血清TNF-α、HIF-1α水平与纤维化性间质性肺病相关性分析

李永怀 于文静 朱世博

间质性肺病(interstitial lung disease,ILD)是一大群异质性的炎症和纤维化性疾病,其中纤维化性间质性肺病(fibrotic interstitial lung disease,FILD)是构成全球主要健康问题的疾病亚群,其包含的疾病种类很多,且不同类型间质性肺病患者预后大相径庭,特别是表现为进行性肺纤维化表型的患者,往往会在较短时间内发生呼吸衰竭甚至死亡[1-3]。进一步探究肺纤维化的发病机制和寻找安全有效的治疗药物仍是亟待解决的医学难题,目前针对FILD的治疗主要以抗纤维化及对症治疗为主,近期一些正在进行的相关生物标记物研究,再加上新的或联合的治疗靶点,可能会改变FILD患者的治疗前景[1, 4]。巨噬细胞功能表型的转化对纤维化的发生发展起重要作用,研究巨噬细胞极化和一些细胞相关炎症分子的调节可能为治疗间质性肺纤维化性疾病提供新的思路[5-7]。本研究分析FILD患者血清中TNF-α、HIF-1α水平及肺纤维化评分与肺功能的相关性,为探究间质性肺纤维化疾病未来治疗方法提供新思路。

资料与方法

一、研究对象

挑选2022年4月—2022年12月于安徽医科大学第一附属医院住院并诊断为纤维化性间质性肺病患者56例,期间因不能配合行肺功能检查或未能收集患者血液排除26例,最终纳入30例作为研究组,同期健康体检人群15例作为对照组。纳入标准:非特异性间质性肺炎、未分类间质性肺炎的诊断符合美国胸科学会/欧洲呼吸学会发表的特发性间质性肺炎国际多学科分类的更新[8],CTD-ILD参照各自的分类标准明确诊断, 原发性干燥综合征[9]、系统性硬化症[10]、类风湿关节炎[11]、混合性结缔组织病[12]、系统性红斑狼疮[13]、多发性肌炎/皮肌炎[14]均采用相应的国际通用诊断标准进行诊断。排除标准:(1)慢性阻塞性肺疾病、支气管哮喘、肺栓塞、支气管扩张。(2)严重心、肝、肾功能异常患者。(3)其他恶性肿瘤等严重疾病患者。本项目通过安徽医科大学第一附属医院伦理委员会批准,所选研究对象均知情同意(快-安医一附院伦理-PJ2023-11-57)。

二、分组及CT肺纤维化评分

FILD患者作为研究组(见纳入标准),同期健康体检的研究志愿者为对照组。CT肺纤维化评分由2名从事胸部影像诊断10年以上的高年资医师采用Camiciottoli视觉评分法[15]对研究组患者的HRCT图像进行评分,评分内容包括病变类型和病变范围,病变类型及分值分别为:磨玻璃影1分、 实变影2分、小叶间隔不规则增厚3分、网格影4分、蜂窝样改变5分。病变范围及分值分别为:某种病变分布范围在1～3个肺段为1分,4～9个肺段为2分,9个以上肺段为3分。最终,两者相加为该患者肺纤维化评定的总分,总分范围为0～30分(若影响中无5类中任何一种类型病变则为0分)(见表1和图1、2)。

图1 箭头所指为网格样改变伴支气管牵拉,依据病变类型评分为4分

图2 箭头所指蜂窝样改变,依据病变类型评分为5分

表1 Camiciottoli视觉评分法

三、方法

1. 检测血清TNF-α、HIF-1α水平

所有选取的病例均抽取空腹静脉血5mL,常温静置后离心处理,通过离心获取的血清保存于-80℃ 冰箱待测用;所有血清采用酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbentassay,ELISA)测定TNF-α、HIF-1α水平,其中TNF-α试剂盒购于合肥启迈生物科技有限公司,HIF-1α试剂盒购于江西中洪博元生物技术有限公司,均严格按照说明进行操作。

2. 肺功能检查

所有受检者于安徽医科大学第一附属医院肺功能室应用德国MasterScreen Diffusion肺功能检测仪完善肺功能检查,检查肺功能前嘱患者调整呼吸,待呼吸平稳后接受检查,取坐位进行肺通气功能及弥散功能的测定,记录包括用力肺活量(forced vital capacity,FVC),第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV1),一氧化碳弥散量(diffusion capacity for carbon monoxide,DLCO)等项目结果,且均以实际值占预计值的百分比表示。

四、统计学方法

结 果

一、两组基线资料比较

纤维化性间质性肺疾病患者30例,其中男性16例,女性14例,年龄为35～78岁,平均年龄为(61.5±11.4)岁,两组比较年龄和性别差异均无统计学意义(P>0.05)(见表2)。

表2 两组基线资料比较

二、两组血清TNF-α及HIF-1α水平比较

两组血清相关因子比较,研究组血清TNF-α水平高于对照组,差异具有显著统计学意义(P<0.05),研究组血清HIF-1α水平低于对照组,差异具有显著统计学意义(P<0.05)(见表3)。

表3 两组血清TNF-α及HIF-1α水平比较

三、研究组血清TNF-α、HIF-1α水平及CT肺纤维化评分与肺功能的相关性

研究组TNF-α、HIF-1α水平及CT肺纤维化评分与肺功能相关指标进行相关性分析,CT肺纤维化评分与DLCO(%)呈负相关(P<0.05),血清TNF-α、HIF-1α水平与肺功能结果无相关性(P>0.05)(见表4)。

