支气管肺发育不良生物标志物的研究进展

任淑英 张勤

随着越来越多的早产儿在肺发育的早期阶段出生，肺发育不成熟导致的BPD(支气管肺发育不良)的发生率逐渐增高，BPD带来的远期不良预后发生率也逐渐增多，主要包括呼吸及神经系统发育落后等不良影响。胎龄≤32周存活的婴儿在校正胎龄36周仍需呼吸支持方可诊断BPD，导致临床医生对BPD的早期干预时间尚无统一意见，因此寻找BPD发生的早期线索是新生儿科医师面临的一项重大挑战。本文将对一些早期预测BPD的生物标志物研究进展进行综述，旨在早期识别BPD，指导临床医师早期干预，从而降低远期不良预后，提高患儿的生存质量。

炎症细胞因子

炎症是BPD发生的一个重要环节，持续的炎症反应是BPD的主要病理机制，BPD发生的各个环节有许多的炎症细胞因子参与，可以通过不同的细胞因子预测BPD的发生。

一、调节性T细胞(T regulatory cells,Tregs)

调节性T细胞是具有免疫调控作用的一类T细胞亚群，它可以抑制其他T细胞的活化，从而调节免疫功能和诱导免疫耐受。采用流式细胞仪检测脐血Tregs数量，结果发现Tregs数量和BPD的严重程度呈负相关，Tregs通过促进IL-10、TGF-β的分泌维持免疫平衡；另一方面，Tregs细胞数目减少可能与其浸润在炎症损伤的肺组织中有关[1]。薛立军等人[2]研究发现胎龄<32周的BPD早产儿出生时脐血Tregs数量明显低于非BPD早产儿，Tregs数量减少是早产儿发生BPD的危险因素。BPD新生儿的Tregs和非调节性T细胞数量明显减低，且BPD早产儿存在促炎CD4+T细胞状态，BPD的发生和Tregs的减少有关[3]。对早产儿外周血CD3+CD4+CD25+FoxP3+Treg频率分析发现，Tregs的频率和功能较足月儿和成人明显增加，表现出明显的表型，且在第2周时频率达峰值，持续高频率Tregs可能导致持续性的炎症反应，从而引起BPD发生；通过比较胎龄<29周出生的BPD和非BPD的早产儿发现，BPD早产儿第4～10天的Tregs频率明显增高(P=0.0343)[4]。目前认为Tregs数量减少及频率的增加，可能增加早产儿发生BPD的风险，检测Tregs数量可作为早产儿发生BPD及评估严重程度的预测指标，尚需对Tregs表型进行功能分析，以明确其是否有潜力作为BPD诊断和治疗的未来靶点。

二、血浆转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)

TGF-β属于转化生长因子超家族中的一种多功能细胞因子，它的关键功能是调节炎症反应，在干细胞分化以及T细胞调节及分化中也起着重要作用。TGF-β1是其中一种亚型，由肺泡巨噬细胞产生，当其过量表达时会通过多种途径抑制肺泡发育，导致肺纤维化及BPD的发生[5]。Aly H.等[6]研究发现，BPD组早产儿气管吸出物中的TGF-β1的表达水平较非BPD组明显增高，Li C.等[7]检测血清中的TGF-β1发现同样的结论。杨智全等[8]报道，BPD组早产儿生后28天内随时间推移TGF-β1水平逐渐升高，高于同时间点非BPD者，且BPD程度越严重TGF-β1水平差异越显著，多因素Logistic回归分析提示TGF-β1、Treg均是BPD的独立危险因素，二者联合预测BPD价值更高。动物研究发现，暴露于高氧环境下的新生小鼠肺泡发育受损、弹性蛋白沉积及TGF-β信号过度激活，导致BPD发生；TGF-β中和抗体通过阻断TGF-β信号通路和减少氧气暴露，抑制新生小鼠肺中弹性蛋白的异常表达从而改善肺泡形成[9]。目前已经有动物研究证明，孟鲁司特可以通过灭活TGF-β1/Smads信号通路减少BPD的发生[10]。早产儿高氧暴露后，通过TGF-β信号过度激活，血清或气管吸出物中TGF-β1水平增高，抑制肺泡发育、加速肺组织纤维化，导致BPD发生。TGF-β中和抗体有可能成为一种新的预防BPD的方法。

三、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(Neutrophil gelatinase-associated lipid carrier protein ,NGAL)

NGAL是载脂蛋白家族中的一员，主要存在于中性粒细胞过氧化物酶阴性的一些颗粒中，同时也在肺、肾脏、子宫等其他组织中表达。NGAL主要与肿瘤、急性肾损伤、炎症、代谢等密切相关，当机体出现炎症、代谢紊乱以及细胞分化异常时，血清中的NGAL水平会升高，现常作为肾脏疾病的标志物之一[11]。贺娟等人[12]检测了在不同日龄80例早产儿外周血中NGAL及Ⅱ型肺泡细胞表面抗原-6(Krebs von den lungen-6，KL-6)水平，结果发现BPD组24小时内、7天以及14天NGAL水平，7天、14天时的KL-6水平均较非BPD组明显增高，提示NGAL、KL-6与BPD发生有关。对36名胎龄<31周的早产儿进行的多变量分析发现，出生时较高的NGAL水平(≥82 ng/mL)与BPD的发生有显著相关性(P<0.01)[13]。研究报道，血清25(OH)D3≤10ng/mL、NGAL≥100μg/L是发生支气管肺发育不良的独立危险因素[14]。NGAL临床简单易检测，与其他标志物结合对BPD的早期预测有重要作用，但其临床应用价值需要多中心大样本的数据的检验及证实。

