支氣管肺發(fā)育不良生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

任淑英 張勤

隨著越來越多的早產(chǎn)兒在肺發(fā)育的早期階段出生，肺發(fā)育不成熟導(dǎo)致的BPD(支氣管肺發(fā)育不良)的發(fā)生率逐漸增高，BPD帶來的遠(yuǎn)期不良預(yù)后發(fā)生率也逐漸增多，主要包括呼吸及神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育落后等不良影響。胎齡≤32周存活的嬰兒在校正胎齡36周仍需呼吸支持方可診斷BPD，導(dǎo)致臨床醫(yī)生對(duì)BPD的早期干預(yù)時(shí)間尚無統(tǒng)一意見，因此尋找BPD發(fā)生的早期線索是新生兒科醫(yī)師面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。本文將對(duì)一些早期預(yù)測(cè)BPD的生物標(biāo)志物研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在早期識(shí)別BPD，指導(dǎo)臨床醫(yī)師早期干預(yù)，從而降低遠(yuǎn)期不良預(yù)后，提高患兒的生存質(zhì)量。

炎癥細(xì)胞因子

炎癥是BPD發(fā)生的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，持續(xù)的炎癥反應(yīng)是BPD的主要病理機(jī)制，BPD發(fā)生的各個(gè)環(huán)節(jié)有許多的炎癥細(xì)胞因子參與，可以通過不同的細(xì)胞因子預(yù)測(cè)BPD的發(fā)生。

一、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T regulatory cells,Tregs)

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞是具有免疫調(diào)控作用的一類T細(xì)胞亞群，它可以抑制其他T細(xì)胞的活化，從而調(diào)節(jié)免疫功能和誘導(dǎo)免疫耐受。采用流式細(xì)胞儀檢測(cè)臍血Tregs數(shù)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Tregs數(shù)量和BPD的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)，Tregs通過促進(jìn)IL-10、TGF-β的分泌維持免疫平衡；另一方面，Tregs細(xì)胞數(shù)目減少可能與其浸潤在炎癥損傷的肺組織中有關(guān)[1]。薛立軍等人[2]研究發(fā)現(xiàn)胎齡<32周的BPD早產(chǎn)兒出生時(shí)臍血Tregs數(shù)量明顯低于非BPD早產(chǎn)兒，Tregs數(shù)量減少是早產(chǎn)兒發(fā)生BPD的危險(xiǎn)因素。BPD新生兒的Tregs和非調(diào)節(jié)性T細(xì)胞數(shù)量明顯減低，且BPD早產(chǎn)兒存在促炎CD4+T細(xì)胞狀態(tài)，BPD的發(fā)生和Tregs的減少有關(guān)[3]。對(duì)早產(chǎn)兒外周血CD3+CD4+CD25+FoxP3+Treg頻率分析發(fā)現(xiàn)，Tregs的頻率和功能較足月兒和成人明顯增加，表現(xiàn)出明顯的表型，且在第2周時(shí)頻率達(dá)峰值，持續(xù)高頻率Tregs可能導(dǎo)致持續(xù)性的炎癥反應(yīng)，從而引起B(yǎng)PD發(fā)生；通過比較胎齡<29周出生的BPD和非BPD的早產(chǎn)兒發(fā)現(xiàn)，BPD早產(chǎn)兒第4～10天的Tregs頻率明顯增高(P=0.0343)[4]。目前認(rèn)為Tregs數(shù)量減少及頻率的增加，可能增加早產(chǎn)兒發(fā)生BPD的風(fēng)險(xiǎn)，檢測(cè)Tregs數(shù)量可作為早產(chǎn)兒發(fā)生BPD及評(píng)估嚴(yán)重程度的預(yù)測(cè)指標(biāo)，尚需對(duì)Tregs表型進(jìn)行功能分析，以明確其是否有潛力作為BPD診斷和治療的未來靶點(diǎn)。

二、血漿轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)

