血清组织蛋白酶L与慢性阻塞性肺疾病严重程度相关性研究

胡丹平 赵德军 王霞 颜金农 朱慧琳 陈恩国

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmo⁃nary disease，COPD）是一种严重危害人类健康的常见病，以持续气流受限为特征[1]。研究显示蛋白酶和抗蛋白酶失衡这一发病机制在COPD 发生发展过程中起到重要作用[2]。组织蛋白酶（cathepsin，Cat）家族与肺气肿的形成相关，如Cat-E[3]，Cat-G[4]等，有望成为COPD 病情评估的生物标记物。本次研究观察血清Cat-L 水平与COPD 严重程度的相关性，评价血清Cat-L 水平能否作为COPD 严重程度的生物学标记物。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019 年10 月至2020 年12 月杭州市富阳区第一人民医院呼吸二科门诊及住院部诊治的COPD 患者170 例作为观察组，观察组患者COPD 诊断和分级均符合慢性阻塞性肺疾病全球创议（global initiative for chronic obstructive lung dis⁃ease，GOLD）2017版的标准[5]，并剔除：①口服糖皮质激素者；②合并肺结核、支气管哮喘、支气管扩张症、肺部恶性肿瘤和肺间质纤维化等除COPD 以外的肺部疾病者；③合并糖尿病、肥胖、甲状腺疾病等代谢性疾病者；④合并高血压、心功能不全、动脉粥样硬化等心血管或脑部疾病者；⑤合并慢性肾脏病者。同时选取无肺部疾患的健康体检人员45 例作为对照组。所有参与研究的对象均签署知情同意书。按GOLD 肺功能分级分为四个亚组：GOLD1 级（46 例）、GOLD2 级（46 例）、GOLD3 级（41 例）、GOLD4 级（37 例）；观察各组与对照组在年龄、性别、体重指数、吸烟指数及血压以及血肌酐、尿素氮、肾小球滤过率（glomerular flltration rate，GFR）、空腹血糖等方面比较见表1。观察组各级肺功能亚组和对照组的一般资料比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05）。

表1 各组研究对象一般资料比较

1.2 方法 抽取观察组患者入院次日空腹晨血及对照组体检时的空腹晨血，检验科采用全自动生化分析仪检测血糖、血脂、肌酐及尿素氮等，糖化血红蛋白采用离子交换高效液相色谱分析法。采用酶联免疫吸附试验法检测血清Cat-L 水平，同时完善肺功能及胸部高分辨率CT（high resolution CT，HRCT）检查。比较观察组与对照组间的血清Cat-L水平、肺功能相关指标和HRCT 参数的差异，以及Cat-L水平与肺功能指标及HRCT参数的相关性。

肺功能检查采用德国SPIROSTIK 肺功能仪，肺功能指标包括、第一秒用力呼气量（forced expiratory volume in one second，FEV1）/用力肺活量（forced vi⁃tal capacity，FVC）、FEV1 占预计值的百分比（forced expiratory volume in one second as percentage of pre⁃dicted volume，FEV1/pred）、肺一氧化碳弥散量（dif⁃fusion capacity of carbon monoxide of lung，DLCO）、残总气量百分比（ratio of residual volume to total lung capacity，RV/TLC）等。HRCT 参数指标包括：低衰减区域（low attenuation area，LAA）占全肺体积的百分比（LAA%）[6，7]、气道壁厚度/气管管腔外径（times the ratio of airway wall thickness to outer di⁃ameter，T/D）和管壁面积与总横截面面积比（ratio of wall area to total airway area，WA）[8]。

1.3 统计学方法 采用SPSS 25.0 统计学软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差（）表示。计量资料比较采用方差分析和t检验；计数资料比较采用χ2检验。Cat-L 与肺功能及HRCT 参数相关性采用pearson相关性分析。设P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 观察组各级肺功能亚组与对照组肺功能及CT影像各参数比较见表2

