血清YKL-40在诊断抗黑色素瘤分化相关基因5阳性皮肌炎合并严重肺损伤中的价值

张朴丽，杨红霞，张立宁，葛勇鹏，彭清林，王国春，卢 昕△

(1.中日友好医院风湿免疫科；2.北京大学中日友好临床医学院，北京 100029)

皮肌炎(dermatomyositis,DM)是特发性炎性肌病(idiopathic inflammatory myopathy,IIM)的一个临床亚型，临床表型多样，预后不一。目前已知抗黑色素瘤分化相关基因5(anti-melanoma differentiation-associated gene 5,MDA5)抗体阳性是DM患者预后不良的重要因素，该抗体阳性者易合并间质性肺病(interstitial lung disease,ILD)，部分患者甚至短期内发展为快速进展性ILD(rapidly progressive ILD,RP-ILD)[1]，对糖皮质激素和免疫抑制剂的治疗反应差，病死率高。RP-ILD已被视为抗MDA5阳性DM患者高病死率的主要原因[2]。此外，也有研究显示[3-4]，合并ILD尤其是RP-ILD的抗MDA5阳性DM患者易合并肺部感染，是影响患者预后不良的另一个重要因素。因此，对ILD合并肺部感染的早期识别对改善这类患者的预后尤为重要。目前，通过影像学和病原学检测是筛查肺部感染的重要手段，但胸部CT在鉴别ILD进展和肺部感染中存在一定局限性，而病原学的检测受技术条件的限制，阳性检出率较低，临床上对鉴别RP-ILD和肺部感染仍有很大困难。

YKL-40又称几丁质酶3样1蛋白(chitinase-3-like-1 protein)，属于几丁质酶样蛋白家族相对分子质量为40 000的分泌型糖蛋白，主要由中性粒细胞、巨噬细胞、上皮细胞分泌，参与组织损伤和炎症反应[5]，早期报道在特发性肺纤维化患者支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)和血清中升高[6]。近年来研究也发现血清YKL-40可作为感染性休克和脓毒血症的一项生物学标志物[7]，并且能反映肺部炎症的程度，能最显著地预测社区获得性肺炎的病死率[8]。Hozumi等[9]研究发现DM-ILD患者肺泡内聚集的巨噬细胞和过度增生的肺泡上皮细胞中YKL-40表达增强，参与了局部和全身炎症反应。本课题组前期研究也发现YKL-40可作为抗MDA5阳性DM患者合并RP-ILD的标记物，并与疾病严重程度和预后不良相关[10]。而YKL-40在合并肺部感染的抗MDA5阳性DM患者中的水平和相关性尚不明确。本研究旨在分析YKL-40在抗MDA5阳性DM患者合并严重肺损伤中的情况，探讨血清YKL-40用于诊断抗MDA5阳性DM患者合并RP-ILD和肺部感染的价值。

1 资料与方法

1.1 病例资料

选择2013—2018年在中日友好医院风湿免疫科住院的DM患者的病例资料进行回顾性分析，收集患者人口学信息，临床、实验室和影像学检查记录。所有患者参照2017年欧洲风湿病联盟/美国风湿病学会分类标准确诊为DM[11]，纳入抗MDA5阳性患者。排除发病年龄小于18岁、并发其他结缔组织病的重叠综合征和合并恶性肿瘤及其他部位严重感染的DM患者。RP-ILD定义为3个月内呼吸道症状进行性加重，出现呼吸困难和低氧血症，或胸部高分辨率CT(high-resolution CT,HRCT)提示新发肺间质病变或肺间质病变较前加重[12]。肺部感染经痰、血液、BALF或肺穿刺活检样本检出细菌、真菌、病毒或应用聚合酶链反应方法检测出特异性病原体核酸。本研究开始前已经中日友好医院临床研究伦理委员会审查批准(2016-ST-5)，所有患者均签署知情同意书。

1.2 样本收集

采集患者第一次住院时的新鲜全血，室温凝集0.5 h，3 000 r/min离心10 min，血清分装于冻存管中，在-80 ℃冰箱内保存。行纤维支气管镜检查时，于左或右肺中叶行支气管肺泡灌洗，注入0.9%(质量分数)氯化钠注射液80 mL，回收肺泡灌洗液35～50 mL汇集在硅化样品捕捉器中并保存在冰中，分送细胞分类计数、细菌涂片及培养、真菌涂片及培养、病毒核酸检测、卡氏肺孢子菌镜检等。

1.3 BALF和血清YKL-40检测

采用商业化酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunesorbent assay,ELISA)试剂盒(Circuit Lex Human YKL-40 ELISA Kit;MBL,日本)检测BALF和血清中YKL-40水平，所有步骤根据试剂盒说明书进行。

