慢性阻塞性肺疾病患者血漿溶血磷脂酸和可溶性ST2的表達(dá)水平及其臨床意義*

洪靜雪 黃鐘 張妤 盧獻(xiàn)靈

(石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院1.呼吸內(nèi)一科;2.急診內(nèi)科,新疆 石河子 832000)

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一種可預(yù)防和治療的疾病,但近年來死亡率不斷上升,已成為全球人類第三大死因[1-3]。COPD與氣道的慢性炎癥有關(guān),表現(xiàn)為多種炎癥細(xì)胞的浸潤及炎癥因子的改變[4]。溶血磷脂酸(Lysophosphatidic acid, LPA)是一種水溶性小分子甘油磷脂,廣泛存在于血液、各種組織和體液中,其生物學(xué)功能是由細(xì)胞外信號通過至少六個7跨膜G蛋白偶聯(lián)受體驅(qū)動的[5]。LPA參與肺的多種病理過程,包括炎癥、纖維化和癌癥等[6-8]。有研究發(fā)現(xiàn),LPA水平與COPD急性加重的發(fā)生率有關(guān)[9],提示LPA可能參與了COPD的發(fā)生發(fā)展,但其發(fā)揮作用的機(jī)制尚未被闡明。ST2是白細(xì)胞介素-1(IL-1)受體家族的成員,也稱為白介素1受體樣蛋白1(IL1RL-1),ST2有兩種主要的異構(gòu)體,跨膜型(ST2L)和可溶型(sST2)[10]。IL-33與ST2L的結(jié)合引起多效性作用[11],可溶型sST2可以以高親和力結(jié)合IL-33,阻斷IL-33/ST2L之間相互作用[12]。有研究表明,LPA可促進(jìn)人支氣管上皮細(xì)胞sST2的生成與釋放[13],提示LPA發(fā)揮作用的機(jī)制可能與sST2有關(guān)。但目前LPA與sST2之間聯(lián)系的相關(guān)機(jī)制以及LPA與sST2在COPD發(fā)病機(jī)制中的作用需要進(jìn)一步探索。本試驗擬通過研究血漿中LPA、sST2在慢阻肺患者的不同階段和健康人中的表達(dá)水平,以探討LPA與sST2的關(guān)系及兩者在COPD疾病發(fā)生發(fā)展中的作用及臨床意義。

1 資料與方法

1.1 研究對象 本研究對象為本院呼吸一科在2021年10月-2022年6月期間因COPD急性加重而收住院的患者42例,診斷符合中華醫(yī)學(xué)會呼吸病學(xué)分會慢性阻塞性肺疾病學(xué)組于2021年修訂的《慢性阻塞性肺疾病診治指南》[14]中的診斷標(biāo)準(zhǔn)者納入本研究：①年齡≥40歲和(或)有危險因素暴露史、慢性咳嗽、咳痰。②使用支氣管舒張劑后FEV1/FVC<0.7。排除標(biāo)準(zhǔn)：①支氣管哮喘、矽肺、肺結(jié)核、間質(zhì)性肺疾病等慢性肺部疾病的患者。②有冠心病、動脈粥樣硬化、2型糖尿病、腫瘤及自身免疫性疾病的患者。③有肝、腎功能不全病史的患者。④在入組前使用過全身皮質(zhì)類固醇藥物、抗生素及免疫抑制劑的COPD患者。⑤不能配合完成肺功能者及不同意、不配合完成本研究者。符合條件者納入COPD急性加重期組,患者經(jīng)止咳平喘等?？浦委熀?氣道癥狀較入院明顯緩解,病情基本恢復(fù)穩(wěn)定者則判定為穩(wěn)定期,為COPD穩(wěn)定期組;選取同時間段于本院體檢的40例健康受試者為對照組。血液樣本及基本信息收集均獲得患者知情同意并通過醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(KJX-2021-072-01)。

1.2 方法

1.2.1 一般資料 收集臨床基線資料及白細(xì)胞計數(shù)、中性粒細(xì)胞計數(shù)、紅細(xì)胞分布寬度(RDW)等臨床指標(biāo)。COPD穩(wěn)定期組和對照組進(jìn)行肺功能檢查。

