急性发作期支气管哮喘患儿血清骨膜蛋白水平变化及意义

董鸿捌,杨晓庆,陆妹,郭文兴

厦门市妇幼保健院,福建厦门361003

支气管哮喘是由多种炎症细胞及其分泌的炎性细胞因子等介导的气道慢性炎症反应性疾病，以气促、咳嗽、反复发作的喘息等为主要临床表现，16岁以下人群高发，随着环境污染加重，其发病率逐年升高[1,2]。糖皮质激素是临床控制支气管哮喘病情最有效的措施，但报道显示，长期气道炎症造成的气道重塑是支气管哮喘主要病理特征，5%～10%的患儿由于气道重塑，病情不能得到有效控制而迁延为难治性哮喘，严重影响治疗效果[3]。早期诊断支气管哮喘并评估肺功能损伤及气道重塑严重程度，对临床制定合理有效的治疗方案及改善预后有重要意义。骨膜蛋白(Periostin)是细胞外基质蛋白，在细胞表面通过与一系列整合素分子(包括avβ1、avβ3、avβ5等)作用,为组织生长及重塑提供条件[4]。研究[5]发现，Periostin通过诱导产生白细胞介素-4(IL-4)和IL-13等参与调控过敏性炎症反应。2016年12月～2019年3月，我们对80例急性发作期支气管哮喘患儿血清Periostin水平进行了检测，旨在探讨其在支气管哮喘患儿发病过程中的作用及其与肺功能、气道重塑的关系。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2016年12月～2019年3月于本院住院治疗的80例急性发作期支气管哮喘患儿作为研究组，入组标准：①典型临床症状及体征、运动激发试验或支气管激发试验阳性，以及CT检查结合实验室检查等确诊为支气管哮喘，且符合《儿童支气管哮喘诊断与防治指南(2016年版)》[6]标准；②首次发病，且发病至入院时间≤48 h；③年龄5～14岁；④入院前1个月内未接受过糖皮质激素或免疫抑制剂治疗者。排除标准：①心脏功能不全者；②肝、肾功能障碍者；③合并肺结核、呼吸道感染等其他可能影响本研究结果的肺部疾病；④自身免疫性疾病及急慢性炎症反应性疾病；⑤贫血及严重营养不良者；⑥血液系统疾病者；⑦恶性肿瘤患儿。其中男46例、女44例，年龄6～14(9.36±2.18)岁；BMI 19～26(21.07±1.89)kg/m2；发病至入院时间6～48(31.55±10.08)h。并于同期随机选取正在随访期的60例支气管哮喘缓解期患儿为缓解组，患儿近期内无感染性疾病及其他可能影响本研究结果的疾病，其中，男37例、女23例，年龄5～13(8.75±2.24)岁；BMI 18～24(20.81±2.05)kg/m2。选取60例体检健康儿童作为对照组，其中男32例、女28例，年龄5～14(8.98±2.16)岁；BMI 19～26(21.15±1.95)kg/m2。三组性别、年龄、BMI比较差异无统计学意义(P>0.05)。此次研究获本院伦理委员会批准，患者及其监护人签署知情同意书。

1.2 血清Periostin和气道重塑标志物检测 研究组于入院时抽取肘静脉血4 mL，缓解组和对照组于入院当日分别抽取肘静脉血4 mL，血液标本于室温环境下保存20 min,3 000 r/min离心10 min，离心半径为12 cm，分别留取血清和血浆置于-80 ℃保存。采用酶联免疫吸附法检测血清Periostin水平，检测试剂盒购于杭州联科生物技术有限公司。同时采用酶联免疫吸附法检测气道重塑标志物，包括血管内皮生长因子(VEGF)和转化生长因子-β1(TGF-β1)，检测试剂盒购于上海森雄科技实业有限公司。上述检测过程严格按试剂盒说明进行。

1.3 肺功能检测 采用Master Screen肺功能仪(德国JAEGER公司)对三组肺功能进行检测，包括用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积(FEV1)、FEV1/FVC、最大呼气峰值流速(PEF)。

2 结果

2.1 三组血清Periostin、VEGF、TGF-β1水平比较 三组血清Periostin水平经方差分析，差异有统计学意义(F=1 533.752，P<0.05)，研究组和缓解组血清Periostin水平高于对照组，且研究组高于缓解组(P均<0.05)。见表1。三组血清VEGF、TGF-β1水平比较差异有统计学意义(F分别为845.795、361.186，P均<0.05)。研究组和缓解组血清VEGF水平高于对照组，血清TGF-β1水平低于对照组，且研究组血清VEGF水平高于缓解组，血清TGF-β1水平低于对照组(P均<0.05)。见表1。

表1 三组血清Periostin、VEGF、TGF-β1水平比较

注：与对照组相比，*P<0.05；与缓解组相比，#P<0.05。

2.2 三组肺功能指标比较 三组肺功能指标FEV1、FVC、FEV1/FVC、PEF水平比较差异有统计学意义(F分别为145.791、75.040、154.636、162.193，P均<0.05)，两两比较，研究组和缓解组FEV1、FVC、FEV1/FVC、PEF水平低于对照组，且研究组FEV1、FVC、FEV1/FVC、PEF水平低于缓解组(P均<0.05)。见表2。

