生物標(biāo)志物在支氣管擴(kuò)張癥診治中的研究進(jìn)展

仇裕鵬 霍建民

支氣管擴(kuò)張癥(Bronchiectasis)是一種慢性呼吸系統(tǒng)疾病，其特征是支氣管不可逆轉(zhuǎn)地受損和擴(kuò)張，主要表現(xiàn)為呼吸困難、咳嗽、咯血、精神萎靡及反復(fù)胸部不適[1]。由于人口老齡化，以及胸部高分辨CT(HRCT)掃描的廣泛使用和人們對(duì)這種疾病的更多認(rèn)識(shí),近年來(lái)國(guó)際上報(bào)道的支氣管擴(kuò)張癥患病率有所升高[2-3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年美國(guó)和英國(guó)的支氣管擴(kuò)張癥患病率分別約為139/10萬(wàn)和526/10萬(wàn)[4-5]。我國(guó)人口基數(shù)大，支氣管擴(kuò)張癥患者理論上不在少數(shù)，但是長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)這一疾病缺乏重視，到目前為止，我國(guó)尚未進(jìn)行大規(guī)模、可信度較高的流行病學(xué)研究，支氣管擴(kuò)張癥患病率沒(méi)有確切數(shù)據(jù)。據(jù)初步估計(jì)，在中國(guó)40歲以上的成年人中，支氣管擴(kuò)張癥的患病率約為1.2%[6]。早期診斷及早期干預(yù)，對(duì)于延緩支氣管擴(kuò)張癥的發(fā)展及降低支氣管擴(kuò)張癥死亡率有著重要的意義。近年來(lái)，生物標(biāo)志物在支氣管擴(kuò)張癥中的研究引起了臨床界的重視，對(duì)支氣管擴(kuò)張癥相關(guān)生物標(biāo)志物的研究可以幫助臨床醫(yī)生早期識(shí)別支氣管擴(kuò)張癥，評(píng)估患者支氣管擴(kuò)張癥的嚴(yán)重程度，預(yù)測(cè)患者支氣管擴(kuò)張癥預(yù)后及為支氣管擴(kuò)張癥的治療提供新的方案。這有助于優(yōu)化支氣管擴(kuò)張癥患者的管理、提高治療效率，改善患者的預(yù)后及降低死亡率?，F(xiàn)對(duì)近年來(lái)支氣管擴(kuò)張癥相關(guān)生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展作以下綜述。

中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶(NE)

中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶(NE)是一種蛋白水解酶，由中性粒細(xì)胞儲(chǔ)存和分泌，其主要來(lái)源于中性粒細(xì)胞溶酶體[7]。NE在抵抗微生物感染中具有著重要作用，是構(gòu)成機(jī)體防御體系的重要一環(huán)，但是在病理情況下，NE能夠水解中性粒細(xì)胞彈性蛋白進(jìn)而引起組織損傷以及重塑，使臟器正常結(jié)構(gòu)及功能發(fā)生改變[8-9]。研究表明，在支氣管擴(kuò)張癥患者中，無(wú)論患者處于穩(wěn)定期還是急性加重期，痰NE水平都高于健康人[8]。Chalmers等人[10]通過(guò)對(duì)433例患者進(jìn)行為期三年的病例前瞻性研究，發(fā)現(xiàn)痰NE活性與支氣管擴(kuò)張嚴(yán)重程度指數(shù)呈正相關(guān)(r=0.49，P<0.0001)，且與MRC呼吸困難評(píng)分、預(yù)計(jì)FEV1%及支氣管擴(kuò)張癥的影像學(xué)嚴(yán)重程度均呈正相關(guān)，在三年的隨訪中，痰NE升高與更高的急性加重頻率相關(guān)(P<0.0001)。Oriano等人[11]開(kāi)展了一項(xiàng)對(duì)照研究，把痰中NE≥20ug/mL和痰中NE<20 ug/mL的患者分為兩組，發(fā)現(xiàn)對(duì)于痰中NE≥20ug/mL的一組，患者病情嚴(yán)重程度較重，日排痰量較高且銅綠假單胞菌定植率更高。Chalmers[12]和Murray[13]證明長(zhǎng)期霧化吸入慶大霉素顯著降低了痰NE活性，有利于減少支氣管擴(kuò)張惡化的風(fēng)險(xiǎn)，改善氣道炎癥和臨床預(yù)后。Liu等人[14]證明支氣管擴(kuò)張癥患者使用羅紅霉素可以降低支氣管擴(kuò)張患者的痰NE水平，表明大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素對(duì)支氣管擴(kuò)張的治療是有效的。綜上所述，痰NE在支氣管擴(kuò)張穩(wěn)定期或急性加重期以及局部或全身抗生素治療中都是有用的生物標(biāo)志物。NE還與病情惡化的風(fēng)險(xiǎn)、下一次病情惡化的時(shí)間和各種原因的死亡率有關(guān)。綜上所述，許多研究人員都將目光聚集該領(lǐng)域。與健康人群相比，支氣管擴(kuò)張癥患者中，NE水平處于異常水平，因此，對(duì)于支氣管擴(kuò)張癥患者，及時(shí)跟蹤并準(zhǔn)確測(cè)定NE水平將具有重要意義。另一方面，鑒于相關(guān)研究[12-14]，研發(fā)相應(yīng)靶向藥物抑制NE活性，就顯得尤為重要。

