血清1-甲基-2-吡啶酮-5-羧酰胺、5,6-二氫胸腺嘧啶、膽綠素水平與哮喘兒童肺功能的相關(guān)性*

張稱心，李琳琳，張艷波

內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院兒科，內(nèi)蒙古呼和浩特 010050

哮喘是一種慢性呼吸系統(tǒng)疾病，各年齡段人群均有發(fā)病，其特征是氣喘、胸悶、呼吸短促和咳嗽的發(fā)作[1]。根據(jù)美國疾病控制與預(yù)防中心2016年的報告，5～11歲和12～17歲兒童的哮喘患病率分別為9.6%和10.5%[2]。在中國，哮喘是兒童中常見的慢性疾病，給家庭帶來了嚴重的負擔[3]。許多物質(zhì)已經(jīng)被確定為哮喘的影響因素，但這些物質(zhì)如何影響疾病仍不清楚[4]。代謝組學(xué)是對生物系統(tǒng)中所有代謝物(包括碳水化合物、肽、氨基酸、有機酸、核苷酸和脂類)進行系統(tǒng)分析的學(xué)科，它已成為診斷疾病新生物標志物的有效工具，并可能幫助識別與復(fù)雜疾病相關(guān)的新途徑[5]。與轉(zhuǎn)錄、翻譯或翻譯后的變化相比，代謝物可能是更準確的疾病標志物，因為它們水平的變化代表了一種整合的病理生理學(xué)特征，是遺傳和環(huán)境相互作用的結(jié)果[6]。已有研究發(fā)現(xiàn)，哮喘兒童血清中1-甲基-2-吡啶酮-5-羧酰胺(2PY)、5,6-二氫胸腺嘧啶(DHT)、膽綠素(BV)水平異常[7]，但是這種異常是否與肺功能相關(guān)仍然未知?；诖?，本研究探討哮喘兒童血清2PY、DHT、BV水平與肺功能的關(guān)系，以及3種指標對哮喘的診斷價值。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇2018年11月至2021年4月本院收治的哮喘兒童100例為哮喘組，選擇同時期體檢的健康兒童100例為對照組。納入標準：(1)哮喘患兒符合《兒童支氣管哮喘診斷與防治指南(2016年版)》[8]。具體表現(xiàn)如下：①多于每月1次的頻繁發(fā)作性喘息；②活動誘發(fā)的咳嗽或喘息；③非病毒感染導(dǎo)致的間歇性夜間咳嗽；④喘息癥狀持續(xù)至3歲以后；⑤抗哮喘治療有效，但停藥后又復(fù)發(fā)。(2)哮喘患兒家屬知情同意并簽訂知情同意書。排除標準：(1)早產(chǎn)兒；(2)無法配合完成本研究檢測者；(3)先天性呼吸道疾病者。對照組與哮喘組一般資料的比較見表1，兩組性別比例、年齡和母乳喂養(yǎng)比例差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但有家族過敏史比例、用力肺活量(FVC)比較，差異有統(tǒng)計學(xué)有意義(P<0.05)。本研究經(jīng)過本院倫理委員會批準。