1.4 统计学分析

采用 SPSS26.0和GraphPad Prism7.0软件，计量资料非正态分布和正态分布分别采用中位数(四分位间距)、均数±标准差表示，计数资料用频数(%)表示。组间比较：非正态分布计量资料采用Mann-whitneyU或Kruskal-WallisH检验，正态分布计量资料采用t检验；计数资料采用卡方检验和Fisher精确检验。Spearman相关系数分析相关性，绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线，计算曲线下面积(area under the curve,AUC)，AUC值>0.9表示诊断价值较高，0.7～0.9表示诊断价值中等，0.5～0.7表示诊断价值较低，P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 抗MDA5阳性DM患者合并和未合并肺部感染的特征

研究共纳入168例抗MDA5阳性DM患者，其中男性60例，女性108例，共154例合并ILD，其中66例(39.3%)表现为RP-ILD。经病原学检测证实有70例患者合并肺部感染。在RP-ILD患者中，39例(59.1%)合并肺部感染，而非RP-ILD患者仅31例(30.4%)合并肺部感染。肺部感染在RP-ILD患者中的发生率高于非RP-ILD患者，两组间差异有统计学意义(χ2=13.58，P<0.001)。肺部感染者较无感染者更易出现咳嗽、呼吸困难和发热(χ2=12.41,7.84,19.94,P<0.01)。此外，肺部感染组血清C反应蛋白(C reactive protein,CRP)、红细胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate，ESR)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)和血清铁蛋白(ferritin,Fet)水平较未合并感染组升高，而ALB、淋巴细胞数、CD3+T淋巴细胞、CD4+T淋巴细胞计数降低(表1)。

表1 抗MDA5阳性DM患者合并和未合并肺部感染组的特征比较Table 1 Comparison of the characteristics of anti-MDA5-positive DM patients with and without pulmonary infection

2.2 抗MDA5抗体阳性DM患者BALF和血清YKL-40水平

共检测18份BALF 和168份血清YKL-40水平，RP-ILD患者血清YKL-40水平高于非RP-ILD患者[72.7(24.9～113.7)vs.39.1(22.0～72.8),P=0.001],合并肺部感染组血清YKL-40水平高于未合并肺部感染组[72.4(30.4～101.7)vs.38.6(21.5～72.9),P=0.002,图1A]，但BALF中YKL-40水平在上述各组中差异无统计学意义(图1B)，此外，RP-ILD合并肺部感染组患者的血清YKL-40水平高于RP-ILD未合并肺部感染组、非RP-ILD合并肺部感染组和非RP-ILD未合并肺部感染组[83(42～142)vs.42(21～91)vs.43(24～79)vs.38(22～69),P<0.01，图1C]。

A,the serum YKL-40 levels in patients with RP-ILD and non-RP-ILD,and patients with and without pulmonary infection;a,RP-ILD(n=66);b,non-RP-ILD(n=102);c,pulmonary infection(n=70);d,without pulmonary infection(n=98).B,the BALF YKL-40 levels in patients with RP-ILD and non-RP-ILD,and patients with and without pulmonary infection;e,RP-ILD(n=13);f,Non-RP-ILD(n=5);g,pulmonary infection(n=10);h,without pulmonary infection(n=8).C,the serum YKL-40 levels in RP-ILD with pulmonary infection,RP-ILD without pulmonary infection,non-RP-ILD with pulmonary infection and non-RP-ILD without pulmonary infection groups;i,RP-ILD with pulmonary infection(n=39);j,RP-ILD without pulmonary infection(n=27);k,non-RP-ILD with pulmonary infection(n=31);l,non-RP-ILD without pulmonary infection(n=71).图1 合并RP-ILD和肺部感染的抗MDA5阳性DM患者血清和BALF中YKL-40水平Figure 1 The serum and BALF levels of YKL-40 among anti-MDA5-positive patients with dermatomyositis complicated with RP-ILD and pulmonary infection

2.3 血清YKL-40与其他指标相关性分析

抗MDA5抗体阳性DM患者血清YKL-40水平与血清CRP、ESR、Fet、LDH、白蛋白(albumin,ALB)和BALF中巨噬细胞比例相关(r=0.27,0.20,0.21,0.24,-0.27和-0.44，P<0.05,图2)。在RP-ILD合并肺部感染组，血清YKL-40与IgG、IgA、BALF中巨噬细胞比例相关(r=0.48,0.42,-0.68,P<0.01)。然而，BALF与血清中的YKL-40水平无相关性，且在RP-ILD合并肺部感染组BALF中YKL-40水平与上述各炎症指标无相关性。

The serum YKL-40 levels of anti-MDA5-positive DM patients was positively correlated with C reactive protein(A),erythrocyte sedimentation rate(B),ferritin(C),lactate dehydrogenase(D),and inversely correlated with ALB(E),macrophages(F).图2 抗MDA5阳性DM患者血清YKL-40水平与实验室指标相关性Figure 2 Correlation between serum YKL-40 levels and laboratory indicators in anti-MDA5-positive patients with dermatomyositis