四、白细胞介素(interleukin，IL)

动物实验发现，小鼠肺3型固有淋巴样细胞来源的IL-17和IL-22的分泌与BPD有关[15]。国外一项队列研究发现，早产儿生后第1天BPD组的唾液中IL-6、IL-8、IL-10、IL-17、和干扰素-γ水平显著高于对照组，因此早期唾液炎症细胞因子水平和BPD的发生有关[16]。一项前瞻性研究中，对新生儿出生后第14天、28天分别检测了血清IL-33水平，结果发现BPD患儿血清IL-33水平显著高于非BPD者，且IL-33水平随BPD严重程度和出生后的时间逐渐增加；中、重度BPD早产儿血清IL-33水平在常规糖皮质激素治疗后显著降低(P<0.05)[17]。但并不是所有的白介素都参与了BPD的发生，研究发现IL-4和IL-13水平与BPD的发生无关[18]。多种白介素可能和BPD的发生及严重程度有关，通过不同检测方式为早期无创预测BPD提供了新的思路，白介素受体拮抗剂有可能成为改善BPD预后的一种有效治疗措施。

五、其他生长因子

早产和吸氧等相关的肺损伤因素导致肺微血管发育停滞和肺泡结构简化，是BPD的重要病理机制，多种生长因子参与肺微血管生成的过程，从而参与了BPD的发生。

BPD可能与新生儿生后第1周血清中血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)水平低有关[19]。检测高氧诱导的急性肺损伤新生鼠第7天VEGF、血管生成素-1(Ang-1)的mRNA及蛋白表达水平，结果发现高氧组第7天的VEGF、Ang-1表达水平较对照组明显减低，差异有统计学意义(P<0.05)。此实验同时观察了光镜下的肺组织，可见随着吸氧时间延长，肺微血管发育受阻，肺泡数目变少，肺泡结构简单化以及肺分化发育受阻[20]。胰岛素样生长因子(Insulin-like growth factor，IGF-1)主要在肺泡的形成及肺组织损伤的愈合过程中，影响BPD的发生、发展[21]。但是也有研究证明，4种促/抗血管生成因子血清sFlt-1(可溶性血管内皮生长因子受体-1)、P lGF(胎盘生长因子)和sEng(可溶性内啡肽)、TGF-β水平与母亲为子痫前期且胎儿宫内生长受限的早产儿发生BPD无相关性[22]。各种生长因子是肺血管及肺泡发育过程中不可或缺的重要调节因子，早期检测有可能有助于BPD的预测，目前尚未广泛应用于临床，继续探索将有利于BPD的发病机制及和治疗策略的研究。

六、中性粒细胞和淋巴细胞比值(Neutrophil-to-Lymphocyte Ratio，NLR)

NLR是一种临床炎症标志物，和许多肺部疾病如肺癌、肺炎、支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病等密切相关[23-25]。NLR值可间接评估炎症状态和细胞介导的免疫功能[26-27]。研究发现全血细胞中计算的NLR可以作为一种新生儿败血症的替代指标，和C反应蛋白联合检测价值更高[28]。BPD早产儿在出生时和72小时的NLR均高于非BPD者；预测BPD的72小时的NLR截断值为3.035(敏感性=0.519，特异性=0.964)，AUC为0.714。此研究表明72小时的NLR的增高，可能是BPD尤其是严重BPD的早期预测指标，也可能是宫内感染早产儿发生BPD的标志[29]。另一项关于中性粒细胞和BPD的研究中发现，BPD早产儿外周血中性粒细胞计数明显低于足月儿和未发生BPD早产儿，且此类早产儿在校正胎龄6月内容易发生肺炎，提示中性粒细胞减低和肺部炎症的易感性有关[30]。NLR是一种经济、易获取的指标，目前关于NLR在BPD的早期预测方面的研究较少，其多与宫内感染导致的炎症反应有关，而感染本来就是BPD发生的重要机制，希望未来更多研究证实其在BPD预测中的价值，为临床简便预测BPD提供新的思路。

非炎性生物标志物

一、红细胞分布宽度(Red blood cell distribution width, RDW)

