸部高分辨CT表現(xiàn))呈正相關(guān)，對IPF診斷和治療具有潛在的參考價(jià)值。

特發(fā)性肺纖維化； 基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1； 肺功能； 高分辨CT

特發(fā)性肺纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)是一種原因不明的，主要累及肺泡的慢性肺部間質(zhì)性疾病。成纖維細(xì)胞在肺部病灶聚集、增殖、激活并分泌大量細(xì)胞外基質(zhì)和纖維蛋白是這類疾病的共同病理過程。IPF的防治主要在于早期診斷和治療，高分辨CT(high-resolution computed tomography, HRCT)是診斷肺纖維化的最重要方法之一；同時(shí)HRCT評分被用來評估疾病的嚴(yán)重程度，對患者的預(yù)后判斷和治療效果監(jiān)測有重要意義[1-2]。肺功能檢查也是評估肺纖維化病情的一個(gè)常用項(xiàng)目，其各項(xiàng)呼吸生理指標(biāo)可以敏感地反映出纖維化病變對呼吸功能的影響[3]。

目前關(guān)于IPF的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，李文等[4]研究表明：基質(zhì)細(xì)胞衍生因子- 1(stromal cell- derived factor- 1, SDF- 1)及其特異性受體CXCR4組成的SDF-1/CXCR4軸在循環(huán)的成纖維細(xì)胞聚集在肺部病灶，促使肺纖維化的發(fā)病中起重要作用。目前尚未見有關(guān)SDF-1在IPF患者誘導(dǎo)痰中表達(dá)情況的報(bào)道。本研究通過測定IPF患者血清和誘導(dǎo)痰中的SDF-1水平，并與肺功能及胸部高分辨CT表現(xiàn)作相關(guān)性分析，進(jìn)一步探討SDF-1的表達(dá)與IPF臨床特征之間的相關(guān)性。

對象與方法

一、研究對象

選取2014年11月至2016年6月在廣東醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院、第二附屬醫(yī)院和湛江市第四人民醫(yī)院門診及住院的IPF患者32例，其中男性21例，女性11例，年齡35～81歲，平均58.2歲。所有患者的HRCT檢查和肺功能檢查都在同一周內(nèi)完成。診斷標(biāo)準(zhǔn)參照美國胸科協(xié)會和歐洲呼吸病協(xié)會在2011年3月發(fā)布的指南[5]：進(jìn)行性呼吸困難，刺激性干咳，HRCT上有典型特發(fā)性肺纖維化的表現(xiàn)：胸膜下和基底部有磨玻璃影、網(wǎng)格影、蜂窩肺和小葉間隔增厚等；肺功能異常，表現(xiàn)為限制性通氣功能障礙和/或彌散功能障礙。肺纖維化組排除標(biāo)準(zhǔn)：①自身免疫性疾病或藥物等已知病因引起的肺部纖維化；②合并肺結(jié)核或肺癌等其它肺部疾病者；③惡性腫瘤；④嚴(yán)重心腦血管疾病等疾病。健康體檢組選取湛江市第四人民醫(yī)院職工體檢人員32例，其中男性20例，女性12例，年齡33～75歲，平均56歲。健康體檢組排除標(biāo)準(zhǔn)[6]：①肺部疾病者；②心腦血管病者；③有精神異常病史者；④重度貧血或肝腎功能異常者；⑤大量酗酒者。兩組間性別、年齡、吸煙率、體重指數(shù)、外周血白細(xì)胞數(shù)和單個(gè)核細(xì)胞數(shù)比較差異無顯著性(P>0.05)，具有可比性。研究征得患者及家屬同意，并經(jīng)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。

二、研究方法

1. 血清標(biāo)本采集和SDF-1水平測定：抽取IPF組患者和健康體檢組靜脈血5 ml，以離心半徑8 cm，1 400 r/min 離心5 min，取上清，置于凍存管中，-80 ℃保存，待測。采用ELISA法檢測血清SDF-1α水平，試劑盒購自美國R&D公司，檢測步驟嚴(yán)格按照試劑盒的說明書進(jìn)行。顯色后上酶標(biāo)儀 (Synergy H1 全功能酶標(biāo)儀，美國BioTek公司)450 nm處測量OD值，描點(diǎn)，擬合曲線，計(jì)算SDF-1的濃度值。