2.4 血清YKL-40水平诊断抗MDA5阳性DM合并RP-ILD和肺部感染的价值

血清YKL-40诊断抗MDA5阳性DM患者同时合并RP-ILD和肺部感染的敏感性、特异性和AUC分别为75%、67%和0.72(Z=4.43,P<0.001)，其诊断同时存在RP-ILD和肺部感染的抗MDA5阳性DM患者的AUC较诊断仅有RP-ILD和仅有肺部感染者的AUC高，且差异有统计学意义(0.72vs.0.54和0.55,Z=2.10和2.11,P<0.05，表2)。

表2 血清YKL-40诊断RP-ILD和或肺部感染ROC曲线分析Table 2 Analysis of ROC curve of serum YKL-40 in diagnosing RP-ILD and or pulmonary Infection

3 讨论

抗MDA5阳性DM是一类具有独特临床表现的IIM的临床亚型，包括皮疹、皮肤溃疡、肌炎、关节炎、ILD、RP-ILD等[13]。既往研究显示抗MDA5阳性DM患者主要死亡原因除RP-ILD外还有感染，尤其合并肺部感染的患者病死率高[14]。对于抗MDA5阳性DM合并ILD尤其是RP-ILD的患者，同时存在肺部感染时，诊断的金标准是病原学检测阳性，然而，成功的病原学分离耗时且具有挑战性。

YKL-40与哮喘、肺结节病及肺纤维化等多种肺部疾病有关，参与组织重塑，在炎症条件下升高[15-16]。Fantino等[17]研究显示囊性肺纤维化伴肺部感染患者BALF中YKL-40水平升高，而本研究的结果表明抗MDA5阳性DM患者RP-ILD合并肺部感染时血清YKL-40而非BALF中YKL-40水平显著升高，这与上述研究结果有差异，推测可能与原发病的异质性及感染类型不同有关。

本研究显示血清YKL-40水平在合并RP-ILD的患者中显著升高，这与本课题组先前的报道一致[10]。有趣的是，本研究发现血清YKL-40在RP-ILD合并肺部感染组的水平显著高于RP-ILD未合并感染组和非RP-ILD合并肺部感染组，提示YKL-40在RP-ILD和肺部感染的发生中可能均参与作用。特发性肺纤维化时血清和BALF中YKL-40均有所升高[6,16]，血清YKL-40与CAP的严重程度相关，并参与肺炎的发生[8,18]。结合本研究结果推测YKL-40可能通过促进肺组织纤维化和巨噬细胞活化机制参与了RP-ILD和肺部感染共患病。在间质性肺病及肺部感染时肺泡巨噬细胞和肺泡上皮细胞高表达YKL-40，这可能是BALF中YKL-40最主要的来源，本研究BALF中YKL-40与BALF巨噬细胞比例、血清中YKL-40无相关性，可能与BALF样本量少有关。此外，在RP-ILD合并肺部感染组未发现BALF中YKL-40与血清中其他炎症指标有相关性，推测 BALF中YKL-40水平可能仅反映局部病变部位的炎症活动，而非全身炎症，虽然目前BALF中YKL-40水平在RP-ILD或肺部感染时不同研究中的结果并不完全一致，但血清中YKL-40水平在RP-ILD或肺部感染时均升高各研究结果相对一致。有研究显示血清YKL-40水平降低程度可作为病毒性肺炎重症患者预后的独立预测因子[19]，一项队列研究也证实了血清YKL-40水平在区分过敏性肺炎和特发性肺纤维化方面表现出最佳的敏感性、特异性和准确性[20]。因此，检测血清YKL-40对诊断抗MDA5阳性DM患者合并RP-ILD和肺部感染可能具有潜在的价值。

抗MDA5阳性DM患者病程中常在短时间内出现ILD进展和加重，临床通常根据呼吸道症状和HRCT表现将此评价为RP-ILD，但免疫调节治疗往往未能提高患者的生存率[21]。而RP-ILD患者合并肺部感染的发生率高，二者在影像上的相似性和重叠性为这类复杂疾病的诊断带来困难。本研究重点关注血清YKL-40在诊断严重肺损伤中的价值，结果显示其在RP-ILD和肺部感染同时存在时诊断价值更高，提示血清YKL-40可能是以肺部炎症和纤维化为特征的特定疾病的生物标志物。

本研究为回顾性横断面研究，对YKL-40在监测RP-ILD和肺部感染中的价值缺少纵向队列研究，并且受取材条件的限制，本研究中纳入的BALF样本量较少，未进行血清和BALF中YKL-40的差异性分析，因此研究存在一定局限性。迄今为止，YKL-40在肺部疾病中的确切生物学和病理生理功能尚不十分清楚，今后随着对YKL-40生物学特性的深入研究，有助于进一步评价其在抗MDA5阳性DM患者合并肺部炎症性疾病中的意义和临床应用价值。

综上所述，血清YKL-40在抗MDA5阳性DM患者合并严重肺损伤包括RP-ILD和肺部感染时具有一定的临床诊断价值，随着研究的深入有望成为一种潜在的诊断标志物。