TGF-β屬于轉(zhuǎn)化生長因子超家族中的一種多功能細(xì)胞因子，它的關(guān)鍵功能是調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，在干細(xì)胞分化以及T細(xì)胞調(diào)節(jié)及分化中也起著重要作用。TGF-β1是其中一種亞型，由肺泡巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，當(dāng)其過量表達(dá)時(shí)會(huì)通過多種途徑抑制肺泡發(fā)育，導(dǎo)致肺纖維化及BPD的發(fā)生[5]。Aly H.等[6]研究發(fā)現(xiàn)，BPD組早產(chǎn)兒氣管吸出物中的TGF-β1的表達(dá)水平較非BPD組明顯增高，Li C.等[7]檢測(cè)血清中的TGF-β1發(fā)現(xiàn)同樣的結(jié)論。楊智全等[8]報(bào)道，BPD組早產(chǎn)兒生后28天內(nèi)隨時(shí)間推移TGF-β1水平逐漸升高，高于同時(shí)間點(diǎn)非BPD者，且BPD程度越嚴(yán)重TGF-β1水平差異越顯著，多因素Logistic回歸分析提示TGF-β1、Treg均是BPD的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，二者聯(lián)合預(yù)測(cè)BPD價(jià)值更高。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，暴露于高氧環(huán)境下的新生小鼠肺泡發(fā)育受損、彈性蛋白沉積及TGF-β信號(hào)過度激活，導(dǎo)致BPD發(fā)生；TGF-β中和抗體通過阻斷TGF-β信號(hào)通路和減少氧氣暴露，抑制新生小鼠肺中彈性蛋白的異常表達(dá)從而改善肺泡形成[9]。目前已經(jīng)有動(dòng)物研究證明，孟魯司特可以通過滅活TGF-β1/Smads信號(hào)通路減少BPD的發(fā)生[10]。早產(chǎn)兒高氧暴露后，通過TGF-β信號(hào)過度激活，血清或氣管吸出物中TGF-β1水平增高，抑制肺泡發(fā)育、加速肺組織纖維化，導(dǎo)致BPD發(fā)生。TGF-β中和抗體有可能成為一種新的預(yù)防BPD的方法。

三、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(Neutrophil gelatinase-associated lipid carrier protein ,NGAL)

NGAL是載脂蛋白家族中的一員，主要存在于中性粒細(xì)胞過氧化物酶陰性的一些顆粒中，同時(shí)也在肺、腎臟、子宮等其他組織中表達(dá)。NGAL主要與腫瘤、急性腎損傷、炎癥、代謝等密切相關(guān)，當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)炎癥、代謝紊亂以及細(xì)胞分化異常時(shí)，血清中的NGAL水平會(huì)升高，現(xiàn)常作為腎臟疾病的標(biāo)志物之一[11]。賀娟等人[12]檢測(cè)了在不同日齡80例早產(chǎn)兒外周血中NGAL及Ⅱ型肺泡細(xì)胞表面抗原-6(Krebs von den lungen-6，KL-6)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BPD組24小時(shí)內(nèi)、7天以及14天NGAL水平，7天、14天時(shí)的KL-6水平均較非BPD組明顯增高，提示NGAL、KL-6與BPD發(fā)生有關(guān)。對(duì)36名胎齡<31周的早產(chǎn)兒進(jìn)行的多變量分析發(fā)現(xiàn)，出生時(shí)較高的NGAL水平(≥82 ng/mL)與BPD的發(fā)生有顯著相關(guān)性(P<0.01)[13]。研究報(bào)道，血清25(OH)D3≤10ng/mL、NGAL≥100μg/L是發(fā)生支氣管肺發(fā)育不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[14]。NGAL臨床簡單易檢測(cè)，與其他標(biāo)志物結(jié)合對(duì)BPD的早期預(yù)測(cè)有重要作用，但其臨床應(yīng)用價(jià)值需要多中心大樣本的數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)及證實(shí)。

