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        炎癥因子、免疫細胞和纖維蛋白原檢測在COPD診斷和預后判斷中的價值

        2017-06-19 15:59:56馮蘭芳舒彩敏季巧英
        浙江醫(yī)學 2017年11期
        關鍵詞:級者炎癥因子

        馮蘭芳 舒彩敏 季巧英

        炎癥因子、免疫細胞和纖維蛋白原檢測在COPD診斷和預后判斷中的價值

        馮蘭芳 舒彩敏 季巧英

        目的 探討炎癥因子、免疫細胞、纖維蛋白原(Fib)在慢性阻塞性肺疾?。–OPD)診斷和預后判斷中的價值。 方法選取 COPD 患者 140 例,根據(jù) COPD 診斷和分期標準將其分為急性加重組和穩(wěn)定組,另擇 40 例健康體檢者作為對照組。入組對象均行肺功能檢查[第 1 秒用力呼氣容積占預計值百分比(FEV1%pre)和第 1 秒用力呼氣容積占用力肺活量百分比(FEV1/FVC)、BODE 指數(shù)測定和動脈血氣分析;檢測外周血中 TNF- α、IL-6、IL-8、Th17細胞比例、Treg 細胞比例和血漿 Fib ;分析各檢測指標與肺功能、PaO2和 BODE 指數(shù)的相關性;選取與 BODE 指數(shù)相關性最強的 3 個指標并判斷其對 COPD 急性加重期的診斷價值。 結果 急性加重組 FEV1%pre、FEV1/FVC 和 PaO2均低于穩(wěn)定組和對照組,而 BODE 指數(shù)則高于穩(wěn)定組和對照組 (均 P<0.05)。急性加重組的TNF- α、IL-6、、IL-8、Fib 、Th17細胞比例和 Th17/Treg 比值均高于穩(wěn)定組和對照組,Treg 細胞比例則降低(均 P<0.05)。COPD 組Ⅲ級者 TNF- α、IL-6、和 Th17/Treg 比值高于Ⅱ級者,而 Treg 比例則低于Ⅱ級者(均 P<0.05)。COPDⅣ級者的 TNF- α、IL-8、Th17細胞比例、Th17/Treg 比值和 Fib 高于Ⅲ級者,而 Treg 比例則低于Ⅲ級者 (均 P<0.05)。 TNF- α、Th17/Treg 比 值和 Fib 與 FEV1%pre、FEV1/FVC、PaO2和 BODE 指數(shù)存在相關性,且與 BODE 指數(shù)相關性最強的指標為 TNF- α、Th17/Treg 和 Fib(均 P<0.05)。聯(lián)合檢測TNF- α+Th17/Treg+Fib 對診斷 COPD 急性加重的靈敏度(96.25%)和準確度(94.29%)最高。 結論 COPD 患者存在血液高凝、炎癥因子含量偏高、Th17/Treg 比例失衡和機體免疫過度的狀態(tài),且這些指標的異常均有可能是誘發(fā) COPD 急性加重的危險因素。聯(lián)合檢測TNF- α+Th17/Treg+Fib 對診斷 COPD 急性加重具有較高的靈敏度和準確度,對監(jiān)測病情和判斷預后具有重要意義。