降鈣素原(PCT)

降鈣素原(PCT)是降鈣素的前體，在正常人血清中含量非常低，但是當(dāng)人體處于細(xì)菌感染時(shí)，體內(nèi)PCT水平迅速升高[15]。因此PCT已被廣泛作為呼吸道疾病細(xì)菌感染的生物標(biāo)志物[16]。鄭亮等人[17]在一項(xiàng)回顧性研究中納入120例支氣管擴(kuò)張癥急性加重期的病人，血清PCT取臨界值為0.25 μg/L，當(dāng)血清PCT大于0.25 μg/L時(shí)，患者痰細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性率顯著升高(P<0.05)。吳小玲等人[18]在研究中發(fā)現(xiàn)，相比于根據(jù)CRP水平或經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用抗生素，根據(jù)血清PCT的水平來(lái)指導(dǎo)應(yīng)用抗生素，患者的住院天數(shù)、住院費(fèi)用以及抗生素應(yīng)用天數(shù)更低(P<0.05)。以上研究表明，血清PCT在細(xì)菌感染導(dǎo)致的支氣管擴(kuò)張癥急性加重是有意義的，且可以指導(dǎo)抗生素的應(yīng)用。然而在國(guó)外的一些研究中指出，雖然血清PCT在細(xì)菌感染引起的支氣管擴(kuò)張癥急性加重的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)中是有用的，但是無(wú)相關(guān)證據(jù)證明血清PCT在病毒或真菌感染引起的支氣管擴(kuò)張癥急性加重是有意義的[19-20]。不過(guò)最近Good等人[21]的一項(xiàng)研究首次調(diào)查了痰，而不是血清中的PCT水平，結(jié)果表明，與血清PCT相比，支氣管擴(kuò)張癥急性加重期住院患者的痰中PCT水平顯著升高。這種新的痰生物標(biāo)志物有可能幫助評(píng)估和治療支氣管擴(kuò)張，不足的是，被納入的患者只有15名，樣本量太小，導(dǎo)致結(jié)果并不是很有說(shuō)服力，但是也為我們研究PCT與支氣管擴(kuò)張癥的關(guān)系提供了一個(gè)新的思路。總之，PCT對(duì)于支氣管擴(kuò)張癥的診斷及指導(dǎo)抗生素的治療是有價(jià)值的，痰PCT對(duì)于支氣管擴(kuò)張癥的價(jià)值，未來(lái)需要我們更多的研究。目前PCT在臨床上的價(jià)值已得到證實(shí)，隨著PCT在支氣管擴(kuò)張癥的作用不斷的被研究出，檢測(cè)PCT水平不僅可以用于預(yù)測(cè)支氣管擴(kuò)張癥的急性加重，而且可以指導(dǎo)患者的抗菌藥物應(yīng)用，減輕支氣管擴(kuò)張癥患者的細(xì)菌耐藥危機(jī)。