四、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小鼠肺3型固有淋巴樣細(xì)胞來源的IL-17和IL-22的分泌與BPD有關(guān)[15]。國外一項(xiàng)隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，早產(chǎn)兒生后第1天BPD組的唾液中IL-6、IL-8、IL-10、IL-17、和干擾素-γ水平顯著高于對(duì)照組，因此早期唾液炎癥細(xì)胞因子水平和BPD的發(fā)生有關(guān)[16]。一項(xiàng)前瞻性研究中，對(duì)新生兒出生后第14天、28天分別檢測(cè)了血清IL-33水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BPD患兒血清IL-33水平顯著高于非BPD者，且IL-33水平隨BPD嚴(yán)重程度和出生后的時(shí)間逐漸增加；中、重度BPD早產(chǎn)兒血清IL-33水平在常規(guī)糖皮質(zhì)激素治療后顯著降低(P<0.05)[17]。但并不是所有的白介素都參與了BPD的發(fā)生，研究發(fā)現(xiàn)IL-4和IL-13水平與BPD的發(fā)生無關(guān)[18]。多種白介素可能和BPD的發(fā)生及嚴(yán)重程度有關(guān)，通過不同檢測(cè)方式為早期無創(chuàng)預(yù)測(cè)BPD提供了新的思路，白介素受體拮抗劑有可能成為改善BPD預(yù)后的一種有效治療措施。

五、其他生長因子

早產(chǎn)和吸氧等相關(guān)的肺損傷因素導(dǎo)致肺微血管發(fā)育停滯和肺泡結(jié)構(gòu)簡化，是BPD的重要病理機(jī)制，多種生長因子參與肺微血管生成的過程，從而參與了BPD的發(fā)生。

BPD可能與新生兒生后第1周血清中血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)水平低有關(guān)[19]。檢測(cè)高氧誘導(dǎo)的急性肺損傷新生鼠第7天VEGF、血管生成素-1(Ang-1)的mRNA及蛋白表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高氧組第7天的VEGF、Ang-1表達(dá)水平較對(duì)照組明顯減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。此實(shí)驗(yàn)同時(shí)觀察了光鏡下的肺組織，可見隨著吸氧時(shí)間延長，肺微血管發(fā)育受阻，肺泡數(shù)目變少，肺泡結(jié)構(gòu)簡單化以及肺分化發(fā)育受阻[20]。胰島素樣生長因子(Insulin-like growth factor，IGF-1)主要在肺泡的形成及肺組織損傷的愈合過程中，影響B(tài)PD的發(fā)生、發(fā)展[21]。但是也有研究證明，4種促/抗血管生成因子血清sFlt-1(可溶性血管內(nèi)皮生長因子受體-1)、P lGF(胎盤生長因子)和sEng(可溶性內(nèi)啡肽)、TGF-β水平與母親為子癇前期且胎兒宮內(nèi)生長受限的早產(chǎn)兒發(fā)生BPD無相關(guān)性[22]。各種生長因子是肺血管及肺泡發(fā)育過程中不可或缺的重要調(diào)節(jié)因子，早期檢測(cè)有可能有助于BPD的預(yù)測(cè)，目前尚未廣泛應(yīng)用于臨床，繼續(xù)探索將有利于BPD的發(fā)病機(jī)制及和治療策略的研究。

六、中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞比值(Neutrophil-to-Lymphocyte Ratio，NLR)

NLR是一種臨床炎癥標(biāo)志物，和許多肺部疾病如肺癌、肺炎、支氣管哮喘、慢性阻塞性肺疾病等密切相關(guān)[23-25]。NLR值可間接評(píng)估炎癥狀態(tài)和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫功能[26-27]。研究發(fā)現(xiàn)全血細(xì)胞中計(jì)算的NLR可以作為一種新生兒敗血癥的替代指標(biāo)，和C反應(yīng)蛋白聯(lián)合檢測(cè)價(jià)值更高[28]。BPD早產(chǎn)兒在出生時(shí)和72小時(shí)的NLR均高于非BPD者；預(yù)測(cè)BPD的72小時(shí)的NLR截?cái)嘀禐?.035(敏感性=0.519，特異性=0.964)，AUC為0.714。此研究表明72小時(shí)的NLR的增高，可能是BPD尤其是嚴(yán)重BPD的早期預(yù)測(cè)指標(biāo)，也可能是宮內(nèi)感染早產(chǎn)兒發(fā)生BPD的標(biāo)志[29]。另一項(xiàng)關(guān)于中性粒細(xì)胞和BPD的研究中發(fā)現(xiàn)，BPD早產(chǎn)兒外周血中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯低于足月兒和未發(fā)生BPD早產(chǎn)兒，且此類早產(chǎn)兒在校正胎齡6月內(nèi)容易發(fā)生肺炎，提示中性粒細(xì)胞減低和肺部炎癥的易感性有關(guān)[30]。NLR是一種經(jīng)濟(jì)、易獲取的指標(biāo)，目前關(guān)于NLR在BPD的早期預(yù)測(cè)方面的研究較少，其多與宮內(nèi)感染導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)有關(guān)，而感染本來就是BPD發(fā)生的重要機(jī)制，希望未來更多研究證實(shí)其在BPD預(yù)測(cè)中的價(jià)值，為臨床簡便預(yù)測(cè)BPD提供新的思路。