        慢性阻塞性肺疾病 炎癥因子 Th17細胞 Treg 細胞 纖維蛋白原

        【 Abstract 】 Objective To investigate the laboratory indicators for diagnosis and prognosis of acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease(COPD). Methods One hundred and forty patients with COPD were diagnosed in our department and classified as acute exacerbation group and stable groups,40 healthy subjects served as control group.The pulmonary function were tested,BODE index was assessed and arterial blood gas analysis was performed in all patients.Serum TNF- α,IL-6,IL-8 levels,the proportion of Th17and Treg cells,plasma fibrinogen(Fib)in the peripheral blood were measrued and compared.The correlation between above-mentioned indexes and pulmonary function,arterial partial pressure of oxygen, BODE index were analyzed. Results The FEV1%pre,FEV1/FVC and PaO2of COPD patients in acute exacerbation were significantly lower than those in stable group and healthy control group,while the BODE index was significantly higher than that in stable group and control group.TNF- α,IL-6,IL-8,Fib,the proportion of Th17cells and Th17/Treg ratio in acute exacerbation group were significantly higher than those in stable group and control group,while the proportion of Treg cells was significantly lower than that in stable group and control group(P<0.05).TNF- α,IL-6,and Th17/Treg ratio in Grade III COPD patients were significantly higher than those in grade II group,while the proportion of Treg cells was significantly lower than that of grade II COPD patients(P <0.05).TNF- α,IL-8,the proportion of Th17cells,Th17/Treg ratios and Fib in Grade IV COPD patients were significantly higher than those in Grade III group,while the proportion of Treg cells was significantly lower than that in Grade III group(P<0.05).Spearman correlation analysis showed that,only TNF- α,Th17/Treg ratios and Fib had significant correlation withFEV1%pre,FEV1/FVC,PaO2and the BODE index,and the TNF- α,Th17/Treg and Fib had the strongest correlation with BODE index(P<0.05).The combination of TNF- α,Th17/Treg and Fib had the highest sensitivity and accuracy in the diagnosis of acute exacerbation (P<0.05). Conclusion COPD patients have high blood coagulation and inflammation factor content,and imbalanced Th17/Treg ration and immune excessive state.Combined detection of TNF- α,Th17/Treg and Fib has higher sensitivity and accuracy in diagnosis of acute exacerbations and prognosis of COPD patients.

        【 Key words 】 Chronic obstructive pulmonary disease Inflammatory cytokines Th17cells Treg cells Fibrinogen

        慢性阻塞性肺疾?。–OPD)是一種以氣道、肺實質和肺部血管慢性炎癥為特征的呼吸系統(tǒng)受損為主的疾病,同時又是一種累及機體其他器官和系統(tǒng)的全身反應性疾病[1]。目前,COPD 占當今全球死亡原因的第4 位,位居世界疾病經(jīng)濟負擔的第 5 位[2]。預計到2020年 ,COPD 將位居全 球 死 因 的第 3 位[3]。COPD 以 進 行性不完全可逆性氣流受限和進行性肺功能下降為主要特征,在該病的發(fā)生、發(fā)展過程中炎癥反應起著重要作用[4]。除全身性系統(tǒng)性炎癥外,COPD 患者還存在血液高凝狀態(tài),高凝狀態(tài)和血栓前狀態(tài)是加速疾病進展和導致疾病進入 急 性發(fā)作 期 的 重 要原因[5]。 纖 維 蛋白原(Fibrinogen,Fib)是血液流變學的重要指標,也是一種急性期反應蛋白,其在 COPD 發(fā)病過程中的作用越來越受到重視。本研究旨在檢測可能參與 COPD 疾病發(fā)展相關的炎癥因子、免疫細胞和 Fib,觀察其在COPD 不同時期和不同嚴重程度時的變化及與肺功能的預后關系,為臨床診斷提供依據(jù)。

        1 對象和方法

        1.1 對象 選取 2014 年 1 月至 2015 年 3 月于本院呼吸內科就診的 COPD 患者 140 例,其中男 76 例,女 64例,年齡 58~73(64.31±8.62)歲。將其中處于急性加重期患者(入院時急性發(fā)作、臨床癥狀及體征明顯,且病史超過 12 個月以上)80 例納入急性加重組,男 44 例,女 36例,年齡 63~73(68.22±6.10)歲;以氣流受限程度作為肺功能評估的指標和劃分疾病嚴重程度的依據(jù),根據(jù)第1 秒用力呼氣容積(FEV1%)預計值將急性加重期患者分為Ⅱ級 18 例、Ⅲ級 39 例、Ⅳ級 23 例。處于穩(wěn)定期的60 例患者納入穩(wěn)定組,男 32 例,女 28 例,年齡 58~70(64.19±6.24)歲。COPD 的診斷分期標準參照 2013 年中華醫(yī)學會呼吸病學分會制定的《慢性阻塞性肺疾病診治指南》[3]。排除標準:合并心腦血管疾病、結締組織病、嚴重肝腎功能不全、糖尿病、腫瘤、妊娠、嚴重感染等,前 2周內服用過抗凝藥物者。另擇 40例健康體檢者作為對照組,男 21 例,女 19 例,年齡 60~75(66.21±7.34)歲;第1 秒用力呼氣容積占預計值百分比(FEV1%pre)≥85%。 3 組性別、年齡、吸煙史比較差異均無統(tǒng)計學意義(均P >0.05)。本研究所有患者均知情同意,由醫(yī)院倫理委員會批準。

