血清细胞色素C可作为慢性阻塞性肺疾病细胞损伤凋亡的生物标志物

张佑扬 朱述阳 朱洁晨 施斌 王小雨

慢性阻塞性肺疾病(COPD)属于一种气道慢性炎症性气流受限性疾病。其患病率、发病率及死亡率逐年上升，造成了巨大的经济及社会负担[1]。研究发现肺组织细胞过度凋亡在COPD的发生发展中起着重要的作用[2]。细胞色素C(Cytc)是细胞凋亡事件中的关键物质。正常情况下，Cytc在线粒体内介导呼吸链的电子转移，而当细胞发生损伤时，Cytc可大量进入细胞质，引起细胞凋亡[3]。同时，Cytc可作为一种线粒体损伤相关分子模式(mtDAMPs)引起机体炎症反应，导致机体病变[4-6]。外周血Cytc水平可作为反映机体病理严重程度的临床生物标志物。但Cytc与COPD之间的关系尚不明确，因此本研究旨在分析COPD患者血清Cytc水平的变化，探讨其在COPD诊疗中的意义，为临床决策提供一定的依据。

资料与方法

一、一般资料

选取2021年6月至2022年2月就诊于南京鼓楼医院集团宿迁医院门诊的稳定期COPD患者(sCOPD组)36例，同期因急性加重而住院的COPD患者(AECOPD组)39例，选择同时期健康体检人员(NORMAL组)28例为对照组。三组患者基本资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性(见表1)。本研究取得了所有入组研究对象的知情同意，已获得南京鼓楼医院集团宿迁医院伦理委员会的批准(2021020)。

1 sCOPD组及AECOPD组纳入标准：①年龄40～80岁；②既往有吸烟史，戒烟半年以上；③符合2021中华医学会《慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2021年修订版)》[7]的诊断标准。④sCOPD组入组前4周内无病情恶化的表现。NORMAL组纳入标准：①年龄40～80岁；②既往吸烟史，戒烟半年以上；③不服用任何药物，无其他器官及系统疾病。

2 排除标准：①存在其他肺部疾病，如支气管扩张、肺癌、肺结核、肺纤维化、肺炎、尘肺病等；②合并其他系统疾病，如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等结缔组织病，糖尿病，炎性肠病，肿瘤，心力衰竭、冠心病、心脏瓣膜病等心脏疾病，肾功能不全；③长期服用药物，如糖皮质激素。

二、血液指标测定

采集三组受试者清晨空腹肘静脉血3～5 mL，经3000转离心10 min，取上层血清保存于-80℃冰箱待检。采用ELISA法测定血清Cytc，试剂盒购买于上海富雨生物科技有限公司，严格遵循试剂盒说明书的操作步骤进行检测。CRP采用beckman coulter AU5800生化仪测定。在呼吸空气条件下，采集受试者桡动脉血1 mL，采用动脉血气分析仪(德国罗氏诊断公司，cobas b 123 POC系统，软件版本4.16)检测PaO2。采集受试者肘静脉血2～3 mL，采用sysmex xn-2000血细胞分析仪检测NEUT。

三、肺功能测定

由取得资质的医务人员使用Masterscope肺功能仪(德国耶格公司)测定三组患者的FEV1/FVC以及FEV1%pred。

四、统计学方法

结 果

一、三组间一般资料的比较

三组间性别构成、年龄、BMI、吸烟指数、病程相比无显著差异(P>0.05)(见表1)。

表1 各组患者一般临床资料比较

二、三组间血清Cytc水平比较

AECOPD组高于sCOPD组，sCOPD组高于NORMAL组(P<0.05)(见表2)。

三、三组间NEUT、CRP、FEV1%pred、PaO2水平比较

NEUT、CRP水平比较，AECOPD组高于sCOPD组，sCOPD组高于NORMAL组(P<0.05)。FEV1%pred、PaO2水平比较，AECOPD组低于sCOPD组，sCOPD组低于NORMAL组(P<0.05)(见表2)。

