人软骨糖蛋白39对慢性阻塞性肺气肿患者肺功能、炎症介质的影响及相关性

黎燕群 刘辉玉 张敏 万程伟

(南方医科大学附属南方医院赣州医院(赣州市人民医院)，江西 赣州 341000)

慢性阻塞性肺气肿(COPE)为一种严重危害人类的呼吸系统常见疾病，因肺泡囊、肺泡管、肺泡过度充气与膨胀等导致肺部组织弹力减弱，容积增大而引起，以渐近性和持续性气流阻塞或受限为特点〔1〕。近年来，随环境污染、大气恶化加剧，COPE在40岁以上人群中患病率高，且其患病率逐年递增〔2〕。COPE 患者病程长、病情迁延、难愈，COPE急性加重(AECOPE)是COPE患者死亡的重要因素〔3〕。早期干预可稳定患者病情、降低急性加重次数，改善患者的健康状况。因此，寻找可评估COPE病情严重程度的方法，预防病情进一步恶化十分重要。人软骨糖蛋白-39(YKL-40)是一种新发现的炎性蛋白，研究表明YKL-40与哮喘、特发性肺纤维化和过敏性鼻炎等病理状况有关，可作为阻塞性肺疾病的可能生物标志物〔4,5〕。鉴定YKL-40与COPE的病理生理变化对于改善COPE的临床管理以使患者受益是必要的。故而，本研究探讨COPE患者血清YKL-40的表达情况及其与患者肺功能、炎症介质的相关性。

1 资料与方法

1.1研究对象 选择2018年11月至2019年11月南方医科大学附属南方医院赣州医院(赣州市人民医院)诊治的162例COPE患者，均符合《慢性阻塞性肺疾病诊治指南》的诊断标准〔6〕。病例均进行常规体检、肺部CT及肺功能等辅助检查，根据病情将入选患者分为稳定期(COPE)组和AECOPE组各81例。COPE组男47例，女34例，年龄65～76岁，平均(70.38±6.29)岁。AECOPE组男49例，女32例，年龄63～79岁，平均(73.51±5.28)岁。同时选取同一时间段在医院健康体检中心体检的30名正常健康人作为对照组，男17例，女13例，年龄65～75岁，平均(68.11±8.46)岁。对照组经检查均未发现呼吸道相关疾病、肝肾功能异常及恶性肿瘤等疾病。3组研究对象的一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。研究对象均属签署知情同意书，且本研究通过医院伦理委员会审查批准(0181025-8)。稳定期患者呼吸困难、咳嗽咳痰、气短和喘息等症状较稳定或轻微，无明显加重，肺功能检查提示吸入支气管舒张剂后第1秒用力呼气容积(FEV1)/用力肺活量(FVC)<70%和FEV1<80%，明确存在持续的气流受限，FEV1/强制肺活量比率<70%和1秒用力呼气容积占预计值的百分比(FEV1%pred)<80%；急性加重期患者短期内呼吸急促、咳嗽、咳痰、气短和喘息加重，呈脓性或黏液脓性的痰量增多，或伴有发热等炎症明显加重，符合慢性阻塞性肺疾病急性加重 (AECOPD) 诊治中国专家共识 (2017年更新版)〔7〕。排除标准：①其他呼吸道相关疾病、心肝肾功能异常及恶性肿瘤等疾病者；②入院后24 h内不能配合肺功能检查者；③精神障碍或沟通障碍难以配合者；④近期使用过糖皮质激素者；⑤资料不齐全或失访者。

1.2观察指标

1.2.1酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清YKL-40、白细胞介素(IL)-2、干扰素(IFN)-γ、IL-4、IL-10水平 所有受试者空腹留取肘正中静脉血液标本6 ml，经离心机3 000 r/min离心15 min，将分离后的上清血清置于-80℃的冰箱中储存待测IL-2、IFN-γ、IL-4、IL-10及YKL-40。采用了双抗体夹心法测定血清IL-2、IFN-γ、IL-4、IL-10及YKL-40水平，操作步骤均严格按照试剂盒的说明书规范流程进行。标准品加样于酶标板，37℃恒温箱内温育30 min；洗涤，拍干，标准孔及待测样品孔加入酶标试剂；37℃恒温箱内温育30 min；洗涤，拍干；孔里分别加入显色剂A和显色剂B，37℃避光显色15 min；加入终止液，终止反应，进行吸光度(OD450值)测定，根据标准品浓度及OD值绘制标准品线性回归曲线，按曲线方程计算浓度值。

ELISA检测试剂盒(IL-2，IFN-γ、IL-4、IL-10检测试剂盒均购于美国Calabasas公司，试剂盒编号：23180511，20180455，251806322，241805266；YKL-40检测试剂盒购于武汉Uscn Life Science Inc.试剂盒编号：R-1805)，YKL-40分析的最低检测限为13.1 pg/ml。

1.2.2肺功能仪测定3组研究对象的肺功能 用肺功能检测仪测定FVC、FEV1、FEV1/FVC及FEV1%pred。研究对象至少进行3次肺通气功能检查，前后两次结果间 FVC和FEV1值变异不超过5%或150 ml，取最佳一次为测定值。FEV1/FVC<70%的研究对象吸入沙丁胺醇气雾剂后15 min重复肺功能检查，取最佳的一次测定值，记录 FEV1/FVC和FEV1%pred。肺功能检查前，研究对象均停用β2肾上腺素受体激动剂、抗胆碱药、茶碱类药物。肺功能仪——德国耶格公司Master Screen Diffu-sion。

