細(xì)胞因子水平與AECOPD病情嚴(yán)重程度和BODE指數(shù)相關(guān)性分析

王嵩宇，張雪云

（1.錦州醫(yī)科大學(xué)遼寧省人民醫(yī)院研究生培養(yǎng)基地，遼寧 沈陽 110001；2.遼寧省人民醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，遼寧 沈陽 110001）

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease,COPD）是一種常見的、可以預(yù)防和治療的疾病，以持續(xù)存在的呼吸系統(tǒng)癥狀和氣流受限為特征，通常與顯著暴露于有毒顆?；驓怏w引起的氣道和/或肺泡異常有關(guān)［1］。而COPD急性加重（AECOPD）是指COPD 患者短期內(nèi)呼吸道癥狀加重，其癥狀變化超過日常波動(dòng)范圍，并需要改變藥物治療方案［2］。因?yàn)镃OPD 的異質(zhì)性，單純依靠第一秒用力呼氣容積占預(yù)計(jì)值的百分比（FEV1%）不能完全反映COPD 的復(fù)雜程度，因而將體質(zhì)量指數(shù)（BMI）、FEV1%表示的氣流阻塞程度、6 min 步行試驗(yàn)表示的運(yùn)動(dòng)能力和改良的呼吸困難評(píng)分四種因素相結(jié)合，用BODE 多維評(píng)分系統(tǒng)來反映患者的全身情況更為準(zhǔn)確［3］。目前COPD的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，而AECOPD 常是因?yàn)檠装Y反應(yīng)所致［4］，其中白細(xì)胞介素-6（IL-6）、白細(xì)胞介素-17A（IL-17A）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）在此過程中發(fā)揮重要作用。本研究旨在探討IL-6、IL-17A、TNF-α 和BODE 指數(shù)與AECOPD 病情嚴(yán)重程度及預(yù)后的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 研究資料

納入2020 年12 月至2022 年10 月遼寧省人民醫(yī)院收治的AECOPD 患者155 例，其中男96例，女59 例；年齡48～89 歲，平均（72.86±0.78）歲。研究期間多次入院的患者取第1 次入院的數(shù)據(jù)。選取同期門診健康體檢者70 例，其中男42 例，女28 例；年齡50～84 歲，平均（70.24±0.83）歲。AECOPD 組與健康對(duì)照組性別比、年齡差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。本研究得到遼寧省人民醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，倫理批件號(hào)：2021HS003。血液標(biāo)本采用去標(biāo)識(shí)的廢棄標(biāo)本，故申請(qǐng)免知情同意。

1.2 入選標(biāo)準(zhǔn)

所有患者均符合《2018 年GOLD》中的COPD診斷標(biāo)準(zhǔn)［1］，且符合《COPD 急性加重（AECOPD）診治中國(guó)專家共識(shí)（2017 年更新版）》中對(duì)于AECOPD 的診斷標(biāo)準(zhǔn)［2］?；颊呷朐汉笱?dú)夥治?、常?guī)生化指標(biāo)及一般臨床資料完善。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)

①年齡＜40 歲；②合并活動(dòng)性肺結(jié)核、支氣管哮喘（哮喘）、肺栓塞、肺癌、肺膿腫、彌漫性間質(zhì)性肺疾病、氣胸、彌漫性泛細(xì)支氣管炎等及其他惡性腫瘤；③長(zhǎng)期使用全身性糖皮質(zhì)激素；④肝腎功能明顯異常；⑤認(rèn)知功能障礙或精神異常，無法完成肺功能檢測(cè)、COPD 評(píng)估測(cè)試（CAT）、改良英國(guó)醫(yī)學(xué)研究學(xué)會(huì)呼吸困難指數(shù)（mMRC）呼吸問卷及六分鐘步行距離測(cè)定（6MWD 測(cè)定）。

1.4 方法

1.4.1 資料收集 收集患者性別、年齡、吸煙情況、BMI、是否合并呼吸衰竭、COPD 病程、每年AECOPD 發(fā)生次數(shù)。其中COPD 病程是否超過10 年，吸煙情況為目前吸煙或既往吸煙累計(jì)達(dá)10 包/年為吸煙者。同時(shí)完成CAT、mMRC 呼吸問卷及6MWD 測(cè)定。

