慢性阻塞性肺疾病患者气道内分泌性白细胞蛋白酶抑制物表达水平及与肺功能的相关性

黄金华 邓国升 张婷婷 秦茵茵

1广州医科大学附属顺德医院（佛山市顺德区乐从医院）呼吸与危重症医学科（广东顺德528315）；2广州医科大学附属第一医院，广州呼吸健康研究院，呼吸疾病国家重点实验室，国家呼吸系统疾病临床医学研究中心（广州510120）

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种以持续呼吸道症状及持续气流受限为特征的疾病，其存在气道慢性炎症和肺功能持续性下降两个鲜明的特点［1］。COPD 患者气道腔内由于慢性炎症的存在使中性粒细胞处于聚集状态，中性粒细胞聚集导致弹性蛋白酶负荷的增加，从而促进了COPD 的发生发展［2］。分泌性白细胞蛋白酶抑制物（secretory leukocyte proteinase inhibitor，SLPI），是气道中最重要的保护基质，对抗弹性蛋白酶的破坏作用［3］。COPD 动物模型关于气道内SLPI 的表达研究显示COPD 患者气道内SLPI 的表达水平明显降低［4⁃5］。PARAMESWARAN 等［6］研究显示卡他莫拉菌定植、感染导致COPD 患者气道内SLPI 的表达水平降低，MALLIA 等［7］研究显示鼻病毒感染导致COPD患者气道内SLPI 的表达水平降低。 上述研究均未进一步分析稳定期与急性加重期差异。GOLD把肺功能列为COPD 诊断、病情评估、急性加重风险的重要依据，肺功能指标（FEV1/FCV，FEV1）异常是COPD 患者特征性表现，且在急性加重时肺功能进一步恶化。COPD 患者气道内SLPI 的表达水平降低，而肺功能出现下降，因此推测COPD 患者肺功能变化与气道内SLPI 表达水平变化可能具有相关性，需要临床研究去探索。本文主要目的是探索COPD 患者稳定期与急性加重期气道内SLPI 表达水平差异，明确COPD 患者肺功能变化与气道内SLPI 表达水平相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2020年2月至2021年2月于广州医科大学附属顺德医院呼吸与危重症医学科门诊纳入COPD 患者共40 例，且每例患者过去一年至少出现一次以上急性加重，性别及年龄不限，所有患者均符合GOLD 诊断标准。排除标准：支气管哮喘与慢性支气管炎和（或）肺气肿重叠或难以鉴别的患者、支气管扩张、合并其他脏器严重疾患者、极重度COPD 患者。同时招募40 名健康志愿者，志愿者为成年人，性别不限，无任何呼吸系统疾病，亦无其他任何严重基础病。

这项研究得到了广州医科大学附属顺德医院伦理委员会的批准，所有受试者均给予书面知情同意。

1.2 气道内分泌性白细胞蛋白酶抑制因子（SL⁃PI）检测 稳定期COPD 患者纳入研究后，留取痰液，检测SLPI；随后进行跟踪随访，出现急性加重时，再留取痰液检测SLPI；健康志愿者纳入研究后，留取痰液，检测SLPI。检测SLPI 方法如下：

留取患者起床以后连续4 h 以上的痰液标本，然后在4 ℃50 000 g 离心90 min，收集上清液于⁃70 ℃保存备用。通过ELISA 法（采用R&D Sys⁃tems 公司生产的ELISA 试剂盒）检测痰液标本SL⁃PI 的浓度。

1.3 肺功能检查 稳定期COPD 患者纳入研究后，在留取痰液检测SLPI 同时，进行肺通气功能检查；跟踪随访期间，出现急性加重时，在留取痰检测SLPI 同时，进行肺通气功能检查，采用意大利COSMED 肺功能检测仪（型号：PFT1）测定肺功能，选取FEV1%pred、FEV1/FVC 作为肺通气功能评价指标。