1.3统计学方法 采用SPSS22.0软件进行LSD-t检验、Pearson相关分析、χ2检验。根据受试者工作特征(ROC)曲线分析获取COPE稳定期和急性加重期患者血清YKL-40的最佳截断点，计算出敏感性、特异性。

2 结 果

2.13组血清炎症介质水平比较 COPE组和AECOPE组血清炎症因子IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-10水平相较于对照组均升高，差异具有统计学意义(P<0.01)；且AECOPE组较COPE组IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-10水平升高更多，差异具有统计学意义(P<0.01)。见表1。

2.23组肺功能情况 COPE组和AECOPE组FEV1/FVC和FEV1%pred相较于对照组均降低，差异具有统计学意义(P<0.01)；且AECOPE组较COPE组FEV1/FVC和FEV1%pred下降更多，差异具有统计学意义(P<0.01)。见表1。

2.33组血清YKL-40水平比较 COPE组和AECOPE组血清YKL-40水平相较于对照组均升高，差异具有统计学意义(P<0.01)；且AECOPE组较COPE组血清YKL-40水平升高更多，差异具有统计学意义(P<0.01)。见表1。

表1 3组血清炎症因子、肺功能及YKL-40水平比较

2.4COPE血清YKL-40水平与炎症因子和肺功能之间的相关性分析 Pearson分析COPE患者血清YKL-40与炎症因子IL-2(r=0.546)、IFN-γ(r=0.337)、IL-4(r=0.307)和IL-10(r=0.178)水平均呈正相关(P<0.05,P<0.01)；而与患者FEV1/FVC(r=-0.597)和FEV1%pred(r=-0.576)均呈负相关(均P<0.001)。区分稳定期COPE患者与急性加重期患者血清YKL-40的截断点为63.5 ng/ml；灵敏度：64.8%；特异性：71.2%；ROC曲线下面积(AUC)：0.70(95%CI：0.587～0.814)。

3 讨 论

COPE发生、发展是一个多因素综合作用引起的气道慢性炎症的过程。研究发现COPE患者肺部组织中炎性细胞数量增多，被激活的巨噬细胞、T淋巴细胞所分泌 IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-10等炎症因子水平升高〔8,9〕。大量激活的炎症细胞或促进炎性介质的释放可导致COPE患者的支气管壁结构重构，损伤肺部组织，患者的肺功能下降，气道炎症在COPE的发病机制中起关键作用，患者在加重期间，会出现症状恶化，同时肺功能快速下降〔10〕。测定COPE患者血清炎症因子水平可作为监测病情、观察疗效、判断预后的重要指标。Barnes〔11〕、He等〔12〕研究发现，COPE患者的血清IL-1、IL-6等炎症因子随着病情严重程度增加而升高，表达水平与肺功能指标 FEV1%、FEV1/FVC 均呈负相关。王嘉〔13〕、安红梅等〔14〕研究发现，可通过降低COPE患者血清炎性因子水平，改善其肺功能。本研究得到了相似的结果，COPE患者血清炎症因子IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-10水平相较于对照组健康人均升高，而肺功能指标FEV1/FVC和FEV1%pred明显下降；且急性加重期患者较稳定期患者血清炎症因子IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-10水平升高更多，肺功能指标FEV1/FVC和FEV1%pred下降更多。因此，检测COPE患者以上因子水平可反映出病情严重程度，有助于评估病情、指导临床治疗。YKL-40是一种由CHI3L1基因编码，属于几丁质酶和几丁质酶样蛋白的18个糖基水解酶家族，其生物学功能仍未完全了解，但研究表明该分子与T细胞免疫，肺纤维化和重塑及气道炎症相关〔15,16〕。COPE的重要特征是周围支气管肺纤维化，其原因是细胞外基质经典成分，由成纤维细胞作为前体分子合成胶原蛋白沉积增加〔17〕。而YKL-40是间充质细胞的生长因子，有助于细胞外基质和组织的降解重塑，此外，研究表明YKL-40可以作为内皮细胞的化学吸引剂，并通过促进分支小管的形成来调节血管内皮细胞的形态〔18,19〕。COPE患者肺组织中YKL-40的表达与气管壁胶原沉积和诱导的肺成纤维细胞活化有关。在许多伴随组织破坏的炎性疾病中YKL-40升高，COPE患者炎症因子刺激了肺泡巨噬细胞中的YKL-40合成，而YKL-40的合成又促进了众多IL和炎性蛋白的产生释放〔20,21〕。研究〔22〕显示，血清YKL-40反映了炎症性肺的不同严重程度，COPE患者的YKL-40水平升高，而YKL-40升高与CRP呈正相关，YKL-40水平又与低氧血症有关，而低氧相关介质可能引起COPE的全身性炎症，与FEV1呈负相关。COPE患者血清YKL-40水平随吸烟的增多而增加，并且在患有COPE的吸烟者中，其血清YKL-40水平高于未患有COPE的吸烟者和非吸烟者，当对COPE受试者进行分层时，加重组的血清YKL-40水平高于稳定组，这表明YKL-40的血清水平与COPE加重相关〔23,24〕。

综上，COPE是一种慢性炎症过程，参与这一过程的有炎症细胞、细胞因子及其他介质等因子在机体的发病过程中发挥及其重要的。YKL-40可能与多种呼吸病的严重程度及预后密切相关，但同时，生理水平的 YKL-40又对机体有重要的保护性调节功能。所以，仍需要不断深入研究来明确 YKL-40在COPE中的作用及可能的应用价值。随着研究不断深入，有可能为COPE治疗提供新的思路与方法，有助于评估病情、指导临床治疗。