1.4.2 標(biāo)本采集 分別采集健康體檢者就診當(dāng)天和AECOPD 患者入院后次日清晨空腹靜脈血各3 mL 于肝素鈉抗凝管中，將肝素鈉抗凝血以3 000 r 離心10 min 分離血漿放入-70℃冷凍保存，待測(cè)。

1.4.3 檢測(cè)方法 采用流式熒光技術(shù)檢測(cè)血漿中IL-6、IL-17A、TNF-α 水平，儀器為美國(guó)BD FACSCalibur 流式細(xì)胞儀，試劑盒購(gòu)自廣州市微米生物科技有限公司，嚴(yán)格按照試劑盒操作說明進(jìn)行檢測(cè)。

1.4.4 肺功能測(cè)定 利用肺功能儀（德國(guó)JAEGER公司生產(chǎn)，型號(hào)DIFFUSION）進(jìn)行通氣測(cè)定，并分別記錄一秒用力呼氣容積（FEV1）、用力肺活量（FVC）及FEV1%。

1.4.5 評(píng)價(jià)方法 COPD 綜合評(píng)估分級(jí)如下：A級(jí)：癥狀少，風(fēng)險(xiǎn)低；mMRC＜2，CAT＜10；0 或1次急性加重且并不導(dǎo)致入院治療。B 級(jí)：癥狀多，風(fēng)險(xiǎn)低；mMRC≥2，CAT≥10；0 或1 次急性加重且并不導(dǎo)致入院治療。C 級(jí)：癥狀少，風(fēng)險(xiǎn)高；mMRC＜2，CAT＜10；≥2 次中度急性加重或1 次導(dǎo)致入院的急性加重。D 級(jí)：癥狀多，風(fēng)險(xiǎn)高；mMRC≥2，CAT≥10；≥2 次中度急性加重或1 次導(dǎo)致入院的急性加重。

根據(jù)BMI、6MWD 測(cè)定、FEV1%及mMRC 呼吸問卷將BODE 指數(shù)分級(jí)如下：0～2 分為1 級(jí)，3～4 分為2 級(jí)，5～6 分為3 級(jí)，7～10 分為4 級(jí)。所有AECOPD 患者入院時(shí)即完成上述評(píng)分及分組。

1.5 數(shù)據(jù)處理

以AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度為因變量，以IL-6、IL-17A、TNF-α 血漿水平，預(yù)后為自變量。自變量賦值：BODE 指數(shù)評(píng)分：1 級(jí)（0～2 分）=1，2 級(jí)（3～4 分）=2，3 級(jí)（5～6 分）=3，4 級(jí)（7～10 分）=4；因變量賦值：病情嚴(yán)重程度綜合評(píng)估A 級(jí)=1，B 級(jí)=2，C 級(jí)=3，D 級(jí)=4。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 26.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）描述，不符合正態(tài)分布的以中位數(shù)和四分位數(shù)間距M（P25,P75）表示，組間各指標(biāo)的平均水平或分布差異使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)/單因素ANOVA檢驗(yàn)/獨(dú)立樣本Mann-WhitneyU檢驗(yàn)比較；不符合正態(tài)分布的多組數(shù)據(jù)比較使用多個(gè)獨(dú)立樣本Kruskal-WillisH檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以百分率表示，兩組間率的比較采用χ2檢驗(yàn)/非參數(shù)秩檢驗(yàn)；相關(guān)性采用Spearman 相關(guān)分析。多因素分析采用Logistic 回歸，TNF-α 水平對(duì)AECOPD 患者合并呼吸衰竭提示效能采用受試者工作特征曲線（ROC）曲線分析。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 AECOPD 組和健康對(duì)照組的一般資料及細(xì)胞因子表達(dá)情況

AECOPD 組吸煙者占比、IL-6 和TNF-α 均高于健康對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而年齡、性別、BMI 指數(shù)及IL-17A 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 AECOPD 患者和健康對(duì)照組的一般資料及細(xì)胞因子表達(dá)情況

