血漿IL-1Ra水平與慢性阻塞性肺疾病急性加重的相關(guān)性

冼舒平，陳 敏，吳 東，黃 丹 （.廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東湛江 5403；.廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，廣東湛江 5400）

慢性阻塞性肺疾病(COPD)作為一種常見的慢性異質(zhì)性疾病，既能夠被預(yù)防，也能夠被治療，其以持續(xù)的呼吸道癥狀和氣流受限為主要臨床特征[1]。急性加重是導(dǎo)致COPD 患者預(yù)后不良的主要原因，相較于肌鈣蛋白在心肌梗死與心絞痛中的鑒別作用，AECOPD的診斷僅基于臨床特點(diǎn)，缺乏特異性，多年來，研究者們一直在尋找一個(gè)同樣具有良好評(píng)估效能的AECOPD 生物標(biāo)記物[2]。目前，臨床上針對(duì)COPD 的治療方法很多，但患者肺功能的進(jìn)行性下降依然是難以避免的問題[3]。因此，尋找一種有效的靶向抗炎新方向也迫在眉睫。慢性阻塞性肺疾病的病因和發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，其中免疫和炎癥是其核心機(jī)制，IL-1 分子家族在COPD的炎癥反應(yīng)中起著重要作用[4]。研究表明，作為IL-1 的天然拮抗劑的IL-1Ra 對(duì)關(guān)節(jié)炎、冷吡啉相關(guān)周期性綜合征等炎癥性疾病的治療產(chǎn)生積極作用[5]。然而，其與COPD的關(guān)系如何，目前國內(nèi)外的相關(guān)研究尚少，Sapey 等[6]發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定期COPD 患者血漿中IL-1Ra表達(dá)水平低于健康人群，且與FEV1、身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）和吸煙指數(shù)等臨床疾病參數(shù)相關(guān)，這提示IL-1Ra 可能參與了COPD 的發(fā)生與發(fā)展。為提供更多相關(guān)證據(jù)，本研究通過檢測外周血漿中IL-1Ra 的表達(dá)水平，探索其與AECOPD 的關(guān)系，為評(píng)估AECOPD 提供新的理論依據(jù)以及為COPD 靶向抗感染治療提供新的方向。

1 資料和方法

1.1 對(duì)象和分組

隨機(jī)選取2019 年12 月－2020 年10 月在廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院就診并經(jīng)肺功能及癥狀確診為慢性阻塞性肺疾病患者50 例，均符合以下納排標(biāo)準(zhǔn)，納入標(biāo)準(zhǔn)：符合GOLD 指南（2019 版）中COPD 診斷標(biāo)準(zhǔn)，即有慢性呼吸道癥狀，如咳嗽、咳痰、呼吸困難等，并曾有吸煙等其他危險(xiǎn)因素暴露史，肺功能檢查結(jié)果滿足吸入支氣管擴(kuò)張劑后FEV1/FVC＜70%；急性加重期（AECOPD）定義符合患者出現(xiàn)呼吸道癥狀的急劇惡化，常表現(xiàn)為咳嗽、呼吸困難加劇以及痰量增多等，加重程度超出了日常變異范圍以至于必須調(diào)整原有的治療方案。排除標(biāo)準(zhǔn):（1）患有其他炎癥性疾??；（2）除慢性阻塞性肺疾病外的其他嚴(yán)重疾病，嚴(yán)重肝功能不全，嚴(yán)重腎功能不全，慢性充血性心力衰竭影響檢查者；（3）臨床診斷肺癌、支氣管擴(kuò)張癥、塵肺或其他單純的限制性通氣功能障礙者；（4）活動(dòng)性肺結(jié)核、肺部真菌病患者；（5）納入研究前4 周內(nèi)使用過全身（口服或靜脈）激素或抗生素者；（6）免疫缺陷患者；（7）研究者認(rèn)為存在不適合參加本試驗(yàn)的其他原因者。根據(jù)疾病分期將50 例分為AECOPD 組和穩(wěn)定期組（SCOPD 組）各25 例，隨機(jī)選取同期來我院進(jìn)行行體檢且非吸煙并排除心、肺、肝、腎及其他慢性疾病的健康成人25 例為健康對(duì)照組（簡稱HC 組）。本研究經(jīng)廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)審批通過（審批同意書編號(hào)PJ2019-015），且所有研究對(duì)象均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 試劑及儀器 IL-1Ra ELISA 試劑盒(購自R＆D 公司,測定范圍31.2～2 000 ng/L)。肺功能儀(產(chǎn)自德國耶格公司MasterScreen PFT System 肺功能儀)。酶標(biāo)儀（產(chǎn)自Thermo 公司Multiskan MK3 型酶標(biāo)儀）。