表2 观察组各级肺功能亚组与对照组肺功能及CT影像各参数比较

由表2 可见，随着COPD 患者的肺功能分级增加，从GOLD 1 级至GOLD 4 级，血清Cat-L 水平逐级升高，差异有统计学意义（F=7.34，P＜0.05），且GOLD1 级、GOLD2 级、GOLD3 级、GOLD4 级的Cat-L水平均高于对照组，差异均有统计学意义（t分别=3.25、4.34、5.12、6.57，P均＜0.05）。

观察组各级肺功能亚组和对照组的FEV1/FVC、FEV1/Pred、DLCO、RV/TLC 水平比较，差异均有统计学意义（F分别=5.14、10.35、3.24、6.25，P均＜0.05）；观察组各级和对照组之间的LAA%、T/D、WA 水平比较，差异均有统计学意义（F分别=8.34、2.62、4.21，P均＜0.05）。

2.2 Cat-L 与肺功能指标及HRCT 参数的相关性分析 血清Cat-L 与FEV1/Pred 呈负相关，与RV/TLC呈正相关（r分别=-0.47，0.35，P均＜0.05）。血清Cat-L 与LAA%、T/D、WA 呈正相关（r分别=0.37、0.41、0.38，P均＜0.05）。

3 讨论

COPD 的发病机制尚不完全清楚，蛋白酶和抗蛋白酶失衡[9]等在COPD 发生发展过程中起到重要作用。COPD 发生时，肺组织中释放出能够降解弹性蛋白的蛋白水解酶，蛋白酶-抗蛋白酶失衡，促进形成肺气肿和小气道重塑。Gat 包括Gat-B、Cat-L、Gat-S 等，与人类多种疾病密切相关[10～12]，是一类研究热门的靶标蛋白酶。例如Nakajima 等[13]研究发现COPD 患者血浆Cat-S 与COPD 患者气流受限的程度及肺气肿的程度相关。Cat-L 和Gat-S 是肺泡巨噬细胞产生的溶酶体半胱氨酸蛋白酶[14]，可以降解弹性蛋白酶[15]，促进肺气肿的形成和气道重塑。目前，有研究观察到Cat-L 与COPD 气流受限相关[16]。临床上缺乏Cat-L 与COPD 相关性的研究，本次研究旨在对血清Cat-L 与COPD 严重程度的相关性展开研究。

本次研究结果显示，GOLD1 级、GOLD2 级、GOLD3 级、GOLD4 级的Cat-L 水平均高于对照组，差异均有统计学意义（P均＜0.05），提示Cat-L 表达水平的增加与COPD 的发生存在相关性。结果与Takeyabu 等[17]研究显示肺气肿患者肺泡灌洗液中Cat-L 明显升高结果相似。进一步研究发现，随着COPD 患者的肺功能分级增加，从GOLD 1 级至GOLD 4 级的血清Cat-L 水平逐级升高，差异有统计学意义（P＜0.05），提示血清Cat-L 水平与COPD 的病情严重程度相关。

另外，本次研究结果还显示，观察组各级和对照组之间的FEV1/FVC、FEV1/Pred、DLCO、RV/TLC水平比较，差异均有统计学意义（P均＜0.05），且血清Cat-L 与FEV1/Pred 呈负相关，与RV/TLC 呈正相关（P均＜0.05），提示Cat-L 与COPD 气流受限存在正相关性。另外，观察组各级肺功能亚组和对照组之间的LAA%、T/D、WA 水平比较，差异均有统计学意义（P均＜0.05），且Cat-L 与LAA%、T/D、WA 呈正相关（P均＜0.05），提示Cat-L 与气道重塑存在正相关性。

综上所述，血清Cat-L 与COPD 病情严重程度呈正相关，提示Cat-L 可以作为COPD 病情分级的血清标志物，对疾病的诊断有潜在的指导意义。本次研究存在的不足之处包括：①样本量需要进一步扩大，增强研究结果的可信度；②血清Cat-L 的来源及其活化程度尚无法确定，需多种组织标本检测Cat-L 水平；③影响血清Cat-L 水平的因素较多，如血糖、血脂、肾功能等，需进一步细化研究方案降低干扰因素的作用；④需进一步研究血清Cat-L 与COPD 相关的机制通路，深入理解Cat-L 的作用机制。