2.2 AECOPD 不同嚴(yán)重程度級(jí)別間的一般情況及細(xì)胞因子表達(dá)

依據(jù)AECOPD 病情嚴(yán)重程度分為A、B、C、D 4 級(jí)，分析一般臨床資料可知，年齡、COPD 病程≥10 年、合并呼吸衰竭、BMI 及FEV1% 在各分級(jí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。進(jìn)一步行事后檢驗(yàn)多重比較下，年齡與BMI 僅在A 與D級(jí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（分別為P=0.02,P=0.03）。而FEV1%除A 與B 級(jí)外，均差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。且隨著AECOPD 病情嚴(yán)重程度加重，年齡、COPD 病程≥10 年級(jí)合并呼吸衰竭的占比均在升高；而BMI 及FEV1% 則隨之降低。分析細(xì)胞因子表達(dá)可知，IL-6、IL-17A 和TNF-α是AECOPD 病情嚴(yán)重程度的危險(xiǎn)因素，隨級(jí)別升高而升高。見表2。

表2 AECOPD 不同嚴(yán)重程度級(jí)別間的一般情況及細(xì)胞因子表達(dá)

2.3 AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度的多重影響因素Logistic 分析

將上述P＜0.05 的因素納入Logistic 回歸模型，因素篩選采用逐步引入剔除法。COPD 病程≥10 年、FEV1% 及TNF-α 水平是AECOPD 病情嚴(yán)重程度的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P＜0.05），見表3。進(jìn)一步分析兩者之間相關(guān)性可知，COPD 病程≥10 年和TNF-α 與AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，而FEV1% 則與其呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為：0.449、0.516、-0.653，且差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表3 AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度的多重影響因素Logistic 分析

2.4 AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度和BODE 分級(jí)及二者相關(guān)性

分析交叉表可知，AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度為A 級(jí)時(shí)，BODE 分級(jí)為1、2 級(jí)；B 級(jí)時(shí)，BODE 分級(jí)多為1、2 級(jí)，以2 級(jí)稍多；為C 與D級(jí)時(shí)，BODE 分級(jí)無1 級(jí)，以3、4 級(jí)為主。該組研究顯示，病情嚴(yán)重程度多為B 級(jí)（27.1%）、C級(jí)（24.5%）和D 級(jí)（35.5%），BODE 分級(jí)多為3、4 級(jí)（均30.3%），且二者具有良好的相關(guān)性（P＜0.05）。見表4。

表4 AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度與BODE 分級(jí)交叉表［n(%)］

2.5 細(xì)胞因子在AECOPD 合并呼吸衰竭患者中的表達(dá)情況

隨著AECOPD 病情嚴(yán)重程度加重，患者常繼發(fā)呼吸衰竭。分析數(shù)據(jù)可知，IL-6、IL-17A 和TNF-α 表達(dá)水平均差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），且合并呼吸衰竭的AECOPD 患者各因子水平要高于無呼吸衰竭患者。見表5。

表5 是否合并呼吸衰竭的AECOPD 患者細(xì)胞因子的不同表達(dá)情況 ［M(P25,P75),pg/mL］

2.6 TNF-α 預(yù)測(cè)AECOPD 患者合并呼吸衰竭的效能分析

通過上述綜合分析，TNF-α 對(duì)AECOPD 病情嚴(yán)重程度分級(jí)及繼發(fā)呼吸衰竭患者中均差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。通過ROC 曲線分析發(fā)現(xiàn)TNF-α 的曲線下面積（AUC）為0.859，其最佳工作點(diǎn)（OOP）為1.490，提示TNF-α＞1.490 pg/mL，此時(shí)提示AECOPD 患者合并呼吸衰竭的效能精確率較高（敏感性為71.60%，特異性為82.70%），見圖1。

圖1 TNF-α 預(yù)測(cè)AECOPD 患者合并呼吸衰竭的ROC 曲線圖

3 討論

COPD 是一種全身性炎癥性疾病，當(dāng)機(jī)體受到病毒及細(xì)菌等感染時(shí)，可加劇炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致AECOPD 發(fā)生。而AECOPD 是患者病情加重及不良預(yù)后的重要因素，使COPD 成為全世界的第三大死亡原因［5］。因此，及早且準(zhǔn)確的對(duì)AECOPD患者病情嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)、干預(yù)顯得尤為重要。