1.4 统计学方法 通过预实验［8］，设定α 为0.05和β 为0.20，COPD 患者与健康志愿者气道内SLPI表达水平比较总共需要样本72 例；COPD 患者稳定期与急性加重期气道内SLPI 表达水平比较需要样本36 例；COPD 患者肺功能与气道内SLPI 表达水平相关性研究需要样本36 例。采用SPSS 20.0软件进行统计分析。近似正态分布或正态分布的数据采用（±s）表示；病例组和对照组间比较采用独立样本t检验，COPD 患者稳定期与急性加重期气道内SLPI 表达水平比较，采用配对样本t检验；近似正态分布或正态分布的两组计量数据比较采用Spearman 相关分析。P< 0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基线特征 纳入研究COPD 患者40 例，其中男36 例，女4 例，年龄46～80 岁，平均年龄（63.09± 16.04）岁，健康志愿者40 例，其中男35 例，女5例，年龄44～76 岁，平均年龄（60.31 ± 15.15）岁。两组患者年龄、性别构成比例差异无统计学意义（P＞0.05）。依据肺功能分级，轻中重度COPD 患者所占比例分别为10%（4/40）、62.5%（25/40）、27.5%（11/40）。见表1、2。

表1 研究对象基线特征Tab.1 Baseline characteristics of subjects

2.2 稳定期COPD 患者与健康志愿者气道内SL⁃PI 表达水平比较 稳定期COPD 患者气道内SLPI平均值（46.74 ± 2.30）μg/L，健康志愿者气道内SL⁃PI 平均值（47.60 ± 2.50）μg/L，两者差异无统计学意义（P＞0.05）。见表3。

表3 稳定期COPD 患者与健康志愿者气道内SLPI 表达水平检测结果Tab.3 Detection results of SLPI expression level in airway of stable COPD patients and healthy volunteers ±s

表3 稳定期COPD 患者与健康志愿者气道内SLPI 表达水平检测结果Tab.3 Detection results of SLPI expression level in airway of stable COPD patients and healthy volunteers ±s

组别稳定期COPD 患者健康志愿者t 值P 值例数40 40 SLPI（μg/L）46.74±2.30 47.60±2.50 1.321 0.190

表2 COPD 病情分级Tab.2 Grading of COPD

2.3 COPD 患者稳定期与急性加重期气道内SL⁃PI 表达水平比较 COPD 稳定期患者气道内SLPI平均值（46.74±2.30）μg/L，COPD 急性加重期患者气道内SLPI 平均值（38.15 ± 3.59）μg/L，两者差异有统计学意义（P<0.05）。提示COPD 急性加重期患者气道内SLPI 表达水平较稳定期下降。见表4。

表4 COPD 患者稳定期与急性加重期气道内SLPI 表达水平检测结果Tab.4 Detection results of SLPI expression level in airway of COPD patients in stable stage and acute exacerbation stage ±s

表4 COPD 患者稳定期与急性加重期气道内SLPI 表达水平检测结果Tab.4 Detection results of SLPI expression level in airway of COPD patients in stable stage and acute exacerbation stage ±s

组别稳定期COPD 患者急性加重期COPD 患者t 值P 值例数40 40 SLPI（μg/L）46.74±2.30﹟38.148±3.59 35.707 0.01

2.4 COPD 患者气道内SLPI 表达水平与肺功能相关性

2.4.1 COPD 患者稳定期气道内SLPI 表达水平与肺功能相关性 COPD 患者稳定期气道内SLPI表达水平与FEV1/FVC 没有相关性（r＝0.215，P＝0.183）；COPD 患者稳定期气道内SLPI 表达水平与FEV1%Pred 呈正相关（r＝0.466，P＝0.002）。见图1、2。

图1 COPD 患者稳定期气道内SLPI 表达水平与FEV1/FVC的相关性Fig.1 Correlation between the expression level of SLPI in airway and FEV1/FVC in stable COPD patients

图2 COPD 患者稳定期气道内SLPI 表达水平与FEV1%Pred 的相关性Fig.2 Correlation between the expression level of SLPI in airway and FEV1%Pred in stable COPD patients

2.4.2 COPD 患者急性加重期气道内SLPI 表达水平与肺功能相关性 COPD 患者急性加重期气道内SLPI 表达水平与FEV1/FVC 没有相关性（r＝0.088，P＝0.589）；COPD 患者急性加重期气道内SLPI 表达水平与FEV1%Pred 呈正相关（r＝0.369，P＝0.019）。见图3、4。

图3 COPD 患者急性加重期气道内SLPI 表达水平与FEV1/FVC 的相关性Fig.3 Correlation between the expression level of SLPI in airway and FEV1/FVC in acute exacerbation COPD patients

图4 COPD 患者急性加重期气道内SLPI 表达水平与FEV1%Pred 的相关性Fig.4 Correlation between the expression level of SLPI in airway and FEV1%Pred in acute exacerbation COPD patients

