COPD穩(wěn)定期合并骨骼肌萎縮患者血清激活素A、肌肉生長抑制素水平研究

卡迪麗婭·阿不都衛(wèi)力 阿孜古麗·買買提吐爾遜 李敬萍 劉凱 楊旭 牛靈

骨骼肌萎縮是慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease,COPD）的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，表現(xiàn)為體重和骨骼肌質(zhì)量下降、肌力和運(yùn)動耐力下降，骨骼肌萎縮可導(dǎo)致呼吸肌做功下降，通氣功能障礙，增加患者住院和死亡風(fēng)險[1]。骨骼肌萎縮發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，現(xiàn)有研究顯示炎癥反應(yīng)可誘導(dǎo)骨骼肌細(xì)胞凋亡，抑制骨骼肌再生和肌肉蛋白更新，導(dǎo)致骨骼肌功能受損[2]。激活素A（activin A,ACTA）是肝細(xì)胞分泌的轉(zhuǎn)化生長因子-β超家族成員，參與炎癥和免疫反應(yīng)?，F(xiàn)有研究顯示，ACTA可通過p38β絲裂原活化蛋白激酶信號通路誘導(dǎo)肌肉分解代謝，導(dǎo)致肌原纖維蛋白損失和肌管萎縮[3]。肌肉生長抑制素（myostatin,MSTN）與ACTA同屬于轉(zhuǎn)化生長因子-β超家族成員，是一種已知的肌肉功能抑制劑。MSTN的主要作用是抑制骨骼肌生長發(fā)育[4]。鑒于ACTA和MSTN在骨骼肌病理生理機(jī)制中的作用，推測兩者可能與COPD穩(wěn)定期患者合并骨骼肌萎縮存在聯(lián)系。為此，筆者通過測定COPD穩(wěn)定期合并骨骼肌萎縮患者血清ACTA和MSTN水平，以期探討兩者與炎癥因子、肺功能及身體組成指標(biāo)的相關(guān)性，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選擇2019年2月至2020年10月新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院收治的COPD穩(wěn)定期患者126例，男 86 例，女 40 例，年齡 52～70（58.52±4.77）歲；有吸煙史 94 例；COPD 病程 1～11（6.05±2.69）年。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合中華醫(yī)學(xué)會呼吸病學(xué)分會慢性阻塞性肺疾病學(xué)組發(fā)布的《慢性阻塞性肺疾病診治指南（2013年修訂版）》中相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]；（2）處于疾病穩(wěn)定期；（3）年齡18周歲以上。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）合并肺結(jié)核、支氣管肺炎、支氣管哮喘、單純性肺氣腫、肺癌等其他肺疾病；（2）存在自身免疫性疾病、全身性感染性疾病、惡性腫瘤；（3）患有嚴(yán)重心臟疾病；（4）有肺部手術(shù)史者。骨骼肌萎縮診斷標(biāo)準(zhǔn)參考《肌萎縮診斷和鑒別診斷》[6]，經(jīng)肌電圖檢查確診為骨骼肌萎縮。其中合并骨骼肌萎縮67例（萎縮組），未合并骨骼肌萎縮59例（非萎縮組）。萎縮組男45例，女22例，年齡53～68（58.17±4.87）歲；有吸煙史 51 例；COPD 病程 2～10（6.12±3.02）年。非萎縮組男 41 例，女 18 例，年齡 52～70（58.91±4.93）歲；有吸煙史 43 例；COPD 病程 1～11（5.97±2.73）年。選擇同期本院健康體檢者126例作為對照組，男70例，女 56 例，年齡 51～72（58.47±4.75）歲。3 組對象性別、年齡以及萎縮組和非萎縮組吸煙史、COPD病程比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，患者及其家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 血清ACTA、MSTN和炎癥因子水平檢測 兩組患者入組后24 h內(nèi)、對照組體檢當(dāng)日采集靜脈血3 ml并注入干燥試管，待自然凝固后取上清液離心（4 ℃，3 000 r/min，離心半徑10 cm，時間15 min）。采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)檢測血清ACTA、MSTN、CRP、TNF-α、IL-8水平，使用全自動酶免分析儀（山東博科生物產(chǎn)業(yè)有限公司，型號：BIOBASE2000）檢測，試劑盒購自上海艾瑞德生物科技有限公司（批號：A190801、A190565、A184561、A193256、A183565）。

