慢性阻塞性肺疾病患者血清低氧誘導(dǎo)因子-1α水平與早期腎損傷相關(guān)性分析

曹 麗,羅紅艷,李 博,鄭亞莉

(寧夏人民醫(yī)院腎臟內(nèi)科,銀川 750001)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是中老年人群的常見病、多發(fā)病,是以氣道、肺實(shí)質(zhì)、肺血管的慢性炎癥和呼氣功能持續(xù)進(jìn)展性受限為特征的慢性缺氧性呼吸系統(tǒng)疾病。低氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)是機(jī)體在低氧條件下誘導(dǎo)產(chǎn)生的一種細(xì)胞氧自穩(wěn)態(tài)保護(hù)性調(diào)節(jié)因子。許多研究證實(shí),HIF-1α在保護(hù)機(jī)體適應(yīng)缺氧的同時(shí),也可以誘導(dǎo)其下游的許多細(xì)胞因子高表達(dá),引起腎損傷[1,2]。結(jié)締組織轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)就是近幾年研究較多和腎纖維化高度相關(guān)的此類因子之一[3-5]。但這些研究多是建立在缺氧動(dòng)物組織模型上的,用于人體研究通過(guò)腎穿刺活檢獲取組織標(biāo)本缺少臨床適應(yīng)證,且存在一定風(fēng)險(xiǎn),是不現(xiàn)實(shí)的。能否在血清中找到反映慢性缺氧患者早期腎損傷的生物標(biāo)志物具有重要的臨床意義。本研究選取COPD穩(wěn)定期患者為研究對(duì)象,以健康體檢者作對(duì)照,通過(guò)檢測(cè)血清HIF-1α水平及其他腎損傷因子,旨在探討血清HIF-1α與早期腎損傷的相關(guān)性及其臨床意義。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

收集2012年1月至7月新入住寧夏人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科首次確診為COPD穩(wěn)定期的患者58例作為COPD組,其中男33例,女25例,年齡62～75(68.0±3.5)歲；選擇同期該院體檢中心的健康體檢者50例作為對(duì)照組,其中男32例,女18例,年齡50～70(65.0±5.8)歲。兩組年齡、性別差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

1.2 納入及排除標(biāo)準(zhǔn)

COPD的診斷符合2011年中華醫(yī)學(xué)會(huì)呼吸病學(xué)分會(huì)慢性阻塞性肺疾病學(xué)組制訂的《慢性阻塞性肺疾病診治指南》的診斷標(biāo)準(zhǔn)。所有入組者采血前都未給氧療或其他特殊藥物治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)排除既往患有各種原發(fā)和繼發(fā)性腎病者如慢性腎小球腎炎、糖尿病性腎病、高血壓性腎損害、系統(tǒng)性紅斑狼瘡性腎炎、紫癜性腎炎、骨髓瘤性腎病、乙肝相關(guān)性腎炎等；(2)排除各種原因引起的多器官功能衰竭的患者以及年齡＞80歲的高齡老年患者；(3)排除系COPD并發(fā)癥之外各種原發(fā)、繼發(fā)的心臟病患者；(4)排除COPD以外引起急慢性缺氧及存在急性期感染的患者。

1.3 研究方法

依據(jù)血?dú)夥治鲅醴謮?PaO2)檢測(cè)結(jié)果,將COPD組患者分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)3個(gè)不同缺氧亞組,其中Ⅰ級(jí)(60mmHg＜PaO2≤80mmHg；1mmHg＝0.133kPa)、Ⅱ級(jí)(40mmHg＜PaO2≤60mmHg)、Ⅲ級(jí)(PaO2≤40mmHg)。收集COPD組及對(duì)照組清晨空腹靜脈血,及COPD組動(dòng)脈血血?dú)夥治鰴z測(cè)結(jié)果,采用ELISA方法嚴(yán)格按要求測(cè)定血清HIF-1α、胱抑素C(cystatin C,CysC)、TGF-β。試劑盒購(gòu)自武漢華美CUSABIO生物工程有限公司。采用全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)血清肌酐(serum creatinine,SCr)數(shù)值。以慢性腎臟病流行病學(xué)合作研究(chronic kidney disease epidemiology collaboration,CKD-EPI)公式[6]計(jì)算估算腎小球?yàn)V過(guò)率(estimated glomerular filtration rate,eGFR)[ml/(min·1.73m2)]：女性SCr值≤62μmol/L采用144×(SCr/62)-0.329×(0.993)年齡公式計(jì)算,SCr＞62μmol/L采用144×(SCr/62)-1.209×(0.993)年齡公式計(jì)算；男性SCr≤80μmol/L采用141×(SCr/80)-0.411×(0.993)年齡公式計(jì)算,SCr＞80μmol/L采用141×(SCr/80)-1.209×(0.993)年齡公式計(jì)算。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,兩組間均數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),多組間均數(shù)比較應(yīng)用單因素方差分析,兩指標(biāo)間相關(guān)性分析采用Pearson分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組血清HIF-1α,CysC,TGF-β,SCr及eGFR水平比較

