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血清miR-134-5p和miR-320a檢測(cè)聯(lián)合肺功能指標(biāo)對(duì)煤工塵肺患者的早期診斷價(jià)值

2023-11-08 10:23熊高才楊元鳳李家松劉廷謙何冰冰劉卓令
天津醫(yī)藥 2023年8期
關(guān)鍵詞:塵肺呼氣人群

熊高才 楊元鳳 李家松 劉廷謙 何冰冰 劉卓令

摘要:目的 探討血清miR-134-5p和miR-320a聯(lián)合肺功能指標(biāo)對(duì)塵肺患者早期臨床診斷價(jià)值。方法 選取煤工塵肺(CWP)患者(CWP組)、煤礦接塵體檢人群(接塵組)以及同期健康體檢人群(對(duì)照組)各40例;實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)法檢測(cè)各組血清miR-134-5p和miR-320a水平。檢測(cè)各組受試者的肺功能指標(biāo):最大通氣量(MVV)、用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼氣容積(FEV1)、第3秒用力呼氣容積(FEV3)、1秒率(FEV1/FVC)、3秒率(FEV3/FVC)、最大呼氣中期流量(MMEF)、峰流速(PEF)、75%呼氣流速(MEF75)、50%呼氣流速(MEF50)、25%呼氣流速(MEF25)、殘氣量/肺總量(TLC)、功能殘氣量(FRC)和肺泡通氣量(VA);采用Logistic回歸分析煤礦接塵相關(guān)作業(yè)的人群發(fā)生CWP的危險(xiǎn)因素;采用受試者工作特征(ROC)曲線分析miRNA聯(lián)合肺功能指標(biāo)對(duì)CWP患者的早期診斷價(jià)值。結(jié)果 對(duì)照組、接塵組和CWP組血清miR-134-5p、miR-320a表達(dá)水平,MVV、FEV1、FEV1/FVC、MMEF、MEF50、FRC和VA逐漸降低(P<0.05)。多因素Logistic回歸分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)FRC降低是煤礦接塵人群發(fā)生CWP的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(P<0.05)。miR-134-5p和miR-320a聯(lián)合肺功能指標(biāo)FRC預(yù)測(cè)煤礦接塵相關(guān)作業(yè)的人群發(fā)生CWP的診斷效能較高,AUC為0.975(95%CI:0.948~1.000)。結(jié)論 血清miR-134-5p、miR-320a和肺功能指標(biāo)FRC聯(lián)合對(duì)早期CWP的臨床診斷具有重要參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞:煤塵肺;功能殘氣量;呼吸功能試驗(yàn);miR-134-5p;miR-320a

中圖分類(lèi)號(hào):R563.9文獻(xiàn)標(biāo)志碼:ADOI:10.11958/20221645

Early diagnostic value of serum miR-134-5p and miR-320a combined with pulmonary function index in coal worker pneumoconiosis patients

XIONG Gaocai YANG Yuanfeng LI JiasongLIU Tingqian HE Bingbing LIU Zhuoling

1 Department of Respiratory and Critical Care, the Third People's Hospital of Guizhou Province, Guiyang 550008, China;

2 Department of Pharmacy, the Second Affiliated Hospital of Guizhou University of Traditional Chinese Medicine

Corresponding Author E-mail: 369400274@qq.com

Abstract: Objective To explore the value of serum miR-134-5p and miR-320a combined with pulmonary function indexes in the early clinical diagnosis of pneumoconiosis. Methods Forty cases of coal workers' pneumoconiosis (CWP), 40 cases of coal mine dust exposed physical examination population and 40 cases of healthy physical examination population in the same period were included in this study. Expression levels of serum miR-134-5p and miR-320a were detected by qRT-PCR assay. Lung function indexes were detected in three groups, including maximum ventilation volume (MVV), forced vital capacity (FVC), forced expiratory volume 1 (FEV1), forced expiratory volume 3 (FEV3), FEV1/FVC, FEV3/FVC, maximum mid-expiratory flow (MMEF), peak expiratory flow (PEF), 75 % maximal expiratory flow (MEF75), 50% maximal expiratory flow (MEF50), 25% maximal expiratory flow (MEF25), residual volume (RV), RV/total lung capacity (TLC), functional residual capacity (FRC) and alveolar ventilation (VA). Logistic regression was used to analyze risk factors of CWP in coal mine dust-related operations. Receiver operating characteristic (ROC) curve was used to analyze the early diagnostic value of miRNA combined with pulmonary function index in patients with CWP. Results The expression levels of serum miR-134-5p, miR-320a, MVV, FEV1, FEV1/FVC, MMEF, MEF50, FRC and VA were decreased gradually in the control group, the dust exposure group and the CWP group (P<0.05). Multiple Logistic regression analysis showed that the decrease of FRC was an independent risk factor for CWP in coal mine dust exposure population (P<0.05). miR-134-5p and miR-320a combined with lung function index FRC showed high diagnostic efficacy in predicting CWP disease in coal mine dust-related operations, with an AUC of 0.975 (95%CI: 0.948-1.000). Conclusion The combination of serum miR-134-5p, miR-320a and lung function index FRC has important reference value for the clinical diagnosis in patients with early CWP.