2. 誘導(dǎo)痰的采集與檢測：誘導(dǎo)痰操作參照歐洲呼吸病學(xué)會的指引進(jìn)行，并根據(jù)病人病情作必要的安全準(zhǔn)備[7]。在檢查開始前，受試者先漱口清潔口腔，采用霧化器霧化吸入3%～4.5%高滲鹽水5～8 ml，囑受試者深咳，將咳出的痰液收集到培養(yǎng)皿中。將無唾液成分的痰挑出置于EP管中，加入4倍體積的0.1%的二硫蘇糖醇，渦旋振蕩15 s；再加入等量的磷酸鹽緩沖液(phosphate buffer, PBS)于37 ℃水浴中振蕩15 min，以離心半徑8 cm，3 500 r/min離心10 min，取上清液分裝，于-80 ℃冰箱凍存待測。采用酶聯(lián)免疫吸附法(enzyme-linked immuno sorbent assay, ELISA)測定誘導(dǎo)痰上清中SDF-1水平。

3. HRCT檢查：采用SIEMENS Sensation 64層螺旋CT掃描；患者仰臥，雙手高舉過頭，于深吸氣末屏氣進(jìn)行掃描，掃描范圍從肺尖至后肋膈角，層距10 mm，螺距1 mm。參數(shù)設(shè)定為125 kV，160 mA·s，像素矩陣為512×512，肺窗(窗寬1 400～1 600 HU，窗位500～600 HU)和縱隔窗(窗寬350～500 HU，窗位40～50 HU)，拍攝成CT圖像?？紤]部分患者因受背部重力墜積效應(yīng)影響出現(xiàn)偽磨玻璃影，相同條件下取俯臥位局部加掃。采用2004年9月歐洲8國IFIGENIA研究中的方法[8]并進(jìn)行修改，將CT層面分上、中、下肺野，分別選取主動脈弓上緣層面、氣管隆突平面、右膈頂層面作為代表層面。選擇代表性的征象：磨玻璃影、網(wǎng)格影、蜂窩樣改變占所在層面的百分比分別評分(0分：無此征象；1分：病變所占層面的百分比<5%；2分：病變所占層面的百分比6%～24%；3分：病變所占層面的百分比25%～49%；4分：病變所占層面的百分比50%～75%；5分：病變所占層面的百分比>75%)。由2名有經(jīng)驗(yàn)的胸部放射診斷醫(yī)師對此3種改變分別評分，三層面分?jǐn)?shù)相加后取平均值，即為各征像CT值。最后，將三種征象的分值相加即得總的HRCT評分。對各征像CT值和總HRCT評分進(jìn)行診斷一致性分析(kappa分析)，κ>0.4為二者評分基本一致。

4. 肺功能測定：肺功能測定采用德國Jaeger肺功能診斷儀進(jìn)行。測定指標(biāo)包括：反映通氣功能的第1秒鐘用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second, FEV1)、用力肺活量(forced vital capacity, FVC)、反映彌散功能的一氧化碳彌散量(diffusing capacity of the lung for carbon monoxide, DLCO)。考慮受試者身高、體重、年齡、性別和所從事工作性質(zhì)等方面的差異，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用實(shí)際值與預(yù)計(jì)值的比值進(jìn)行分析。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

一、SDF-1在各組血清和誘導(dǎo)痰中的表達(dá)水平

IPF患者的誘導(dǎo)痰中SDF-1的表達(dá)水平是(705.21±11.71)ng/ml，高于健康體檢組的(252.82±10.62)ng/ml，P<0.01差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。血清中SDF-1的表達(dá)水平為(5.29±0.13)ng/ml高于健康體檢組的(4.93±0.14)ng/ml，但是P=0.068，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見圖1。

圖1 SDF-1在兩組血清和誘導(dǎo)痰中的表達(dá)水平

二、IPF患者肺功能檢查結(jié)果及肺功能參數(shù)與SDF-1水平的相關(guān)性分析

肺功能檢查結(jié)果顯示：32例IPF患者均有不同程度的限制性通氣功能障礙，DLCO參數(shù)也是明顯低于健康體檢組，見表1。將FVC%預(yù)計(jì)值、FEV1%預(yù)計(jì)值及DLCO%預(yù)計(jì)值與IPF患者血清和誘導(dǎo)痰中的SDSF-1水平作相關(guān)分析，無明顯相關(guān)性。

表1 兩組的肺功能參數(shù)

