急性加重期慢性阻塞性肺疾病患者血清CXCL10和CXCL11水平變化及臨床意義

蘇睿，張麗艷，高志利，王穎，吳文秀

慢性阻塞性肺疾病是導(dǎo)致全球人類死亡的第三大原因，急性加重期慢性阻塞性肺疾病(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)頻繁發(fā)作可加快疾病進(jìn)展，導(dǎo)致病情嚴(yán)重惡化，增加住院治療次數(shù)甚至死亡風(fēng)險(xiǎn)[1]。AECOPD以肺部組織炎性細(xì)胞浸潤、肺結(jié)構(gòu)改變和重塑為特征，趨化因子通過與受體相互作用激活下游信號通路，趨化單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞遷移至感染肺組織，并釋放炎性細(xì)胞因子，誘導(dǎo)或加重慢性阻塞性肺疾病炎性反應(yīng)[2]。CXC趨化因子配體10(CXC chemokine ligand-10，CXCL10)是導(dǎo)致氣道炎性疾病的重要趨化因子，可介導(dǎo)炎性細(xì)胞募集，在 COPD 發(fā)病過程中起關(guān)鍵作用[3]。CXCL11與CXCL10同屬于CXC類趨化因子，在調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫方面有獨(dú)特的功能，與肺組織炎性反應(yīng)亦存在密切關(guān)系[4]。目前CXCL10、CXCL11在AECOPD中的報(bào)道尚不多見，其臨床意義尚不清楚，鑒于此，本研究擬檢測AECOPD患者血清CXCL10、CXCL11水平，分析其與病情及臨床結(jié)局的關(guān)系，報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2019年1月—2020年12月沈陽市第五人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科收治AECOPD患者104例為病例組，其中男56例，女48例，年齡(64.90±7.82)歲；基礎(chǔ)疾病：糖尿病60例，高血壓66例，高脂血癥61例；白細(xì)胞計(jì)數(shù)(12.17±2.14)×109/L，血小板計(jì)數(shù)(227.77±19.68)×109/L，C反應(yīng)蛋白(12.92±2.14)mg/L。根據(jù)病情嚴(yán)重程度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[5]將患者分為Ⅰ級亞組38例，Ⅱ級亞組42例，Ⅲ級亞組24例；再根據(jù)臨床結(jié)局將AECOPD患者分為病情惡化亞組26例和病情緩解亞組78例。另選擇于醫(yī)院門診體檢志愿者53例為對照組，均排除COPD、支氣管擴(kuò)張、哮喘、肺癌等呼吸系統(tǒng)疾病，其中男30例，女23例，年齡(64.48±8.15)歲；基礎(chǔ)疾?。禾悄虿?0例，高血壓8例，高脂血癥8例；WBC(8.56±2.16)×109/L，PLT(235.16±25.46)×109/L，CRP(6.26±1.37)mg/L。2組性別、年齡、PLT比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，病例組糖尿病、高血壓比例、WBC、CRP水平高于對照組(P<0.05)。病情惡化亞組COPD病程、合并休克、機(jī)械通氣、近1年AECOPD發(fā)作次數(shù)、mMRC分級3～4級、AECOPD病情嚴(yán)重程度Ⅲ級比例、WBC、CRP水平高于病情緩解亞組(P<0.05)，見表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(2018012)，受試者及家屬均知情同意并簽署知情同意書。

表1 2亞組AECOPD患者臨床資料比較

1.2 病例選擇標(biāo)準(zhǔn) (1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合“慢性阻塞性肺疾病急性加重(AECOPD)診治中國專家共識(2017年更新版)”中AECOPD相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]；②入院時(shí)意識清醒，認(rèn)知功能正常；③配合本研究。(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①肺結(jié)核、哮喘、肺癌、肺源性心臟病、肺動(dòng)脈高壓等其他肺部疾??；②合并自身免疫性疾病，心腦血管疾病、其他部位急慢性感染或惡性腫瘤；③臨床資料缺失或中途轉(zhuǎn)院無法追蹤臨床結(jié)局。