1.2.2 標(biāo)本采集 分別于清晨空腹?fàn)顟B(tài)下采集觀察對(duì)象的靜脈血5 mL，室溫下3 000 r/min 進(jìn)行高速離心15 min 后，取上清液置EP 管中，存于-80 ℃冰箱保存待測。測定白細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒細(xì)胞比例、FEV1%pred、FEV1/FVC。所有研究對(duì)象均記錄年齡、性別、身高、身體質(zhì)量和BMI 等一般資料，同時(shí)對(duì)慢性阻塞性肺疾病患者采集癥狀、體征、吸煙指數(shù)、CAT評(píng)分、mMRC評(píng)分等資料。

1.2.3 檢測 采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA) 檢測血漿IL-1Ra 水平，檢測步驟嚴(yán)格按照試劑盒使用說明書執(zhí)行，并用酶標(biāo)儀測定光密度(OD)值。用肺功能儀檢測肺功能，包括FEV1%pred、FEV1/FVC。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，采Graphpad Prism 8.0 軟件進(jìn)行作圖。如果連續(xù)變量服從正態(tài)分布，則以形式表示；如果不服從正態(tài)分布，則采用中位數(shù)和四分位數(shù)間距表示。分類變量用頻數(shù)和百分比表示。3 組之間比較使用單因素方差分 析（One-Way Anova）或Kruskal-Wallis H 檢 驗(yàn)，Mann-Whitney U 檢驗(yàn)用于比較中位數(shù)的差異（包括FEV1%pred、FEV1/FVC、mMRC 評(píng)分），涉及多組比較時(shí)使用Bonferroni 校正檢驗(yàn)，兩變量間的相關(guān)性分析采用Pearson 直線相關(guān)性分析，判斷評(píng)估效能采用ROC曲線分析方法。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般人群資料

各組間的性別、年齡、身高、身體質(zhì)量和BMI 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）；AECOPD 組和SCOPD組吸煙指數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；AECOPD組的白細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒細(xì)胞比例高于SCOPD 組和HC 組（均P＜0.01），而SCOPD 組與HC 組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）；AECOPD 組患者的CAT 評(píng)分、mMRC 評(píng)分均高于SCOPD 組，而FEV1%pred、FEV1/FVC 顯著低于SCOPD 組，SCOPD 組則明顯低于HC組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.01）。見表1。

表1 組觀察對(duì)象的一般資料

2.2 各組人群血漿IL-1Ra表達(dá)水平的比較

經(jīng)ELISA 檢測，AECOPD 組患者血漿IL-1Ra 表達(dá)水平顯著低于SCOPD 組及HC 組，SCOPD 組則明顯低于HC組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。見圖1。

圖1 各組人群血漿IL-1Ra表達(dá)水平的比較

2.3 IL-1Ra 表達(dá)水平與吸煙指數(shù)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒 細(xì)胞比例、FEV1%pred、FEV1/FVC、CAT 評(píng)分和mMRC評(píng)分的相關(guān)性分析

COPD 患者血漿中的IL-1Ra 表達(dá)水平與吸煙指數(shù)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒細(xì)胞比例、CAT 評(píng)分、mMRC評(píng)分呈負(fù)相關(guān)（均P＜0.05）,與FEV1%pred、FEV1/FVC呈正相關(guān)（均P＜0.05）。COPD 患者血漿中的IL-1Ra表達(dá)水平與BMI無明顯相關(guān)性（P＞0.05）。見表2。

表2 IL-1Ra 與BMI、吸煙指數(shù)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒細(xì)胞比例、FEV1%pred、FEV1/FVC、CAT 評(píng)分和mMRC 評(píng)分在COPD患者中的相關(guān)性比較

2.4 IL-1Ra、中性粒細(xì)胞比例、FEV1%pred、CAT 評(píng)分和mMRC評(píng)分評(píng)估AECOPD的ROC曲線分析

IL-1Ra 表達(dá)水平對(duì)AECOPD 具有一定評(píng)估意義，其AUC 為0.946（P＜0.01），最佳截?cái)嘀禐?71.03 ng/L,95%置信區(qū)間（CI）為0.887～1.000，約登指數(shù)為0.760，敏感度0.80，特異性0.96，其與中性粒細(xì)胞比例、FEV1%pred、CAT 評(píng)分和mMRC 評(píng)分均可作為評(píng)估AECOPD的輔助指標(biāo)。見表3、圖2。

