血清內(nèi)皮抑素、VEGF、EOS、NLR水平與慢性阻塞性肺疾病急性加重的相關性研究

余玲玲，劉 寧，劉 冬，許西琳，高 巖，辛雯艷，何小雙，李皖豫

(1.石河子大學醫(yī)學院，新疆 石河子 832000；2.石河子大學第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，新疆 石河子 832000)

慢性阻塞性肺疾病(COPD，簡稱慢阻肺)是一種常見的可以預防和治療的疾病，其特征是持續(xù)存在的呼吸道癥狀和氣流受限，通常是由于大量接觸有害顆粒或氣體引起的氣道和(或)肺泡異常導致，并受到宿主因素如肺發(fā)育異常的影響，合并癥可增加COPD的致殘率和死亡率[1]。COPD是世界上發(fā)病率和死亡率的主要原因之一，從1990年～2013年，從疾病負擔的第八位上升到第五位，并成為2013年全球死亡的第四大原因[2]。目前，慢性阻塞性肺疾病急性加重(AECOPD)的診斷完全依賴于主觀的臨床表現(xiàn)，缺乏客觀有效的生物標志物，因此AECOPD的早期預測和規(guī)范診療顯得尤為重要。臨床上急需尋找一種無創(chuàng)、易于檢測、對AECOPD有較高特異性的生物標志物來對其作出早期診斷。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是一種有效的血管生成介質(zhì)，在肺發(fā)育和生理中具有多重作用[3]，并在COPD的氣道炎性反應及氣道重構(gòu)中具有重要作用[4]；中性淋巴細胞比值(NLR)[5]、血嗜酸性粒細胞(EOS)[6]是較為公認的可評估AECOPD發(fā)生的指標，并隨著COPD 的嚴重程度而增加。大樣本研究表明其與 AECOPD及COPD嚴重程度相關，并可作為AECOPD預測因子。目前國內(nèi)外對血清內(nèi)皮抑素在AECOPD的動態(tài)變化研究較少，本研究通過觀察AECOPD患者血清內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS水平的動態(tài)改變，探討其聯(lián)合檢測在COPD中的診斷意義。

1 資料與方法

1.1一般資料：回顧分析2020年10月～2021年6月石河子大學醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院呼吸科住院的AECOPD患者，并經(jīng)7～14 d治療后進入COPD期的50例患者為觀察組，男30例，女20例；平均年齡(65.1±8.2)歲。納入標準：符合《慢性阻塞性肺疾病急性加重診治中國專家共識》( 2020年更新版)的診斷標準。排除標準：12周內(nèi)有肺炎、肺結(jié)核、肺纖維化、惡性腫瘤和風濕病的患者被排除在外。另外，選擇同時在院進行體檢的健康成年人50例作為對照組，男26例，女24例；平均年齡(64.2±9.3)歲。本研究經(jīng)過本院醫(yī)學倫理委員會同意。見表1所示，兩組患者之間的年齡、性別比例、吸煙指數(shù)比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

表1 兩組一般資料比較

1.2方法：記錄患者入院第1天及治療后7～14 d的NLR、EOS。觀察組患者于入院第1天及治療后7～14 d采集5 ml靜脈血，對照組于體驗時采集5 ml靜脈血，在4℃以3 000 r/min離心10 min，然后對血清進行等分并在-80℃下儲存直到分析。采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)測定血清中內(nèi)皮抑素、VEGF水平，人血清內(nèi)皮抑素、VEGF酶聯(lián)免疫分析試劑盒購自泉州市九邦生物科技有限公司，嚴格按照說明書操作。

2 結(jié)果

2.1AECOPD、COPD穩(wěn)定期及對照組血清內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS表達量比較：AECOPD患者血清內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS表達量明顯高于COPD穩(wěn)定期患者和對照組，COPD穩(wěn)定期患者血清內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS表達量高于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 AECOPD、COPD穩(wěn)定期及對照組血清內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS 表達量比較[中位數(shù)(四分位數(shù)間距)，n=50]

2.2患者COPD急性加重期與穩(wěn)定期血清內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值：內(nèi)皮抑素的ROC曲線的AUC為0.62±0.06(95%CI:0.509 1～0.729 7),以血清內(nèi)皮抑素的陽性臨界值,其診斷靈敏度為70%,特異度為56%；VEGF的ROC曲線的AUC為0.65±0.05(95%CI:0.538 1～0.753 5),以VEGF的陽性臨界值,其診斷靈敏度為50%，特異度為76%；NLR的ROC曲線的AUC為0.66±0.05(95%CI:0.551 9～0.729 7),以NLR的陽性臨界值，其診斷靈敏度為60%,特異度為66%;EOS的ROC曲線的AUC為0.62±0.06(95%CI:0.510 8～0.730 4),以EOS的陽性臨界值,其診斷靈敏度為70%,特異度為52%。見表3。

