COPD患者血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與病情嚴(yán)重程度的相關(guān)性及發(fā)病危險因素分析

王海濱，韓蕃頡，楊文平，白曉月

山東省濟(jì)南市人民醫(yī)院呼吸科，山東濟(jì)南 271100

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種以持續(xù)氣流受限為特征的疾病，與肺部、氣道對有害顆?；驓怏w異常的炎性反應(yīng)有密切關(guān)系[1]。隨著環(huán)境的惡化，COPD發(fā)病率逐年上升，不僅嚴(yán)重?fù)p傷患者肺功能，還會影響其勞動能力，給家庭及社會均造成了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[2]。COPD穩(wěn)定期與急性期的治療和預(yù)后差異較大，但目前臨床尚不完全明確其發(fā)病機(jī)制，故對其判斷多以癥狀為主，還缺乏客觀的檢驗(yàn)指標(biāo)。顆粒蛋白前體(PGRN)由多種細(xì)胞表達(dá)，富含半胱氨酸分泌蛋白，參與了神經(jīng)退化、腫瘤發(fā)生、炎癥、傷口愈合等眾多病理生理過程[3]。研究發(fā)現(xiàn)，在多種自身免疫性疾病和炎癥性疾病中，PGRN扮演重要角色，而COPD作為一種慢性炎癥性疾病，其PGRN水平升高[4]。生長分化因子-15(GDF-15)由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，正常情況下表達(dá)較少，但在缺血、缺氧、氧化應(yīng)激等環(huán)境下可出現(xiàn)高表達(dá)，研究證實(shí)，COPD患者血清GDF-15水平明顯升高，其可作為診斷COPD的生物標(biāo)志物[5]。NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NLRP3)炎性小體是免疫系統(tǒng)中一種模式識別受體，參與了感染性疾病和自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展[6]。雖有研究分別報道了上述指標(biāo)對COPD診斷的價值，但探討其聯(lián)合診斷COPD的價值及對病情嚴(yán)重程度判斷的研究較少，基于此，本研究擬探討血清中PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與COPD病情嚴(yán)重程度的關(guān)系，并分析其發(fā)病相關(guān)危險因素，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取本院2020年1—5月收治的216例COPD患者為COPD組，均經(jīng)肺功能檢查確診，存在不同程度的呼吸困難、氣短、咳痰、慢性咳嗽等癥狀，根據(jù)不同病情分為2組，穩(wěn)定期組121例，其中男85例，女36例；年齡38～86歲，平均(63.54±8.57)歲；體質(zhì)量指數(shù)(BMI)19.5～25.8 kg/m2，平均(22.05±2.35)kg/m2；10例糖尿病，7例高血壓，82例有吸煙史。急性期組95例，其中男63例，女32例；年齡37～88歲，平均(63.72±8.85)歲；BMI 19.2～24.6 kg/m2，平均(22.08±2.34)kg/m2；7例糖尿病，6例高血壓，75例有吸煙史。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)符合COPD相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)者[7]；(2)無支氣管擴(kuò)張者；(3)無支氣管哮喘者；(4)無心力衰竭者。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)嚴(yán)重肝腎功能不全者；(2)癌癥患者；(3)血液系統(tǒng)疾病者；(4)近3個月使用免疫抑制劑者；(5)嚴(yán)重免疫系統(tǒng)疾病者。另選取同期本院體檢健康者100例為健康對照組，其中男69例，女31例；年齡38～88歲，平均(63.71±8.82)歲；BMI 19.2～25.9 kg/m2，平均(22.11±2.42)kg/m2；7例糖尿病，5例高血壓，52例有吸煙史。各組研究對象一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。本研究經(jīng)本院倫理委員會批準(zhǔn)，患者及家屬均知情同意并簽署知情同意書。

1.2方法 問卷調(diào)查：根據(jù)文獻(xiàn)[8]設(shè)計調(diào)查問卷，包括性別、年齡、既往患病史、營養(yǎng)狀況、暴露狀況、呼吸道相關(guān)癥狀、燃料類型、人均居住面積、文化程度、家庭經(jīng)濟(jì)收入、居住環(huán)境等。肺功能檢測：選擇COSMED便攜式肺功能儀(型號Pony FX)檢測所有研究對象的肺功能，統(tǒng)一校正各參數(shù)值，吹出合格肺功能曲線圖3條，采集用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼氣容積(FEV1)、第1秒用力呼氣容積占用力肺活量比值(FEV1/FVC)等肺活量指標(biāo)。血清指標(biāo)檢測：抽取健康對照組體檢當(dāng)日和COPD組入院次日清晨5 mL空腹靜脈血，3 000 r/min離心10 min，取上清液，選擇美國貝克曼庫爾特全自動生化分析儀(型號AU5800)，通過酶聯(lián)免疫吸附測定檢測血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平，試劑盒均購自杭州聯(lián)科美訊生物醫(yī)藥技術(shù)有限公司，所有操作嚴(yán)格按照儀器和試劑盒說明書進(jìn)行。