雖然肺功能是目前公認(rèn)的COPD 診斷及病情評(píng)估的金標(biāo)準(zhǔn)，但因?yàn)镃OPD 的異質(zhì)性，單純的肺功能指標(biāo)并不能很好地區(qū)分AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度。本研究采用綜合評(píng)估方法，將其分為A、B、C、D 4 級(jí)，以探究不同級(jí)別間的影響因素差異。同時(shí)設(shè)置健康對(duì)照組與AECOPD 患者進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，發(fā)現(xiàn)二者吸煙情況存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且AECOPD 組吸煙占比高于健康對(duì)照組。表明吸煙可能是導(dǎo)致AECOPD 發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，這與文富強(qiáng)等［6］闡述的結(jié)果一致。而IL-6 和TNF-α是目前研究最廣的促炎因子，二者的過表達(dá)常提示慢性重癥炎癥。在本研究中，IL-6 和TNF-α 在AECOPD 組和健康對(duì)照存在顯著差異，且在AECOPD 患者中表達(dá)水平更高，這與CHEN 等［7］和FENG 等［8］的研究結(jié)果一致。IL-6 與TNF-α 是公認(rèn)的AECOPD 的傳統(tǒng)炎癥介質(zhì)，可作為判斷AECOPD 嚴(yán)重程度的標(biāo)記物，同時(shí)對(duì)鑒別COPD和肺炎、膿毒癥、肺部細(xì)菌或病毒感染具有輔助診斷價(jià)值。

本研究在對(duì)不同嚴(yán)重程度的AECOPD 患者影響因素對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，高齡、COPD 病程≥10 年、合并呼吸衰竭、低BMI 跟FEV1% 更易導(dǎo)致重度AECOPD 的發(fā)生，這與RESéNDIZ-HERNáNDEZ等［9］的研究結(jié)果一致。眾所周知，肺功能的降低是COPD 顯著的臨床特征，隨著COPD 病程的進(jìn)展，尤其是AECOPD 的發(fā)生，患者肺功能越差［10］。而本研究患者多為高齡老年患者，且COPD 病程較長(zhǎng)，考慮其機(jī)體免疫功能、代謝水平明顯下調(diào)，因反復(fù)發(fā)作致氣道重構(gòu)，黏液阻塞氣道，進(jìn)而肺功能降低，炎癥反應(yīng)加劇。本研究中，IL-6、IL-17A 和TNF-α 在不同嚴(yán)重程度級(jí)別間存在顯著差異，且隨著級(jí)別升高而升高。這與國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究結(jié)果基本一致［10-13］。當(dāng)發(fā)生AECOPD時(shí)，Th17 與Treg 細(xì)胞紊亂失衡，機(jī)體免疫機(jī)制受損，炎癥反應(yīng)加重［14］。Th17 細(xì)胞主要分泌促炎因子IL-6、IL-17A 和TNF-α 發(fā)揮作用，IL-6 由內(nèi)皮細(xì)胞、活化的單核細(xì)胞、T、B 淋巴細(xì)胞產(chǎn)生，可促進(jìn)中性粒細(xì)胞氧化，使其在活化時(shí)釋放大量超氧陰離子，導(dǎo)致炎癥局部級(jí)聯(lián)放大。XIAO 等［15］研究表明，IL-6 通過激活STAT3，可以誘導(dǎo)RoRγt的表達(dá)，導(dǎo)致IL-17A 的分泌。而IL-17A 是中性粒細(xì)胞炎癥的關(guān)鍵啟動(dòng)因子，IL-17A 可使支氣管的成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞激活，產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，并將中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞招募到炎癥部位，從而加劇COPD 的進(jìn)展。而IL-6 和TNF-α 的升高則與COPD 的進(jìn)展顯著相關(guān)，尤其TNF-α 對(duì)COPD患者病情進(jìn)展影響最大［16］。本研究還進(jìn)一步分析了AECOPD 病情嚴(yán)重程度的多重影響，將因素逐步引入剔除后，發(fā)現(xiàn)COPD 病程≥10 年和TNF-α與AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，而FEV1% 則與其呈負(fù)相關(guān)。提示當(dāng)TNF-α 水平越高，AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度越重，對(duì)臨床早期判斷AECOPD 嚴(yán)重程度具有指導(dǎo)意義。

