慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期患者呼出氣冷凝液中分泌性白細胞蛋白酶抑制劑的檢測及其意義

李 晶 張固琴 王麗慧

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一種氣道不完全可逆性氣流受限為特征，累及各級支氣管、肺泡以及肺血管的慢性炎癥性疾病?；罨难装Y細胞如中性粒細胞等不僅釋放白三烯B4、白介素-6(interleukin-6, IL-6)等多種炎性細胞因子，同時還可釋放彈力蛋白酶、基質(zhì)金屬蛋白酶等物質(zhì)其可直接破壞肺組織的結(jié)構(gòu)蛋白，導(dǎo)致肺組織病變?nèi)绶螝饽[等[1]。分泌性白細胞蛋白酶抑制劑(secretory leukocyte protease inhibitor, SLPI)作為肺部最重要的蛋白酶抑制劑，是近幾年國外關(guān)于COPD研究的熱點之一。呼出氣冷凝液(exhaled breath condensate, EBC)的收集和檢測是一種簡便易行、可以重復(fù)應(yīng)、患者易耐受的肺部疾病檢查方法，能夠動態(tài)監(jiān)測氣道炎癥狀態(tài)，評估肺部疾病情況。本研究通過檢測穩(wěn)定期COPD患者EBC中SLPI水平，分析COPD穩(wěn)定期患者肺組織局部是否存在蛋白酶-抗蛋白酶失衡，探討SLPI在COPD發(fā)生發(fā)展中的作用。

資料與方法

一、臨床資料

20例COPD穩(wěn)定期患者為2013年7月至2013年10月期間在我院門診或住院治療的患者，其診斷均符合中華醫(yī)學(xué)會呼吸病學(xué)會所制定的標準[1]，并排除其它嚴重心、肺、肝、腎等臟器嚴重疾病。對照組20例健康志愿者均為在我院體檢的健康中老年志愿者。

二、EBC的收集

利用Ecoscrecn (Erich Jaeger Company) EBC收集儀采集COPD穩(wěn)定期患者和健康對照者EBC。收集方法：受試者先平靜休息15 min，生理鹽水漱口，夾緊鼻夾、緊含口器不漏氣，平靜呼吸10 min后,收集冷凝液約2 ml，轉(zhuǎn)移到冷凍管內(nèi)，通氬氣10 min(流量約350 ml/min)，待標本氣體標準化后檢測。

三、SLPI的檢測

采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測EBC中SLPI水平(試劑盒購于美國BIOLEGEND 公司，靈敏度<10 pg/L)。酶標儀為BioceIIHT2型酶聯(lián)免疫檢測儀，具體操作嚴格按試劑盒說明書進行。

四、肺功能檢測

應(yīng)用Peakman 8簡易床邊肺功能儀于收集EBC前檢測肺功能，記錄FEV1及FVC等參數(shù)，重復(fù)測定3次，取最大值，記錄FEV1%pred、PEF及FEV1/FVC值等參數(shù)。

五、統(tǒng)計學(xué)方法

所得數(shù)據(jù)使用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行分析。COPD組與健康對照組SLPI測定值之間差異的比較，采用獨立樣本t檢驗；COPD組患者和健康對照組年齡比較，采用獨立樣本t檢驗；性別、吸煙比例之間差異的比較，采用χ2檢驗，相關(guān)性分析采用Pearson直線相關(guān)；P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

一、兩組間一般特征及EBC中SLPI濃度的比較

COPD組與健康對照組的年齡、性別、吸煙史差異無顯著性意義，P>0.05。COPD組EBC中SLPI水平(418.7±67.5 pg/ml)高于健康對照組(275.5± 72.6 pg/ml)，兩組之間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義P<0.05，見表1。

表1 COPD組和健康對照組的一般特征和EBC中SLPI濃度

二、COPD組患者肺功能與SLPI水平的相關(guān)性

COPD組EBC中SLPI濃度與患者FEV1占預(yù)計值%、PEF呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別為0.468、0.537，P均<0.05。

