GDF-15對(duì)COPD患者嚴(yán)重程度評(píng)估及再次入院的診斷價(jià)值分析*

魏小婉，魯美霞，楚荷瑩

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科一，河南鄭州 450052

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是呼吸系統(tǒng)最常見(jiàn)的慢性氣道炎癥性疾病，在全球死亡病因中排名第3[1]。慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)通常是由于受涼、病毒和細(xì)菌入侵或其他原因引起呼吸道癥狀的短期內(nèi)迅速加重，且需要住院等額外治療。AECOPD常常導(dǎo)致患者肺功能急劇惡化，生活質(zhì)量嚴(yán)重降低，以后更頻繁地發(fā)生病情急性加重及再次住院的情況[2]。研究表明，COPD患者病死率和發(fā)生并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)隨著每一次再次入院而增加[3]。因此，降低再次入院概率是COPD系統(tǒng)化管理的重要目標(biāo)[1-2]。

生長(zhǎng)分化因子-15(GDF-15)又稱(chēng)巨噬細(xì)胞抑制因子-1，是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β超家族成員之一[4]。GDF-15在正常生理?xiàng)l件下正常表達(dá)，但在炎癥、衰老、吸煙、癌癥[5]、氧化應(yīng)激[6]和缺氧等病理?xiàng)l件下水平升高。然而，GDF-15水平與COPD患者因急性加重而再次入院之間的關(guān)系研究較少。本研究探討GDF-15與COPD嚴(yán)重程度的關(guān)系及對(duì)AECOPD患者再次入院的診斷價(jià)值。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取本院2020年8—10月收治的AECOPD患者28例為AECOPD組，穩(wěn)定期COPD患者15例為穩(wěn)定期COPD組，同期在本院進(jìn)行體檢的體檢健康者26例為對(duì)照組。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)診斷為COPD的患者[1]；(2)AECOPD患者來(lái)自本院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科住院患者，有明顯胸悶、氣喘等臨床癥狀；(3)穩(wěn)定期COPD患者無(wú)短期內(nèi)呼吸道癥狀，且3個(gè)月以上未口服糖皮質(zhì)激素或抗菌藥物。

排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)有其他呼吸系統(tǒng)疾病者(如哮喘、活動(dòng)性肺結(jié)核、肺膿腫、肺間質(zhì)纖維化)；(2)嚴(yán)重肝功能衰竭、腎功能損傷、心腦血管疾病、惡性腫瘤患者；(3)年齡大于85歲或小于15歲者。本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(倫理編號(hào)2021-KY-0472-003)，所有受試者均知情同意并簽署知情同意書(shū)。

1.2方法

1.2.1血液標(biāo)本的收集和處理 采用乙二胺四乙酸抗凝管采集COPD患者(入院24 h內(nèi))和體檢健康者外周靜脈血3～5 mL。所有標(biāo)本均在收集6 h內(nèi)處理，將血標(biāo)本放在大型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(德國(guó)Eppendorf)上以4 ℃、250×g離心10 min，得到的上清液轉(zhuǎn)移到無(wú)菌無(wú)酶的小型離心管中，于-80 ℃超低溫冰箱中保存。

1.2.2酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA) 血清中GDF-15水平采用人GDF-15 ELISA試劑盒檢測(cè)。按照廠家說(shuō)明書(shū)，采用梯度稀釋標(biāo)準(zhǔn)(1.25、2.50、10.00、20.00、40.00 ng/mL)稀釋待測(cè)樣品。在孵育、洗滌、顯色、終止后，將空白孔清零，用分光光度儀在波長(zhǎng)為450 nm處測(cè)量每個(gè)孔的吸光度(A)。用標(biāo)準(zhǔn)濃度(橫坐標(biāo))和吸光度(縱坐標(biāo))繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，并計(jì)算函數(shù)方程。根據(jù)公式和A值計(jì)算樣品中GDF-15的血漿水平。

