肺表面活性蛋白D在慢性阻塞性肺疾病中的研究進(jìn)展

梁程程,史家欣,趙新成,李家樹※

(1.徐州醫(yī)科大學(xué)附屬連云港醫(yī)院呼吸內(nèi)科，江蘇 連云港 222000;2.南京醫(yī)科大學(xué)連云港臨床醫(yī)學(xué)院呼吸內(nèi)科，江蘇 連云港 222000)

慢性阻塞性肺疾病是一種以持續(xù)氣流受限為特征的疾病，氣流受限多呈進(jìn)行性發(fā)展[1]。大數(shù)據(jù)下，2012—2015年中國(guó)慢性阻塞性肺疾病患者(40歲以上)的數(shù)量較2002—2004年上漲了67%[2]。我國(guó)慢性阻塞性肺疾病患者已超1億人，成為僅次于高血壓、糖尿病的第3大常見(jiàn)病[2]。評(píng)估慢性阻塞性肺疾病患者病情的方法包括肺功能分級(jí)、改良版英國(guó)醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)呼吸問(wèn)卷(評(píng)估呼吸困難)、慢性阻塞性肺疾病患者自我評(píng)估測(cè)試(評(píng)估所有癥狀的評(píng)分及既往的急性加重史)[1]，以上方法均具有一定的局限性：肺功能檢測(cè)與臨床醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)及患者的配合度相關(guān)，存在禁忌證如氣胸、嚴(yán)重肺大皰等，慢性阻塞性肺疾病急性加重期大部分患者因癥狀加重而無(wú)法完善肺功能檢查；改良版英國(guó)醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)呼吸問(wèn)卷和慢性阻塞性肺疾病患者自我評(píng)估測(cè)試評(píng)分有很大的主觀性。為幫助評(píng)估和開發(fā)慢性阻塞性肺疾病生物標(biāo)志物，研究者制訂了生物標(biāo)志物的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，包括生物學(xué)的合理性、與疾病的獨(dú)立關(guān)聯(lián)、嚴(yán)格的臨床結(jié)果、干預(yù)措施，以及臨床結(jié)果的變化是否反映生物標(biāo)志物的變化[3]。肺表面活性蛋白D(surfactant protein D，SP-D)具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，其是重要的血清學(xué)炎性標(biāo)志物[4]?，F(xiàn)就SP-D的研究進(jìn)展綜述如下。

1 SP-D概述

1.1SP-D的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)分布 SP-D是膠原凝集素家族的親水性大分子糖蛋白，主要由肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞和呼吸性細(xì)支氣管上的無(wú)纖毛clara細(xì)胞合成和分泌。SP-D在肺內(nèi)含量極高，其還廣泛分布在胃腸道黏膜、唾液腺、胰腺、心、腦、腎等組織和器官中，但含量極低[5-6]。SP-D在妊娠16～20周的羊水中低水平存在，后隨妊娠時(shí)間的延長(zhǎng)SP-D水平逐漸升高，此外在妊娠16～21周的終末細(xì)支氣管上皮中也可檢測(cè)到SP-D的存在[7-8]。

1.2SP-D的生物學(xué)作用 SP-D是一種重要的調(diào)控蛋白，根據(jù)環(huán)境和自身結(jié)構(gòu)發(fā)揮抗炎或促炎作用。SP-D由球狀頭部區(qū)域和膠原尾部區(qū)域構(gòu)成。炎癥抑制取決于頭部，其與信號(hào)抑制性調(diào)節(jié)蛋白-α結(jié)合，抑制核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)的活化：①可凝集病原菌，促進(jìn)免疫細(xì)胞趨化；②與吞噬細(xì)胞膜受體相互作用以增加受體的活性及吞噬作用；③可抑制細(xì)胞和炎癥介質(zhì)的合成和釋放。SP-D尾部結(jié)構(gòu)域通過(guò)結(jié)合CD91和鈣網(wǎng)蛋白，使P38磷酸化，導(dǎo)致NF-κB活化，從而發(fā)揮促炎癥功能。穩(wěn)定狀態(tài)下，SP-D作為十二聚體存在，頭部暴露于外部環(huán)境并隱藏尾部；當(dāng)受到某些氧化刺激時(shí)，十二聚體變?yōu)槿垠w或單體，尾部區(qū)域暴露，從而發(fā)生炎癥反應(yīng)。免疫細(xì)胞、細(xì)胞因子/趨化因子以及表面受體受SP-D的調(diào)節(jié)，以響應(yīng)特定微環(huán)境中的病原體和過(guò)敏原[9-11]。

