慢性阻塞性肺疾病患者肺功能MMEF/FVC与FeNO、血清标志物的相关性及意义

朱能洋，韩志海，陈旭昕，张 燕，赖莉芬，丁 静，刘 方，孟激光

1 安徽医科大学 海军临床学院，北京 100048；2 解放军总医院第六医学中心 呼吸与危重症医学科，北京 100048

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一种常见的、可以预防和治疗的异质性疾病，以持续呼吸道症状和气流受限为特征，通常是由暴露于有毒颗粒或气体引起的气道和(或)肺泡异常所导致，合并症可增加COPD的致残率和死亡率[1]。2018年新发布的我国COPD流行病学调查结果显示，40岁以上人群COPD患病率为13.7%，这表明COPD是我国严重的公共卫生问题[2]。研究发现COPD发病机制与多种炎症因子有关，如白细胞介素-6(interferon-6，IL-6)、C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)、肺泡表面蛋白D(surface protein D，SP-D)、呼出气一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide，FeNO)等，同时最大中期呼气流量(maximal mid-expiratory flow，MMEF)与用力肺活量(forced vital capacity，FVC)的比值可以用于COPD的早期诊断[3]。如果将肺功能检测指标与炎症因子联合评估患者病情，可为临床工作提供更多依据。本文旨在探索COPD患者MMEF/FVC、FeNO 及血清IL-6、CRP、SP-D表达水平的相关性及意义，比较不同指标组合下COPD筛查及诊断的受试者工作特性曲线，为更好地展开COPD早诊、早治提供依据。

对象与方法

1 研究对象 纳入2020年1月- 2021年1月解放军总医院第六医学中心58例COPD患者为COPD组，男性30例，女性 28例，平均年龄(63.50 ± 7.65)岁；同期解放军总医院第六医学中心门诊就诊的COPD风险人员44例为COPD风险组[4-5]，男性24 例，女性20例，平均年龄(61.84±8.42)岁。另纳入同期本院健康体检者47例为健康对照组，男性25例，女性22例，平均年龄(62.78±6.44)岁。收集受试者的年龄、性别、体质量指数(body mass index，BMI)等资料。所有受试者均签署知情同意书。入组标准：1)年龄 ≥ 40岁且＜80岁；2)体力状况评分KPS评分法 ≤ 2。COPD风险组纳入标准：具有吸烟史并且有慢性咳嗽或咳痰，或有喘息，并排除其他疾病且肺功能检查FEV1/FVC ＞ 70%[4-5]，即未达到COPD肺功能诊断标准，但具有发展为COPD的风险。COPD组纳入标准：1)根据GOLD指南，吸入支气管扩张剂后FEV1/FVC ＜ 70%；2)临床症状为慢性咳嗽、咳痰、喘息等。排除标准：1)听力严重下降不能配合肺功能检查及其他不能完成肺功能、FeNO检测者；2)近期口服激素史；3)伴有心力衰竭、恶性肿瘤、支气管哮喘、肝肾功能不全、肺结核等疾病。

2 研究方法 肺功能检查：使用德国耶格MasterScreen PFT System，所有肺功能检查均在两名经验丰富的技师指导下进行。肺功能质量严格控制，达到美国胸科协会的质控标准[6]，容积通气功能各测定3次，变异率 ＜ 5%。血清学检查：清晨采集空腹外周静脉血5 mL，3 000 r/min离心10 min后留取血清，于-80℃保存，采用酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测血清CRP、IL-6、SP-D水平。FeNO检查：采用Sunvou-CA2122纳库伦一氧化氮测定仪(无锡尚沃生物科技有限公司)检测各组受试者FeNO浓度。使用在线测定方式，让测试者平稳呼吸3次，吸气后根据电脑操作界面指示，以平稳的气流均匀呼气，测试过程中口腔需含紧测定仪器，保证嘴角处无气体漏出，要求测试过程不能停顿，不可吸气，保持呼气流速50 mL/s，此时得到指标为代表大气道炎症的FeNO值(单位为µg/L)[7]。