3 讨论

本研究以COPD 患者及健康成人为研究对象，通过检测其痰液中的SLPI 浓度及COPD 患者肺功能，分析COPD 患者气道内SLPI 水平与健康成人差异及稳定期与急性加重期差异，并探索SLPI 表达水平与肺功能相关性。对于这些问题，目前相关研究及循证医学证据并不多。

研究［9-10］表明，无论是稳定期还是急性加重期COPD 患者，其气道腔内均存在大量的炎症因子，如IL⁃4、IL⁃6、IL⁃7、IL⁃8、IL⁃10、IL⁃12、TNF⁃α、MMP⁃2、TIMP⁃2、TGF⁃β1 等，而TGF⁃β1 可以抑制SLPI 表达，TGF⁃β1 使支气管上皮细胞SLPI 表达下调的作用是通过Smads 信号通路介导的［11-12］。本研究显示COPD 患者稳定期气道内SLPI 水平与健康志愿者比较，差异无统计学意义，但稳定期COPD 患者气道内SLPI 水平比健康志愿者稍低。根据已有的研究，考虑其原因主要为COPD 患者气道内TGF⁃β 1 表达增加，从而抑制了SLPI 表达，导致气道内SLPI 水平下降。PERSSON 等［13］研究显示COPD 患者急性加重期较稳定期气道内SLPI 水平下降，本研究结果同样发现COPD 患者急性加重期较稳定期气道内SLPI 水平明显降低（P＝0.01），分析其原因如下：COPD 患者急性加重期中性粒细胞炎症更加明显，NE（中性粒细胞蛋白酶）处于高水平［14］，高负荷的中性粒细胞蛋白酶对SLPI 进行胞外切割［15-16］，以及SLPI⁃NE 复合物对带负电荷细胞膜的胞外粘附［17］，从而导致气道内SLPI 水平明显降低。

根据GOLD2020，肺功能检查是COPD 诊断的金标准，吸入沙丁胺醇后，FEV1/FVC＜0.7 是诊断COPD 重要依据，而FEV1%Pred 是评估COPD 肺功能受损严重程度的依据，COPD 急性加重时FEV1%Pred 明显下降。本研究及国外的相关研究均提示COPD 急性加重时气道内SLPI 水平明显降低。因此COPD 患者肺功能变化与气道内SLPI 表达水平变化可能具有相关性。本研究数据提示COPD 患者稳定期气道内SLPI 表达水平与FEV1/FVC 没有明显相关性（r＝0.211，P＝0.192），但与FEV1%Pred 呈正相关（r＝0.466，P＝0.002）；COPD患者急性加重期气道内SLPI 表达水平与FEV1/FVC 没有明显相关性（r＝0.088，P＝0.589），但与FEV1%Pred 呈正相关（r＝0.369，P＝0.019）。故本研究结果认为COPD 患者稳定期和急性加重期气道内SLPI 表达水平与FEV1%Pred 呈正相关。

目前肺通气功能指标FEV1%Pred 是COPD 患者病情评估和急性加重风险评估的重要客观依据［18］。但由于各种原因，相当多的COPD 患者不能完成肺通气功能检查，因此临床医生期盼发掘一种生物标志物，能在一定程度上代替肺通气功能，用于COPD 患者病情评估和急性加重风险评估［19-21］，目前一些研究认为血小板指数、血清IL⁃6、hs⁃CRP、外周血miR⁃23a、EBC pH 值、血清SDC⁃1 等可用于COPD 患者稳定期病情评估，而血或痰嗜酸性粒细胞、前角蛋白、低血清IgA 等可用于COPD患者急性加重风险评估，但未发现单一的生物标志物可以替代肺通气功能同时用于COPD 患者病情评估和急性加重风险评估［22-24］。COPD 患者稳定期和急性加重期气道内SLPI 表达水平与FEV1%Pred 呈正相关，是本研究的结论之一，其提示气道内SLPI 表达水平作为COPD 患者病情评估和急性加重风险评估的生物标志物存在可行性，但需进一步的临床研究。

综上所述，COPD 患者急性加重期较稳定期气道内SLPI 水平明显降低，稳定期和急性加重期气道内SLPI 表达水平与FEV1%Pred 呈正相关。由于本研究样本有限，研究结果有待大样本、多中心研究进一步证实。