2 SP-D與慢性阻塞性肺疾病的關(guān)系

2.1SP-D在慢性阻塞性肺疾病診斷中的價(jià)值 對(duì)于首次就診的患者，年齡>40歲，存在呼吸困難、慢性咳嗽、慢性咳痰、反復(fù)下呼吸道感染等癥狀，或合并一些危險(xiǎn)因素：①宿主因素，如遺傳因素、先天發(fā)育異常等；②吸煙，包括當(dāng)?shù)亓餍械臒煵葜破?；③家庭烹調(diào)和取暖燃料產(chǎn)生的煙霧；④職業(yè)粉塵、蒸汽、煙霧、氣體以及其他化學(xué)物質(zhì)以及慢性阻塞性肺疾病家族史和(或)幼年因素(出生低體重、幼年反復(fù)呼吸道感染等)，以上危險(xiǎn)因素出現(xiàn)的越多，慢性阻塞性肺疾病的可能性越大，需要完善肺功能檢查。

研究表明，健康受試者血清SP-D的水平在6個(gè)月內(nèi)是相對(duì)穩(wěn)定的，但存在小而明顯的晝夜變異[12]。研究表明，慢性阻塞性肺疾病與血清SP-D水平存在相關(guān)性，慢性阻塞性肺疾病急性加重者血清SP-D的水平較穩(wěn)定期和健康對(duì)照組明顯升高，而慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期患者較健康對(duì)照組高[13-14]。Nayak等[15]研究發(fā)現(xiàn)，急性加重期血清中SP-D的水平如較疾病穩(wěn)定期升高，且肺泡灌洗液中的水平則下降，考慮與肺泡毛細(xì)血管通透性增加、肺部產(chǎn)生增加及SP-D從炎癥循環(huán)中清除減少有關(guān)。吸煙是慢性阻塞性肺疾病最重要的環(huán)境危險(xiǎn)因素，吸煙與肺功能下降有關(guān)，但吸煙與肺功能衰退無(wú)典型線性關(guān)系，所有吸煙者中有15%～20%發(fā)展為慢性阻塞性肺疾病[16]。對(duì)小鼠和人類受試者的研究顯示，在香煙煙霧暴露后的急性和慢性肺損傷中，SP-D的水平梯度允許呼吸道合成的SP-D滲露到血液中[17-18]。有研究發(fā)現(xiàn)，吸煙可破壞SP-D的四級(jí)結(jié)構(gòu)，故吸煙者血清SP-D的水平較健康受試者低，而在慢性阻塞性肺疾病吸煙者中則顯著升高，但在肺組織中SP-D的水平則顯著降低[19]。但也有學(xué)者未發(fā)現(xiàn)吸煙與血清SP-D水平間有相關(guān)性[20]。張金梅等[21]采用煙熏及氣管內(nèi)注入脂多糖的方法建立了慢性阻塞性肺疾病模型，研究發(fā)現(xiàn)，血清及肺組織中SP-D的水平明顯升高，認(rèn)為血清與肺組織中的SP-D呈正相關(guān)，考慮到煙熏及內(nèi)毒素誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)可使肺組織產(chǎn)生一種保護(hù)性反應(yīng)，代償性增加SP-D的表達(dá)，且吞噬SP-D的中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞在肺組織內(nèi)也大量增加。Lomas等[22]研究發(fā)現(xiàn)，慢性阻塞性肺疾病患者血清SP-D的中位值相對(duì)于目前或過(guò)去未發(fā)生呼吸阻塞的吸煙者更高，由于非吸煙者與現(xiàn)在或曾經(jīng)吸煙者血清SP-D的水平差異較大，因此推斷血清SP-D是吸煙的重要生物標(biāo)志物。