3 统计学方法 数据分析采用SPSS25.0统计软件。符合正态分布的计量数据以±s表示，组间比较采用单因素方差分析；非正态分布的计量数据以Md(IQR)表示，组间比较采用多个独立样本非参数检验；采用Pearson检验进行相关性分析，采用ROC分析曲线法进行有关指标有诊断和预测价值分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1 三组一般资料比较 三组间性别、年龄、BMI差异无统计学意义(P＞0.05)。COPD组、COPD风险组的FEV1和FEV1/FVC低于健康对照组(P＜0.05)，而在COPD组与COPD风险组间差异无统计学意义(P＞0.05)。见表1。

表1 三组一般资料比较Tab. 1 Comparison of baseline demographics and clinical characteristics among the three groups

2 三组MMEF/FVC、FeNO、IL-6、CRP和SP-D水平比较 COPD组MMEF/FVC值低于COPD风险组(P＜0.05)，COPD风险组MMEF/FVC低于健康对照组(P＜0.05)；COPD组FeNO水平高于COPD风险组(P＜0.05)，COPD风险组FeNO水平高于健康对照组(P＜0.05)；COPD组血清IL-6、SP-D水平高于COPD风险组和健康对照组(P＜0.05)；健康对照组与COPD风险组血清IL-6、CRP、SP-D的差异无统计学意义(P＞0.05)。见表2。

表2 各组MMEF/FVC、FeNO 及外周血IL-6、CRP、SP-D水平比较Tab. 2 Comparison of MMEF/FVC, FeNO and serum IL-6, CRP, SP-D levels among the three groups

3 MMEF/FVC和FeNO 与血清IL-6、CRP、SP-D水平的相关性 Pearson相关性分析显示，FeNO(r=-0.289，P＜0.001)、血清IL-6(r=-0.296，P＜0.001)、CRP(r=-0.255，P=0.002)、SP-D(r=-0.177，P=0.031)与MMEF/FVC值呈负相关(图1)；IL-6(r=0.323，P＜0.001)、CRP(r=0.434，P＜0.001)与FeNO呈正相关(图2)。SP-D与FeNO无相关性(P＞0.05)。

图1 FeNO 、IL-6、CRP、SP-D分别与MMEF/FVC的相关性分析Fig.1 Correlation analysis of FeNO, IL-6, CRP, and SP-D with MMEF/FVC

图2 IL-6、CRP分别与FeNO的相关性分析Fig.2 Correlation analysis of CRP and IL-6 with FeNO

4 MMEF/FVC、FeNO、血清标志物水平及其联合应用预测COPD风险及诊断COPD的价值 使用SPSS25.0软件的联合应用理论Log(P/1-P)模式得到回归预测模型，将各单独应用指标的回归系数B作为计分参数，归一化加权计算并对应处理各样本资料，计算和制作各受试者工作特征曲线(receiver operation characteristic curve，ROC)参数。1)以COPD风险组为阳性样本，健康对照组为阴性样本，建立ROC诊断分析模型。结果：MMEF/FVC联合FeNO和血清标志物预测COPD风险的AUC面积为0.696，95%CI为0.588 ～ 0.804，显著大于单独诊断的价值，说明联合诊断COPD风险的价值最高，见表3，图3。2)以COPD组为阳性样本，健康对照组为阴性样本，仿上建立ROC分析模型，结果发现MMEF/FVC单独用于诊断COPD的效率已经很高(AUC=0.999)，联合诊断临床价值提升不明显，见表4。

图3 MMEF/FVC联合FeNO和血清标志物预测COPD风险的ROC曲线Fig.3 ROC curve of combination of MMEF/FVC, FeNO and serum biomarkers

表3 MMEF/FVC、FeNO、血清标志物水平预测COPD风险的价值Tab. 3 The value of MMEF/FVC, FeNO, and serum biomarker levels in predicting the risk of COPD