Key words: anthracosis; functional residual capacity; respiratory function tests; miR-134-5p; miR-320a

煤工塵肺(coal workers pneumoconiousis,CWP)是一種常見(jiàn)的職業(yè)病,患者普遍存在肺纖維化、支氣管扭曲或狹窄及慢性阻塞性肺疾病等并發(fā)癥。此外,肺組織中的煤塵顆粒可能具有毒性作用,引起氧化應(yīng)激、DNA損傷和慢性炎癥反應(yīng)等[1]。CWP早期癥狀較輕,易被漏診、誤診,但病情會(huì)逐年加重,直接損傷肺功能,患者出現(xiàn)換氣功能障礙,呼吸衰竭。由于早期難診斷且無(wú)特效治療藥物,CWP已成為我國(guó)重大的公共衛(wèi)生問(wèn)題,尋找有效的生物標(biāo)志物對(duì)塵肺的預(yù)防意義重大[2]。miRNA是一類(lèi)由22~25個(gè)核苷酸組成的單鏈RNA[3],對(duì)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育、能量代謝與免疫反應(yīng)等生理病理過(guò)程具有重要作用,游離miRNA具有作為某些人類(lèi)疾病的生物標(biāo)志物的潛力[4-5]。CWP發(fā)展過(guò)程中伴隨miRNA表達(dá)異常[6],但miRNA結(jié)合肺功能指標(biāo)預(yù)測(cè)CWP肺纖維化的研究較少。在小鼠肺纖維化模型中,miR-320a-3p可通過(guò)靶向叉頭框蛋白M1(forkhead box protein M1,F(xiàn)OXM1)mRNA調(diào)節(jié)纖維化程度[6];通過(guò)微陣列和生物信息學(xué)方法發(fā)現(xiàn)肺纖維化患者血清miR-134-5p和miR-320a存在差異性表達(dá)[7],miR-134-5p和miR-320a可能參與了塵肺纖維化過(guò)程。本研究將miR-134-5p和miR-320a聯(lián)合肺功能指標(biāo)用于CWP早期診斷,為塵肺病的早期預(yù)防提供新思路。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2020年1月—2021年1月貴州省第三人民醫(yī)院呼吸及危重癥科就診的CWP患者(CWP組)、煤礦接塵體檢人群(接塵組,從事煤礦接塵相關(guān)作業(yè)的人群)以及同期健康體檢人群(對(duì)照組)各40例。CWP組納入標(biāo)準(zhǔn):(1)由具有職業(yè)病診斷資質(zhì)的塵肺診斷專(zhuān)家根據(jù)《職業(yè)性塵肺病的診斷》(GBZ70-2015)確診為CWP。(2)未罹患其他重大肺部疾病。接塵組納入標(biāo)準(zhǔn):(1)從事煤礦接塵相關(guān)作業(yè),未確診為CWP。(2)無(wú)重大肺部疾病。全部研究對(duì)象均簽署知情同意書(shū)。CWP組均為男性,年齡(39.07±3.87)歲;接塵組均為男性,年齡(39.30±4.48)歲;對(duì)照組均為男性,年齡(38.33±7.39)歲。3組間年齡(F=0.349)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。

1.2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)法檢測(cè)血清miR-134-5p和miR-320a表達(dá)水平

入組后采集對(duì)象肘部靜脈血5 mL,3 500 r/min離心1 h,將上清液轉(zhuǎn)移至干凈的1.5 mL EP管中,-80 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆?。采用凱杰生物工程(深圳)有限公司miRNeasy Serum/Plasma Advanced Kit試劑盒提取各組樣本血清miRNA。室溫解凍備用血清,加入適量的裂解液和蛋白酶,56 ℃孵育30 min,80 ℃孵育30 min后,12 000 r/min離心5 min,取上清液,加入離心柱,分離miRNA。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成,miR-134-5p(169 bp)上游:5'-UGUGACUGGUUGACCAGA-3',下游:5'-GTGCAGGGTCCGAGGT-3';miR-320a(203 bp)上游:5'-AAGGGATCGCGGGCG-3',下游:5'-TGCGTGTCGTGGAGTC-3';內(nèi)參U6(103 bp)上游:5'-CTCGCTTCGGCAGCACA-3',下游:5'-AACGCTTCACGAATTTGCGT-3'。反應(yīng)條件:預(yù)變性94 ℃ 5 min;變性94 ℃ 1 min,退火61 ℃ 60 s,延伸72 ℃ 40 s(40個(gè)循環(huán))。根據(jù)得到的Ct值,采用2-ΔΔCt法計(jì)算miRNA相對(duì)表達(dá)量。