圖2 IL-1Ra 表達(dá)水平、中性粒細(xì)胞比例、FEV1%pred、CAT 評(píng)分和mMRC評(píng)分評(píng)估AECOPD的ROC曲線分析圖

表3 IL-1Ra表達(dá)水平、中性粒細(xì)胞比例、FEV1%pred、CAT評(píng)分和mMRC評(píng)分評(píng)估AECOPD的ROC曲線分析相關(guān)參數(shù)

3 討論

COPD 與氣道炎癥和免疫機(jī)制、蛋白酶-抗蛋白酶失衡、氧化應(yīng)激、自主神經(jīng)功能障礙、營養(yǎng)不良和氣候變化等密切相關(guān)[7-9]。免疫和炎癥是被研究者普遍接受的假說，而IL-1 分子家族在其中發(fā)揮著重要作用[4]，既往研究表明，當(dāng)IL-1β 與IL-1RI 結(jié)合時(shí)，啟動(dòng)IL-1 信號(hào)通路，從而導(dǎo)致肺部炎癥、肺氣腫以及氣道重塑。IL-1Ra作為一種新型炎癥抑制因子，能競爭性與IL-1RI 結(jié)合，而不會(huì)啟動(dòng)此類事件[4,10]。近年來發(fā)現(xiàn)，其在多種自身免疫炎癥性疾病中能起到保護(hù)作用[5]。靶向抗炎受體可能是治療炎癥相關(guān)疾病的一種很有前景的策略，特別是在氣道炎癥性疾病中的作用越來越受到大家的關(guān)注[11-13]。

迄今為止，IL-1Ra表達(dá)水平與COPD 患者臨床參數(shù)相關(guān)性分析的研究相對(duì)較少，為了提供更多的相關(guān)證據(jù)，我們檢測外周血漿中IL-1Ra 的表達(dá)水平，探索其與AECOPD 的關(guān)系，并試圖揭示它們在慢性阻塞性肺疾病發(fā)病過程中的臨床意義。本研究結(jié)果表明：AECOPD 患者血漿IL-1Ra 表達(dá)水平顯著低于穩(wěn)定期COPD 患者及健康人群，穩(wěn)定期COPD 患者IL-1Ra 也明顯低于健康人群，同時(shí)，AECOPD 患者中性粒細(xì)胞比例較穩(wěn)定期COPD 患者及健康人群升高。其可能的機(jī)制是，感染通常是COPD 患者急性加重的誘因，AECOPD 患者在受到病原體的刺激后機(jī)體IL-1β 分泌增加，促炎作用隨之增強(qiáng)，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞的募集和激活增加，誘導(dǎo)炎癥因子及趨化因子的釋放，產(chǎn)生持續(xù)的炎癥反應(yīng)。通常炎癥反應(yīng)伴隨著氧化應(yīng)激，而有研究表明，過度的氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致機(jī)體IL-1Ra 的分泌減少[14]，從而難以拮抗IL-1β的促炎作用，IL-1Ra/IL-1β之間的失衡，會(huì)造成肺組織損傷，進(jìn)而出現(xiàn)呼吸道癥狀的急劇惡化，需要給予額外的治療。COPD 患者多有長期的香煙煙霧暴露史，而尼古丁對(duì)免疫系統(tǒng)具有抑制作用，導(dǎo)致抗炎因子IL-1Ra 的表達(dá)水平降低[15]。因此，COPD 患者IL-1Ra 表達(dá)水平低于健康人群；同理，健康人群由于無吸煙史，當(dāng)受到外界有害刺激時(shí)，機(jī)體通過增加IL-1Ra 表達(dá)水平來拮抗IL-1β 的促炎作用，抗炎調(diào)節(jié)能力較COPD 組患者強(qiáng)，自然也具有較強(qiáng)的免疫防御能力[4,6,10,14-16]。此外，與我們在體內(nèi)的研究結(jié)果一致，與健康人群相比，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中COPD 患者肺泡巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞產(chǎn)生的IL-1Ra 均明顯下調(diào)[17]。我們研究結(jié)果顯示，COPD 患者血漿中的IL-1Ra 表達(dá)水平與吸煙指數(shù)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒細(xì)胞比例、CAT 評(píng)分、mMRC 評(píng)分呈負(fù)相關(guān),與FEV1%pred、FEV1/FVC呈正相關(guān)。COPD患者血漿中的IL-1Ra表達(dá)水平與BMI無明顯相關(guān)性。Sapey等[6]發(fā)現(xiàn)，COPD 患者IL-1Ra表達(dá)水平明顯低于健康對(duì)照組，血漿IL-1Ra 表達(dá)水平與FEV1、中性粒細(xì)胞、吸煙指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，本研究結(jié)果基本與其一致。有趣的是，在Sapey 等[6]的研究中，COPD 患者IL-1Ra 表達(dá)水平與BMI 呈正相關(guān)，而本研究中血漿IL-1Ra 表達(dá)水平與BMI 無明顯相關(guān)，兩者不一致可能是不同的排除和納入標(biāo)準(zhǔn)、疾病的嚴(yán)重程度、樣本量所致。Joos等[16]研究表明，IL-1β 和IL-1Ra 基因的多態(tài)性與吸煙者肺功能下降的速度有關(guān)，表明吸煙者肺組織損傷的易感性增加，從而很好解釋IL-1Ra 表達(dá)水平與FEV1%pred、FEV1/FVC 的正相關(guān)關(guān)系。這提示我們IL-1Ra 作為炎癥抑制因子可能參與了COPD 的炎癥過程，通過IL-1Ra 靶向治療可阻斷IL-1 介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，從而減輕COPD 患者的氣道重塑和氣流受限，減輕患者的癥狀，這將為COPD 的臨床治療開拓了新的方向。劉菁等[18]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究也證實(shí)，IL-1Ra可以使大鼠COPD 模型肺組織及肺泡中的巨噬細(xì)胞釋放高遷移率族蛋白B1 減少，從而使大鼠的氣道炎癥減輕，血?dú)庵笜?biāo)改善，進(jìn)而在氣道重塑方面產(chǎn)生保護(hù)作用，即IL-1Ra 顯露出對(duì)氣道炎癥有益的免疫反應(yīng)。因此，IL-1Ra作為天然的受體拮抗劑，通過其控制IL-1介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)可能是今后開發(fā)COPD治療新藥的又一理論基礎(chǔ)，具有很大的應(yīng)用前景。然而IL-1Ra在COPD 的發(fā)病過程中的作用機(jī)制及天然受體拮抗劑的利弊尚待更進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)及體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