非炎性生物標(biāo)志物

一、紅細(xì)胞分布寬度(Red blood cell distribution width, RDW)

RDW是一種反映紅細(xì)胞大小的變異程度的指標(biāo)，近期研究發(fā)現(xiàn)RDW水平和許多成人肺部疾病相關(guān)，如慢性阻塞性肺疾病、肺炎、肺癌等[31-33]。國外一項(xiàng)回顧性研究以176例胎齡<30周出生的早產(chǎn)兒為研究對(duì)象，檢測(cè)出生時(shí)、日齡14天及28天時(shí)血中RDW水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BPD早產(chǎn)兒的RDW水平較非BPD者明顯增高，且28天時(shí)差異最顯著 ，不同程度BPD患兒之間RDW水平也有顯著差異，以日齡28天時(shí)的RDW>22.5%閾值的水平，預(yù)測(cè)BPD發(fā)生的敏感性為72%，特異性88%(P<0.001)[34]。分析其發(fā)生的可能機(jī)制為：BPD早產(chǎn)兒出生后有慢性缺氧，可刺激促紅細(xì)胞生成素生成增加，促進(jìn)RDW水平的升高；另一方面，慢性炎癥反應(yīng)參與BPD的發(fā)生，而炎癥可特異性地影響紅細(xì)胞的生成，引起RDW水平增高；炎癥因子可抑制血管內(nèi)皮一氧化氮生成，進(jìn)而導(dǎo)致紅系祖細(xì)胞生成障礙，刺激RDW水平增高[26]。陳琪[35]研究發(fā)現(xiàn)，在生命早期階段(第7、14天)，RDW水平升高和BPD發(fā)生具有相關(guān)性，RDW可以作為一種早期預(yù)測(cè)BPD的生物學(xué)指標(biāo)?？傊?，RDW對(duì)BPD可能有一定預(yù)測(cè)價(jià)值，且具有取材方便、檢測(cè)迅速、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但目前國內(nèi)外相關(guān)研究較少，單獨(dú)預(yù)測(cè)BPD的價(jià)值有限，聯(lián)合其他生物標(biāo)志物有可能提高預(yù)測(cè)價(jià)值。

二、可溶性Klotho蛋白(Soluble Klotho，sKL)

Klotho是1978年首次發(fā)現(xiàn)的一種抗衰老蛋白，具有抗炎、抗氧化、抗凋亡、血管保護(hù)作用等生物學(xué)效應(yīng)[36]。 Klotho主要表達(dá)于腎臟和脈絡(luò)膜叢，胎盤、肺、甲狀旁腺和心臟等臟器中也存在少量表達(dá)[37]，sKL是人類Klotho蛋白的一種主要表達(dá)形式。Sunil等人[38]首次研究了臍血sKL水平與BPD及BPD引起的肺動(dòng)脈高壓(Pulmonary hypertension，PH)的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BPD及BPD-PH的早產(chǎn)兒臍血sKL水平明顯低于非BPD組，補(bǔ)充sKL可改善嚴(yán)重BPD-PH大鼠模型的肺結(jié)構(gòu)，減輕血管重構(gòu)，減少心肌肥厚和功能障礙。sKL是發(fā)生BPD和BPD-PH風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)因素和生物標(biāo)志物，通過提高sKL水平對(duì)新生兒早期干預(yù)，有可能是改善早產(chǎn)兒心肺預(yù)后的有效策略。這是第一個(gè)關(guān)于sKL和BPD關(guān)系的研究，未來需要進(jìn)一步的研究來證實(shí)Klotho對(duì)肺部及其他器官系統(tǒng)的影響，以便更好地應(yīng)用于臨床實(shí)踐。