表4 研究组血清TNF-α、HIF-1α水平及CT肺纤维化评分与肺通气指标相关性分析(r)

讨 论

间质性肺病是一大类威胁人类健康的慢性疾病,其发病原因多种多样,且大多数患者往往预后较差,近些年来,在其治疗方式上并没有取得突破性进展,目前常见的治疗方式为抗纤维化及对症治疗,但这些常规方法对改善患者的预后并无积极影响。对于纤维化性间质性肺病患者来说,几乎所有患者均存在不同程度的呼吸困难、运动耐力下降,严重影响患者的生活质量[3,16],目前公认的能够完全解除患者病痛的方式是肺移植,除此之外,尚没有发现更好的解决方法,但肺移植风险高,且一般人很难承受高昂的治疗费用,因此迫切需要有效且安全的治疗手段,近期也有很多研究者针对与肺纤维化发生发展过程相关的细胞相关炎症分子进行深入探究,以期望能够发现间质性肺纤维化性疾病治疗的新靶点以及新思路。

目前关于肺纤维化机制的研究有很多方向,其中研究较多的方向是巨噬细胞极化,巨噬细胞极化是一个动态的过程,在不同微环境刺激和信号的作用下巨噬细胞会表现出不同的功能表型[17],会释放多种炎性细胞因子来调节肺纤维化的进展,TNF-α在此过程中发挥了重要作用。它是单核吞噬细胞分泌的,可以介导炎症因子的表达,加重炎症反应并使成纤维细胞增殖,从而促进肺纤维化的发生和发展[18]。在本研究中,研究组患者血清TNF-α水平高于健康组,差异具有统计学意义,这也表明TNF-α在一定程度上参与到了肺纤维化的过程中,其水平升高可以导致肺纤维化的发生,相反,抑制TNF-α表达能够减轻肺纤维化程度[19]。关于TNF-α导致肺纤维化的作用机制,有研究认为其通过激活NF-κB通路来控制巨噬细胞中相关基因的表达来促进肺纤维化的发生[20]。目前市面上也有通过抑制TNF-α等炎性细胞因子的表达来达到抗纤维化的作用的药物应用到肺纤维化患者当中去,比如吡非尼酮[5],因此,我们是否能够通过对巨噬细胞极化因子及相关表达通路的进一步研究来发现是否存在其他更有用的作用靶点,来控制甚至逆转患者病情,这是我们所希望的。

缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)是螺旋环螺旋转录因子超家族成员,一般在缺氧状态下发挥特异性转录活性,调控多种靶基因的转录,参与细胞增殖、凋亡等多种生物学过程[21]。在肺纤维化的发生过程中,HIF-1α也参与到其中,有研究表明,在博来霉素诱导的小鼠肺组织中HIF-1α水平升高,其水平与小鼠肺纤维化程度具有相关性,在肺纤维化患者中情况也是如此,HIF-1α极大地上调了巨噬细胞极化相关蛋白TGF-β水平,HIF-1α在肺纤维化进程中可发挥转录调控作用[22,23]。虽然本研究的结果提示,在肺纤维化患者中,其血清HIF-1α低于健康组,且差异具有统计学意义,与上述研究的结果相悖,但由于本实验纳入研究人数较少,结果可能存在差异,后期将进行更大规模实验来验证实验结果。Gali Epstein Shochet在自己的文章中提出,在肺纤维化患者体内会存在一个能够促纤维化的反馈回路,而降低HIF-1α水平可以达到阻断细胞外基质传播的促纤维化过程[24],上述研究都表明,HIF-1α在肺纤维化的进程中发挥着重要的作用,通过降低其水平,患者的肺纤维化的发展过程会被阻断,从而减轻患者的肺纤维化程度及进展速度,但是目前通过降低HIF-1α水平来阻断肺纤维化进程的相关治疗研究并不多,或许未来会成为探究肺纤维化靶向精确治疗的方向。

对于 FILD 患者的诊断与病情严重程度评估,高分辨CT(HRCT)在其中发挥着重要的作用。本研究通过将肺纤维化评分与肺功能相关指标进行相关性分析发现,CT肺纤维化评分与DLCO(%)呈负相关,即随着肺纤维化评分的增大,患者DLCO(%)下降。众所周知,HRCT 是诊断间质性肺病必不可少的辅助方法,在临床中不仅在诊断和鉴别中发挥作用,在疾病严重程度的评估中也有一定地位。在肺纤维化患者中,不同疾病的不同发展过程的患者具有不同的 CT影像学表现,我们可以用胸部 CT 影像的不同表现来评估患者预后[25]。通过以往的研究,我们可以发现,胸部高分辨 CT 可以以多种不同的形式来对患者的疾病进展或预后做出评估,由于大多数间质性肺病的诊断多依赖于患者临床表现及影像学来做出临床诊断,那么未来 HRCT 在 FILD 患者的诊断分类和评估中一定会发挥更加重要的作用。

综上所述,FILD患者由于缺乏有效的治疗方法,往往预后不良,且严重影响患者生活质量,因此我们急需探索并发现安全且有效的治疗方法,研究中所提到的TNF-α、HIF-1α可能会成为未来探索其治疗靶点的新方向。本研究前期收集患者数据较多,但由于部分患者未能符合纳入标准,遂予以剔除,未来可能需要进一步的大规模的前瞻性实验来进一步验证结果,但TNF-α、HIF-1α在肺纤维化发生发展中的作用仍有进一步探索的价值。