2.2SP-D與慢性阻塞性肺疾病治療 從戒煙和吸氧的角度來(lái)看，目前尚無(wú)有效的治療方法可以延長(zhǎng)慢性阻塞性肺疾病患者的生存期或預(yù)防疾病進(jìn)展，其中一個(gè)重要原因是疾病的異質(zhì)性和復(fù)雜性。使用類固醇激素治療慢性阻塞性肺疾病已達(dá)成共識(shí)，Lomas等[22]研究發(fā)現(xiàn)，慢性阻塞性肺疾病患者口服皮質(zhì)類固醇治療后血清SP-D的水平快速且明顯下降，停止治療后，血清SP-D的水平又回到基線水平。一項(xiàng)多中心臨床試驗(yàn)給予重度和極重度慢性阻塞性肺疾病患者吸入糖皮質(zhì)激素、吸入糖皮質(zhì)激素+長(zhǎng)效β2受體激動(dòng)劑和安慰劑治療4周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與吸入安慰劑組相比，吸入糖皮質(zhì)激素組和吸入糖皮質(zhì)激素+長(zhǎng)效β2受體激動(dòng)劑組患者血清SP-D的水平顯著降低，而C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)和白細(xì)胞介素-6的水平未見(jiàn)明顯改變[23]。馮志軍和滕偉[24]研究表明，應(yīng)用吸入糖皮質(zhì)激素+長(zhǎng)效β2受體激動(dòng)劑或單用糖皮質(zhì)激素吸入劑治療可明顯降低慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期患者血清SP-D的水平，但CRP無(wú)明顯降低。有研究發(fā)現(xiàn)，慢性阻塞性肺疾病急性加重患者經(jīng)治療后SP-D的水平至第5天后開始下降，第14天明顯下降，并在第30天繼續(xù)下降[13]。Sims等[20]在體外應(yīng)用地塞米松誘導(dǎo)成年大鼠肺分離的肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞的SP-D信使RNA和蛋白質(zhì)表達(dá)，支持類固醇皮質(zhì)激素在體外對(duì)SP-D轉(zhuǎn)錄有調(diào)控作用，推測(cè)吸入性皮質(zhì)類固醇誘導(dǎo)成年人肺中SP-D的表達(dá)，并鑒于SP-D作為肺先天性免疫控制和炎癥調(diào)節(jié)劑的重要性，考慮低水平SP-D可能在慢性阻塞性肺疾病的發(fā)病和進(jìn)展中起作用。因此，慢性阻塞性肺疾病急性加重患者經(jīng)治療后血清SP-D水平的下降考慮與應(yīng)用類固醇皮質(zhì)激素抑制炎癥導(dǎo)致的通透性改善有關(guān)。

慢性阻塞性肺疾病的特征性病理改變發(fā)生在氣道、肺實(shí)質(zhì)和肺血管，肺組織不同部位出現(xiàn)慢性炎癥，特異性炎癥細(xì)胞增多，導(dǎo)致反復(fù)損傷與修復(fù)，隨之結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。呼吸道對(duì)慢性刺激物(如香煙煙霧)的正常炎癥反應(yīng)產(chǎn)生變化，導(dǎo)致肺氣腫及肺纖維化[25]。敲除小鼠的SP-D基因發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞被激活，肺泡內(nèi)脂質(zhì)大量增加，表面活性物質(zhì)的超微結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，氣道氧化應(yīng)激增加，可發(fā)展為肺氣腫[26-27]，使用SP-D重組片段治療后可逆轉(zhuǎn)這些病理變化[28]。Obeidat等[29]發(fā)現(xiàn)，在全基因組意義上染色體6(人類白細(xì)胞抗原區(qū))、10(SFTPD基因)以及16(ATP2C2基因)三個(gè)區(qū)域與血清SP-D的水平相關(guān)，應(yīng)用孟德爾隨機(jī)法分析發(fā)現(xiàn)，與血清SP-D水平升高相關(guān)的基因變異降低了慢性阻塞性肺疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，并減緩了肺功能下降，建立了增加SP-D水平與防止慢性阻塞性肺疾病風(fēng)險(xiǎn)和進(jìn)展之間的因果關(guān)系[29]?；蚨鄳B(tài)性的發(fā)現(xiàn)為慢性阻塞性肺疾病患者應(yīng)用靶向治療提供了證據(jù)。