1.2.2 肺功能檢測 在同一?？漆t(yī)師指導(dǎo)下,每例COPD患者應(yīng)用同一臺肺功能儀,按照標(biāo)準(zhǔn)肺功能檢測程序進(jìn)行測定;測定1秒用力呼氣容積(Forced expiratory volume in one second,FEV1 )、用力肺活量(Forced vital capacity,FVC)及第1秒用力呼氣容積占預(yù)計值百分比(Forced expiratory volume in the first second in percent predicted values,FEV1%pred),當(dāng) FEV1/FVC<70%時,定義為氣流受限。

1.2.3 血漿中LPA、sST2的檢測 各組受試者晨起未進(jìn)食情況下抽取外周靜脈血5 mL,放于EDTA.K2抗凝劑管中,以3 000 r/min離心10 min,取上層血漿,儲存在-80 ℃冰箱備用。使用酶聯(lián)免疫吸附法(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)測定血漿中LPA及sST2水平。LPA試劑盒購于武漢云克隆有限公司,sST2試劑盒購于美國KRISHGEN BioSystems。

2 結(jié)果

2.1 一般資料分析 研究納入COPD組男性29例、女性13例,年齡46～82歲,平均(63.79±8.63)歲;對照組男性21例、女性19例, 年齡43～77歲,平均(60.9±7.48)歲。COPD組與對照組在性別、吸煙史、年齡、體重指數(shù)(BMI)方面的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),COPD組FEV1/FVC、FEV1%pred低于對照組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表1。

表1 COPD組與對照組的基線資料比較

2.2 COPD急性加重期、穩(wěn)定期與和對照組LPA、sST2水平的比較 COPD急性加重期的LPA、sST2水平顯著高于穩(wěn)定期,COPD急性加重期、穩(wěn)定期組的LPA、sST2水平顯著高于對照組(均P<0.05),見表2、3。

表2 COPD急性加重期、穩(wěn)定期與對照組LPA水平的比較

表3 COPD急性加重期、穩(wěn)定期與對照組sST2水平的比較

2.3 COPD患者LPA與sST2水平的相關(guān)性分析經(jīng)Pearson相關(guān)性分析表明,COPD急性加重期LPA水平與sST2呈正相關(guān)(P<0.05),穩(wěn)定期LPA水平sST2與呈正相關(guān)(P<0.05)。見表4。

表4 COPD患者LPA與sST2的相關(guān)性分析

2.4 COPD急性加重期患者LPA、sST2水平與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析 COPD患者急性加重期LPA水平與白細(xì)胞計數(shù)、RDW、中性粒細(xì)胞/淋巴細(xì)胞比率(NLR)、血小板/淋巴細(xì)胞比率(PLR)、白蛋白、中性粒細(xì)胞百分比、單核細(xì)胞/高密度脂蛋白比率(MHR)呈正相關(guān)(均P<0.05)。COPD患者急性加重期sST2水平與中性粒細(xì)胞百分比、白細(xì)胞計數(shù)、嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù),RDW、NLR、白蛋白呈正相關(guān)(均P<0.05)。COPD急性加重期患者LPA、sST2水平與年齡、BMI、吸煙和血紅蛋白均無顯著相關(guān)性(P>0.05)。見表5。

表5 COPD組急性加重期LPA、sST2與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析

2.5 COPD穩(wěn)定期患者LPA、sST2水平與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析 COPD患者穩(wěn)定期LPA水平與FEV1%pred、FEV1/FVC呈負(fù)相關(guān)(P<0.05),與白細(xì)胞計數(shù)、RDW、中性粒細(xì)胞百分比、NLR、PLR呈正相關(guān)(P<0.05)。COPD患者穩(wěn)定期sST2水平與FEV1%pred、FEV1/FVC呈負(fù)相關(guān)(P<0.05),與白細(xì)胞計數(shù)、RDW、中性粒細(xì)胞百分比、嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù),NLR、白蛋白呈正相關(guān)(均P<0.05)。COPD患者穩(wěn)定期LPA、sST2水平與年齡、BMI、吸煙史、血紅蛋白、降鈣素原和MHR均無顯著相關(guān)性(P>0.05)。見表6。