1.3 肺功能檢測(cè)

根據(jù)我國(guó)《職工工傷與職業(yè)病致殘程度鑒定》GB/T 16180-2014中因職業(yè)接觸粉塵而引起的塵肺病患者肺功能檢測(cè)要求,各組受試者入院后或體檢時(shí)需檢測(cè):最大通氣量(MVV)、用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼氣容積(FEV1)、第3秒用力呼氣容積(FEV3)、1秒率(FEV1/FVC)、3秒率(FEV3/FVC)、最大呼氣中期流量(MMEF)、峰流速(PEF)、75%呼氣流速(MEF75)、50%呼氣流速(MEF50)、25%呼氣流速(MEF25)、殘氣量(RV)/肺總量(TLC)、功能殘氣量(FRC)和肺泡通氣量(VA)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以x±s表示,多組間比較采用單因素方差分析,組間多重比較采用LSD-t檢驗(yàn);不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以M(P25,P75)表示,多組間比較采用Kruskal-Wallis H檢驗(yàn),組間多重比較采用Sidaks檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以例表示,組間比較采用χ2檢驗(yàn)。采用單因素和多因素Logistic回歸分析煤礦接塵相關(guān)作業(yè)人群發(fā)生CWP的危險(xiǎn)因素。采用受試者工作特征(ROC)曲線分析miRNA聯(lián)合肺功能指標(biāo)對(duì)CWP的早期診斷價(jià)值。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組血清miR-134-5p和miR-320a水平比較

對(duì)照組、接塵組和CWP組血清miR-134-5p和miR-320a表達(dá)水平逐漸降低(P<0.05),見(jiàn)表1。

2.2 各組肺功能指標(biāo)比較

對(duì)照組、接塵組和CWP組MVV、FEV1、FEV1/FVC、MMEF、MEF50、FRC和VA逐漸降低(P<0.05),見(jiàn)表2。

2.3 發(fā)生CWP的危險(xiǎn)因素分析

以MVV、FEV1、FEV1/FVC、MMEF、MEF50、FRC、VA、miR-134-5p和miR-320a為自變量,煤礦接塵人群是否發(fā)生CWP(否=0,是=1)為因變量,進(jìn)行單因素Logistic回歸分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)FEV1、FEV1/FVC、MMEF、FRC、miR-134-5p和miR-320a是煤礦接塵人群發(fā)生CWP的影響因素(P<0.05),見(jiàn)表3。以FEV1、FEV1/FVC、MMEF、FRC、miR-134-5p和miR-320a為自變量,煤礦接塵人群是否發(fā)生CWP(否=0,是=1)為因變量,進(jìn)行多因素Logistic回歸分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)FRC降低是煤礦接塵人群發(fā)生CWP的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(P<0.05),見(jiàn)表4。

2.4 ROC曲線分析

血清miR-134-5p、miR-320a聯(lián)合肺功能指標(biāo)FRC預(yù)測(cè)煤礦接塵相關(guān)作業(yè)的人群發(fā)生CWP的診斷效能較高,見(jiàn)表5、圖1。

3 討論

我國(guó)作為煤炭資源大國(guó),從事煤炭行業(yè)的人員數(shù)量巨大,CWP發(fā)病率居世界首位[8]。長(zhǎng)期吸入煤顆??蓪?dǎo)致多種肺部疾病,如CWP、進(jìn)行性大面積纖維化、慢性支氣管炎、肺功能喪失和肺氣腫等[9]。CWP早期是指接塵人群接觸粉塵,但尚未被診斷為CWP,該時(shí)期可持續(xù)20~30年。臨床上針對(duì)CWP通常是根據(jù)確切的粉塵接觸史,結(jié)合肺影像學(xué)和分子生物學(xué)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行診斷[10]。然而,患者肺部在沒(méi)有典型病理改變的情況下,臨床醫(yī)師很難做出準(zhǔn)確診斷。目前,臨床上針對(duì)CWP主要通過(guò)對(duì)癥治療減輕患者病痛,而肺泡灌洗術(shù)作為探索性的治療方法,其術(shù)中和術(shù)后均存在發(fā)生并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)[11-12]。因此,尋找血清生物標(biāo)志物聯(lián)合肺功能相關(guān)指標(biāo)用于塵肺發(fā)病早期的預(yù)測(cè)和診斷具有重大意義。