表2 三组肺功能指标比较

注：与对照组相比，*P<0.05；与缓解组相比，#P<0.05。

2.3 研究组患儿血清Periostin与气道重塑标志物、肺功能指标的相关性 Pearson相关性分析结果显示，研究组血清Periostin与气道重塑标志物VEGF呈正相关(r=0.732，P<0.05)，与TGF-β1呈负相关(r=-0.796，P<0.05)；血清Periostin与肺功能指标FEV1、FVC、FEV1/FVC、PEF呈负相关(r分别为-0.683、-0.751、-0.792、-0.708，P均<0.05)。

2.4 血清Periostin对急性发作期支气管哮喘的诊断价值 绘制的ROC曲线结果显示，血清Periostin诊断急性发作期支气管哮喘的AUC为0.818(95%CI：0.734～0.901)，约登指数为0.78，最佳截断值368.29 pg/mL，灵敏度为0.83，特异度为0.88，准确性为0.82。见图1。

图1 血清Periostin诊断急性发作期支气管哮喘的ROC曲线

3 讨论

支气管哮喘全球发病人数约3亿，患病率在1%～16%，我国支气管哮喘患病率约2%[7,8]。支气管哮喘控制不佳，则可增加患者近期临床预后不良风险，严重者可致残疾甚至死亡[9]。目前临床主要依据典型临床诊断、肺功能检查及影像学检查等综合评估诊断支气管哮喘，但受限于患儿依从性及临床医师个人专业技能，导致部分患儿漏诊或者误诊，错失最佳治疗时机。

支气管哮喘发病机制为Th1/Th2比例失衡，Th2产生并分泌的细胞因子占主导[10,11]。IL-4和IL-13在Th2型细胞因子中发挥关键作用，介导支气管哮喘的发生发展[12]。Periostin是在IL-4和IL-13诱导下产生的细胞外基质蛋白，由位于13号染色体上的POSTN基因编码，相对分子质量为90 000 Da，主要在胎儿及成人组织中表达，Periostin在细胞的增殖、分化、血管形成等生理过程发挥作用，同时亦参与了骨的代谢和形成[13]。研究[14]表明，损伤的上皮细胞及血管转化为间叶细胞的过程中表达异常升高，并由此推断Periostin参与了Th2介导的气道炎症反应性疾病。Sinz等[15]证实，病原体入侵宿主后激活2型免疫应答，Th2细胞因子IL-4、IL-13促进成纤维细胞合成并分泌Periostin，其与受体作用后刺激并产生炎性细胞因子，进一步使Th2型免疫反应增强。Wei等[14]发现哮喘患者增厚的基底膜上沉积了大量Periostin，提示其可能参与调控哮喘的发病过程。

本研究结果显示，支气管哮喘患儿血清Periostin水平较体检健康儿童升高，且急性发作期患儿血清Periostin水平高于缓解期患儿，提示Periostin可能参与了支气管哮喘发病过程，并且与病情有一定关联，与Agrawal等[16]结果相似，即Periostin mRNA在小儿支气管哮喘气道上皮细胞中表达高于健康儿童。Periostin参与支气管哮喘的机制可能是因为支气管哮喘发病启动Th2型免疫应答反应，相关的细胞因子IL-4和IL-13促使损伤的气道上皮细胞释放大量的Periostin，最终参与Th2介导的支气管哮喘发病，并且在急性发作时，Th2型免疫应答更为强烈，Periostin产生更多。气道重塑是指气道上皮细胞的损伤和修复，表现为上皮下纤维化，杯状细胞增生，气道平滑肌细胞的迁移和增殖、肥大等，支气管新生血管形成，以及炎性细胞浸润等[17]。气道重塑在支气管哮喘发病初期已存在，可用于评估患儿预后[18]。VEGF和TGF-β1参与了气道重塑过程，是评估气道重塑的重要指标。本研究结果发现，与体检健康儿童比较，支气管哮喘患儿血清VEGF水平升高，血清TGF-β1水平下降，且急性发作期患儿改变更显著，提示支气管哮喘患儿存在不同程度气道重塑，且病情越严重的患儿气道重塑越显著。肺功能检测是衡量肺损伤的重要依据，本研究中，支气管哮喘患儿存在不同程度肺功能下降，且急性发作期患儿肺功能损伤更为严重，表明肺功能指标是评估支气管哮喘病情严重性的重要指标。相关性分析发现，支气管哮喘急性发作期患儿血清Periostin与VEGF呈正相关关系，与TGF-β1呈负相关关系，说明Periostin参与调控气道重塑，水平越高表明气道重塑越严重，推测原因可能是Periostin通过自分泌及旁分泌途径刺激成纤维细胞而参与新生血管形成，同时还可激活TGF-β1信号通路，使凝胶弹性增强和胶原沉积增加，最终引起甚至加重气道重塑。Periostin还与肺功能指标呈不同程度负相关性，提示其可作为评估肺功能损伤的重要标志物，并进一步反映支气管哮喘病情严重性，其水平越高提示气道炎症反应越强，肺功能损伤越显著，病情越严重。支气管哮喘初筛主要通过呼气检测、支气管镜以及痰液检查等，具有费时、费用高昂和有创性特点。本研究绘制的ROC曲线结果显示，血清Periostin诊断急性发作期支气管哮喘的AUC为0.818，最佳截断值为368.29 pg/mL，此时的灵敏度和特异度分别为0.83和0.88，准确性为0.82，提示该指标用于临床早期诊断支气管哮喘有较高价值，可为临床制定早期治疗方案，改善预后提供参考。

综上所述，血清Periostin异常升高与小儿支气管哮喘急性发作期发病及病情严重性密切相关，早期检测可作为临床辅助诊断小儿支气管哮喘急性发作期、评估气道重塑和肺功能的重要生化标志物。