表6 COPD組穩(wěn)定期LPA、sST2與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 討論

目前我國COPD總發(fā)病率為8.6%,全國患病人數(shù)已接近1億[15],給國家衛(wèi)生系統(tǒng)增大了很大的負(fù)擔(dān)。因此,對COPD的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行近一步的探索是必要且迫切的,COPD主要的分子病理學(xué)基礎(chǔ)是炎癥、氧化應(yīng)激、蛋白酶與抗蛋白酶失衡[4]。其中最主要的是炎癥機(jī)制,有多種炎癥細(xì)胞參與其中,并伴有炎性因子的變化。本研究將42例COPD患者作為研究對象,40例同期健康受試者作為對照,使用ELISA法檢測各組外周血LPA、sST2水平,并探討兩者之間的關(guān)系。

LPA是一種生物活性溶血磷脂,其化學(xué)結(jié)構(gòu)名稱為1-?；?2-羥基-3-磷酸甘油(1-acyl-2-hydroxy-snglycerol-3-phosphate),所有LPA分子都由連接到磷酸酯頭部基團(tuán)的甘油主鏈組成,并且通過酯鍵連接到不同長度和飽和度的酰基鏈[16]。LPA廣泛存在于血液、各種組織和體液中,近年來,其在多種肺部炎癥性疾病中的作用已有報道[9,17-18]。本研究發(fā)現(xiàn),COPD組患者血漿LPA水平明顯高于對照組,且急性加重期LPA水平明顯高于穩(wěn)定期組,提示LPA參與了COPD患者的炎癥反應(yīng),并可能在疾病的急性加重中發(fā)揮作用,這與Ren等[18]研究結(jié)果相符?？紤]其原因可能是COPD的病理變化包括慢性炎癥,即肺部特定部位炎性細(xì)胞增多,及反復(fù)損傷和修復(fù)導(dǎo)致的支氣管結(jié)構(gòu)變化,而COPD的患者多免疫力低下,易受細(xì)菌、病毒等感染,使病情出現(xiàn)急性加重,引發(fā)急性炎癥反應(yīng),中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等炎癥細(xì)胞聚集,釋放一系列炎癥因子,其中LPA可以促進(jìn)炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生和中性粒細(xì)胞浸潤,同時LPA還可促進(jìn)單核細(xì)胞遷移,并介導(dǎo)單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞的分化,巨噬細(xì)胞釋放活性氧以消除病原體[19-22]。結(jié)合以上,可以認(rèn)為LPA作為一種炎癥因子,在COPD炎癥反應(yīng)中起到重要的作用,因此COPD患者血漿中LPA會升高,并在急性加重期明顯升高,但是對LPA在慢阻肺疾病中發(fā)揮作用的機(jī)制目前尚無法闡明。

有研究發(fā)現(xiàn),LPA可增加支氣管上皮細(xì)胞中sST2表達(dá)和釋放,主要由轉(zhuǎn)錄因子NF-κB和AP-1的激活和組蛋白H3在sST2啟動子區(qū)域的乙酰化所介導(dǎo),同時sST2融合蛋白可抑制LPS誘導(dǎo)的氣道上皮屏障功能障礙[13],本研究相關(guān)性分析也提示,COPD患者急性加重期與穩(wěn)定期的LPA水平與sST2呈較顯著的正相關(guān),這表明LPA在慢阻肺中發(fā)揮作用的機(jī)制可能與sST2有關(guān)。