四、AECOPD组中及sCOPD组中FEV1%pred≥50%和FEV1%pred<50%的患者血清Cytc水平比较

两组中，FEV1%pred<50%的患者血清Cytc水平均高于FEV1%pred≥50%的患者血清Cytc水平(P<0.05)(见表3)。

表3 根据FEV1%pred分组对血清Cytc水平比较

五、sCOPD组及AECOPD组中血清Cytc分别与NEUT、CRP、FEV1pred%、PaO2相关性的分析

两组中，血清Cytc水平与NEUT、CRP水平均呈正相关(P<0.05)，与FEV1%pred、PaO2水平均呈负相关(P<0.05)(见图1～8)。

图1 AECOPD组：Cytc(nmol/L)与 CRP(mg/L)水平呈正相关(r=0.849，P<0.001)

图2 AECOPD组：Cytc(nmol/L)与 NEUT(×109/L)水平呈正相关(r=0.781，P<0.001)

图3 AECOPD组：Cytc(nmol/L)与 FEV1%pred(%)水平呈负相关(r=-0.819，P<0.001)

图4 AECOPD组：Cytc(nmol/L)与 PaO2(mmhg)水平呈负相关(r=-0.726，P<0.001)

图5 sCOPD组：Cytc(nmol/L)与 CRP(mg/L)水平呈正相关(r=0.771，P<0.001)

图6 sCOPD组：Cytc(nmol/L)与 NEUT(×109/L)水平呈正相关(r=0.806，P<0.001)

图7 sCOPD组：Cytc(nmol/L)与 FEV1%pred(%)水平呈负相关(r=-0.748，P<0.001)

图8 sCOPD组：Cytc(nmol/L)与 PaO2(mmhg)水平呈负相关(r=-0.559，P<0.001)

讨 论

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种常见的、可防可治的气道慢性炎症疾病，表现为持续存在的呼吸道症状和气流受限[1]，严重影响了患者的身体健康和生活质量。COPD在我国高度流行，40岁以上成人患病率在10年间增长了约67%[7]，我国的COPD防治形势严峻。AECOPD是COPD的急性加重状态，可导致稳定期COPD患者肺功能下降、病情进展，极大的增加了患者的医疗支出，是导致COPD患者死亡的重要原因[8]。因此早发现、早诊断、早治疗及合理用药显得尤为重要。然而，目前尚无客观有效的生物学指标诊断COPD，以及评估病情状态。

COPD发病机制复杂，其中，细胞过度凋亡是其发生发展的重要机制[2]。COPD患者机体氧化应激增强、炎细胞活化并增多、炎症因子和趋化因子增加以及蛋白酶和抗蛋白酶失衡[9]，这些因素相互促进、共同作用，引起肺组织细胞损伤及凋亡增加、肺结构损害，最终引起肺功能异常[10]。Cytc在细胞凋亡途径中发挥着重要的作用。人Cytc是由104个残基组成的单链大分，由三个大的和两个小的α螺旋组成[11]。正常情况下在线粒体内外膜之间参与呼吸链电子转移，但当细胞受损时，Cytc从线粒体大量释放进入细胞质，通过激活下游的凋亡因子而引起细胞凋亡[3]。外周血Cytc水平是判断细胞损伤凋亡情况、评估病情严重程度及判断预后的重要指标。Cosentino N.等[12]研究发现，在行经皮冠状动脉介入治疗(PCI)术前，可检测到血清Cytc的ST 段抬高型心肌梗死(STEMI)患者的心功能更严重，预后更差，检测血清Cytc有助于早期识别高危患者，指导早期的治疗。李宁[13]等研究提示，血清Cytc水平在脓毒血症患者中显著升高，可作为评价脓毒血症患者感染程度、病情严重性及治疗效果的重要指标。在造影剂肾病(CIN)方面，Tang C.等[14]研究发现，外周血高水平的Cytc与CIN发生风险增加显著相关，是CIN发生的独立危险因素，可作为STEMI患者PCI术前预测 CIN 的标志物。本研究发现，AECOPD组及sCOPD组血清Cytc水平高于NORMAL组，AECOPD组高于sCOPD组，提示COPD患者肺组织细胞损伤凋亡增加，AECOPD患者更显著，表明血清Cytc水平可作为判断COPD患者病情活动性的生物学指标。

