基質(zhì)金屬蛋白酶-7和基質(zhì)金屬蛋白酶-28在特發(fā)性肺纖維化診斷中的價(jià)值

嚴(yán)梅 納建榮 楊朝

特發(fā)性肺纖維化(Idiopathic pulmonary fibrosis,IPF)是一種病因不明的慢性、漸進(jìn)性、纖維化性間質(zhì)性肺病[1]，發(fā)病率逐年升高，且預(yù)后極差，中位生存期僅3-5年[2]。IPF的診斷主要依賴胸部高分辨率CT和/或肺活檢，臨床上因部分間質(zhì)性肺病影像學(xué)表現(xiàn)與IPF相似，而肺活檢技術(shù)要求高、操作風(fēng)險(xiǎn)大，從而導(dǎo)致IPF診斷困難。基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinases,MMPs)是一類鋅依賴性內(nèi)肽酶，參與細(xì)胞基質(zhì)的降解，并在調(diào)節(jié)生物活性遞質(zhì)方面有一定作用[3]。目前在IPF中發(fā)現(xiàn)多種MMPs表達(dá)上調(diào)，其中包括基質(zhì)金屬蛋白酶-7(MMP-7)和基質(zhì)金屬蛋白酶-28(MMP-28)，研究證實(shí)兩者均有促進(jìn)肺纖維化的作用[4-5]，然而兩者在IPF診斷以及嚴(yán)重程度評估中的價(jià)值尚不完全清楚。本研究旨在探討血清MMP-7與MMP-28在特發(fā)性肺纖維化中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

資料與方法

一、研究對象

選擇2018年9月至2019年12月于寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院呼吸科住院的IPF患者30例為試驗(yàn)組，同期就診的30例RA-ILD以及30例健康體檢者分別作為對照組。IPF的診斷符合2018年美國胸科協(xié)會(huì)、歐洲呼吸學(xué)會(huì)等聯(lián)合頒布的《特發(fā)性肺纖維化循證診治指南》診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]，所有患者均存在不同程度的勞力性呼吸困難、干咳，體檢可聞及Velcro啰音，部分存在杵狀指，均為影像學(xué)確診病例，即：肺部HRCT均表現(xiàn)為典型UIP型，雙肺胸膜下、基底部為主的異常網(wǎng)格影、蜂窩影，部分伴牽拉性支氣管擴(kuò)張。RA-ILD診斷采用2010年ILD分類診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]，均存在關(guān)節(jié)疼痛，部分伴呼吸困難、干咳，體檢部分有Velcro啰音、杵狀指，HRCT主要表現(xiàn)為雙下肺的網(wǎng)格影、蜂窩影，部分伴有結(jié)節(jié)影；其中21例表現(xiàn)為UIP型，9例為非UIP型。健康體檢者來自同期體檢中心就診的健康人。排除標(biāo)準(zhǔn)：排除肺部感染、肺結(jié)核等其它肺部疾病；排除系統(tǒng)性紅斑狼瘡、原發(fā)性干燥綜合征等其他類型的結(jié)締組織??；排除合并腫瘤者；排除慢性心臟、腎臟、肝臟等臟器衰竭者；排除治療過程中激素使用者。本研究獲得我院醫(yī)學(xué)倫理學(xué)委員會(huì)批準(zhǔn)，所有研究對象均知情同意。

二、試驗(yàn)方法

1 實(shí)驗(yàn)室檢查 所有研究對象于入院當(dāng)日晨起空腹采取肘靜脈血3 mL，半小時(shí)內(nèi)以1 000 g離心20分鐘，取上清液置于-80℃冰箱保存。采用ELISA法檢測血漿中MMP-7、MMP-28水平。具體操作步驟按試劑盒說明書進(jìn)行。

2 肺功能檢查 使用德國Jaeger公司Master Screen肺功能儀完成肺功能檢查，選取用力肺活量占預(yù)計(jì)值百分比(FVC%)、一氧化碳的彌散量占預(yù)計(jì)值百分比(DLCO%)來評估肺功能的損害程度。