為更好地反映COPD 的復(fù)雜程度，本研究采用BODE 多維評(píng)分系統(tǒng)來預(yù)測(cè)COPD 患者死亡風(fēng)險(xiǎn)和反映疾病嚴(yán)重程度［3］。本研究結(jié)果表明，AECOPD 嚴(yán)重程度和BODE 指數(shù)具有良好的相關(guān)性。當(dāng)BODE 評(píng)分較低時(shí)，AECOPD 嚴(yán)重程度也較低；當(dāng)BODE 評(píng)分升高時(shí)，AECOPD 嚴(yán)重程度也隨之加重，提示當(dāng)BODE 評(píng)分越大，患者死亡風(fēng)險(xiǎn)越大，預(yù)后越差。這與WANG 等［17］的研究結(jié)果一致。正如LIU［18］的研究結(jié)果所示，當(dāng)患者的肺功能改善、炎性細(xì)胞因子水平降低，BODE 指數(shù)也會(huì)相對(duì)下降，與本文研究結(jié)果一致。

EAGAN 等［19］強(qiáng)調(diào)，COPD 患者較高的IL-6、TNF-α 水平是導(dǎo)致COPD 及其相關(guān)合并癥的原因。本文進(jìn)而還研究AECOPD 患者合并呼吸衰竭與無呼吸衰竭組各細(xì)胞因子間的差異，發(fā)現(xiàn)IL-6、IL-17A及TNF-α 均具有顯著差異，且合并呼吸衰竭的AECOPD 患者各因子水平要高于無呼吸衰竭組［20］。借此研究TNF-α 水平對(duì)AECOPD 患者合并呼吸衰竭提示的效用［21-22］，通過ROC 曲線分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)細(xì)胞因子TNF-α 水平＞1.490 pg/mL，此時(shí)提示AECOPD 患者合并呼吸衰竭的效能敏感性為71.60%，特異性為82.70%，具有重要的臨床價(jià)值。盡管本研究中的細(xì)胞因子較為普遍，但如此全面評(píng)估劃分AECOPD 病情嚴(yán)重程度級(jí)別，并進(jìn)行影響因素比較，同時(shí)利用評(píng)分對(duì)預(yù)后進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估的研究尚屬少數(shù)。準(zhǔn)確的判斷不同嚴(yán)重程度級(jí)別，可指導(dǎo)臨床醫(yī)生及時(shí)予以干預(yù)措施，減少危重癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)在院時(shí)利用BODE 指數(shù)對(duì)患者預(yù)后進(jìn)行評(píng)估，可更好指導(dǎo)患者出院注意事項(xiàng)，減少AECOPD 的發(fā)生次數(shù)。當(dāng)然作為一項(xiàng)前瞻性研究，本文仍然存在一些局限性。首先，本項(xiàng)研究健康體檢者沒有完善肺功能檢查，而且針對(duì)AECOPD 患者細(xì)胞因子水平的研究，缺乏治療后及隨訪結(jié)果，統(tǒng)計(jì)效能可能相對(duì)較差。其次，所有患者都是從我院招募的，應(yīng)該采用更多來自其他中心的COPD 患者進(jìn)行進(jìn)一步的研究，同時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，相信會(huì)有更多的發(fā)現(xiàn)。

綜上所述，本項(xiàng)研究為AECOPD 患者病情嚴(yán)重程度的早期診斷、及時(shí)治療及預(yù)后評(píng)估提供了理論基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)了AECOPD 嚴(yán)重程度和BODE 指數(shù)間良好的相關(guān)性，揭示COPD 病程≥10 年、IL-6、IL-17A、TNF-α 是AECOPD 病情嚴(yán)重程度的危險(xiǎn)因素，TNF-α 與AECOPD 病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，而肺功能FEV1% 則與其呈負(fù)相關(guān)。表明IL-6、IL-17A、TNF-α 和BODE 指數(shù)可作為AECOPD 病情嚴(yán)重程度的預(yù)測(cè)指標(biāo)，而通過監(jiān)測(cè)TNF-α 水平可對(duì)AECOPD 患者合并呼吸衰竭起到早期提示作用。