三、IPF患者HRCT 檢查結(jié)果及其與SDF-1水平的相關(guān)性

HRCT檢查結(jié)果顯示：32例IPF患者的病變均呈彌漫性分布，多為雙側(cè)，以肺野外周和下肺為主；其中典型磨玻璃影19例、網(wǎng)格影21例，彌漫性蜂窩肺13例和牽拉性支氣管擴(kuò)張18例。這組患者的磨玻璃影、網(wǎng)格影和蜂窩肺病變范圍以及CT評分分別為(5.85+2.75)、(6.78+2.95)、(2.23+1.02)和(13.55+1.26)；將上述指標(biāo)與血清和誘導(dǎo)痰中SDF-1水平作相關(guān)分析后發(fā)現(xiàn)：誘導(dǎo)痰SDF-1的含量與HRCT評分呈正相關(guān)(r=0.287，P<0.01)，見圖2、3。

圖2 CT評分與誘導(dǎo)痰中SDF-1含量的相關(guān)性

圖3 代表性病例：男性，59歲，因“進(jìn)行性呼吸困難2年，加重10天”入院，經(jīng)纖維支氣管鏡肺活檢結(jié)果符合特發(fā)性肺纖維化改變；HRCT結(jié)果顯示雙肺彌漫性蜂窩樣改變伴雙下肺牽拉性支氣管擴(kuò)張；肺功能檢查示中度限制性通氣功能障礙和重度彌散功能障礙

討 論

本研究通過測定IPF患者血清和誘導(dǎo)痰中SDF-1的含量，探討了SDF-1的表達(dá)水平與患者影像學(xué)改變和肺功能檢查參數(shù)之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)：IPF患者誘導(dǎo)痰中的SDF-1水平高于健康體檢組；而且HRCT評分值改變程度與誘導(dǎo)痰中的SDF-1含量的相關(guān)性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(r=0.287，P<0.01)。因此可以考慮將誘導(dǎo)痰檢查(SDF-1含量)作為常規(guī)判斷患者病情及治療效果監(jiān)測的檢查項(xiàng)目。

通過誘導(dǎo)痰檢查，監(jiān)測其中相關(guān)的生物標(biāo)志物來作為IPF診斷和治療的指標(biāo)是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)[8-9]。SDF-1是CXC 趨化蛋白超家族中的一員，包括SDF-1α 和SDF-1β兩種同分異構(gòu)體。SDF-1α是一種極強(qiáng)的炎性細(xì)胞趨化因子，對淋巴細(xì)胞 、中性粒細(xì)胞及單核-巨噬細(xì)胞等炎性細(xì)胞具有強(qiáng)大的趨化作用。在致炎因子的作用下SDF-1α表達(dá)增強(qiáng)，形成從病灶到外周血循環(huán)的濃度梯度，CXCR4+的炎性細(xì)胞沿著這個(gè)濃度梯度集聚、黏附、穿過內(nèi)皮細(xì)胞，到達(dá)病灶；同時(shí)炎性細(xì)胞上的SDF-1-CXCR4軸存在正反饋效應(yīng)，促使炎癥細(xì)胞又大量分泌新一輪的SDF-1α，從而進(jìn)一步加劇病灶局部的炎癥過程[10-11]。 研究表明：CXCR4是 SDF-1 唯一的受體，在成纖維細(xì)胞表面呈高度表達(dá)，在IPF發(fā)病過程中起重要作用[12]。李文等[4]研究發(fā)現(xiàn)：SDF-1 通過與 CXCR4 結(jié)合，促進(jìn)成纖維細(xì)胞沿 SDF-1 的濃度梯度發(fā)生遷移、增殖、歸巢并抑制成纖維細(xì)胞的凋亡。在本研究中，IPF患者誘導(dǎo)痰中的SDF-1濃度比血清中的明顯升高，說明從外周血到肺部存在SDF-1的濃度梯度，循環(huán)中的成纖維細(xì)胞可能沿著這一梯度聚集到肺部病灶并增殖，并分泌大量的纖維蛋白。而IPF患者血清中的SDF-1水平雖然比健康體檢組高，但是沒有達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，這可能是由于本組患者已經(jīng)處于疾病的典型纖維化期，血清中的SDF-1已經(jīng)有所下降。