3 HRCT 使用Philips Brilliancei 256多排螺旋CT進(jìn)行胸部掃描。按Muller法將CT層面分上、中、下3個(gè)區(qū)域，選擇主動(dòng)脈弓層面、氣管分叉平面、膈上1cm層面。評分標(biāo)準(zhǔn)按磨玻璃改變、網(wǎng)格影、蜂窩樣改變分別評分。0分：沒有改變；1分：病變范圍<5%；2分：病變范圍6%～24%；3分：病變范圍25%～49%；4分：病變范圍50%～75%；5分：病變范圍>75%。3種改變評分累加后計(jì)算總分，累加的評分值越高，提示肺纖維化程度越重[7]。

4 超聲心動(dòng)圖 使用彩色多普勒超聲心動(dòng)圖測定安靜狀態(tài)下肺動(dòng)脈收縮壓(Pulmonary artery systolic pressure，PASP)，先測定三尖瓣最大反流速度(V)，再根據(jù)Bernoulli公式計(jì)算跨三尖瓣反流壓差(ΔP)，ΔP=4V2；PASP=4V2加右房壓，以PASP≥40 mmHg為肺動(dòng)脈高壓(Pulmonary hypertension)[8]。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以例數(shù)(構(gòu)成比)表示，組間比較采用卡方檢驗(yàn)。相關(guān)性分析采用Person相關(guān)檢驗(yàn)。繪受試者工作特征曲線(Receiver operating characteristic curve，ROC)評估診斷效能。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、IPF、RA-ILD及健康對照組的年齡、性別構(gòu)成比以及吸煙史比較

IPF組、健康對照組年齡高于RA-ILD組(F=5.98，P<0.05)，IPF組、健康對照組男性患者多于RA-ILD組(χ2=18.77，P<0.05)，IPF組、健康對照組吸煙人數(shù)多于RA-ILD組(χ2=12.34，P<0.05)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(見表1)。

表1 IPF組、RA-ILD組及健康對照組一般資料比較

二、IPF組與RA-ILD組臨床指標(biāo)比較

IPF組與RA-ILD組一般臨床特征對比，① IPF組患者多表現(xiàn)為呼吸困難、咳嗽、咳痰，且Velcro啰音多見，RA-ILD組患者多表現(xiàn)為關(guān)節(jié)痛等原發(fā)病表現(xiàn)，呼吸道癥狀相對較IPF輕，兩者差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；在杵狀指方面兩組患者差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。② 兩組患者均有CEA、CRP、ESR、RF以及PASP升高病例。其中IPF組CEA升高例數(shù)較RA-ILD組多，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，IPF組CRP、ESR以及RF升高例數(shù)均少于RA-ILD組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，PASP升高例數(shù)兩組相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。③ IPF組與RA-ILD組患者肺功能指標(biāo)進(jìn)行比較，IPF組患者FVC%、DLCO%與RA-ILD組相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。④ IPF組與RA-ILD肺部HRCT表現(xiàn)進(jìn)行比較，IPF組患者基本影像學(xué)表現(xiàn)以網(wǎng)格影居多，其次為小葉間隔增厚、蜂窩影以及磨玻璃影；RA-ILD組以網(wǎng)格影居多，其次為磨玻璃影、蜂窩影以及小葉間隔增厚。IPF組各類影像學(xué)表現(xiàn)與RA-ILD組相比，除小葉間隔增厚外，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。IPF組HRCT評分與RA-ILD組相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見表2)。

表2 IPF組與RA-ILD組患者一般臨床特征比較

三、IPF組、RA-ILD組以及健康對照組血漿中MMP-7、MMP-28水平

① IPF組患者血漿MMP-7水平為(9.28±1.63)ng/mL，與RA-ILD組(8.63±1.50)ng/mL相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.61，P>0.05)，較健康對照組(5.99±1.02)ng/mL明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=9.36，P<0.05)；② IPF組患者血漿MMP-28水平為(12.15±2.12)ng/mL，明顯高于RA-ILD組(10.01±2.88)ng/mL以及健康對照組(7.45±1.50)ng/mL，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.30，P<0.05；t=9.90，P<0.05)(見圖1)。

圖1 IPF組、RA-ILD組及健康對照組MMP-7、MMP-28水平

四、IPF組MMP-7、MMP-28與肺功能指標(biāo)、HRCT評分的相關(guān)性

IPF組血漿中MMP-7、MMP-28水平分別與FVC%(r=-0.76，P<0.05；r=-0.46，P<0.05)、DLCO%(r=-0.63，P<0.05；r=-0.44，P<0.05)呈負(fù)相關(guān)；與HRCT評分呈正相關(guān)(r=0.62，P<0.05；r=0.39，P<0.05)。