ST2作為白細(xì)胞介素1受體家族的成員,位于人類2q12染色體上。包括跨膜型(ST2L)和可溶型(sST2),兩者均可與IL-33結(jié)合產(chǎn)生特定效應(yīng)[12]。sST2廣泛分布在各種免疫和炎癥反應(yīng)機(jī)制中,導(dǎo)致不同組織的不同病理生理結(jié)果。近期研究發(fā)現(xiàn),sST2水平在新冠肺炎患者中呈升高趨勢,并且與炎癥和反應(yīng)疾病臨床嚴(yán)重程度的其他標(biāo)志物相關(guān)[23]。在急性低氧性呼吸衰竭患者中,sST2濃度與死亡率密切相關(guān),氣管插管時測量sST2可預(yù)測患者預(yù)后,并且重復(fù)測量sST2可提供關(guān)于呼吸機(jī)脫機(jī)的信息[24]。在本研究中,COPD急性加重期和穩(wěn)定期患者血漿中sST2水平高于對照組,COPD急性加重期患者血漿sST2水平高于穩(wěn)定期,這證明sST2在COPD中同樣存在重要作用,可以認(rèn)為sST2作為一個重要的炎癥因子,參與COPD的炎癥反應(yīng)過程。COPD患者外周血中sST2水平升高,sST2是COPD患者全因死亡率的獨立預(yù)測因子,且其濃度與COPD患者的疾病嚴(yán)重程度和長期預(yù)后相關(guān)[25]。國內(nèi)也有研究發(fā)現(xiàn),COPD急性加重期患者外周血sST2表達(dá)水平升高,并且sST2可以作為判斷疾病預(yù)后的一項臨床指標(biāo)[26]。綜合以上研究結(jié)果,可以認(rèn)為LPA可促進(jìn)sST2的生成,并且兩者在COPD的疾病的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用,但其內(nèi)部分子機(jī)制仍待進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)。

相關(guān)性分析提示,COPD患者急性加重期LPA、sST2水平與中性粒細(xì)胞百分比、白細(xì)胞計數(shù)、NLR、PLR、紅細(xì)胞分布寬度等反映機(jī)體全身炎癥狀態(tài)的指標(biāo)有相關(guān)性,考慮其原因,COPD的發(fā)病機(jī)制與全身炎癥的增加有關(guān),而且在病情加重時,炎癥反應(yīng)會上調(diào)[27]。其中NLR和PLR已成為反應(yīng)COPD患者全身炎癥情況的較為有價值的標(biāo)志物[28],RDW作為循環(huán)紅細(xì)胞的變異系數(shù),反映了紅細(xì)胞的異質(zhì)性,且研究發(fā)現(xiàn)RDW是COPD急性加重患者住院期間和1年死亡率的一個強(qiáng)有力的獨立危險因素[29]。本研究結(jié)果提示LPA、sST2與上述全身炎癥標(biāo)志物相關(guān),并且在病情急性加重時相關(guān)性更高,可以認(rèn)為LPA、sST2的指標(biāo)測定在一定程度上可以反映呼吸道的炎癥負(fù)荷,在COPD中起到反映炎癥嚴(yán)重情況的作用。此外,本研究對LPA、sST2水平與肺功能指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果顯示COPD患者LPA、sST2水平與FEV1%pred、FEV1/FVC呈負(fù)相關(guān),提示LPA、sST2與COPD患者氣流受限情況有關(guān),反映COPD患者病情輕重的主要指標(biāo)即肺功能,這進(jìn)一步證實了LPA、sST2與COPD患者病情密切相關(guān),但其具體機(jī)制尚有待闡明。

本研究仍存在一些缺陷,研究未從縱向監(jiān)測COPD患者從急性加重到恢復(fù)期間的多個時間點的LPA、sST2水平,研究樣本量較小,同時對于LPA與sST2之間的關(guān)系未進(jìn)行進(jìn)一步的體外實驗研究,因此后期有待設(shè)計研究的大型臨床試驗及體外研究進(jìn)一步探索LPA與sST2之間關(guān)系及其在慢阻肺發(fā)病機(jī)制中的作用。

4 結(jié)論

LPA與sST2可能共同參與COPD疾病發(fā)生的炎癥機(jī)制,COPD患者血漿的LPA、sST2水平可能有機(jī)會被用于識別評估COPD患者的病情,但仍需要進(jìn)一步的研究來了解LPA與sST2在COPD發(fā)生發(fā)展中的機(jī)制與聯(lián)系。