miRNAs通過(guò)靶向特定的mRNA導(dǎo)致靶基因的轉(zhuǎn)錄后沉默來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá),參與調(diào)節(jié)多個(gè)細(xì)胞進(jìn)程,如細(xì)胞周期進(jìn)展、增殖、凋亡和發(fā)育。人體內(nèi)超過(guò)30%的編碼基因受到miRNA的調(diào)控[13]。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)患者長(zhǎng)期受到各種化學(xué)刺激和空氣污染等威脅時(shí),肺組織內(nèi)miRNAs表達(dá)出現(xiàn)異常,并引起蛋白質(zhì)異常表達(dá),導(dǎo)致肺部疾病的發(fā)生發(fā)展[14]。因此,肺組織內(nèi)miRNAs的異常表達(dá)可能是診斷塵肺的潛在臨床生物標(biāo)志物[15]。本課題組前期通過(guò)miRNA芯片技術(shù)篩選出了miR-134-5p和miR-320a兩個(gè)在CWP患者中異常低表達(dá)的miRNAs,并且通過(guò)本研究驗(yàn)證了CWP患者血清miR-134-5p和miR-320a表達(dá)水平較體檢人群和煤礦接塵人群明顯降低,說(shuō)明miR-134-5p和miR-320a可能與煤礦接塵人群患CWP相關(guān)。

肺功能指標(biāo)測(cè)定有助于判斷患者肺功能障礙的性質(zhì)和程度,可作為肺疾病診斷的輔助手段。塵肺患者可根據(jù)我國(guó)《職工工傷與職業(yè)病致殘程度鑒定》GB/T 16180-2014中因職業(yè)接觸粉塵而引起的塵肺病患者肺功能檢測(cè)要求執(zhí)行塵肺患者肺功能檢測(cè)。呼吸困難是粉塵暴露對(duì)肺產(chǎn)生不利影響的重要臨床特征,而FEV1和MMEF均能反應(yīng)氣道阻塞障礙情況。研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)EV1與CWP患者肺部顆粒物含量呈負(fù)相關(guān),同時(shí)FEV1降低也是塵肺患病率和死亡風(fēng)險(xiǎn)增加的重要因素[16-18]。焊工塵肺患者M(jìn)MEF指標(biāo)明顯降低[19],隔熱纖維材料暴露工人小氣道功能指標(biāo)MMEF明顯降低[20]。本研究發(fā)現(xiàn),CWP組和接塵組患者的FEV1、MMEF和FRC均較對(duì)照組降低,且FRC是早期CWP的獨(dú)立影響因素。FRC是平靜呼氣后肺內(nèi)含氣量,由補(bǔ)呼氣容積與殘氣容積組成。塵肺主要影響肺部擴(kuò)張,因此FRC作為肺容量的衡量指標(biāo),對(duì)塵肺檢測(cè)具有一定的臨床價(jià)值。另外,本研究中FEV1和MMEF不是煤礦接塵患者發(fā)生CWP的危險(xiǎn)因素,與既往的研究結(jié)果不一致[18-20],這可能是患者塵肺疾病背景不完全一樣,既往研究中的研究對(duì)象是隔熱纖維材料暴露工人,或者是焊工及煤礦工人混合的患者,而本文的研究對(duì)象主要是煤礦接塵患者;另外,研究對(duì)象所處的疾病進(jìn)展期也不完全一致。本研究將miR-134-5p和miR-320a聯(lián)合肺功能指標(biāo)FRC進(jìn)行臨床診斷價(jià)值分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與單純miR-134-5p和miR-320a指標(biāo)相比,肺功能指標(biāo)聯(lián)合miRNAs指標(biāo)對(duì)早期CWP的診斷效能更高。

綜上所述,早期CWP患者血清miR-134-5p和miR-320a表達(dá)降低,且肺功能指標(biāo)FRC降低是CWP患者的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。miR-134-5p和miR-320a聯(lián)合肺功能指標(biāo)FRC對(duì)早期CWP臨床診斷具有良好的應(yīng)用價(jià)值。但本研究樣本量較少,具有地域局限性,后續(xù)還會(huì)從體內(nèi)體外探究miR-134-5p和miR-320a對(duì)CWP的作用機(jī)制,為治療CWP提供可靠的潛在標(biāo)志物。

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(2022-10-12收稿 2023-02-21修回)

(本文編輯 李志蕓)

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