探討水通道蛋白5對(duì)哮喘慢阻肺重疊的診斷價(jià)值

孫瑩 王濤 肖祖琳 侯碩 王紅梅 宋曉萍

哮喘-慢阻肺重疊(asthma-COPD overlap，ACO)是在2014年慢阻肺全球倡議和哮喘全球倡議聯(lián)合提出的一個(gè)氣道疾病[1]。ACO的診斷主要依據(jù)專家共識(shí)中提及的病史特征及肺功能，缺乏簡(jiǎn)單易行的標(biāo)志物進(jìn)行診斷。ACO的病理特征是氣道黏液腺的高分泌狀態(tài)及氣道的高反應(yīng)性[2]。研究發(fā)現(xiàn)上述病理表現(xiàn)與氣道上皮細(xì)胞中水通道蛋白5(Aquaporin 5， AQP5)有關(guān)[3]。AQP5是水通道蛋白家族成員一種，廣泛分布在肺組織，具有清除氣道上皮細(xì)胞內(nèi)水分，降低氣道阻力的生理作用[4-5]。這表明AQP5 表達(dá)下降可阻礙氣道粘液的消除，使氣流明顯受限。在本研究中擬觀察血清AQP5在ACO及其他氣道疾病中的表達(dá)情況，分析AQP5與ACO臨床特征、肺功能的相關(guān)性，明確AQP5診斷ACO的臨床價(jià)值，為將來(lái)納入臨床指南提供新的理論依據(jù)。

資料與方法

一、研究對(duì)象

選取2017年3月至2020年7月在大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院就診的ACO患者30例、慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者50例、哮喘患者40例及健康未吸煙者30例，本研究設(shè)計(jì)有：ACO組、COPD組、哮喘組和對(duì)照組。所有受試者均沒有α1-抗胰蛋白酶家族史，并且納入研究前14天內(nèi)均無(wú)急性加重或呼吸道感染。參與本項(xiàng)目研究的所有受試者年齡為20～80歲。

二、入組標(biāo)準(zhǔn)

ACO患者的診斷需符合以下條件中的任何1條：① 既往有哮喘病史，具有氣流受限的臨床特點(diǎn)，應(yīng)用支氣管舒張劑后一秒鐘用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second，F(xiàn)EV1)/用力肺活量(forced vital capacity，F(xiàn)VC)<0.70；②既往診斷或新診斷的慢阻肺，應(yīng)用支氣管舒張劑后FEV1改善>200 mL，且絕對(duì)值>12%。慢阻肺和哮喘受試者符合GOLD指南[6]。未吸煙的健康人為對(duì)照組，且肺功能正常(即FEV1%≥80%，F(xiàn)EV1/FVC<0.70)。

所有受試者需除外下述疾?。褐夤軘U(kuò)張、間質(zhì)性肺疾病、肺癌等其他呼吸道或合并其他臟器疾病(如充血性心力衰竭、肝腎功能障礙、貧血等)。本研究經(jīng)大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院倫理委員會(huì)審批，所有受試者或受試者家屬均知情并簽署同意書。

三、研究方法

1 一般資料

收集所有受試者的一般資料，具體包括年齡、性別、吸煙史、體重指數(shù)(body mass index，BMI)及肺功能測(cè)定等信息。肺功能的具體指標(biāo)包括FEV1、FVC、FEV1/FVC、使用支氣管舒張劑之后的FEV1(ΔFEV1)。

2 血清AQP5的測(cè)定

ELISA法測(cè)定所有受試者血清中AQP5表達(dá)水平，試劑盒購(gòu)于美國(guó)R&D Systems公司，具體操作步驟按試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行。

3 統(tǒng)計(jì)方法

結(jié) 果

一、臨床資料的比較

ACO組、COPD組、哮喘組、對(duì)照組在年齡情況有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異P<0.05)，在性別、BMI情況無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。COPD和ACO組吸煙人數(shù)高于哮喘組，且高吸煙指數(shù)主要集中在吸煙人群中，(P<0.05)(見表1)。根據(jù)上述結(jié)果將具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的變量進(jìn)行兩兩比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：ACO組與COPD組吸煙人數(shù)情況無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。正常組與哮喘組，ACO組與COPD組年齡情況無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)(見表2)。

二、肺功能結(jié)果比較

ACO組FEV1值與FVC值低于健康對(duì)照組、哮喘組、COPD組，與COPD組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。ACO組FEV1/FVC值低于健康對(duì)照組、哮喘組、COPD組，與COPD組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。ACO組支氣管舒張?jiān)囼?yàn)前后FEV1的差異值(ΔFEV1)低于哮喘組，高于對(duì)照組和COPD組，但與COPD組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)(見表1、表2)。

表1 一般資料與肺功能的比較

表2 臨床資料與肺功能組間比較結(jié)果(P值)

三、血清AQP5在各組間的表達(dá)變化

ACO組血清中AQP5表達(dá)水平為(50.80±21.95)ng/mL，均低于COPD組(81.44±17.69)ng/mL、哮喘組(107.00±17.33)ng/mL和對(duì)照組(183.8.±13.97)ng/mL，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。Games-Howell結(jié)果顯示血清AQP5的表達(dá)水平在ACO與各組之間的兩兩比較，均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.001，P<0.001，P<0.001，P<0.001，P<0.001，P<0.001)。