FEV1%pred、FEV1/FVC 作為評(píng)估COPD 患者氣流受限的重要指標(biāo)，CAT 評(píng)分、mMRC 評(píng)分作為反映COPD 患者臨床癥狀以及生活質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，中性粒細(xì)胞比例作為臨床常用的炎癥指標(biāo)，在COPD 疾病診治以及病情評(píng)估的過程中，扮演著不可或缺的角色[1]，而IL-1Ra 表達(dá)水平與FEV1%pred、FEV1/FVC 呈正相關(guān)，與吸煙指數(shù)、CAT 評(píng)分、mMRC 評(píng)分、中性粒細(xì)胞比例呈負(fù)相關(guān)，提示IL-1Ra 表達(dá)水平的變化對(duì)于疾病嚴(yán)重度以及氣流受限情況而言有較好的標(biāo)記作用，且進(jìn)一步ROC 曲線分析提示IL-1Ra 表達(dá)水平對(duì)AECOPD 具有一定評(píng)估意義，其AUC 為0.946（P＜0.05），其與中性粒細(xì)胞比例、FEV1%pred、CAT評(píng)分和mMRC評(píng)分均可作為評(píng)估AECOPD的輔助指標(biāo)。

本研究存在以下的局限性：（1）本研究僅為單中心研究，研究時(shí)間較短，樣本量較小；（2）本研究為橫斷面研究，沒有進(jìn)行隨訪對(duì)比，沒有動(dòng)態(tài)研究炎癥因子表達(dá)水平的變化；（3）未引入患者降鈣素原、C 反應(yīng)蛋白等指標(biāo)及藥物治療情況；（4）健康人群為無吸煙者，無吸煙者較吸煙者更容易養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，這可能會(huì)對(duì)他們的身體健康產(chǎn)生較為積極的影響，從而產(chǎn)生偏倚。上述不足需在日后深入研究加以解決。

綜上所述，IL-1Ra表達(dá)水平與慢性阻塞性肺疾病相關(guān)，其有潛力成為評(píng)估慢性阻塞性肺疾病急性加重的生物標(biāo)志物，亦有可能成為COPD 靶向抗感染治療治療的新航標(biāo)。