稀土钕作业工人血清中Thl/Th2型细胞因子和MMP-7、MMP-9及TIMP-1表达及意义分析

宋统球　高艳荣　赵慧 白宇超　贾玉巧

摘要目的：探讨稀土钕作业工人血清中Thl/Th2型细胞因子、金属基质蛋白酶（MMPs）及其抑制剂（TIMPs）的水平变化对肺纤维化早期的判断价值。方法：选取包头某稀土厂钕作业工人94例，其中胸片异常组39例，胸片正常组55例;另选该厂行政管理人员49例为对照组。采集空腹外周静脉血，用酶联免疫吸附试验测定血清中白介素4（IL-4）、白介素10（IL-10）、白介素12（IL-12）、γ干扰素（IFN-¨、MMP-7、MMP-9、TIMP-1的表达;建立Lo gistic回归模型，绘制胸片异常风险因素的（ROC）曲线。结果：胸片异常组和胸片正常组IL-4、MMP-7、TIMP-1含量高于对照组，IFN-γ含量及MMP9/TIMP1低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）;胸片异常组IL-4、IL-10、IL-12、MMP-7、TIMP-1含量高于胸片正常组，IFN-Y含量及MMP9/TIMP-1低于胸片正常组，差异有统计学意义（P<0.05）;Logistic回归分析结果显示：IL-4、IL-12、MMP-7是胸片异常的危险因素，MMP9/TIMP1的比值是胸片异常的保护因素。ROC曲线分析结果显示，联合预测因子的ROC曲线下面积（0.967，95% Cl 0.936 - 0.998），差异有统计学意义（P<0.05），大于其他4个单一指标，风险预测价值优先。结论：检测血清IL-4、IL-12、MMP-7水平变化及MMP9/TIMP1的比值对稀土钕致肺纤维化的早期诊断、病情检测有一定价值。

关键词 稀土钕;肺纤维化;细胞因子;ROC曲线

目前，我国主要采用溶剂萃取法分离稀土，在整个生产工艺流程中，接触的氧化钕粉尘主要分布于灼烧工段和包装工段，长期接触氧化钕粉尘可使作业工人X线胸片异常[1]，反映在X线片上的影像即早期肺纹理改变。研究显示，当胸片上有所反应时肺组织已经出现纤维化病变[2]，因此，本研究拟通过检测正常人群和钕作业工人血清中Thl/Th2型细胞因子和MMPs/TIMPI的水平变化，并结合X线胸片诊断，探讨钕作业接尘工人肺纤维化早期诊断的特异性指标，为稀土钕尘肺防治研究提供依据。

资料与方法

研究对象：包头某稀土厂灼烧工段和包装工段的钕作业工人94例，拍摄高仟伏胸片，由3名具有职业病诊断资质的执业医师，根据国家《尘肺病诊断标准》（GBZ 70-2015），参照尘肺诊断标准片进行判读，集体阅片。把符合尘肺病影像学特征者定义为胸片异常组（39例）;不符合尘肺病影像学特征，但有肺门，肺纹理影像学改变的定义为胸片正常组（55例）;另选取该厂未接触粉尘及有害物质的健康职工拍摄高仟伏胸片，经诊断胸片正常者为对照组（49例）。所选研究对象均为男性，排除吸烟、肺结核、肺炎及其他纤维化及结缔组织疾病。经统计学分析，3组工龄和年龄差异无统计学意义，具有可比性。

标本采集与处理：采用专用的促凝采血管采集清晨空腹全血样5.0 mL;自然凝固后取血清，-80℃冷冻保存。

样本检测：血清中IL-4、IL-IO、IL-12、 IFN-γ 、 MMP-7、 MMP-9、TIMPI的含量测定，严格按照ELISA试剂盒说明书操作，加入显色剂后用全波长酶标仪，波长450 nm处检测光密度值，根据标准曲线计算血清中的含量。

统计学方法：采用SPSS 20.O统计软件包进行数据处理，数据资料分布类型为偏态分布，采用中位数（M）和四分位数间距（QR）描述，多组之间比较采用K-W秩和检验，两组之间采用Wilcoxon秩和检验;多因素Logistic回归分析法分析胸片异常的危险因素;绘制受试者工作特征（ROC）曲线并计算曲线下面积，差异有统计学意义（P<0.05）。