IPF的臨床表現(xiàn)主要為進(jìn)行性的呼吸困難和咳嗽，目前缺乏特異性的藥物，臨床治療僅在疾病的早期起到一定的效果，普遍預(yù)后都較差。 目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為早期診斷和干預(yù)對IPF患者的預(yù)后非常重要[13]。HRCT因具有極好的空間分辨率，可以清晰地反映出肺部的細(xì)微結(jié)構(gòu)變化和肺纖維化程度，并且與病理特征有很好的相關(guān)性，是目前診斷肺纖維化性疾病最重要的影像學(xué)方法，同時(shí)HRCT半定量評分也常用于評價(jià)患者的治療效果和預(yù)后[14]。本研究結(jié)果顯示：32例IPF患者的病變均呈彌漫性分布，多為雙側(cè)，以肺野外周和下肺為主；其中典型磨玻璃影19例、網(wǎng)格影21例和彌漫性蜂窩肺13例，牽拉性支氣管擴(kuò)張18例。將這組患者的磨玻璃影、網(wǎng)格影和蜂窩肺病變范圍以及CT評分與血清和誘導(dǎo)痰中SDF-1水平作相關(guān)分析后發(fā)現(xiàn)：誘導(dǎo)痰SDF-1的含量與HRCT評分呈正相關(guān)(r=0.287，P<0.01)。分析其中原因?yàn)椋悍蝺?nèi)SDF-1含量高，受其趨化而來的炎癥細(xì)胞和成纖維細(xì)胞就多，最后導(dǎo)致肺纖維化程度越重，從影像學(xué)上反映出來HRCT評分就越高。肺纖維化發(fā)病過程中，氣道壁Ⅲ、Ⅳ型膠原的增加和成纖維細(xì)胞的增多引起氣道重建，部分肺泡腔閉塞，肺順應(yīng)性降低，肺活量降低，導(dǎo)致限制性通氣功能障礙[15]；同時(shí)由于肺泡間隔增厚，彌散距離增加，DLCO 和 DLCO/VA 下降，即出現(xiàn)彌散功能障礙[2]。在本組患者中均存在限制性通氣功能障礙和彌散功能障礙；而且IPF患者的誘導(dǎo)痰SDF-1水平與彌散功能(DLCO%預(yù)計(jì)值)有一定的相關(guān)性(r=0.092，P=0.062)，但是未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這可能與本組病例數(shù)較少有關(guān)。

本研究也存在一些不足，例如：IPF入組病例有限，而且性別差異比較大，這在一定程度上影響部分結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；但是本研究結(jié)果還是可以為以后更大規(guī)模的研究提供有用的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

綜上所述，SDF-1在IPF中表達(dá)明顯升高，并且與臨床病情特征有很好的相關(guān)性。誘導(dǎo)痰檢查(SDF-1含量)可作為判斷患者病情及治療效果的監(jiān)測項(xiàng)目；特別是結(jié)合影像學(xué)(HRCT)分析更能反映病變程度及治療效果。

1 崔社懷. 特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化的回顧和展望[J/CD]. 中華肺部疾病雜志(電子版), 2010, 3(1): 4-5.

2 Nakagawa H, Nagatani Y, Takahashi M, et al. Quantitative CT analysis of honeycombing area in idiopathic pulmonary fibrosis: Correlations with pulmonary function tests[J]. Eur J Radiol, 2016, 85(1): 125-130.

3 Nishiyama O, Tohda Y. Obstructive lung function in idiopathic pulmonary fibrosis[J]. Chron Respir Dis, 2016, 13(2): 206.

4 李文, 吳東, 梁標(biāo). 基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1 與肺纖維化關(guān)系的初步探討[J]. 中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志, 2008, 18(11): 1545-1547.

5 Raghu G, Collard HR, Egan JJ, et al. An official ATS/ERS/JRS/ALAT statement: idiopathic pulmonary fibrosis: evidence-based guidelines for diagnosis and management[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2011, 183(6): 788-824.

6 張紅軍, 顧興, 劉偉, 等. 特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化患者腫瘤標(biāo)志物的特點(diǎn)分析[J/CD]. 中華肺部疾病雜志(電子版), 2016, 9(6): 621-624.

7 Vignola AM, Rennar SI, Hargreave FE, et al. Standardised methodology of sputum induction and processing. Future directions[J].Eur Respir J Suppl, 2002, 37: 51s-55s.

8 Behr J, Demedts M, Buhl R, et al. Lung function in idiopathic pulmonary fibrosis-extended analyses of the IFIGENIA trial[J]. Respir Res, 2009, 10: 101.