表1 兩組一般資料比較

1.2方法 入院時檢測兩組受試者的FVC、第1秒用力呼氣容積(FEV1)、75%呼氣中期流量(MEF75%)、50%呼氣中期流量(MEF50%)、25%呼氣中期流量(MEF25%)和最大呼氣流量(PEF)。采集哮喘組入院時治療前及對照組體檢時的肘前靜脈血4 mL后分離血清。依據(jù)標準品2PY(RH125152，BIORULER)、DHT(T0532，TOPSCIENCE)、BV(RH106781，BIORULER)使用質(zhì)譜檢測血清中各指標水平。質(zhì)譜檢測的主要步驟如下：將100 μL的樣品與100 μL水和800 μL甲醇混合，并在-20 ℃下孵育10 min脫蛋白。以 13 000×g離心10 min后，將脫蛋白的上清液轉(zhuǎn)移到干凈的塑料離心管中。使用真空 SpeedVac 蒸發(fā)器在45 ℃下蒸發(fā)溶劑3 h。將干燥的殘留物溶解在100 μL 95%乙腈中，并加入 0.1%甲酸。然后使用Bandelin RM 40UH 清洗機對樣品進行超聲處理5次，每次持續(xù)30 s，以更好地溶解殘留物。然后將樣品以13 000×g離心10 min，所得上清液用于質(zhì)譜分析。使用配備電噴霧電離源的 MicroTOF-Q 混合四極桿飛行時間質(zhì)譜儀進行質(zhì)譜分析。質(zhì)譜儀設(shè)置為優(yōu)先檢測質(zhì)荷比(m/z)為50～1 000的離子，質(zhì)量準確度為 (2～4)ppm。在正負離子電荷檢測模式下記錄光譜。使用連接到注射泵的玻璃注射器將樣品注入電噴霧電離源。樣品到電離源的流速為180 μL/h，樣品以隨機順序注射。使用DataAnalysis 程序從質(zhì)譜峰確定離子代謝物的質(zhì)量。選擇所有高于噪音水平的峰值。如果兩個峰的相對分子質(zhì)量差異不超過0.01，則認為兩個峰與同一代謝物相關(guān)所得質(zhì)譜數(shù)據(jù)的二元矩陣用于進一步分析。使用Matlab v.12程序進行質(zhì)譜處理。

2 結(jié) 果

2.1哮喘組和對照組肺功能指標比較 哮喘組FVC、FEV1、MEF75%、MEF50%、MEF25%、PEF均低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表2。

表2 哮喘組和對照組肺功能指標比較

2.2哮喘組和對照組血清2PY、DHT、BV水平比較 哮喘組血清2PY、DHT、BV水平均高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表3。

表3 哮喘組和對照組血清2PY、DHT、BV水平比較

2.3血清2PY、DHT、BV水平與肺功能指標的相關(guān)性 采用Pearson相關(guān)對2PY、DHT、BV水平與肺功能指標的相關(guān)性進行分析，發(fā)現(xiàn)2PY、DHT、BV水平與FVC、FEV1、MEF75%、MEF50%、MEF25%、PEF均呈負相關(guān)(P<0.05)，見表4。

表4 血清2PY、DHT、BV水平與肺功能指標的相關(guān)性(r)

2.4影響兒童哮喘發(fā)生的多因素Logistic回歸分析 以是否發(fā)生兒童哮喘為因變量(是=1，否=0)，以年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、2PY、DHT、BV水平、嬰幼兒期使用抗菌藥物、母乳喂養(yǎng)、有家族過敏史為自變量進行Logistic回歸分析。結(jié)果顯示，2PY高水平兒童的發(fā)病風(fēng)險是低水平的8.145倍，DHT高水平兒童的發(fā)病風(fēng)險是低水平的7.258倍，BV高水平兒童的發(fā)病風(fēng)險是低水平的8.617倍，嬰幼兒期使用抗菌藥物的發(fā)病風(fēng)險是未使用的2.477倍，有家族過敏史的發(fā)病風(fēng)險是無家族過敏史的3.405倍，而年齡、性別、BMI、母乳喂養(yǎng)并不是兒童哮喘發(fā)生的風(fēng)險因素，見表5。

表5 影響兒童哮喘發(fā)生的多因素Logistic回歸分析

2.5血清2PY、DHT、BV水平對兒童哮喘的診斷價值 ROC曲線分析結(jié)果顯示，2PY診斷兒童哮喘的曲線下面積(AUC)為0.94(95%CI： 0.915 2～0.990 4)；DHT診斷兒童哮喘的AUC為0.93(95%CI：0.920 4～0.973 5)；BV診斷兒童哮喘的AUC為0.95(95%CI：0.921 7～0.989 4)。見表6。