2 結(jié) 果

2.1COPD發(fā)病相關(guān)單因素分析 COPD組家族呼吸道疾病史、化學(xué)品暴露或職業(yè)粉塵、吸煙人數(shù)占比均高于健康對照組(P<0.05)。見表1。

2.2影響COPD發(fā)病的多因素Logistic回歸分析 以家族呼吸道疾病史(是=1；否0)、化學(xué)品暴露或職業(yè)粉塵(是=1；否0)、吸煙(是=1；否0)為自變量，以是否為COPD為因變量(是=1；否0)，多因素Logistic回歸分析結(jié)果顯示，家族呼吸道疾病史、化學(xué)品暴露或職業(yè)粉塵、吸煙為影響COPD發(fā)病的獨(dú)立危險因素(P<0.05)。見表2。

表1 COPD發(fā)病相關(guān)單因素分析[n(%)]

表2 影響COPD發(fā)病的多因素Logistic回歸分析

2.33組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平比較 急性期組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平高于穩(wěn)定期組，穩(wěn)定期組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平高于健康對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 3組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平比較

2.43組肺功能指標(biāo)比較 急性期組FEV1/FVC、FVC、FEV1低于穩(wěn)定期組，穩(wěn)定期組FEV1/FVC、FVC、FEV1低于健康對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

表4 3組肺功能指標(biāo)比較

2.5血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性 Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯示，血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與FEV1/FVC、FVC、FEV1均呈正相關(guān)(P<0.05)。見表5。

表5 血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性

2.6PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體對COPD的診斷價值 ROC曲線結(jié)果顯示，除PGRN+GDF-15聯(lián)合檢測COPD的靈敏度與PGRN+NLRP3炎性小體聯(lián)合檢測COPD的特異度高于PGRN+GDF-15+NLRP3炎性小體聯(lián)合檢測外，PGRN+GDF-15+NLRP3炎性小體聯(lián)合檢測COPD的曲線下面積(AUC)、準(zhǔn)確度、靈敏度和特異度均高于各指標(biāo)單獨(dú)及兩兩聯(lián)合檢測。見表6。

表6 PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體對COPD的診斷價值

3 討 論

COPD是臨床常見氣道炎癥性疾病，可分為穩(wěn)定期與急性期，急性期病情進(jìn)展迅速，較穩(wěn)定期病死率明顯升高，因此有必要積極預(yù)防COPD穩(wěn)定期向急性期發(fā)展，對挽救患者生命安全有重要意義。但目前臨床尚不完全明確COPD的發(fā)病機(jī)制，還缺乏有效的檢驗(yàn)指標(biāo)，血常規(guī)、C-反應(yīng)蛋白和白細(xì)胞計數(shù)等指標(biāo)雖然能判斷患者炎癥程度，但血常規(guī)易受臨床波動影響，靈敏度和特異度較低，故不能準(zhǔn)確反映患者情況[9]。C-反應(yīng)蛋白主要由肝臟產(chǎn)生，正常情況下水平較低，當(dāng)機(jī)體被感染后C-反應(yīng)蛋白水平則會升高，因此能幫助判斷機(jī)體感染程度，但其屬于非特異性炎癥標(biāo)志物，很容易受其他因素干擾而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性[10]。MARTINEZ等[11]研究認(rèn)為，聯(lián)合降鈣素原和高敏C-反應(yīng)蛋白可提升診斷COPD的準(zhǔn)確性，但還缺乏大樣本研究證實(shí)。