结果

3组之间观察指标比较：3组之间IL-4、IL-IO、IL-12、IFN-γ、MMP-7、TIMP-I、MMP9/TIMPI差异有统计学意义（P<0.05），MMP-9差异无统计学意义（P>0.05）。各组之间，胸片异常组和胸片正常组钕、IL-4、MMP-7、TIMP-I的含量高于对照组，IFN-γ含量及MMP9/TIMPI的比值小于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）;胸片异常组IL-4、IL-IO、IL-12，MMP-7、TIMP-I含量高于胸片正常组，IFN-γ含量及MMP9/TIMPI的比值低于胸片正常组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

影响胸片异常因素的Logistic回归分析：以胸片异常作为因变量，以單因素分析有差异的指标作为自变量。多因素Logistic回归分析结果显示，IL-4、IL-12、MMP-7、MMP-9/TIMP-I和胸片异常有回归关系。见表2。

胸片异常影响因素的ROC曲线分析：运用二项分类Logistic回归筛选变量，建立回归方程，产生一组新变量即联合预测因子，对新变量及各单项指标进行ROC曲线分析。IL-4曲线下面积0.848，敏感性100%，特异性65.5%;IL-12曲线下面积0.723，敏感性64.1%，特异性81.8%;MMP-7曲线下面积0.805，敏感性64.1%，特异性90.9%;MMP-9/TIMP-I曲线下面积0.830，敏感性89.7%，特异性72.7%;联合预测因子曲线下面积0.967，敏感性92.3%，特异性92.7%。见表3和图1。

讨论

本研究结果显示，IFN-γ在钕作业工人中表达降低，胸片异常组IL-12含量高于胸片正常组和对照组，但胸片正常组的lL-12略低于对照组，差异无统计学意义。IFN-γ与IL-4之间存在相互拮抗作用，当IFN-γ/IL-4比值降低时，即可促进肺纤维化的发生、发展[3]，IL-12具有抗纤维化的作用[4]，其通过促进IFN-γ的表达抑制肺纤维化的病理过程，并且IL-12和IFN-γ呈现出一定的时间依赖关系[5]。因此，随着肺纤维化的进展，虽出现抗纤维化因子IL-12增多，但其下游因子IFN-γ被抑制，无法发挥抗纤维化的作用。

肺内ECM的合成和降解处在动态平衡中，当MMPs/TIMP失衡会导致ECM的异常增多，从而引起肺纤维化[6]。MMP-7在钕作业工人中优势表达，肺的免疫组化结果显示纤维化患者肺活检标本MMP-7的表达增多，且主要分布在增生的肺泡和化生的支气管上皮细胞[7]。MMP-7是受损的气道表皮细胞再生和上皮细胞迁移的使动因素[8]。由于氧化钕粉尘沉积于肺部，造成肺泡上皮细胞和支气管上皮细胞吞噬崩解死亡，MMP-7分泌，促进细胞迁移与再生，修复病理损伤。MMP-9在降解细胞外基质的同时会使得基底膜崩解、断裂，大大增加了成纤维细胞、肌成纤维细胞的侵入和增殖，造成大量细胞外基质产生[9]。MMP9活性与TIMP-I有关，TIMP-I与MMP-9酶原及活化形式非共价键结合，形成复合物而特异性抑制MMP-9的活性[10]。研究结果显示，胸片正常组血清MMP-9、TIMPI水平高于健康对照组;随着肺纤维化的进展，血清TIMP-I水平升高，而MMP-9浓度有下降趋势，但差异无统计学意义，MMP-9/TIMP-I比值降低。当TIMP-I含量相对于MMP-9增加时，抑制了活性MMP-9释放，MMPs/TIMPs比例失衡，ECM合成和降解失衡，导致过度沉积，引起组织结构重新构建，形成肺纤维化。这与上述研究结果相符合。

Logistic回归显示，IL-4、IL-12、MMP-7是导致胸片异常的危险因素，MMP9/TIMP1的比值是导致胸片异常的保护因素，IL-4的ROC曲线面积0.848，IL-12 0.723.

MMP-7 0.805.MMP-9/TIMP-1 0.830，上述4个指标对胸片异常的诊断密切相关（P<0.01），通过Logistic回归拟得到联合预测因子的ROC曲线面积0.967，大于各指标单独检测的曲线下面积，并具有较高的敏感性和特异度。

综上所述，稀土钕致肺纤维化早期，患者临床症状和体征并不典型，在早期診断中可以采用临床上易于获得的血清IL-4、IL-12、MMP-7含量及MMP9/TIMPI的比值，进行综合分析，从而评估肺纤维化病情及相关危险因素，以便医务工作者早期制定治疗计划，从而预防及改善患者的预后。

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