表4 MMEF/FVC、FeNO、血清标志物水平诊断COPD的价值Tab. 4 The predictive value of MMEF/FVC, FeNO, serum biomarker levels in the diagnosis of COPD group

讨 论

2021年慢性阻塞性肺疾病全球倡议(Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease，GOLD)指出随着发展中国家吸烟率的升高和高收入国家老龄化加剧，COPD发病率预计在未来40年仍会继续上升，至2060年可能每年有超过

540万人死于COPD及其相关疾病[1]。据2015年的调查统计，在我国20岁以上的COPD患者数量已近1亿[2]。由于COPD起病隐匿，早期COPD患者可能没有明显症状，往往易被忽视，因此COPD患者的早期识别和诊断对全病程管理有重要意义[8]。研究表明，早期COPD在未出现明显的临床症状及肺功能下降时，已经存在气道改变。由于COPD本身诊断的问题和自然病程的异质性，使得早期COPD的诊断更为复杂[9]。目前较为公认的早期COPD的定义是指疾病自然过程中的早期阶段，是疾病尚未进展到完全产生临床影响的时期。依据GOLD指南，我们将肺功能检查未达诊断COPD标准但存在风险因素(吸烟)和症状(慢性咳嗽和咳痰)的受试者纳入COPD风险组以代表早期COPD人群[10-11]。

COPD是以不完全可逆的气流受限为主要特征的疾病，气道、肺实质和肺血管的慢性炎症是导致小气道重塑和肺实质破坏的主要原因[12]。研究发现患者血液中多种炎症因子、细胞因子、炎症细胞水平上升，对于疾病的诊断和病情评估具有一定的意义，如CRP、IL-6、IL-8、TNF-α、中性粒细胞数量和活化等在COPD患者中升高[13-14]。在气道发生炎症时，氧化作用增强，促炎介质诱导iNOS表达增加，肺部将会产生过量的NO，所以呼出气中NO能一定程度反映呼吸道的炎症情况[15]。在一项Meta分析中发现稳定期 COPD 患者的FeNO水平较健康对照组升高[16]。用FVC校正MMEF即 (MMEF/FVC)是评估小气道阻塞的可靠指标，可以用于诊断早期COPD[3,17]。我们的研究发现MMEF/FVC和FeNO水平在不同组受试者中存在梯度改变，说明MMEF/FVC和FeNO可以部分反映疾病的严重程度；COPD组血清IL-6、SP-D水平高于COPD风险组和健康对照组，说明上述血清标志物一定程度上反映了不同阶段COPD的炎症情况。

研究表明COPD患者的炎症与肺功能下降存在联系，IL-6与气道的阻塞程度呈现出相关性[14,18]；较高的CRP水平与肺功能的加速下降存在联系[19]。Zemans等[20]的研究中发现SP-D与肺气肿的进展有关，CRP、SP-D等生物标志物与FEV1下降相关。我们的研究发现FeNO、血清IL-6、CRP、SP-D与MMEF/FVC值呈负相关，IL-6、CRP与FeNO呈正相关，这也说明血清标志物和肺功能可较好地反映疾病的严重程度。肺功能、FeNO等无创且重复性好的检测指标，在小气道的评估中具有很高的临床应用价值。MMEF/FVC是评估小气道阻塞的可靠指标[3]。COPD患者FeNO水平与小气道功能障碍程度之间存在相关性[21]。在我们的研究中比较了ROC曲线下面积，发现MMEF/FVC单独用于COPD早期筛查的价值欠佳，但MMEF/FVC联合FeNO和血清标志物可更好地早期筛查COPD以评估COPD患者的病情；MMEF/FVC单独用于诊断COPD的效率已经很高(AUC接近1)，联合其他指标诊断已无意义。

综上所述，本研究发现MMEF/FVC、FeNO和血清标志物在COPD的不同阶段存在差异。在COPD的早期筛查中，MMEF/FVC、FeNO和血清标志物联合筛查的方式较单一指标应用价值更高，可提高临床诊断效率，为早期COPD的筛查提供依据。