FEV1是反映小气道气流受限的一个重要参数，而FEV1%pred是COPD气流受限严重程度的分级依据[1]，FEV1%pred越低，病情越重，预后越差。高云等[15]研究发现，随着FEV1%pred逐渐降低，AECOPD患者体内炎症及氧化应激水平逐渐增高，且呈正相关。钱建德等[16]研究显示肺功能越差的COPD患者机体免疫力越低。何国庆等[17]发现，存活组的AECOPD患者入院时FEV1%pred水平明显高于死亡组，且与患者预后呈正相关。PaO2随着COPD患者病情加重而降低，与病情的严重程度相关[18]。王述红等[19]研究表明，FEV1%pred越低的COPD患者，PaO2亦越低，CAT评分越高，AECOPD组中PaO2低于稳定期COPD组，而CAT评分高于稳定组，PaO2与CAT评分呈负相关。与上述研究一致，本研究中AECOPD组及sCOPD组FEV1%pred、PaO2水平低于NORMAL组，AECOPD组低于sCOPD组。并且在AECOPD组中及sCOPD组中，FEV1%pred<50%组的血清Cytc水平均高于FEV1%pred≥50%组。进一步分析发现，AECOPD组及sCOPD组血清Cytc水平与FEV1%pred、PaO2成负相关。说明肺功能越差、缺氧越严重的COPD患者，其外周血Cytc水平越高，肺组织细胞损害凋亡越严重，血清Cytc水平可作为反映COPD患者病情严重程度的标志物。

CRP是由肝脏合成的一种急性期蛋白，在大多数感染、炎症、肿瘤或组织损伤等情况下都会升高，当CRP与细菌或损伤的细胞结合时可引起机体的炎症防御反应[20]。Fermont J.M.等[21]进行一项荟萃分析表明，在至少 6 个月的随访期间，高基线水平的CRP与稳定期 COPD 患者过早死亡、病情恶化的发生风险及相关住院风险增高有关。而李小龙[22]研究发现，CRP在AECOPD患者中显著升高，且呼吸衰竭组高于非呼吸衰竭组，可作为反映AECOPD患者病情严重程度的指标。中性粒细胞炎症是COPD的重要特征，持续存在的中性粒细胞性炎症可引起肺组织损伤从而促进COPD的发展，而在急性加重期中性粒细胞炎症反应增强，进一步加剧了肺组织的损害[23]。本研究结果显示，AECOPD组及sCOPD组CRP、NEUT水平高于NORMAL组，AECOPD组高于sCOPD组，并且血清Cytc水平与CRP、NEUT水平成正相关。表明COPD患者体内炎症水平高，在急性加重期时更明显，Cytc可作为反映COPD患者机体炎症水平的指标，可能参与了COPD的进程。推测可能的机制为：在COPD发病机制的作用下，肺组织细胞发生线粒体损伤、过度凋亡，因吞噬细胞吞噬功能缺陷[24]，导致大量损伤凋亡的细胞不能被及时清除，过多的Cytc释放到细胞外，作为一种mtDAMPs激活中性粒细胞[4]，引起肺组织炎症反应，从而导致肺组织损伤、肺功能障碍。

本研究的不足之处在于样本量偏少，可能存在一定的偏倚。并且未对住院期间AECOPD患者血清Cytc水平进行动态监测，来进一步分析血清Cytc水平与病情变化之间的关系。未对AECOPD的预测价值进行分析。纳入的对象无危重症患者，其对COPD患者的预后价值有待进一步研究。

总之，细胞过度凋亡在COPD的发生发展中起着重要的作用。血清Cytc水平不仅可反映COPD患者肺组织细胞损伤及凋亡状况，也反映了COPD患者机体的炎症水平，有助于对COPD患者疾病活动状态、病情严重程度的判断，从而为临床的决策提供一定的参考价值。并且未来通过对COPD患者肺组织细胞凋亡机制的进一步研究，为COPD患者的治疗开辟一条新路径。