三、N末端前體腦利鈉肽(N-terminal precursor brain natriuretic peptide,NT-proBNP)

NT-proBNP屬于心臟利鈉肽家族中的一員，由心室肌細(xì)胞合成和分泌的利鈉肽原裂解生成。NT-proBNP無生物活性、血漿濃度較高、體內(nèi)穩(wěn)定性好，臨床檢測(cè)中應(yīng)用較多，目前發(fā)現(xiàn)其與多種新生兒疾病具有相關(guān)性，如動(dòng)脈導(dǎo)管未閉、新生兒呼吸窘迫綜合征、心力衰竭等。研究發(fā)現(xiàn)，中度/重度BPD或死亡的早產(chǎn)兒生后第一天檢測(cè)血清NT-proBNP水平顯著高于輕度/非BPD早產(chǎn)兒(P<0.001)，ROC曲線分析顯示，NT-proBNP水平為2002.5 pg/mL時(shí)預(yù)測(cè)中度/重度BPD或死亡的敏感性為87.5%，特異性為74.7%。曲線下面積(AUC)為0.853 (95% CI 0.792～0.914)[39- 40]。NT-proBNP在判斷中度至重度BPD方面預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性較高。國外一項(xiàng)前瞻性研究檢測(cè)了生后28天早產(chǎn)兒的NT-proBNP水平，同樣發(fā)現(xiàn)中重度BPD早產(chǎn)兒較輕度或非BPD者明顯升高，且NT-proBNP對(duì)診斷中度至重度BPD具有良好的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性(AUC為0.68)[41]。另一項(xiàng)研究中，發(fā)生BPD和/或死亡的嬰兒在生后48～96小時(shí)和5～10天時(shí)NT-proBNP水平均較非BPD者高，且5～10天NT-proBNP水平與BPD和/或死亡獨(dú)立相關(guān)，NT-proBNP對(duì)于發(fā)生BPD和/或死亡預(yù)測(cè)的截?cái)嘀禐?348ng/L，敏感性和特異性分別為82%和83%(AUC=0.87；95%置信區(qū)間:0.79～0.95)[42]。NT-proBNP目前更多作為BPD-PH及死亡早期預(yù)測(cè)指標(biāo)[43]。但是也有學(xué)者將BNP及NT-proBNP水平與同時(shí)間段內(nèi)的超聲心動(dòng)圖比較，認(rèn)為二者和左室收縮壓沒有相關(guān)性，提示BNP及NT-proBNP水平，不一定能準(zhǔn)確反映肺動(dòng)脈壓力程度[44]。NT-proBNP檢測(cè)方法操作簡便，穩(wěn)定性好，預(yù)測(cè)中重度BPD及BPD-PH的敏感性及特異性均較高，探討NT-proBNP在BPD預(yù)測(cè)中的最佳檢測(cè)時(shí)間及其和心臟血流動(dòng)力學(xué)的關(guān)系將有助于提高預(yù)測(cè)BPD及BPD-PH的準(zhǔn)確性。

小 結(jié)

綜上所述，尋找預(yù)測(cè)BPD的生物標(biāo)志物對(duì)于BPD的早期干預(yù)以及預(yù)后改善至關(guān)重要。目前臨床上尚未找到滿意的標(biāo)志物及預(yù)測(cè)指標(biāo)，可能和其預(yù)測(cè)價(jià)值不高有關(guān)，且大多數(shù)相關(guān)研究為小樣本、單中心性，容易產(chǎn)生結(jié)果偏倚。探索BPD生物標(biāo)志物有助于理解BPD發(fā)生的病理生理機(jī)制以及尋找BPD潛在的治療策略。期待未來更多多中心、大規(guī)模的研究，以便于找到簡便、經(jīng)濟(jì)、預(yù)測(cè)價(jià)值更高的生物標(biāo)志物，實(shí)現(xiàn)對(duì)BPD高風(fēng)險(xiǎn)早產(chǎn)兒的早期預(yù)測(cè)、早期干預(yù)，降低不良結(jié)局的發(fā)生，減輕家庭及社會(huì)負(fù)擔(dān)。