1.3資料收集與隨訪 患者性別、年齡等基本信息于入院當(dāng)天采集，各實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果于患者入院24 h內(nèi)在檢驗(yàn)報(bào)告中查詢(xún)。并依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：降鈣素原(PCT)<0.05 mg/dL、C-反應(yīng)蛋白(CRP)<5 mg/L評(píng)估疾病嚴(yán)重程度。收集COPD評(píng)估測(cè)試問(wèn)卷(CAT)評(píng)分，于入院24 h內(nèi)對(duì)患者進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，并分為<20分、≥20分兩類(lèi)[1]；通過(guò)醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)及檢查報(bào)告收集患者入院24 h內(nèi)肺功能相關(guān)指標(biāo)結(jié)果、住院時(shí)長(zhǎng)等，并根據(jù)慢性阻塞性肺疾病全球倡議指南(GOLD)將其分為4個(gè)等級(jí)，第1秒用力呼氣容積(FEV1)≥80%(GOLD 1級(jí))、FEV1在50%～<80%(GOLD 2級(jí))、FEV1在30%～<50%(GOLD 3級(jí))、FEV1<30%(GOLD 4級(jí))。采用電話(huà)訪談的方式，隨訪AECOPD患者，隨訪時(shí)間截止2021年10月。

2 結(jié) 果

2.1各組基線(xiàn)資料比較 與穩(wěn)定期COPD組和對(duì)照組比較，AECOPD組患者年齡較大，男性占比較多，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 各組基線(xiàn)資料比較

2.2各組實(shí)驗(yàn)室檢查、肺功能、CAT評(píng)分及GOLD分級(jí)比較 AECOPD組CRP水平明顯高于穩(wěn)定期COPD組及對(duì)照組(P<0.05)，但PCT水平在AECOPD組與穩(wěn)定期COPD組中比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.302)。AECOPD組患者肺功能檢查指標(biāo)結(jié)果低于穩(wěn)定期COPD組及對(duì)照組(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 各組實(shí)驗(yàn)室檢查、肺功能、CAT評(píng)分及GOLD分級(jí)比較

2.3各組GDF-15水平比較 AECOPD組患者血清GDF-15水平為(53.71±17.37)pg/mL，穩(wěn)定期COPD組血清GDF-15水平為(34.81±10.51)pg/mL，對(duì)照組血清GDF-15水平為(28.65±9.05)pg/mL，AECOPD組患者血清GDF-15水平明顯高于穩(wěn)定期COPD組和對(duì)照組(P=0.033)。在COPD患者中，吸煙者血清GDF-15水平高于非吸煙者(P=0.005)。將評(píng)估COPD患者嚴(yán)重程度的各指標(biāo)如GOLD、CAT評(píng)分、CRP、PCT等分級(jí)，比較GDF-15水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GOLD 1～2級(jí)患者的GDF-15水平較低，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，CAT評(píng)分<20分、CRP≤5 mg/dL、PCT≤0.05 g/L、FEV1≥80%、FEV1/FVC≥70%的患者GDF-15水平較低(P<0.05)。見(jiàn)表3。

表3 各組GDF-15水平比較或M(IQR)，pg/mL]

續(xù)表3 各組GDF-15水平比較或M(IQR)，pg/mL]

2.4GDF-15水平與各臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析 COPD患者血清GDF-15水平與吸煙數(shù)目、CAT評(píng)分、CRP和PCT均呈正相關(guān)(P<0.05)。此外，AECOPD組患者血清GDF-15水平與住院時(shí)長(zhǎng)呈正相關(guān)(P<0.05)。見(jiàn)表4。