RDW是一种反映红细胞大小的变异程度的指标，近期研究发现RDW水平和许多成人肺部疾病相关，如慢性阻塞性肺疾病、肺炎、肺癌等[31-33]。国外一项回顾性研究以176例胎龄<30周出生的早产儿为研究对象，检测出生时、日龄14天及28天时血中RDW水平，结果发现BPD早产儿的RDW水平较非BPD者明显增高，且28天时差异最显著 ，不同程度BPD患儿之间RDW水平也有显著差异，以日龄28天时的RDW>22.5%阈值的水平，预测BPD发生的敏感性为72%，特异性88%(P<0.001)[34]。分析其发生的可能机制为：BPD早产儿出生后有慢性缺氧，可刺激促红细胞生成素生成增加，促进RDW水平的升高；另一方面，慢性炎症反应参与BPD的发生，而炎症可特异性地影响红细胞的生成，引起RDW水平增高；炎症因子可抑制血管内皮一氧化氮生成，进而导致红系祖细胞生成障碍，刺激RDW水平增高[26]。陈琪[35]研究发现，在生命早期阶段(第7、14天)，RDW水平升高和BPD发生具有相关性，RDW可以作为一种早期预测BPD的生物学指标。总之，RDW对BPD可能有一定预测价值，且具有取材方便、检测迅速、成本低廉等优点，但目前国内外相关研究较少，单独预测BPD的价值有限，联合其他生物标志物有可能提高预测价值。

二、可溶性Klotho蛋白(Soluble Klotho，sKL)

Klotho是1978年首次发现的一种抗衰老蛋白，具有抗炎、抗氧化、抗凋亡、血管保护作用等生物学效应[36]。 Klotho主要表达于肾脏和脉络膜丛，胎盘、肺、甲状旁腺和心脏等脏器中也存在少量表达[37]，sKL是人类Klotho蛋白的一种主要表达形式。Sunil等人[38]首次研究了脐血sKL水平与BPD及BPD引起的肺动脉高压(Pulmonary hypertension，PH)的关系，结果发现BPD及BPD-PH的早产儿脐血sKL水平明显低于非BPD组，补充sKL可改善严重BPD-PH大鼠模型的肺结构，减轻血管重构，减少心肌肥厚和功能障碍。sKL是发生BPD和BPD-PH风险的危险因素和生物标志物，通过提高sKL水平对新生儿早期干预，有可能是改善早产儿心肺预后的有效策略。这是第一个关于sKL和BPD关系的研究，未来需要进一步的研究来证实Klotho对肺部及其他器官系统的影响，以便更好地应用于临床实践。

三、N末端前体脑利钠肽(N-terminal precursor brain natriuretic peptide,NT-proBNP)

NT-proBNP属于心脏利钠肽家族中的一员，由心室肌细胞合成和分泌的利钠肽原裂解生成。NT-proBNP无生物活性、血浆浓度较高、体内稳定性好，临床检测中应用较多，目前发现其与多种新生儿疾病具有相关性，如动脉导管未闭、新生儿呼吸窘迫综合征、心力衰竭等。研究发现，中度/重度BPD或死亡的早产儿生后第一天检测血清NT-proBNP水平显著高于轻度/非BPD早产儿(P<0.001)，ROC曲线分析显示，NT-proBNP水平为2002.5 pg/mL时预测中度/重度BPD或死亡的敏感性为87.5%，特异性为74.7%。曲线下面积(AUC)为0.853 (95% CI 0.792～0.914)[39- 40]。NT-proBNP在判断中度至重度BPD方面预测准确性较高。国外一项前瞻性研究检测了生后28天早产儿的NT-proBNP水平，同样发现中重度BPD早产儿较轻度或非BPD者明显升高，且NT-proBNP对诊断中度至重度BPD具有良好的预测准确性(AUC为0.68)[41]。另一项研究中，发生BPD和/或死亡的婴儿在生后48～96小时和5～10天时NT-proBNP水平均较非BPD者高，且5～10天NT-proBNP水平与BPD和/或死亡独立相关，NT-proBNP对于发生BPD和/或死亡预测的截断值为3348ng/L，敏感性和特异性分别为82%和83%(AUC=0.87；95%置信区间:0.79～0.95)[42]。NT-proBNP目前更多作为BPD-PH及死亡早期预测指标[43]。但是也有学者将BNP及NT-proBNP水平与同时间段内的超声心动图比较，认为二者和左室收缩压没有相关性，提示BNP及NT-proBNP水平，不一定能准确反映肺动脉压力程度[44]。NT-proBNP检测方法操作简便，稳定性好，预测中重度BPD及BPD-PH的敏感性及特异性均较高，探讨NT-proBNP在BPD预测中的最佳检测时间及其和心脏血流动力学的关系将有助于提高预测BPD及BPD-PH的准确性。

小 结

综上所述，寻找预测BPD的生物标志物对于BPD的早期干预以及预后改善至关重要。目前临床上尚未找到满意的标志物及预测指标，可能和其预测价值不高有关，且大多数相关研究为小样本、单中心性，容易产生结果偏倚。探索BPD生物标志物有助于理解BPD发生的病理生理机制以及寻找BPD潜在的治疗策略。期待未来更多多中心、大规模的研究，以便于找到简便、经济、预测价值更高的生物标志物，实现对BPD高风险早产儿的早期预测、早期干预，降低不良结局的发生，减轻家庭及社会负担。