與對(duì)照組比較,COPD組血清HIF-1α、CysC水平顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05,P＜0.01),而TGF-β,SCr,eGFR變化不明顯,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05；表1)。

2.2 COPD各亞組及對(duì)照組血清HIF-1α,CysC,TGF-β,SCr及eGFR水平比較

與對(duì)照組及Ⅰ級(jí)缺氧亞組比較,COPD組患者血清HIF-1α在Ⅱ、Ⅲ級(jí)缺氧亞組水平明顯升高,與對(duì)照組比較CysC在各級(jí)缺氧亞組水平均明顯升高,eGFR僅在Ⅲ級(jí)缺氧亞組水平才明顯降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05),而血清SCr及TGF-β在各缺氧亞組中均無(wú)明顯升高,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05；表2)。

表1 COPD組和對(duì)照組血清HIF-1α,CysC,TGF-β,SCr,eGFR比較Table 1 Comparison of the serum HIF-1α,CysC,TGF-β,SCr and eGFR between COPD group and control group(±s )

表1 COPD組和對(duì)照組血清HIF-1α,CysC,TGF-β,SCr,eGFR比較Table 1 Comparison of the serum HIF-1α,CysC,TGF-β,SCr and eGFR between COPD group and control group(±s )

COPD:chronic obstructive pulmonary disease;HIF-1α:hypoxia-inducible factor-1α;CysC:cystatin C;TGF-β:transforming growth factor-β;SCr:serum creatinine;eGFR:estimated glomerular filtration rate.Compared with control group,*P＜0.05,**P＜0.01

Group n HIF-1α(μg/L )CysC(μg/L )TGF-β(μg/L)SCr(μmol/L)eGFR[ml/(min·1.73m2]Control 50 260.15±76.55 108.41±35.35 25.01±11.00 73.23±13.87 90.31±21.45 COPD 58 332.15±92.74** 126.68±34.60* 29.21±4.56 78.26±29.21 87.12±14.91

表2 COPD各缺氧亞組及對(duì)照組血清HIF-1α,CysC,TGF-β,SCr,eGFR比較Table 2 Comparison of the serum HIF-1α,CysC,TGF-β,SCr and eGFR between three subgroups and control group(±s )

表2 COPD各缺氧亞組及對(duì)照組血清HIF-1α,CysC,TGF-β,SCr,eGFR比較Table 2 Comparison of the serum HIF-1α,CysC,TGF-β,SCr and eGFR between three subgroups and control group(±s )

Subgroup Ⅰ:60mmHg＜PaO2≤80mmHg;SubgroupⅡ:40mmHg＜PaO2≤60mmHg;Subgroup Ⅲ:PaO2≤40mmHg;COPD:chronic obstructive pulmonary disease;HIF-1α:hypoxia-inducible factor-1α;CysC:cystatin C;TGF-β:transforming growth factor-β;SCr:serum creatinine;eGFR:estimated glomerular filtration rate.1mmHg=0.133kPa.Compared with control group,*P＜0.05;compared with control subgroup Ⅰ,#P＜0.05

Group n HIF-1α(μg/L)CysC(μg/L )TGF-β(μg/L)SCr(μmol/L)eGFR[ml/(min·1.73m2]Control 50 260.15±76.55 108.41±35.35 25.01±11.00 76.23±13.87 93.31±21.45 SubgroupⅠ 18 321.64±84.54 124.46±30.25* 24.37±4.69 78.71±20.06 90.00±22.96 SubgroupⅡ 23 352.33±61.61*# 135.77±38.32* 20.71±11.14 85.00±17.51 87.79±12.29 SubgroupⅢ 17 367.19±59.81*# 163.93±58.53* 23.63±7.45 95.53±15.84 73.50±19.91*

2.3 COPD組HIF-1α與CysC的相關(guān)性及HIF-1α,CysC,TGF-β與eGFR的相關(guān)性

血清HIF-1α與CysC呈正相關(guān)(r＝0.665,P＝0.001)；血清HIF-1α,CysC與eGFR呈負(fù)相關(guān)(r＝-0.739,r＝-0.827,P＜0.001)；血清TGF-β與eGFR無(wú)明顯相關(guān)(P＞0.05；表3,圖1,圖2,圖3)。