2.3SP-D與慢性阻塞性肺疾病的嚴(yán)重程度及預(yù)后評(píng)估 肺功能是診斷慢性阻塞性肺疾病的金標(biāo)準(zhǔn)，目前使用以下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)診斷慢性阻塞性肺疾?。孩賾?yīng)用支氣管擴(kuò)張劑后第1秒用力呼氣量占用力肺活量百分比(forced expiratory valume in first second/forced vital captical，F(xiàn)EV1/FVC)<0.70；②應(yīng)用支氣管擴(kuò)張劑后FEV1/FVC小于健康人群數(shù)值的5%以下[1,30]。研究表明，肺功能損傷達(dá)中度的慢性阻塞性肺疾病患者中約有20%急性發(fā)作時(shí)可能需要頻繁使用抗菌藥和(或)糖皮質(zhì)激素，肺功能重度、極重度患者病情惡化得更加明顯[31]。肺有強(qiáng)大的代償能力，肺部形態(tài)學(xué)改變?cè)缬谂R床癥狀及氣流受限的改變，肺組織破壞30%以上才可能引起肺功能的改變，且咳嗽、咳痰癥狀因日間變異可先于氣流受限發(fā)展多年[32]。某些藥物的應(yīng)用可影響早期肺功能的判斷，如應(yīng)用抗氧化劑(如乙酰半胱氨酸)可導(dǎo)致呼氣功能受限不明顯。此外，對(duì)于不同年齡段的人群來(lái)說(shuō)，采用固定的FEV1/FVC比值會(huì)導(dǎo)致過(guò)度診斷及漏診。

一項(xiàng)納入了2 000例受試者且隨訪5年的研究發(fā)現(xiàn)，在確診的慢性阻塞性肺疾病患者中，病情惡化與肺功能的加速喪失有關(guān)，每一次惡化與23 mL/年的額外下降有關(guān)，每一次嚴(yán)重惡化與87 mL/年的額外下降有關(guān)；在無(wú)氣流阻塞的受試者中，急性呼吸事件與額外的FEV1下降無(wú)關(guān)[33]。

肺功能提示氣道氣流受限程度，目前關(guān)于血清SP-D與肺功能的相關(guān)性仍存在爭(zhēng)議。國(guó)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)，慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期患者血清SP-D的水平與FEV1占預(yù)計(jì)值百分比呈負(fù)相關(guān)[14，34]。國(guó)內(nèi)有研究證實(shí)，血清SP-D與FEV1占預(yù)計(jì)值百分比、FEV1/FVC呈負(fù)相關(guān)[35]。但有學(xué)者持相反意見(jiàn)，Akiki等[36]發(fā)現(xiàn)，慢性阻塞性肺疾病患者血清SP-D與FEV1占預(yù)計(jì)值百分比或FEV1/FVC之間無(wú)明顯相關(guān)性。Obeidat等[29]通過(guò)隨訪4 061例輕中度慢性阻塞性肺疾病吸煙患者11年發(fā)現(xiàn)，血清SP-D水平與FEV1存在一定的相關(guān)性，應(yīng)用線性混合效應(yīng)回歸發(fā)現(xiàn)，其水平與加速下降的FEV1相關(guān)，且結(jié)果不受類固醇激素的影響?？紤]不同研究之間的差異可能部分與樣本量的差異、試劑的選擇、受試者特征(如吸煙情況、性別)、臨床操作醫(yī)師、慢性阻塞性肺疾病患者的異質(zhì)性、病理特征、炎癥反應(yīng)以及α1-抗胰蛋白酶缺乏癥等有關(guān)。