1.2.2 肺功能和身體組成指標(biāo)檢測 兩組患者入組后24 h內(nèi)、對照組體檢當(dāng)日檢測肺功能和身體組成指標(biāo)。肺功能采用Master Screen肺功能儀（德國耶格公司）檢測受試者第1秒用力呼氣容積（Forced expiratory volume in one second,FEV1）、用力肺活量（Forced vital capacity,FVC）、最大自主通氣量（maximal voluntary ventilation,MVV），計算 FEV1/FVC 值。

測量患者身高和體重，計算BMI。采用ISX-3生物電阻抗分析儀（上海昊量光電設(shè)備有限公司）測量脂肪質(zhì)量（fat mass,FM）、去脂肪質(zhì)量（fat free mass,FFM），計算脂肪質(zhì)量指數(shù)（fat mass index,FMI）和非脂肪組織質(zhì)量指數(shù)（non adipose tissue mass index,FFMI），F(xiàn)MI=FM（kg）/身高（m）2，F(xiàn)FMI=FFM（kg）/身高（m）2。

2 結(jié)果

2.1 3組對象血清ACTA、MSTN及炎癥因子水平的比較 萎縮組患者血清ACTA、MSTN、CRP、TNF-α、IL-8水平高于非萎縮組和對照組，非萎縮組患者均高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），見表1。

表1 3組對象血清ACTA、MSTN及炎癥因子水平的比較

2.2 3組對象肺功能、身體組成指標(biāo)的比較 萎縮組患 者 FEV1、FVC、FEV1/FVC、MVV、BMI、FMI、FFMI 均低于非萎縮組和對照組，非萎縮組患者FEV1、FVC、FEV1/FVC、MVV低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 P＜0.05）；非萎縮組 BMI、FMI、FFMI與對照組比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05），見表2。

表2 3組對象肺功能及身體組成指標(biāo)的比較

2.3 ACTA、MSTN與炎癥因子、肺功能及身體組成指標(biāo)的相關(guān)性 結(jié)果顯示，ACTA、MSTN與CRP、TNF-α、IL-8水平均呈正相關(guān)（均 P＜0.05），與 FEV1、FVC、FEV1/FVC、MVV、BMI、FMI、FFMI均呈負(fù)相關(guān)（均 P＜0.05），見表 3。

表3 ACTA、MSTN與肺功能、炎癥因子及身體組成指標(biāo)的相關(guān)性

2.4 血清ACTA與MSTN水平的相關(guān)性 結(jié)果顯示，ACTA 與 MSTN 呈正相關(guān)（r=0.435，P＜0.05），見圖 1。

圖1 血清ACTA與MSTN相關(guān)性的散點(diǎn)圖

3 討論

COPD是全球高發(fā)的氣道慢性炎性疾病，以持續(xù)性呼吸系統(tǒng)癥狀和氣流受限為特征，通常在低氧血癥、高碳酸血癥、吸煙、營養(yǎng)不良、炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激、應(yīng)用皮質(zhì)類固醇等多種因素影響下發(fā)病，且患者可出現(xiàn)骨骼肌萎縮[7-8]。COPD穩(wěn)定期患者易發(fā)生肌肉功能障礙，其中合并骨骼肌萎縮患者呼吸困難指數(shù)評分增高，運(yùn)動耐量下降，最終導(dǎo)致廢用性肌肉萎縮，嚴(yán)重影響患者日常生活，增加死亡風(fēng)險[9]。因此探討與COPD穩(wěn)定期合并骨骼肌萎縮相關(guān)的生物標(biāo)志物有助于了解其發(fā)病機(jī)制，指導(dǎo)臨床治療和病情監(jiān)測。