五、血漿MMP-7、MMP-28對IPF的診斷價(jià)值

MMP-7及MMP-28對IPF的診斷效能行ROC曲線分析，結(jié)果示：MMP-7曲線下面積(AUC)為0.97，最佳截?cái)嘀禐?.65 ng/mL，敏感度為86.6%，特異度為96.6%。MMP-28的AUC為0.98，最佳截?cái)嘀禐?.55 ng/mL，敏感度為90.0%，特異度為93.3%。MMP-7、MMP-28聯(lián)合檢測AUC為0.99，敏感度為99.9%，特異度為96.7%(見圖2)。

圖2 MMP-7、MMP-28在IPF診斷中的價(jià)值

六、MMP-28在IPF鑒別診斷中的價(jià)值

MMP-28對IPF與RA-ILD的鑒別診斷效能行ROC曲線分析，結(jié)果示：AUC為0.73，截?cái)嘀?0.33ng/mL時(shí)，敏感度為76.7%，特異度為60.0%(見圖3)。

圖3 MMP-28在IPF鑒別診斷中的價(jià)值

討 論

IPF是原因不明的彌漫性ILD中最常見的類型，約占所有ILD的17%～37%，該病發(fā)病率逐年升高，目前認(rèn)為其發(fā)病與年齡、吸煙、遺傳易感性、肺微生物組紊亂、胃食管反流以及職業(yè)暴露等多因素有關(guān)。本研究中，IPF好發(fā)于老年男性，60歲后起病多見，常有吸煙史；多存在勞力性呼吸困難，部分伴干咳、雙肺底Velcro啰音、杵狀指；肺功能以限制性通氣功能障礙為主，同時(shí)伴有彌散功能受損；肺CT表現(xiàn)為雙肺底多發(fā)網(wǎng)格影、蜂窩影，部分伴牽拉性支氣管擴(kuò)張，與既往研究一致[9]。

MMP-7是MMPs家族中最小的成員之一，在肺內(nèi)主要由肺泡上皮細(xì)胞以及單核吞噬細(xì)胞分泌[10]。本研究發(fā)現(xiàn)，IPF患者血漿MMP-7水平較健康對照組明顯升高，且與FVC%和DLCO%呈負(fù)相關(guān)，與HRCT評分呈正相關(guān)，提示其可能參與了肺纖維化過程，并與肺損傷的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。推測其可能的機(jī)制是[11]：MMP-7通過促進(jìn)潛在轉(zhuǎn)化生長因子-β(Transforming growh factor-β1,TGF-β1)的釋放，介導(dǎo)中性粒細(xì)胞的跨上皮浸潤且加劇上皮細(xì)胞炎性損傷，激活表皮生長因子促進(jìn)肺成纖維細(xì)胞增殖，裂解E-鈣粘蛋白促進(jìn)細(xì)胞遷移及異常損傷修復(fù)等。臨床上多采用肺功能FVC%、DLCO%及HRCT評分對IPF進(jìn)行病情嚴(yán)重程度及預(yù)后判斷。Tzouvelekis等報(bào)道IPF患者血漿MMP-7水平與患者FVC%和DLCO%呈負(fù)相關(guān)，且與年齡、性別、FVC%和DLCO%相結(jié)合的死亡風(fēng)險(xiǎn)評分系統(tǒng)具有相關(guān)關(guān)系[12]。本研究也發(fā)現(xiàn)隨著肺纖維化程度(HRCT評分)、肺通氣及彌散功能受損(FVC%和DLCO%)加重，MMP-7水平表達(dá)越高，這與以往的研究相同[12]。本研究中，IPF組與RA-ILD組血漿MMP-7表達(dá)水平無明顯差異，這提示MMP-7對診斷影像學(xué)表現(xiàn)為UIP型的ILD或有重要診斷價(jià)值，因?yàn)楸窘MRA-ILD患者影像學(xué)上多表現(xiàn)為UIP型(21例表現(xiàn)為UIP型，9例為非UIP型)，因此推測MMP-7可能不能區(qū)分影像學(xué)表現(xiàn)為UIP型的IPF與其它類型的ILD。IPF的診斷需要排除病因明確的ILD，且HRCT和/或組織學(xué)表現(xiàn)為UIP[1]。一般情況下，HRCT表現(xiàn)為UIP型足以診斷IPF，然而由于其他慢性纖維化性肺疾病影像學(xué)也可表現(xiàn)為UIP，而肺病理活檢標(biāo)本獲取困難、操作風(fēng)險(xiǎn)大，使得準(zhǔn)確診斷IPF存在一定的困難。因此，臨床上亟需用于IPF診斷的無創(chuàng)新方法。本研究利用ROC曲線評價(jià)MMP-7在IPF診斷中的價(jià)值，AUC為0.97，最佳截?cái)嘀禐?.65 ng/mL，敏感度為86.6%，特異度為96.6%，提示其臨床可用于IPF的輔助診斷。