抗菌肽LL-37

抗菌肽在人體抵抗微生物病原體的感染中起著重要作用[22]?？咕腖L-37作為抗菌肽家族中的重要的一員，具有廣譜抗菌作用[23]。但是在一些慢性感染性疾病的背景下，反復(fù)的感染引起過(guò)度的抗菌肽殺傷作用，結(jié)果抗菌肽不僅沒(méi)有清除細(xì)菌反而進(jìn)一步刺激炎癥[24]。炎癥的持續(xù)存在導(dǎo)致過(guò)度的抗菌肽殺傷作用，從而形成一個(gè)惡性循環(huán)。在支氣管擴(kuò)張癥反復(fù)感染的背景下，抗菌肽與支氣管擴(kuò)張癥的關(guān)系引起了研究者的興趣。Sibila等人[25]對(duì)135例患者進(jìn)行的為期12個(gè)月的病例前瞻性研究發(fā)現(xiàn)痰中抗菌肽LL-37的升高與疾病嚴(yán)重程度、疾病活動(dòng)性和氣道感染有關(guān)，當(dāng)臨界點(diǎn)取1500 ng/mL時(shí)，LL-37≥1500 ng/mL時(shí)，支氣管擴(kuò)張癥患者急性加重頻率更高(IRR=1.57, 95%CI1.04～2.37,P=0.02)。楊歡歡等人[26]對(duì)154例支氣管擴(kuò)張癥患者的分組研究中，通過(guò)計(jì)算支氣管擴(kuò)張嚴(yán)重程度指數(shù)(BSI)將患者分為輕度組(54 例)、中度組(33 例)及重度組(67 例)，測(cè)定上述患者外周血和支氣管肺泡灌洗液(BALF)中的LL-37水平，研究證明3個(gè)組BALF中LL-37 水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，BALF中LL-37水平與BSI評(píng)分呈正相關(guān)(r=0.32，P<0.05)。上述研究表明LL-37有望成為預(yù)測(cè)支氣管擴(kuò)張患者未來(lái)惡化風(fēng)險(xiǎn)的新生物標(biāo)記物，深入研究其機(jī)制不僅有助于為支氣管擴(kuò)張癥的治療提供新的靶點(diǎn)，而且可以評(píng)估支氣管擴(kuò)張癥嚴(yán)重程度。

基質(zhì)金屬金屬蛋白酶(MMPs)

基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是很多蛋白酶的合稱(chēng)，因這些蛋白酶都需要金屬離子作為輔因子而得名，最初認(rèn)為它們的主要功能是降解細(xì)胞外基質(zhì)的各種成分，隨著研究深入，發(fā)現(xiàn)基質(zhì)金屬蛋白酶參與骨骼重塑、血管生成、免疫和傷口愈合等生理過(guò)程[27]?；|(zhì)金屬蛋白酶目前有26種蛋白酶，編號(hào)分別為MMP1-26。MMP-9是基質(zhì)金屬蛋白酶中的一個(gè)重要成員，能參與分解肺內(nèi)的細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜,在肺內(nèi)呼吸道的重建有著重要作用，它還能調(diào)節(jié)其他蛋白酶及細(xì)胞因子的活性，如保護(hù)中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶活性[28]。TIMP-1是MMP-9的抑制劑，廣泛存在于組織和體液中。支氣管擴(kuò)張癥主要為中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，該細(xì)胞可產(chǎn)生MMP-9，MMP-9從而可以對(duì)支氣管基質(zhì)產(chǎn)生一定破壞[29]。Guan等人[30]納入的在167名接受篩查的受試者中，分為支擴(kuò)組(102例)和健康組(22例)，測(cè)定痰中MMP-9和TIMP-1水平，研究表明支氣管擴(kuò)張癥患者痰中相比于健康人MMP-9(3628.0 ng/mLvs112.6 ng/mL)、TIMP-1(3.3ngmLvs2.0 ng/mL)及MMP-9/TIMP-1比值(1106.0vs57.4)均顯著升高(均P<0.01)，且MMP-9水平和MMP-9/TIMP-1比值的顯著升高與支氣管擴(kuò)張癥狀持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、HRCT評(píng)分較高、痰細(xì)菌載量、支氣管擴(kuò)張嚴(yán)重程度指數(shù)(BSI)呈正相關(guān)(均P<0.01)。金前等人[31]的研究證明支氣管擴(kuò)張癥的患者在氣管內(nèi)膜活檢組織中的MMP-9明顯高于健康人，且TIMP-1/MMP-9比值遠(yuǎn)低于健康人，在銅綠假單胞菌感染的支氣管擴(kuò)張癥患者TIMP-1/MMP-9比值更低。上述研究基質(zhì)金屬蛋白酶可能是潛在的評(píng)估支氣管擴(kuò)張嚴(yán)重程度和預(yù)測(cè)支氣管擴(kuò)張癥未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的有用生物標(biāo)志物，同時(shí)為基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑在未來(lái)的臨床應(yīng)用提供了理論依據(jù)。同時(shí)，不少課題組指出，未來(lái)的研究不應(yīng)局限于MMP-9,基質(zhì)金屬蛋白酶家族的其他成員也值得我們深入研究，不同成員的聯(lián)合應(yīng)用可能會(huì)讓基質(zhì)金屬蛋白酶在支氣管擴(kuò)張癥的作用得到更好的證實(shí)。這在一定程度上給研究人員指明方向，相關(guān)成果值得期待。