表4 GDF-15水平與各臨床指標(biāo)的相關(guān)性

2.5GDF-15對(duì)AECOPD患者再次入院的診斷價(jià)值 28例AECOPD患者中有1例住院期間死于心搏驟停。因此，對(duì)27例患者進(jìn)行為期1年的隨訪，結(jié)果顯示13例患者因病情急性加重再次入院(再次入院率為48.15%)，其中2例患者死亡(病死率為7.41%)。應(yīng)用ROC曲線(xiàn)分析GDF-15診斷AECOPD患者再次入院的最佳臨界值為51.34 pg/mL，曲線(xiàn)下面積(AUC)為0.718(95%CI0.510～0.930)，靈敏度和特異度分別為69.23%、86.67%。

2.6再次入院組和未再次入院組各項(xiàng)指標(biāo)比較 將AECOPD患者根據(jù)是否再次入院分組，再次入院組14例，未再次入院組14例，結(jié)果發(fā)現(xiàn)再次入院組患者血清GDF-15水平明顯高于未再次入院組患者(P=0.007)，再次入院組患者CAT評(píng)分>20分、GOLD分級(jí)3～4級(jí)及使用呼吸機(jī)占比高于未再次入院組(P<0.05)。見(jiàn)表5。

表5 再次入院組和未再次入院組各項(xiàng)指標(biāo)比較

2.7影響因素分析 單因素Logistic回歸分析顯示，GDF-15(OR=1.063,95%CI1.007～1.123，P=0.027)是AECOPD患者再次入院的影響因素，然而將GOLD分級(jí)、CAT評(píng)分、是否使用呼吸機(jī)、GDF-15等納入多因素Logistic回歸分析，差異卻無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)GDF-15在COPD患者中水平升高，并與COPD患者的嚴(yán)重程度、吸煙數(shù)目、全身炎癥反應(yīng)水平和肺功能指標(biāo)有關(guān)。而且因急性加重而再次入院患者的血清GDF-15水平明顯高于未再次入院者。表明GDF-15對(duì)AECOPD患者再次入院有一定的診斷價(jià)值。

COPD是一種慢性呼吸系統(tǒng)炎癥性疾病，AECOPD是COPD患者入院和再次入院的主要原因之一，主要表現(xiàn)為COPD患者呼吸系統(tǒng)癥狀出現(xiàn)急性加重(呼吸困難、咳嗽加劇、咳痰量較日常增多，或者痰液變?yōu)槟撔?，需要改變藥物甚至住院治療[1-3]。對(duì)于AECOPD患者，因急性加重而再住院十分常見(jiàn)，接近60%的患者在病情急性加重后的一年內(nèi)其病情會(huì)再次急性加重[7]。SUISSA等[8]對(duì)首次因COPD住院的73 106例患者進(jìn)行了長(zhǎng)期隨訪，發(fā)現(xiàn)COPD患者在第2次急性加重后健康狀況迅速下降，并且每一次需要住院治療后都會(huì)增加病情惡化和死亡的風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)防COPD患者的頻繁急性加重和再住院已經(jīng)成為國(guó)際公認(rèn)的COPD系統(tǒng)化管理和降低相關(guān)醫(yī)療費(fèi)用的首要目標(biāo)[9]。因此，尋找COPD患者再次入院的潛在預(yù)測(cè)因素，對(duì)高?；颊哌M(jìn)行針對(duì)性治療，成為降低COPD患者再住院率的有效措施。先前的研究已經(jīng)確定一些社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和臨床因素是COPD患者再次入院的潛在預(yù)測(cè)因素[10-13]，然而關(guān)于GDF-15對(duì) COPD患者再次入院的研究報(bào)道較少。