表3 COPD患者急性加重期與穩(wěn)定期內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值

2.3AECOPD患者與健康對照組內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值：內(nèi)皮抑素的ROC曲線的AUC為0.78±0.05(95%CI:0.685 5～0.882 5),以血清內(nèi)皮抑素的陽性臨界值,其診斷靈敏度為98%,特異度為60%；VEGF的ROC曲線的AUC為0.78±0.05(95%CI:0.686 4～0.868 8),以VEGF的陽性臨界值,其診斷靈敏度為96%，特異度為54%;NLR的ROC曲線的AUC為0.90±0.03(95%CI:0.838 3～0.954 9),以NLR的陽性臨界值，其診斷靈敏度為90%,特異度為72%;EOS的ROC曲線的AUC為0.76±0.05(95%CI:0.656 8～0.866 0),以EOS的陽性臨界值,其診斷靈敏度為98%,特異度為62%。見表4。

表4 COPD急性加重期與健康對照組內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值

2.4COPD穩(wěn)定期患者與健康體檢組內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值：內(nèi)皮抑素的ROC曲線的AUC為0.65±0.06(95%CI:0.530 3～0.761 7),以血清內(nèi)皮抑素的陽性臨界值,其診斷靈敏度為92%,特異度為46%；VEGF的ROC曲線的AUC為0.62±0.06(95%CI:0.507 0～0.733 0),以VEGF的陽性臨界值,其診斷靈敏度為100%，特異度為38%;NLR的ROC曲線的AUC為0.79±0.04(95%CI:0.699 3～0.875 5),以NLR的陽性臨界值，其診斷靈敏度為78%,特異度為68%;EOS的ROC曲線的AUC為0.63±0.06(95%CI:0.504 8～0.748 4),以EOS的陽性臨界值,其診斷靈敏度為100%,特異度為46%。見表5。

表5 COPD穩(wěn)定期患者與對照組內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS的AUC、靈敏度、特異度和截斷值

3 討論

隨著發(fā)展中國家吸煙率的上升和高收入國家人口的老齡化，COPD的患病率呈逐年增加趨勢[2]，COPD的死亡率也一直居高不下[7]，是一種需要長期規(guī)范化預防和治療的慢性病，因此早診早治尤為重要。眾所周知，氣道、肺實質(zhì)及肺血管的慢性炎性反應在COPD發(fā)病中起重要作用，而肺血管生成通過啟動支氣管血管系統(tǒng)的重塑而促進COPD的進展，并且隨著疾病的進展而惡化[8]。本研究檢測的內(nèi)皮抑素和VEGF主要針對肺血管重塑,而NLR及EOS主要針對氣道炎性反應。內(nèi)皮抑素是一種20 kDa的肽，來源于18型膠原的羧基末端，是一種有效的血管生成抑制劑，可干擾VEGF/VEGFR信號傳導[9-10]。內(nèi)皮抑素還是一種有效的內(nèi)皮細胞抑制劑，它不僅可以抑制內(nèi)皮細胞的功能，還可以抑制內(nèi)皮祖細胞的功能，并誘導這些細胞凋亡[11-12]。它通過誘導肺內(nèi)皮細胞凋亡引起肺氣腫，從而參與COPD的發(fā)病[13]。有研究表明人重組血管內(nèi)皮抑素可能通過拮抗內(nèi)源性VEGF的產(chǎn)生來抑制微血管重塑，達到減緩COPD病程進展的目的[14]，這些表明內(nèi)皮抑素也可能是氣道炎性反應性疾病的生物標記物。此外，Kanazawa等[15]還提出了肺氣腫患者誘導痰中VEGF和內(nèi)皮抑素水平之間的不平衡；Wu等[16]通過人體磁發(fā)光篩選技術(shù)觀察COPD患者血清內(nèi)皮抑素的濃度，發(fā)現(xiàn)COPD患者血清內(nèi)皮抑素濃度對比正常人顯著升高，并且AECOPD患者的血清內(nèi)皮抑素水平高于穩(wěn)定期的患者。本研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)皮抑素在COPD患者的急性加重期血清中的水平高于同組治療后及健康體檢者(P<0.05),COPD患者在穩(wěn)定期血清內(nèi)皮抑素水平高于健康體檢者(P<0.05)，這暗示內(nèi)皮抑素在COPD的發(fā)病機制中起重要作用。且健康體檢者與AECOPD患者的靈敏度和特異度分別為98%和60%；COPD穩(wěn)定期患者與健康體檢者的靈敏度和特異度分別為70%和56%，顯示了其在甄別COPD急性加重期及穩(wěn)定期患者和健康體檢者中的可能診斷效能。這些發(fā)現(xiàn)表明,內(nèi)皮抑素對COPD的發(fā)病機制具有潛在影響,可能成為臨床上預后的有效指標。