討 論

目前多數(shù)學(xué)者認為彈性蛋白酶-抗蛋白酶失衡是COPD發(fā)生、發(fā)展的重要機制之一。中性粒細胞彈力蛋白酶(neutrophil elastase, NE)可分解人體的連接組織和蛋白聚糖，直接損傷肺組織的結(jié)構(gòu)蛋白，導(dǎo)致肺氣腫的形成。同時，NE還能促進氣道上皮細胞釋放炎性細胞因子如IL-8等，促進氣道炎癥的發(fā)生發(fā)展[2]。故NE被認為是肺臟炎性損傷級聯(lián)反應(yīng)的終末效應(yīng)因子。目前人體中已發(fā)現(xiàn)多種NE的抑制劑，其中自然分布于支氣管肺組織的NE抑制劑有3種，即α-抗胰蛋白酶-1、SLPI、Elafin。SLPI是一種嗜中性彈性蛋白酶陽離子抑制劑，主要來源于氣道上皮細胞、Ⅱ型肺泡細胞分泌。

近年來SLPI在COPD發(fā)生發(fā)展中的作用已成為國內(nèi)外的研究熱點。Kersul等[3]檢測了17例COPD患者急性加重期及穩(wěn)定期血清SLPI水平，結(jié)果顯示COPD患者穩(wěn)定期血清SLPI水平明顯高于健康對照組，但COPD患者急性加重期血清SLPI水平與穩(wěn)定期對比無顯著差異。Pant等[4]對比24例AECOPD患者治療前后血清SLPI水平后發(fā)現(xiàn)，AECOPD經(jīng)治療病情穩(wěn)定后血清SLPI水平顯著上升，而且Tateosian等[5]的研究結(jié)果也與之類似。國外多數(shù)學(xué)者認為COPD患者機體SLPI水平高于正常健康者，且其在疾病加重期急劇下降，這可能與COPD患者機體內(nèi)蛋白酶-抗蛋白酶之間平衡密切相關(guān)。正常健康者機體內(nèi)蛋白酶-抗蛋白酶處于低水平平衡狀態(tài)，肺組織結(jié)構(gòu)蛋白不被破壞。而穩(wěn)定期COPD患者機體內(nèi)蛋白酶水平略高于抗蛋白酶水平，但兩者在高水平大致平衡，所以患者病變肺組織結(jié)構(gòu)蛋白不被進一步明顯破壞。當COPD患者因感染、缺氧等因素導(dǎo)致COPD患者病情加重時，在各種炎性因子刺激下，機體炎性細胞大量釋放彈力蛋白酶、金屬蛋白酶、組織蛋白酶G等蛋白酶，同時機體內(nèi)源性抗蛋白酶被大量消耗，其活性被炎性細胞因子所抑制，蛋白酶-抗蛋白酶系統(tǒng)嚴重失衡，大量肺組織結(jié)構(gòu)被蛋白水解酶破壞，肺部病變進行性加重，即表現(xiàn)為肺功能下降、肺氣腫進一步加重[6]。

考慮到呼吸系統(tǒng)的SLPI的主要為支氣管上皮細胞、Ⅱ型肺泡細胞等管腔上皮細胞所分泌，我們認為呼吸道內(nèi)襯液較血清是一種更好的反映呼吸系統(tǒng)的SLPI含量的標本。Hollander等[7]檢測了25例COPD患者支氣管鏡肺泡灌洗液及血清SLPI濃度，結(jié)果顯示支氣管灌洗液的SLPI濃度明顯高于血清，且較血清SLPI水平與疾病嚴重程度有更好的相關(guān)性。但由于支氣管鏡是一種有創(chuàng)性檢查,患者不易接受,臨床上很難短期內(nèi)重復(fù)檢查，且支氣管鏡檢查本身有一定風(fēng)險，可并發(fā)各種較嚴重并發(fā)癥，故臨床支氣管灌洗液的檢測在臨床實際應(yīng)用中受到很大的限制。EBC成分測定是近年來新發(fā)現(xiàn)的評價氣道炎癥狀態(tài)的方法，因其臨床操作簡便易行、無創(chuàng)傷、結(jié)果與肺功能相關(guān)性高，又被稱為生化肺功能檢測[8-11]。