四、AQP5與臨床資料的相關(guān)性分析

Pearson直線相關(guān)性分析顯示AQP5的表達(dá)與肺功能呈正相關(guān)、與年齡和吸煙指數(shù)負(fù)相關(guān)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(見表3)。因AQP5表達(dá)水平可能受到表1中有統(tǒng)計(jì)意義的變量因素的影響，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)了AQP5與年齡、吸煙、肺功能等因素的多元回歸分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示僅有吸煙指數(shù)、FEV1、ΔFEV1對(duì)AQP5表達(dá)有影響(P=0.001，P=0.000，P=0.001)(見表4)。

表3 AQP5表達(dá)水平與年齡、 吸煙指數(shù)及肺功能Pearson 直線相關(guān)分析

表4 AQP5與吸煙指數(shù)、肺功能等因素的多元逐步線性回歸分析結(jié)果

五、根據(jù)AQP5表達(dá)水平進(jìn)行ROC曲線分析

ROC曲線分析AQP5表達(dá)水平在區(qū)分ACO和非ACO的診斷中的臨床價(jià)值，結(jié)果顯示血清AQP5水平的AUC為0.7736(P<0.001，95%CI=0.69163～0.856)(圖1)。

圖1 AQP5診斷ACO的敏感度及特異度

討 論

COPD和哮喘都屬于氣流受限的慢性氣道疾病，ACO除了表現(xiàn)有明顯氣流受限之外，病理上還出現(xiàn)了氣道黏膜細(xì)胞的大量增生，使黏液腺處于高分泌狀態(tài)，故ACO患者的憋喘癥狀明顯[7-9]。目前依據(jù)臨床癥狀及輔助的肺功能對(duì)鑒別ACO、COPD和哮喘存在一定的局限性，所以本項(xiàng)目擬尋找生物標(biāo)志物對(duì)上述三種氣道疾病的精準(zhǔn)診斷提供線索。

研究發(fā)現(xiàn)ACO出現(xiàn)憋喘的主要原因是氣道黏膜水腫及痰液的產(chǎn)生有關(guān)，與AQP關(guān)系密切，其中AQP5是在肺臟中表達(dá)最廣泛，也是十分重要的一種水分子轉(zhuǎn)運(yùn)跨膜蛋白，對(duì)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外水平衡、維持水轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)揮重要的生理作用[10-12]。最新的基礎(chǔ)研究報(bào)道：在大鼠ACO模型中AQP5表達(dá)下調(diào)，且ACO的出現(xiàn)臨床癥狀加重的原因主要是表達(dá)下調(diào)后的AQP5無(wú)法及時(shí)清除細(xì)胞間多余的水分[13-15]。由此本項(xiàng)目推測(cè)：AQP5可能在ACO發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用，AQP5可能是精確診斷ACOS的生物標(biāo)志物。

因?yàn)锳CO、COPD、哮喘同屬于氣道疾病，要明確AQP5在臨床診斷ACO的臨床價(jià)值，需觀察上述氣道疾病的臨床資料及肺功能的特征性變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在哮喘、COPD和ACO各組的年齡、吸煙指數(shù)和肺功能的部分指標(biāo)之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在ACO組年齡及吸煙指數(shù)高于對(duì)照組、哮喘組，但與COPD組無(wú)差異；在肺功能的比較中，ACO組FEV1、FVC與FEV1/FVC值低于對(duì)照組、哮喘組、COPD組，但與COPD組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；ACO組支氣管舒張?jiān)囼?yàn)前后FEV1的差異值(ΔFEV1)低于哮喘組，高于對(duì)照組和COPD組，但與COPD組間依然無(wú)差異。這說(shuō)明單純依靠肺功能，難以對(duì)氣道疾病進(jìn)行鑒別。

本研究進(jìn)一步檢測(cè)AQP5在不同氣道疾病中的表達(dá)情況，結(jié)果顯示AQP5在不同組之間的表達(dá)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其中AQP5表達(dá)水平在ACO組中最低，兩兩比較結(jié)果也有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這說(shuō)明雖然ACO、COPD、哮喘同屬于氣道疾病，但AQP5的不同表達(dá)水平可對(duì)其進(jìn)行區(qū)分。為明確AQP5在診斷ACO的臨床價(jià)值，進(jìn)一步分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的變量與AQP5水平的相關(guān)性，結(jié)果顯示AQP5的表達(dá)水平與肺功能正相關(guān)，與年齡、吸煙指數(shù)負(fù)相關(guān)，且僅有FEV1、ΔFEV1、吸煙指數(shù)可影響血清AQP5表達(dá)水平。ROC曲線結(jié)果也顯示出AQP5的表達(dá)對(duì)診斷ACO有較好的特異性及敏感性。因此，AQP5的表達(dá)可以對(duì)哮喘、COPD和ACO進(jìn)行鑒別。

在本項(xiàng)目的研究中也存在不足之處。首先，本研究涉及樣本量小，需依靠多中心、多樣本量進(jìn)一步驗(yàn)證。其次，AQP5影響ACO病情進(jìn)展的基礎(chǔ)研究仍需闡明，以充實(shí)“AQP5用于診斷ACO臨床價(jià)值”這一觀點(diǎn)的理論依據(jù)。