VEGF能誘導內(nèi)皮細胞生長、移位及血管滲漏，參與慢性炎性反應和血管生成，從而在COPD等氣道重塑、氣道高反應性疾病中起重要作用[17]。Kierszniewska-Stepien等[17]采用ELISA觀察COPD患者血清中VEGF濃度，發(fā)現(xiàn)輕度患者血清中VEGF濃度增高，而重度患者血清中VEGF顯著增加。Siafakas 等[18]對比正常人，發(fā)現(xiàn)長期缺氧的COPD患者急性發(fā)作時血清VEGF水平顯著增高，并指出VEGF可能會增加組織灌注和改善氧合來促進血管生成，進而影響氣道重塑。本研究結(jié)果顯示，VEGF參與了COPD 急性加重期發(fā)病過程并在此過程中起了相應的作用。同時，AECOPD與COPD穩(wěn)定期患者的靈敏度和特異度分別為50%和70%，與健康體檢者的靈敏度和特異度分別為96%和54%，顯示了其在甄別COPD患者急性加重期、穩(wěn)定期和健康體檢者中的可能診斷效能。

COPD的慢性炎性反應導致主要白細胞群、淋巴細胞和中性粒細胞的募集，后者一旦激活就會釋放中性粒細胞彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、蛋白酶-3、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-8和MMP-9、髓過氧化物酶(MPO)和人中性粒細胞脂質(zhì)沉積蛋白，它們積極參與肺氣腫和COPD的病理生理機制[19-20]。因此，NLR被認為是COPD疾病嚴重程度和預后的標志物。Lee等[21]對比COPD穩(wěn)定期患者和健康對照組，發(fā)現(xiàn)COPD急性加重患者的NLR值顯著較高。Taylan等[22]通過比較NLR、CRP、WBC和血沉率(ERS)的ROC曲線，證實NLR是COPD患者病情惡化的最敏感指標，AECOPD患者的平均NLR值顯著高于病情穩(wěn)定的患者和對照組，而病情穩(wěn)定的COPD患者的NLR值高于對照組。本研究發(fā)現(xiàn)，NLR在甄別COPD患者急性加重與穩(wěn)定期和健康體檢者中的較高診斷效能。

嗜酸性粒細胞可在肺組織、內(nèi)皮細胞和痰中發(fā)現(xiàn)，當嗜酸性粒細胞被招募或激活時，嗜酸性粒細胞提供強大的促炎性反應作用，包括激活導致氣道損傷的介質(zhì)，如主要堿性蛋白，它可能破壞上皮屏障，允許吸入抗原穿透；嗜酸性陽離子蛋白，引起氣道上皮細胞凋亡；嗜酸性粒細胞過氧化物酶，導致氧化性組織損傷[23]。在COPD中，上皮中趨化因子RANTES(CCL5)的上調(diào)可能導致嗜酸性粒細胞水平升高[24]。大量研究表明，穩(wěn)定期COPD[25-27]和COPD加重期[28-30]均可出現(xiàn)一定程度的嗜酸性粒細胞相關氣道炎性反應，病情穩(wěn)定期間血液嗜酸性粒細胞水平升高也可能表明病情惡化的風險更大[31]。此外，一項后續(xù)研究的初級保健數(shù)據(jù)分析表明，高血嗜酸性粒細胞水平(≥500個細胞/μL)是惡化風險的獨立預測因子[32]。本研究發(fā)現(xiàn),EOS在甄別COPD急性加重期、穩(wěn)定期患者和健康體檢者中的較高診斷效能。

根據(jù)血清內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS的ROC曲線截斷值，在COPD急性加重期患者與COPD穩(wěn)定期的診斷中,血清內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS的準確性一般。在COPD急性加重期患者與健康體檢志愿者的診斷中,血清內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS的準確性較好。在 COPD 穩(wěn)定期患者與健康體檢志愿者的診斷中,內(nèi)皮抑素、VEGF、EOS的準確性較好， NLR的準確性一般。

綜上所述,內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS預測AECOPD的發(fā)生有良好的一致性，其聯(lián)合檢測可作為診斷COPD加重期和COPD穩(wěn)定期的潛在標志。本研究的不足之處在于樣本量較少，未對不同肺功能分級的患者進行不同的內(nèi)皮抑素、VEGF、NLR、EOS檢測分析，且未與傳統(tǒng)的影像學的診斷方法比較。