表6 血清中2PY、DHT、BV水平診斷兒童哮喘的價值分析

3 討 論

本研究通過檢測血清2PY、DHT、BV水平與肺功能的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)2PY、DHT、BV水平與FVC、FEV1、MEF75%、MEF50%、MEF25%、PEF均呈負相關(guān)(P<0.05)，并且2PY、DHT、BV高水平是兒童哮喘發(fā)生的風(fēng)險因素。血清2PY、DHT、BV診斷兒童哮喘的靈敏度分別為92.0%、89.0%、97.0%，特異度分別為94.0%、90.0%、91.0%。提示血清2PY、DHT、BV水平可作為診斷兒童哮喘的潛在標志物。

本研究結(jié)果顯示，哮喘組中煙酰胺途徑代謝產(chǎn)物2PY水平高于對照組(P<0.05)。相關(guān)研究顯示，煙酸和煙酰胺代謝途徑與哮喘表型有關(guān)[9]。一項對人類氣道平滑肌的體外研究表明，來自哮喘供體的細胞煙酰胺腺嘌呤二磷酸(NADPH)氧化酶的表達增加，從而促進氧化應(yīng)激和平滑肌細胞的收縮[10]。另有研究結(jié)果顯示，中性粒細胞性哮喘患者NADPH氧化酶表達增加，同時支氣管上皮纖毛功能降低[11]。這些體外模型為本研究觀察到的血漿煙酰胺代謝物與當前哮喘之間的關(guān)系提供了生物學(xué)基礎(chǔ)。

本研究發(fā)現(xiàn)，哮喘組血清BV水平均高于對照組(P<0.05)。BV是哮喘兒童中產(chǎn)生的一種代謝物，是膽汁的成分之一[12]。相關(guān)研究表明，血紅素加氧酶(血紅素中產(chǎn)生BV的酶)的活性可能會對呼吸道的黏液分泌產(chǎn)生影響[13]。對健康人支氣管上皮細胞的研究結(jié)果顯示，血紅素加氧酶的過表達與白細胞介素(IL)-13誘導(dǎo)的杯狀細胞減少和黏蛋白MUCA5分泌減少有關(guān)[14]。哮喘患者血清BV水平的降低可能反映血紅素加氧酶的活性降低，這可能有助于氣道黏液分泌的增加。

與對照組相比，哮喘組血清DHT水平升高提示哮喘患兒的嘧啶代謝可能發(fā)生改變，這可能與哮喘的病理生理學(xué)有關(guān)。一項針對哮喘患兒的大型代謝組學(xué)研究表明，嘧啶代謝物與哮喘的3個表型(甲膽堿反應(yīng)性、支氣管擴張劑使用前FEV1/FVC和支氣管擴張劑使用后FEV1/FVC)之間存在關(guān)聯(lián)[15]。然而，嘧啶代謝與影響哮喘的生理過程之間的聯(lián)系尚不清楚，值得進一步研究。

本研究發(fā)現(xiàn)嬰幼兒期使用抗菌藥物其哮喘的發(fā)病風(fēng)險是未使用的2.477倍，有家族過敏史的發(fā)病風(fēng)險是無家族過敏史的3.405倍。過敏可能是兒童哮喘發(fā)生的一個重要因素，因為與輕度哮喘患兒相比，患有更嚴重哮喘患兒更具有特應(yīng)性，并且往往暴露于更高水平的過敏原中[16]。家族過敏史是兒童哮喘的重要風(fēng)險因素，越來越多的證據(jù)表明過敏具有遺傳風(fēng)險[17]。因此，遺傳因素確實在兒童哮喘風(fēng)險中發(fā)揮重要作用，兒童哮喘與遺傳關(guān)系密切。

綜上所述，血清2PY、DHT、BV水平與肺功能具有相關(guān)性，其可作為診斷兒童哮喘的潛在標志物。