GDF-15是一種相對(duì)分子質(zhì)量大小約為25×103的蛋白質(zhì)，最初在巨噬細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。后來(lái)發(fā)現(xiàn)其在多種組織中均廣泛表達(dá)，在前列腺和胎盤(pán)中表達(dá)較高，在心肌、肺、腎、腦、肝和腸中表達(dá)較低[11]。研究表明，GDF-15是巨噬細(xì)胞、上皮細(xì)胞、心血管細(xì)胞等在受到不良刺激后迅速產(chǎn)生的一種細(xì)胞因子，可調(diào)節(jié)細(xì)胞衰老和凋亡[4]。它也是不良心血管事件、腎功能衰竭[12]、全身多器官功能衰竭[13]、糖尿病[14]等的預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物。在本研究中發(fā)現(xiàn)GOLD分級(jí) 1～2級(jí)的患者GDF-15水平較低，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。CRP≤5 mg/dL的患者GDF-15水平較低(P<0.05)，而FEV1<80%、FEV1/FVC<70%較低的患者GDF15水平較高，并且GDF-15水平與CRP、PCT及CAT評(píng)分均呈正相關(guān)(P<0.05)。表明GDF-15與COPD的嚴(yán)重程度和全身炎癥反應(yīng)有關(guān)。血清GDF-15水平在吸煙者中高度表達(dá)，并與吸煙數(shù)目呈正相關(guān)，這與先前的研究一致[15]。在AECOPD患者中，GDF-15水平與住院時(shí)長(zhǎng)呈正相關(guān)。這些結(jié)果表明，GDF-15水平較高的患者臨床癥狀更明顯，病情更嚴(yán)重，肺功能更差，全身炎癥反應(yīng)更重，需要更積極的治療。

本研究發(fā)現(xiàn)再次入院患者血清GDF-15水平明顯較高，且CAT評(píng)分≥20分、GOLD分級(jí)3～4級(jí)及使用呼吸機(jī)的人數(shù)多于未再次入院者，應(yīng)用ROC曲線(xiàn)分析GDF-15診斷AECOPD患者再次入院的最佳臨界值為51.34，曲線(xiàn)下面積(AUC)為0.718，靈敏度和特異度分別為 69.23%、86.67%。單因素 Logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)GDF-15是COPD患者再次入院的影響因素，然而將GOLD分級(jí)、CAT評(píng)分、是否使用呼吸機(jī)、GDF-15等納入多因素Logistic回歸分析，差異卻無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，可能與納入樣本量較少、隨訪時(shí)間較短，影響患者再次住院的混雜因素較多有關(guān)。GDF-15在COPD中的具體機(jī)制尚不清楚。WU等[16]研究表明，在香煙煙霧刺激下，GDF-15通過(guò)激活磷酸肌醇-3-激酶通路促進(jìn)黏蛋白表達(dá)，從而導(dǎo)致COPD患者氣道中黏液過(guò)量產(chǎn)生。WU等[17]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)GDF-15蛋白與激活素樣激酶受體1結(jié)合，并通過(guò)激活Smad1通路促進(jìn)氣道上皮細(xì)胞衰老。這些發(fā)現(xiàn)可能有助于解釋本研究結(jié)果，即GDF-15水平高的COPD患者臨床癥狀更嚴(yán)重，肺功能指標(biāo)更差，且更有可能因COPD急性加重而再次入院。檢測(cè)COPD患者GDF-15水平有助于評(píng)估疾病嚴(yán)重程度，指導(dǎo)治療決策。GDF-15水平較高的AECOPD患者由于病情急性加重，再次入院風(fēng)險(xiǎn)增加，應(yīng)加大治療力度，加強(qiáng)隨訪，降低再次入院風(fēng)險(xiǎn)。

本研究有一定的局限性。(1)本研究為橫斷面研究，無(wú)法驗(yàn)證GDF-15與COPD急性加重的因果關(guān)系；(2)沒(méi)有探討GDF-15在COPD中的具體機(jī)制；(3)該研究的樣本量相對(duì)較少，從同一個(gè)中心招募，隨訪時(shí)間較短。因此，需要一個(gè)多中心、大樣本的長(zhǎng)期隨訪研究來(lái)驗(yàn)證當(dāng)前的結(jié)果。

綜上所述，GDF-15水平升高與COPD的嚴(yán)重程度和全身炎癥反應(yīng)有關(guān)。此外，GDF-15水平對(duì)AECOPD患者再次入院具有一定的診斷價(jià)值。