1.3 觀測指標(biāo)與方法

1.3.1 血清CXCL10、CXCL11水平檢測：對照組體檢當(dāng)日、AECOPD患者治療前采集靜脈血5 ml，2 ml離心留取血清-70℃保存待檢。應(yīng)用Vario-skan LUX 多功能酶標(biāo)儀(美國賽默飛公司)運(yùn)用比色夾心酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)檢測血清CXCL10、CXCL11水平。

1.3.2 CRP、WBC、PLT水平檢測：上述血液2 ml應(yīng)用Varioskan LUX 多功能酶標(biāo)儀運(yùn)用比色夾心酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)檢測CRP水平，試劑盒購自美國R&D公司；以ADVIA 2120全自動(dòng)血細(xì)胞分析儀(德國西門子公司)檢測WBC、PLT。

1.3.3 肺功能檢測：AECOPD患者治療前采用FGC-A肺功能測試儀(安徽電子科學(xué)研究所)檢測第1秒用力呼氣容積(FEV1)，F(xiàn)EV1與用力肺活量(FVC)比值(FEV1/FVC)、FEV1占預(yù)計(jì)值百分?jǐn)?shù)(FEV1%)。

1.3.4 臨床結(jié)局：以呼吸困難評分(modified Medical Research Council Dyspnea Scale，mMRC)、動(dòng)脈血?dú)饣謴?fù)到發(fā)作前水平為病情緩解。以mMRC、動(dòng)脈血?dú)夥治鲚^入院時(shí)加重為病情惡化[6]。mMRC：0級，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)呼吸困難；1級，平地快步走或爬坡出現(xiàn)呼吸困難；2級，平地行走速度慢或需停下休息；3級，平地走100 m或數(shù)分鐘需停下來喘氣；4級，輕體力活動(dòng)(如穿衣)即可出現(xiàn)呼吸困難。本研究AECOPD患者無0、1級病例。

2 結(jié) 果

2.1 不同AECOPD分級患者血清CXCL10、CXCL11水平比較 血清CXCL10、CXCL11水平比較，Ⅲ級亞組>Ⅱ級亞組>Ⅰ級亞組(P<0.01)，見表2。

表2 不同AECOPD分級患者血清CXCL10、CXCL11水平比較

2.2 不同臨床結(jié)局AECOPD患者與對照組血清CXCL10、CXCL11水平比較 血清 CXCL10、CXCL11水平比較，病情惡化亞組>病情緩解亞組>對照組(P<0.05)，見表3。

表3 AECOPD 2亞組和對照組血清CXCL10、CXCL11水平比較

2.3 AECOPD不同結(jié)局患者肺功能指標(biāo)比較 病情惡化亞組 FEV1、FEV1/FVC、FEV1%低于病情緩解亞組(P<0.01)，見表4。

表4 AECOPD不同結(jié)局患者肺功能指標(biāo)比較

2.4 Logistic回歸分析影響AECOPD患者臨床結(jié)局的因素 以AECOPD患者臨床結(jié)局(0=病情緩解，1=病情惡化)為因變量，COPD病程、近1年AECOPD發(fā)作次數(shù)、合并休克、機(jī)械通氣、mMRC分級、AECOPD病情嚴(yán)重程度、FEV1、FEV1/FVC、FEV1%、WBC、CRP、CXCL10、CXCL11為自變量，Logistic回歸分析結(jié)果顯示，近1年AECOPD發(fā)作次數(shù)高、合并休克及高水平血清CXCL10、CXCL11是AECOPD患者病情惡化的危險(xiǎn)因素(P<0.05)，見表5。

表5 影響AECOPD患者臨床結(jié)局的多因素Logistic回歸分析

2.5 血清CXCL10、CXCL11預(yù)測AECOPD患者臨床結(jié)局的價(jià)值 血清CXCL10、CXCL11預(yù)測AECOPD患者病情惡化的曲線下面積為0.715、0.680，二者聯(lián)合為0.938，經(jīng)Delong test 檢驗(yàn)二者聯(lián)合檢測高于單獨(dú)檢測(Z=4.047、4.544，P<0.05)，見表6、圖1。