ACTA是一種二聚體糖蛋白，在炎癥反應(yīng)急性期發(fā)揮促炎作用[10]，COPD患者血清ACTA水平明顯升高，且隨著FEV1的降低而增高[11]，提示 ACTA參與COPD發(fā)病過程。但是否與COPD穩(wěn)定期合并骨骼肌萎縮有關(guān)尚不清楚，現(xiàn)有研究顯示ACTA可調(diào)節(jié)肌細(xì)胞增殖，ACTA受體-激活素受體ⅡB通過泛素-蛋白酶體和自噬溶酶體途徑及ACTA-MSTN-卵泡抑素系統(tǒng)參與原始骨骼肌細(xì)胞分化和增殖過程[12]，ACTA通過激活p38β絲裂原活化蛋白激酶信號通路誘導(dǎo)肌肉的分解代謝[13]。本研究結(jié)果表明，萎縮組血清ACTA水平高于非萎縮組和對照組，說明ACTA過度合成和分泌與COPD穩(wěn)定期患者骨骼肌萎縮有關(guān)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，ACTA 與 CRP、TNF-α、IL-8 均呈正相關(guān)，與FEV1、FEV1/FVC、FVC、MVV、BMI、FMI、FFMI均呈負(fù)相關(guān)，提示ACTA可能通過誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)參與COPD穩(wěn)定期患者骨骼肌質(zhì)量減少和肺功能下降過程。炎癥因子TNF-α、IL-1β可抑制肌細(xì)胞分化為肌管，這一抗分化作用需激活轉(zhuǎn)化生長因子-β活化激酶，而ACTA表達(dá)上調(diào)通過激活素受體Ⅱ/激活素受體樣激酶/Smad途徑誘導(dǎo)p38和轉(zhuǎn)錄因子核因子-κB表達(dá)激活轉(zhuǎn)化生長因子-β活化激酶[14]，提示ACTA可能通過調(diào)節(jié)炎癥因子參與了骨骼肌分化過程。

MSTN是骨骼肌中高度富集的肌肉生長負(fù)調(diào)節(jié)劑，可抑制蛋白質(zhì)合成，促使蛋白質(zhì)降解，與ACTA共同在維持肌肉和骨骼動態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用[15]。MSTN過表達(dá)可抑制肌肉增長，被認(rèn)為是肌肉損傷的標(biāo)志物，抑制MSTN表達(dá)可抑制骨骼肌流失，誘導(dǎo)骨骼肌生長[16]。本研究發(fā)現(xiàn)COPD穩(wěn)定期合并骨骼肌萎縮患者血清MSTN水平顯著高于非萎縮組和對照組，說明MSTN水平增高與COPD穩(wěn)定期發(fā)生骨骼肌質(zhì)量下降，肌肉萎縮有關(guān)。Liu等[17]報道顯示MSTN可調(diào)控肌球蛋白重鏈、肌原性分化1蛋白和肌原蛋白的表達(dá)，促使蛋白水解，誘導(dǎo)癌癥惡病質(zhì)患者肌肉萎縮。本研究發(fā)現(xiàn)MSTN與ACTA呈正相關(guān)，MSTN與炎癥因子水平呈正相關(guān)，與肺功能指標(biāo)、BMI、FMI、FFMI均呈負(fù)相關(guān)，說明在COPD合并骨骼肌萎縮過程中MSTN與ACTA發(fā)揮協(xié)同作用機(jī)制，誘導(dǎo)炎性反應(yīng)，導(dǎo)致肌肉萎縮和肺功能下降。相關(guān)報道也指出炎癥因子可誘導(dǎo)MSTN表達(dá)，MSTN與ACTA受體-激活素受體ⅡB結(jié)合刺激Atrogin-1表達(dá)，引起骨骼肌消耗[18-19]。

綜上所述，COPD穩(wěn)定期合并骨骼肌萎縮患者血清ACTA、MSTN水平異常升高，高水平ACTA、MSTN與炎癥反應(yīng)、骨骼肌質(zhì)量下降和肺功能低下有關(guān)。在骨骼肌萎縮過程中ACTA可能與MSTN存在協(xié)同作用機(jī)制，兩者促進(jìn)機(jī)體炎癥反應(yīng)，抑制骨骼肌細(xì)胞生長分化，導(dǎo)致骨骼肌質(zhì)量下降。