維生素D

關(guān)于維生素D人們最為熟知的是它可以維持人體鈣磷代謝的平衡[32]。最近研究表明，維生素D還具有多種免疫調(diào)節(jié)作用[33]，其缺乏與呼吸道感染風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[34-35]。因此，有理由假設(shè)維生素D缺乏和支氣管擴(kuò)張癥之間有直接聯(lián)系。一項(xiàng)小鼠模型研究表明，小鼠的肺內(nèi)結(jié)構(gòu)改變和肺功能的降低與體內(nèi)缺乏維生素D有直接關(guān)系[36]。由Chalmers等人[37]納入的402名支氣管擴(kuò)張癥穩(wěn)定期患者進(jìn)行血清維生素D測(cè)量，并對(duì)他們進(jìn)行為期三年的隨訪調(diào)查，研究發(fā)現(xiàn)超過(guò)半數(shù)的支氣管擴(kuò)張癥患者缺乏維生素D，維生素D缺乏的患者氣管更容易定植細(xì)菌(P<0.0001)，維生素D缺乏患者預(yù)測(cè)的FEV1%較低(P=0.002)，急性加重更頻繁(P=0.04)。最近的Ferri等人[38]在納入57名支氣管擴(kuò)張癥患者的研究中驗(yàn)證了Chalmers等人觀點(diǎn)，其中57名患者中64%的患者維生素D缺乏，而且發(fā)現(xiàn)血清維生素D水平與Bhalla評(píng)分(R2=0.68,P<0.001)和支氣管擴(kuò)張癥嚴(yán)重程度指數(shù)(BSI)(R2=0.58,P<0.0001)相關(guān)，這種相關(guān)性似乎強(qiáng)于其他炎癥標(biāo)志物，如ESR和CRP(R2=0.33,P=0.001和R2=0.39,P=0.001)。上述研究證明，維生素D可以很好的預(yù)測(cè)支氣管擴(kuò)張癥的臨床和影像學(xué)嚴(yán)重程度,未來(lái)的研究應(yīng)該更好地闡明維生素D缺乏癥和支氣管擴(kuò)張癥之間的關(guān)系，明確維生素D缺乏對(duì)支氣管擴(kuò)張癥的影響是直接還是間接的。