9 吳友茹, 陳明勇, 朱靜. 肺纖維化患者血清及誘導(dǎo)痰肺表面活性蛋白水平測定及意義[J]. 檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)與臨床, 2015, 12(3): 350-351.

10 Juarez J, Bendall L, Bradstock K. Chemokines and their receptors as therapeutic targets: the role of the SDF-1/CXCR4 axis[J]. Curr Pharm Des, 2004, 10(11): 1245-1259.

11 王坤, 趙灃凱, 李彥林, 等. T140體內(nèi)靶向阻斷SDF-1/CXCR4信號通路對SDF-1及MMPs的影響[J]. 實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志, 2015, 31(19): 3133-3136.

12 Xu J, Mora A, Shim H, et al. Role of the SDF-1/CXCR4 axis in the pathogenesis of lung injury and fibrosis[J]. Am J Respir Cell Mol Biol, 2007, 37(3): 291-299.

13 李惠萍. 特發(fā)性肺纖維化的診斷和治療[J]. 中華結(jié)核和呼吸雜志, 2014, 37(9): 64.

14 郭曉娟, 包娜, 張鐳, 等. 特發(fā)性間質(zhì)性肺炎高分辨率CT征象特點(diǎn)的量化比較分析[J]. 中華醫(yī)學(xué)雜志, 2011, 91(1): 11-15.

15 李文, 吳東, 羅偉仁. 姜黃素對哮喘大鼠肺內(nèi)膠原沉積、結(jié)締組織生長因子表達(dá)及氣道重構(gòu)的影響[J]. 實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志, 2008, 24(15): 2562-2564.

(本文編輯：張大春)

吳東，袁亞連，陳敏，等. 特發(fā)性肺纖維化患者誘導(dǎo)痰中SDF-1的表達(dá)與高分辨CT表現(xiàn)的相關(guān)性研究[J/CD]. 中華肺部疾病雜志(電子版)， 2017， 10(3)： 296-299.

Correlation between the high-resolution computed tomography parameters and levels of stromal cell-derived factor 1 in induced sputum of idiopathic pulmonary fibrosis patients

WuDong,YuanYalian,ChenMin,LIWen,LvQuanchao,LiDongming.

InstituteofRespiratoryDiseases,DepartmentofRespiratory,TheAffiliatedHospitalofGuangdongMedicalUniversity,Zhanjiang524001,China

LiDongming,Email: 3064264@qq.com

Objective To evaluate concentrates of stromal cell-derived factor in serum and induced sputum supernatants from idiopathic pulmonary fibrosis(IPF) patients, investigate the relationship between the stromal cell-derived factor-1 (SDF-1) level and the high-resolution computed tomography parameters in patients and explore the role of SDF-1 in the diagnosis and treatment of IPF. Methods Serum and induced sputum samples were collected from 30 healthy controls and 32 patients with IPF. The concentrations of SDF-1 in serum and induced sputum were measured by ELISA. Lung function and chest high-resolution CT were executed in patients with IPF. Analysis of correlation was performed on these results. Results The concentration of SDF-1 in induced sputum was significantly increased in IPF group(705.21±11.71)ng/ml compared with healthy group(252.82±10.62)ng/ml(P<0.05). The level of SDF-1 in serum was also elevated in IPF patients(5.29±0.13)ng/ml compared with healthy group(4.93±0.14)ng/ml, but there was no statistically significant difference (P>0.05). All patients with IPF have restrictive ventilation dysfunction and diffusion dysfunction. There was a positive relationship between induced sputum SDF-1 level and HRCT score(r=0.287,P<0.01). Conclusions The expression of SDF-1 in induced sputum was significantly increased, and associated positively with severe degree (chest high-resolution CT manifestations) of patients with IPF. SDF-1 may play an important role in the pathogenesis of IPF, therefor serve as a potent testing index of the diagnosis and treatment of IPF.

Idiopathic pulmonary fibrosis; Stromal cell-derived factor-1; Lung function; High-resolution computed tomography

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2017.03.011

廣東省高校優(yōu)秀青年創(chuàng)新人才培育基金項(xiàng)目 (LYM09086)

524001 湛江，廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院呼吸疾病 研究所·呼吸內(nèi)科

黎東明， Email： 3064264@qq.com

R563

A

2017-03-20)