本研究檢測了20例COPD穩(wěn)定期患者及20例健康體檢者EBC中SLPI水平，結(jié)果表明COPD穩(wěn)定期患者較健康人群肺組織局部SLPI表達水平上調(diào)，且EBC中SLPI濃度與患者FEV1%預(yù)計值、PEF密切相關(guān)。本研究結(jié)果提示SLPI與COPD疾病的嚴重程度密切相關(guān)，分析可能與以下原因有關(guān)：①COPD患者蛋白酶-抗蛋白酶平衡系統(tǒng)的失衡主要存在于支氣管肺組織局部，而其他研究大多以受試者血清為研究標本，EBC較血清能更好地反映支氣管肺組織局部的疾病狀況；②SLPI作為一種蛋白酶抑制劑，在支氣管肺組織局部形成一種抗蛋白酶屏障，防止過量的蛋白酶對肺組織結(jié)構(gòu)蛋白的破壞，避免肺氣腫等病變的進展，從而穩(wěn)定了患者的部分肺功能；③SLPI可抑制多種炎性細胞因子如NF-κB、IL-10、IL-6、TNF-α等的表達，達到抑制炎性細胞因子級聯(lián)反應(yīng)進程，減輕炎性細胞因子對支氣管肺組織的損傷，從而在阻止COPD病情進展中發(fā)揮重要作用[12]。

COPD穩(wěn)定期患者肺組織局部存在彈性蛋白酶-抗蛋白酶失衡，EBC中SLPI與COPD穩(wěn)定期患者臨床肺功能密切相關(guān)，可作為一個新的COPD生物學(xué)檢測標志物。

參 考 文 獻

1 任成山, 錢桂生. 慢性阻塞性肺疾病發(fā)病機制研究現(xiàn)狀與展望[J/CD]. 中華肺部疾病雜志: 電子版, 2009, 2(2): 104-115.

2 Weldon S, McGarry N, Taggart CC, et al. The role of secretory leucoprotease inhibitor in the resolution of inflammatory responses[J]. Biochem Soc Trans, 2007, 35(Pt 2): 273-276.

3 Kersul AL, Iglesias A, Ríos ?, et al. Molecular mechanisms of inflammation during exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease[J]. Arch Bronconeumol, 2011, 47(4): 176-183.

4 Pant S, Walters EH, Griffiths A, et al. Airway inflammation and anti-protease defences rapidly improve during treatment of an acute exacerbation of COPD[J]. Respirology, 2009, 14(4): 495-503.

5 Tateosian NL, Costa MJ, Guerrieri D, et al. Inflammatory mediators in exhaled breath condensate of healthy donors and exacerbated COPD patients[J]. Cytokine, 2012, 58(3): 361-367.

6 馮恩志, 楊生岳, 閆自強, 等. 誘導(dǎo)痰中白介素-8和白介素-10與高原慢性阻塞性肺疾病急性加重期合并慢性肺心病發(fā)病的關(guān)系及其干預(yù)的研究[J/CD]. 中華肺部疾病雜志: 電子版, 2012, 5(5): 408-413.

7 Hollander C, Sitkauskiene B, Sakalauskas R, et al. Serum and bronchial lavage fluid concentrations of IL-8, SLPI, sCD14 and sICAM-1 in patients with COPD and asthma[J]. Respir Med, 2007, 101(9): 1947-1953.

8 Piotrowski WJ, Antczak A, Marczak J, et al. Eicosanoids in exhaled breath condensate and BAL fluid of patients with sarcoidosis[J]. Chest, 2007, 132(2): 589-596.

9 Antczak A, Ciebiada M, Pietras T, et al. Exhaled eicosanoids and biomarkers of oxidative stress in exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease[J]. Arch Med Sci, 2012, 8(2): 277-285.

10 García-Rio F, Romero D, Lores V,et al. Dynamic hyperinflation, arterial blood oxygen, and airway oxidative stress in stable patients with COPD[J]. Chest, 2011, 140(4): 961-969.

11 Brindicci C, Ito K, Torre O, et al. Effects of aminoguanidine, an inhibitor of inducible nitric oxide synthase, on nitric oxide production and its metabolites in healthy control subjects, healthy smokers, and COPD patients[J]. Chest, 2009, 135(2): 353-367.

12 Wex T, Sokic-Milutinovic A, Todomvic V, et al. Down-regulation of secretory leukocyte protease inhibitor expression in gastric mucosa is a general phenomenon in Helicobacter pylori-related gastroduodenal diseases[J]. Dig Dis, 2004, 22(4): 390-395.