其他生物標(biāo)記物

肝素結(jié)合蛋白(HBP)作為一種具有抗菌活性的多功能炎癥介質(zhì)，來(lái)源于多形核白細(xì)胞,可以促進(jìn)單核細(xì)胞的募集、黏附和外滲,有顯著的抗菌活性、趨化特性及調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)作用[39]。Leyah等人[40]納入121例支氣管擴(kuò)張癥患者，對(duì)患者進(jìn)行為期3年的隨訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)患者痰液中HBP濃度與痰液中其他中性粒細(xì)胞標(biāo)記物(如NE)呈中度正相關(guān)(r=0.52，P<0.0001)。HBP濃度與MRC呼吸困難評(píng)分呈正相關(guān)(r=0.32，P=0.004)，與FEV1呈負(fù)相關(guān)(r=-0.24，P=0.0086)，較高的痰HBP值與和支氣管擴(kuò)張嚴(yán)重程度指數(shù)(BSI)(r=0.445，P<0.0001)和FACED(r=0.34，P=0.001)相關(guān)。研究表明HBP可能是支氣管擴(kuò)張癥患者氣道炎癥和疾病嚴(yán)重程度的潛在生物標(biāo)志物。

和肽素是近年來(lái)臨床上新發(fā)現(xiàn)的的生物標(biāo)志物，它源于精氨酸加壓素，是前精氨酸加壓素原C末端一個(gè)組成部分，由于和肽素與慢性疾病的嚴(yán)重程度和預(yù)后之間有著密切聯(lián)系，因此和肽素被認(rèn)為是慢性疾病急性加重的預(yù)后標(biāo)志物[41]。溫輝等人[42]研究證明血清和肽素聯(lián)合支氣管擴(kuò)張癥的其他生物標(biāo)志物，如降鈣素原及C-反應(yīng)蛋白，有利于預(yù)測(cè)支氣管擴(kuò)張癥的急性加重，可作為早期診斷支氣管擴(kuò)張癥合并感染的新型的生物學(xué)指標(biāo)。

中性粒細(xì)胞/淋巴細(xì)胞比值(NLR)最近被用來(lái)早期診斷感染性疾病的新型生物學(xué)指標(biāo)。Georgakopoulou等人[43]納入的80例支氣管擴(kuò)張癥急性加重期患者，分為痰細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性組(52例)和痰細(xì)菌培養(yǎng)陰性組(28例)，痰細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性患者的平均NLR值為10.5±9.1，痰細(xì)菌培養(yǎng)陰性患者的平均值為6.7±3.6(P<0.012)，銅綠假單胞菌患者的平均NLR值為10.1±9.5，分離出其他微生物的患者的平均值為10.8±8.9(P=0.784)。上述研究表明NLR在預(yù)測(cè)支氣管擴(kuò)張癥急性加重可能具有著重要的意義。

上述三種生物標(biāo)志物都不同程度的參與了支氣管擴(kuò)張癥的炎癥反應(yīng)，盡管相應(yīng)研究目前都處在初級(jí)階段，但近五年國(guó)內(nèi)外不斷有研究成果涌現(xiàn)出來(lái)，有理由相信在未來(lái)它們?cè)谥夤軘U(kuò)張癥中的作用會(huì)不斷凸顯。

總結(jié)與展望

綜上所述，生物標(biāo)志物不僅可以作為支氣管擴(kuò)張癥的早期診斷指標(biāo)，也可以監(jiān)測(cè)支氣管擴(kuò)張癥的病情變化、判斷患者預(yù)后。近年來(lái)，對(duì)支氣管擴(kuò)張癥的生物學(xué)標(biāo)志物研究取得了很大的進(jìn)展。但是由于支氣管擴(kuò)張癥的異質(zhì)性，導(dǎo)致其生物標(biāo)志物大多缺乏特異性與高敏感性。不過(guò)隨著研究人員對(duì)支氣管擴(kuò)張癥這一疾病的重視，現(xiàn)在已經(jīng)被證實(shí)的生物標(biāo)志物將會(huì)被更深入的研究，新的生物標(biāo)志物也會(huì)被不斷挖掘，生物標(biāo)志物缺乏特異性與高敏感性這一問(wèn)題有望得到合理解決，使支氣管擴(kuò)張癥的治療有新的突破，同時(shí)實(shí)現(xiàn)支氣管擴(kuò)張癥的個(gè)體化、人性化治療。