PGRN為一種多功能分泌性生長因子，在多種組織中廣泛表達(dá)，特別是在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等慢性炎癥性疾病中，其水平與疾病嚴(yán)重程度有密切關(guān)系[12]。PGRN在肺內(nèi)主要由上皮細(xì)胞表達(dá)，研究表明，當(dāng)機(jī)體被細(xì)菌感染后，PGRN水平明顯升高[13]。一項(xiàng)動物模型研究顯示，在氣道上皮細(xì)胞中PGRN誘導(dǎo)氣道上皮細(xì)胞凋亡[14]。GDF-15為轉(zhuǎn)化生長因子β超家族成員，正常人體中GDF-15水平極低，但若發(fā)生炎性反應(yīng)、心臟負(fù)荷加重、缺血、缺氧等情況則會導(dǎo)致GDF-15水平升高，并發(fā)揮保護(hù)性調(diào)節(jié)作用，如抗組織損傷和炎性反應(yīng)等[15]。以往臨床主要通過GDF-15評估心血管異常，但近期研究發(fā)現(xiàn)，在病理狀態(tài)下，肺血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺組織也會引起GDF-15水平升高，同時還發(fā)現(xiàn)缺氧、氧化應(yīng)激等刺激均會誘導(dǎo)肺血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生大量GDF-15[16]，故推測其與肺栓塞、COPD等發(fā)病有關(guān)。NLRP3炎性小體為機(jī)體固有免疫主要組成部分，激活后能抵抗病毒、細(xì)菌等外來病原體，研究表明，異常激活的炎性小體可促進(jìn)與疾病相關(guān)的慢性炎癥的發(fā)生，在氧化應(yīng)激所致?lián)p傷和感染所致病原相關(guān)分子模式的信號刺激下，炎性小體信號分子被激活，可促進(jìn)NLRP3結(jié)合配體，形成NLRP3炎性小體，激活半胱天冬酶1，誘導(dǎo)并釋放白細(xì)胞介素等炎癥介質(zhì)，出現(xiàn)一系列炎性反應(yīng)[17]，因此其也參與了COPD的發(fā)生和發(fā)展。本研究中急性期組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平高于穩(wěn)定期組，穩(wěn)定期組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平高于健康對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平可隨著病情的加重而升高。肺功能檢測是臨床診斷COPD的“金標(biāo)準(zhǔn)”，結(jié)果顯示，急性期組FEV1/FVC、FVC、FEV1低于穩(wěn)定期組，穩(wěn)定期組FEV1/FVC、FVC、FEV1低于健康對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明隨著病情的加重，肺功能指標(biāo)水平也明顯降低。Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯示，血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與FEV1/FVC、FVC、FEV1均呈正相關(guān)(P<0.05)，說明血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體與肺功能指標(biāo)明顯相關(guān)，也可以作為評估COPD病情嚴(yán)重程度的指標(biāo)。ROC曲線結(jié)果顯示，除PGRN+GDF-15聯(lián)合檢測COPD的靈敏度與PGRN+NLRP3炎性小體聯(lián)合檢測COPD的特異度高于PGRN+GDF-15+NLRP3炎性小體聯(lián)合檢測外，PGRN+GDF-15+NLRP3炎性小體聯(lián)合檢測COPD的AUC、準(zhǔn)確度、靈敏度和特異度均高于各指標(biāo)單獨(dú)及兩兩聯(lián)合檢測，說明血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體聯(lián)合檢測COPD的價值更高，可有效預(yù)測COPD進(jìn)展情況。COPD可引起呼吸困難、氣短、咳痰、慢性咳嗽等癥狀，嚴(yán)重降低了患者生活質(zhì)量，且目前尚無特效藥物進(jìn)行治療，故提前做好防護(hù)措施十分重要。本研究多因素Logistic回歸分析結(jié)果顯示，存在家族呼吸道疾病史出現(xiàn)COPD的風(fēng)險為無家族呼吸道疾病史的2.418倍(P<0.05)，分析原因是COPD具有典型的家族聚集傾向和多基因遺傳特點(diǎn)，因此若父母存在COPD則易遺傳到下一代。但也有研究認(rèn)為，COPD的家族聚集傾向可能與家族的共同暴露因素和生活環(huán)境有關(guān)[18]，還需大樣本研究進(jìn)一步確定。存在化學(xué)品暴露或職業(yè)粉塵出現(xiàn)COPD的風(fēng)險為無化學(xué)品暴露或職業(yè)粉塵的2.080倍(P<0.05)，分析原因?yàn)殚L期接觸職業(yè)粉塵或存在化學(xué)品暴露會改變呼吸道上皮細(xì)胞病理及生理特性，增加肺泡間質(zhì)中炎癥介質(zhì)，誘發(fā)肺部疾病，故應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)，佩戴口罩，做好安全防范意識，降低患病風(fēng)險[19]。吸煙出現(xiàn)COPD的風(fēng)險為不吸煙的2.456倍(P<0.05)，分析原因是煙草中含有大量有害顆粒，會引起多種疾病，同時長期吸煙會刺激氣道引起氣道慢性損傷。TALIKKA等[20]研究發(fā)現(xiàn)，吸煙還會引起支氣管痙攣，提高氣道阻力，并損傷支氣管上皮纖毛，紊亂其排列，縮短其長度，降低氣道局部抵抗力，因此應(yīng)加大戒煙力度，禁止公共場所吸煙。

綜上所述，COPD患者血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平升高，且與病情嚴(yán)重程度相關(guān)，上述指標(biāo)聯(lián)合檢測可有效預(yù)測COPD進(jìn)展情況；家族呼吸道疾病史、化學(xué)品暴露或職業(yè)粉塵、吸煙為影響COPD發(fā)病的獨(dú)立危險因素，應(yīng)加強(qiáng)職業(yè)防護(hù)，宣傳公共場所禁止吸煙，降低COPD發(fā)生率。