MMP-28是MMPs家族中最新的成員之一，最早是從人角化上皮及睪丸的cDNA文庫中克隆而來[13]。研究發(fā)現(xiàn)MMP-28在健康人低表達(dá)，而在IPF患者中過度高表達(dá)，主要由肺泡上皮細(xì)胞和支氣管上皮細(xì)胞分泌[4]。MMP-28在IPF臨床應(yīng)用中的研究還較少，本研究發(fā)現(xiàn)IPF組患者血漿中MMP-28水平明顯高表達(dá)，相關(guān)性分析顯示其與FVC%和DLCO%均呈負(fù)相關(guān)，與HRCT評分呈正相關(guān)，提示其參與了肺纖維化過程并可用于IPF嚴(yán)重程度的判斷。值得關(guān)注的是，本研究MMP-28水平明顯高表達(dá)，且與RA-ILD組比也明顯升高，提示其引起肺纖維化損害的機(jī)制可能不同于MMP-7，或可用于區(qū)分IPF與其它類型的ILD。研究發(fā)現(xiàn)[14]，從疾病早期及終末期獲取的肺組織中始終能觀察到高水平的MMP-28，在博來霉素誘導(dǎo)的小鼠模型中，野生型小鼠MMP-28表達(dá)顯著增加，而MMP-28基因敲除小鼠纖維化程較輕；MMP-28可通過作用于細(xì)胞表面E-鈣粘蛋白以及激活潛在TGF-β復(fù)合物，導(dǎo)致穩(wěn)定且不可逆的EMT。另外Gharib等人發(fā)現(xiàn)MMP-28可通過促進(jìn)巨噬細(xì)胞募集及向M2表型極化，放大炎癥反應(yīng)，從而加重肺纖維化[15]。本研究評價(jià)MMP-28在IPF診斷中的價(jià)值，AUC為0.98，最佳截?cái)嘀禐?.55 ng/mL，敏感度為90.0%，特異度為93.3%。將MMP-7、MMP-28聯(lián)合后AUC為0.99，敏感度為99.0%，特異度為96.7%，敏感度及特異度較單獨(dú)指標(biāo)升高，故兩者聯(lián)合可提高診斷效能。進(jìn)一步分析MMP-28在IPF與RA-ILD鑒別診斷中的價(jià)值，ROC曲線示AUC為0.71，當(dāng)截?cái)嘀禐?0.33 ng/mL，敏感度為76.7%，特異度為60.0%，提示其鑒別診斷效能良好，推測MMP-28可對影像學(xué)表現(xiàn)為UIP型的IPF與非IPF所致的 ILD進(jìn)行區(qū)分，是IPF鑒別診斷的良好指標(biāo)。

綜上所述，IPF發(fā)病男性較多，年齡較大(60歲以上)，常有吸煙史，臨床多表現(xiàn)為呼吸困難、咳嗽、咳痰，且Velcro啰音多見，MMP-7、MMP-28在IPF患者中均高表達(dá)，可作為IPF診斷及病情嚴(yán)重程度評估的生物標(biāo)記物；與RA-ILD比，MMP-28在IPF中表達(dá)更高，或可用于IPF與非IPF所致的ILD的鑒別診斷。因此，兩指標(biāo)聯(lián)合有助于IPF的早期識別、病情判斷及制定診療措施，對改善患者預(yù)后有一定意義。