表6 血清CXCL10、CXCL11預(yù)測AECOPD患者臨床結(jié)局的效能

圖1 血清CXCL10、CXCL11預(yù)測AECOPD患者臨床結(jié)局的ROC圖

3 討 論

AECOPD多因病毒或細(xì)菌感染介導(dǎo)的呼吸道癥狀急性惡化引起，AECOPD頻繁發(fā)作可導(dǎo)致肺功能急劇下降，增加死亡風(fēng)險(xiǎn)，雖然慢性阻塞性肺疾病藥物治療取得了一定進(jìn)展，降低了AECOPD急性發(fā)作頻率，但是患者預(yù)后并沒有改善[7]。AECOPD發(fā)病機(jī)制尚不完全明確，目前研究認(rèn)為與先天免疫細(xì)胞激活介導(dǎo)的慢性炎性反應(yīng)有關(guān)，在各種類型有害顆粒刺激下巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞激活，促使CD4+、CD8+T 細(xì)胞和 B 細(xì)胞活化并在氣道和肺泡中積聚，導(dǎo)致呼吸道和肺組織炎性損傷，支氣管周圍纖維化和支氣管重塑[8]。趨化因子屬于細(xì)胞因子大家族中的小分子，通過與細(xì)胞表面 G 蛋白偶聯(lián)受體相互作用介導(dǎo)各種細(xì)胞過程，具有趨化靶細(xì)胞定向遷移，調(diào)節(jié)白細(xì)胞脫顆粒、造血和血管生成等多種作用。香煙煙霧和其他刺激物會(huì)激活肺泡巨噬細(xì)胞和氣道上皮細(xì)胞釋放趨化因子，趨化因子促使中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞等遷移至肺組織，參與慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定狀態(tài)和急性發(fā)作狀態(tài)[9-12]。

CXCL10屬于CXC類非ELR亞族趨化因子，又稱為干擾素誘導(dǎo)蛋白，定位人類染色體4q21，主要由γ干擾素誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生，也可在脂多糖和炎性細(xì)胞因子誘導(dǎo)下表達(dá)上調(diào)，主要定向驅(qū)使細(xì)胞移動(dòng)，參與感染、自身免疫和腫瘤等多種疾病過程[13-15]。CXCL10主要通過與其特異性受體CXC亞族趨化因子受體3(CXC-chemokine receptor 3，CXCR3)結(jié)合發(fā)揮趨化作用，CXCR3在活化輔助性T淋巴細(xì)胞1、自然殺傷細(xì)胞及氣道和肺泡上皮細(xì)胞上高度表達(dá)，CXCL10與CXCR3結(jié)合后通過引起鈣離子內(nèi)流，激活磷脂酰肌醇3激酶/p38絲裂原活化蛋白激酶信號通路，參與調(diào)控細(xì)胞分化、凋亡和炎性反應(yīng)等生理和病理過程[16]。CXCL10已被證實(shí)與脊髓缺血再灌注后異常性疼痛感、幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎、結(jié)直腸癌等存在密切關(guān)系[17-18]。本研究結(jié)果表明，血清CXCL10水平升高可能加重AECOPD病情進(jìn)展及不良臨床轉(zhuǎn)歸發(fā)生。分析原因?yàn)椋篈ECOPD氣道反應(yīng)刺激下白介素-27表達(dá)上調(diào)，白介素-27誘導(dǎo)腫瘤壞死因子-α表達(dá)，并與腫瘤壞死因子-α協(xié)同促使p38絲裂原活化蛋白激酶和Akt磷酸化，上調(diào)肺成纖維細(xì)胞中CXCL10表達(dá)[19]。白介素-27還可通過激活磷脂酰肌醇3-OH激酶Akt信號通路誘導(dǎo)支氣管上皮細(xì)胞CXCL10表達(dá)，CXCL10過表達(dá)驅(qū)使中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞遷移和浸潤氣道上皮細(xì)胞、肺泡上皮細(xì)胞，加重和擴(kuò)大炎性反應(yīng)，導(dǎo)致AECOPD發(fā)作和疾病進(jìn)展。而抑制CXCL10可減輕香煙煙霧提取物誘導(dǎo)的肺組織細(xì)胞壞死，減少炎性細(xì)胞因子釋放，預(yù)防慢性阻塞性肺疾病發(fā)生[20-21]。