Ozyurek等[14]研究認(rèn)為，Ⅲ～Ⅳ級(jí)慢性阻塞性肺疾病患者血清SP-D的水平明顯高于Ⅰ～Ⅱ級(jí)及健康對(duì)照者，應(yīng)用多元線性回歸分析發(fā)現(xiàn)，血清SP-D水平升高的患者與未來(lái)半年內(nèi)急性加重頻率明顯相關(guān)，該研究支持可以使用血清SP-D水平作為慢性阻塞性肺疾病隨訪和進(jìn)展期間肺部的特異性生物標(biāo)志物。Tkacova等[37]研究表明，肺泡灌洗液中SP-D與血清中SP-D的比值越低，氣道阻塞及炎癥的嚴(yán)重程度越高。

研究發(fā)現(xiàn)，患有嚴(yán)重肺氣腫的個(gè)體中血清SP-D減少，但在進(jìn)展期肺氣腫患者中則較高[38]。有學(xué)者通過(guò)對(duì)慢性阻塞性肺疾病患者進(jìn)行3個(gè)月的隨訪發(fā)現(xiàn)，血清SP-D的水平與慢性呼吸問(wèn)卷評(píng)分呈顯著負(fù)相關(guān)，隨著血清SP-D水平的增加，患者呼吸困難加重，健康狀況惡化[34]。對(duì)生物標(biāo)志物與橫斷面和縱向結(jié)果關(guān)聯(lián)的研究發(fā)現(xiàn)，人克拉拉細(xì)胞蛋白、可溶性晚期糖基化終末產(chǎn)物受體、纖維蛋白原、CRP以及SP-D可用于檢測(cè)氣流受限程度；SP-D、CRP、溶性晚期糖基化終末產(chǎn)物受體以及纖維蛋白原可用于檢測(cè)肺氣腫[39]。包括SP-D在內(nèi)的多種生物標(biāo)志物的組合較單個(gè)生物標(biāo)志物能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)氣流受限、肺氣腫以及死亡率。慢性阻塞性肺疾病是一種持續(xù)氣流受限的疾病，治療上僅能延緩病程，故當(dāng)患者處于相對(duì)穩(wěn)定期時(shí)，血清SP-D水平越低，患者肺組織的損失可能更大，對(duì)疾病嚴(yán)重程度及預(yù)后有一定評(píng)估價(jià)值。因此，對(duì)于慢性阻塞性肺疾病患者需要進(jìn)行早期干預(yù)，從而降低進(jìn)展為更嚴(yán)重的肺部疾病的風(fēng)險(xiǎn)，降低發(fā)作頻率，縮短病程，減輕患者及醫(yī)療負(fù)擔(dān)。

3 小 結(jié)

局部或全身的生物學(xué)分子指標(biāo)可作為生物標(biāo)志物客觀測(cè)量或評(píng)估生物過(guò)程和疾病病理學(xué)，預(yù)測(cè)疾病進(jìn)展以及確定治療干預(yù)的藥理學(xué)反應(yīng)。但慢性阻塞性肺疾病是一種高度異質(zhì)性疾病，F(xiàn)EV1、癥狀、生活質(zhì)量、肺功能與一般生物標(biāo)志物之間的相關(guān)性較差。故易獲得且能夠識(shí)別慢性阻塞性肺疾病亞型、預(yù)測(cè)慢性阻塞性肺疾病預(yù)后及評(píng)估慢性阻塞性肺疾病靶向治療的生物學(xué)標(biāo)志物至今還在探尋中。SP-D是一種肺特異性蛋白，可在血液、肺泡灌洗液以及肺組織中檢驗(yàn)出，其與疾病的嚴(yán)重程度和病情惡化密切相關(guān)，且對(duì)類固醇治療反應(yīng)靈敏。但在臨床工作中單一生物標(biāo)志物可能不能及時(shí)、準(zhǔn)確、充分地提示疾病的診斷，因此需要聯(lián)合應(yīng)用，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，從而提高診斷率，評(píng)估治療效果及預(yù)后。目前關(guān)于SP-D的相關(guān)性研究仍存在爭(zhēng)議，SP-D是否可成為慢性阻塞性肺疾病的特異性生物學(xué)標(biāo)志物及治療靶點(diǎn)需要進(jìn)一步深入研究。