表3 COPD組HIF-1α與CysC相關(guān)性及HIF-1α,CysC,TGF-β與eGFR的相關(guān)性Table 3 The correlation of HIF-1α with CysC,and of HIF-1α,CysC and TGF-β with eGFR in COPD group

圖1 HIF-1α與eGFR相關(guān)性散點(diǎn)圖Figure 1 The correlation between HIF-1α and eGFR

圖2 CysC與eGFR相關(guān)性散點(diǎn)圖Figure 2 The correlation between CysC and eGFR

圖3 HIF-1α與CysC相關(guān)性散點(diǎn)圖Figure 3 The correlation between HIF-1α and CysC

3 討 論

慢性缺氧所致的腎臟損害和慢性腎臟病在我國(guó)患病人數(shù)正逐年升高[7]。由于其起病隱匿,不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)而易造成誤診、漏診,一旦進(jìn)入終末期腎病往往預(yù)后較差,給家庭、社會(huì)造成沉重的負(fù)擔(dān)。故探討及評(píng)估慢性缺氧引起的早期腎損傷意義重大。HIF-1α是機(jī)體在低氧狀態(tài)下做出適應(yīng)性反應(yīng)的獨(dú)特的細(xì)胞氧自穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)因子。盡管許多文獻(xiàn)報(bào)道HIF-1α具有促進(jìn)腎損傷修復(fù)的保護(hù)作用[8-11],但也有研究證實(shí),慢性缺氧會(huì)損傷腎小管上皮細(xì)胞的吸收和排泌功能,促進(jìn)細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)的釋放,誘導(dǎo)腎小球內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[1,2]。許多研究也證實(shí),HIF-1α尚可以誘導(dǎo)TGF-β等細(xì)胞因子的高表達(dá),腎小管上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化,啟動(dòng)間充質(zhì)成纖維細(xì)胞,導(dǎo)致腎組織纖維化,腎功能損傷進(jìn)行性加重[3-5]。但在臨床診療實(shí)踐中通過(guò)腎穿刺活檢獲取組織標(biāo)本往往是不現(xiàn)實(shí)的,而獲取血清則有方便易得、易于操作等優(yōu)勢(shì)。慢性缺氧患者HIF-1α在血清中的表達(dá)水平及其和早期腎損傷的相關(guān)性尚未見報(bào)道。臨床常用的SCr及eGFR等指標(biāo)雖能對(duì)腎功能變化做出較為準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè),但常常因其較為滯后且受影響的因素較多而受限。近些年,血清CysC對(duì)高血壓、糖尿病早期腎損傷的評(píng)估作用已受到廣大學(xué)者的認(rèn)可[12,13],但CysC對(duì)慢性缺氧早期腎損傷的評(píng)估作用有待于進(jìn)一步觀察。本研究在檢測(cè)血清HIF-1α表達(dá)水平的同時(shí)也檢測(cè)了CysC,eGFR及SCr等指標(biāo)的水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn),COPD組血清HIF-1α和CysC較對(duì)照組明顯升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05),且二者呈正相關(guān),而eGFR及SCr等指標(biāo)升高不明顯,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。表明HIF-1α和CysC評(píng)估慢性缺氧性腎損傷較eGFR和SCr早且敏感。進(jìn)一步對(duì)各缺氧亞組比較發(fā)現(xiàn),血清HIF-1α在缺氧較重的Ⅱ、Ⅲ級(jí)亞組明顯升高,CysC在各級(jí)缺氧亞組均升高,而eGFR在缺氧最重的Ⅲ級(jí)亞組才明顯降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。HIF-1α,CysC和eGFR呈負(fù)相關(guān),說(shuō)明腎損傷和缺氧的程度相關(guān),血清HIF-1α雖可能對(duì)缺氧性腎損傷的敏感性不及CysC但較eGFR和SCr高,即缺氧越重,腎損傷越重,和組織觀察結(jié)果一致。盡管TGF-β被認(rèn)為是慢性缺氧重要的致腎纖維化因子[3-5],但在本研究觀察結(jié)果和相關(guān)性分析中均未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表明TGF-β在血清中的表達(dá)并不敏感,不是反映早期腎損傷的生物標(biāo)志物。也可能和樣本量較小,存在一定的檢驗(yàn)誤差有關(guān),有待在今后的觀察中進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量。

綜上所述,血清HIF-1α可能也是評(píng)估慢性缺氧患者早期腎損傷較好的生物標(biāo)志物之一,其與CysC聯(lián)合檢測(cè)可能具有更好的臨床實(shí)用價(jià)值。

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