CXCL11與CXCL10同屬于干擾素-γ誘導(dǎo)的趨化細(xì)胞因子，均定位人類染色體4q21，主要由CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生干擾素-γ、Toll 樣受體配體和腫瘤壞死因子-α 誘導(dǎo)上皮細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞等產(chǎn)生，參與T細(xì)胞活化、遷移和浸潤。CXCL11與CXCL10共有受體CXCR3，CXCR3 具有3個(gè)剪接變體，分別是CXCR3A、CXCR3B和CXCR3 alt，CXCL10可與CXCR3A和CXCR3B結(jié)合，CXCL11不僅與CXCR3A、CXCR3B結(jié)合，還可與CXCR3 alt結(jié)合，因此CXCL11與CXCR3的親和力較CXCL10強(qiáng)[22]?，F(xiàn)有研究顯示，CXCL11在實(shí)體瘤中高度表達(dá)并控制腫瘤生長、轉(zhuǎn)移和淋巴細(xì)胞浸潤，血清CXCL11水平升高與慢性丙型肝炎感染患者肝硬化的發(fā)生、自身免疫相關(guān)肺部炎性反應(yīng)有關(guān)[23-25]。本研究發(fā)現(xiàn)，血清CXCL11水平升高與AECOPD病情分級加重和臨床轉(zhuǎn)歸不良有關(guān)。Hao等[26]同樣發(fā)現(xiàn)，慢性阻塞性肺疾病患者血清CXCL11水平升高，且與氣體潴留、支氣管壁厚度和肺氣腫的程度密切相關(guān)。分析CXCL11參與AECOPD可能的機(jī)制為：慢性氣道炎性反應(yīng)和急性病原菌感染雙重刺激下，IFN-γ誘導(dǎo)CXCL11大量合成，CXCL11與CXCR3結(jié)合募集大量CD4+輔助性T淋巴細(xì)胞1、CD8+T 淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞至炎性反應(yīng)部位，誘導(dǎo)氣道炎性反應(yīng)[25]，導(dǎo)致AECOPD發(fā)作，持續(xù)高水平CXCL11導(dǎo)致氣道和肺組織炎性反應(yīng)擴(kuò)大，病情進(jìn)一步惡化，最終引發(fā)不良臨床結(jié)局。

ROC分析結(jié)果顯示，血清CXCL10、CXCL11均可預(yù)測AECOPD患者臨床結(jié)局，聯(lián)合2個(gè)指標(biāo)后預(yù)測效能提高，回歸分析結(jié)果顯示，近1年AECOPD發(fā)作次數(shù)高、合并休克與AECOPD臨床結(jié)局也存在顯著相關(guān)性，臨床應(yīng)結(jié)合AECOPD發(fā)作次數(shù)，是否合并休克及血清CXCL10、CXCL11水平評估患者臨床結(jié)局，對于高?；颊邞?yīng)給予加強(qiáng)監(jiān)護(hù)，強(qiáng)化治療，以改善患者預(yù)后。

綜上，AECOPD患者血清CXCL10、CXCL11水平升高，且血清CXCL10、CXCL11水平隨著病情加重而增高。血清CXCL10、CXCL11高水平是AECOPD病情惡化的危險(xiǎn)因素，可作為臨床結(jié)局評估的參考指標(biāo)。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明

蘇睿：設(shè)計(jì)研究方案，實(shí)施研究過程，論文撰寫；張麗艷：實(shí)施研究過程，資料搜集整理，論文修改;高志利：進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析;王穎：課題設(shè)計(jì)，論文撰寫;吳文秀：提出研究思路，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，論文審核