        1.2 方法

        1.2.1 肺功能檢查 肺功能檢測采用美國森迪斯 Sensor Medics Vmax229 型肺功能測定儀測定,計算 FEV1% pre 和第 1 秒用力呼氣容積占用力肺活量百分比(FEV1/ FVC)?;颊呶胫夤苁鎻垊┖蟮?FEV1/FVC<70%,可以確定為氣流受限持續(xù)存在。

        1.2.2 BODE 指數(shù)測定 BODE 指數(shù)既包含反映肺功能和呼吸困難的參數(shù),又包含反映運動能力的參數(shù),可較全面地反映 COPD 患者的呼吸和系統(tǒng)性特征,包括體重指數(shù)(B)、氣流受限程度(O)、呼吸困難(D)及運動能力(E)4 個方面,按照 Celli[6]提出的評分標準計算BODE指數(shù)分值,總分為 0~10,分值越小代表健康狀況越好。以 BODE 指數(shù)作為參照系,選取各指標中與 BODE 指數(shù)相關度最高的 3 項指標,計算 COPD 急性加重期 3 個指標的 95%CI,以下限值作為辨別 COPD 急性加重期和穩(wěn)定期的臨界值。

        1.2.3 動脈血氣分析 采集股動脈血 2ml于肝素抗凝管中,即刻用美國 i-STAT 攜帶式手持血氣分析儀測定PaO2。

        1.2.4 炎癥因子及 Fib 檢測 所有對象均于入院次日清晨空腹抽取靜脈血 5ml,2h 內分離血清,保存于-80℃冰箱備用。血清中炎癥因子 TNF-α、IL-6、IL-8 的含量均采用 ELISA 法測定,所用試劑盒由北京中杉金橋生物有限公司提供。Fib 的含量采用免疫濁度法測定,并在 Sysmex CA 6000 型血凝儀上進行檢測。

        1.2.5 血液中免疫細胞檢測 采用密度梯度離心法分離外周血單核細胞,置于 1640 培養(yǎng)基中培養(yǎng) 48h 后,收集細胞。用 FITC 標記的抗人 CD4 抗體進行表面標記,用含 2%FBS 的 PBS 洗滌 2 次后,經(jīng)固定和破膜后,加入 PE 標記的抗人 IL-17A 進行胞內染色 30min,洗去多于抗體,4h 內上機檢測 Th17細胞(CD4+IL-17+)的比例。外周血單核細胞經(jīng) FITC-CD4 和 PE-CD25 雙標后,用APC 標記的抗人 Foxp3 抗體進行胞內染色,檢測其中Treg 細胞(CD4+CD25+Foxp3+)的比例。

        1.3 統(tǒng)計學處理 應用 SPSS18.0 統(tǒng)計軟件,計量資料以表示,多組比較采用方差分析,組間兩兩比較采用LSD-t檢驗;各指標與肺功能、PaO2和 BODE 指數(shù)的相關性分析采用 Spearman 相關。

        2 結果

        2.1 3 組肺功能、PaO2及 BODE 指數(shù)比較 見表 1。

        由表 1 可見,急性加重組和穩(wěn)定組 FEV1%pre、FEV1/FVC 和 PaO2均低于對照組,而 BODE 指數(shù)則高于對照組(均 P<0.05)。與穩(wěn)定組相比,急性加重組FEV1%pre、FEV1/FVC 和 PaO2均降低,而 BODE 指數(shù)則升高(均 P<0.05)。

        2.2 3 組炎癥因子、免疫細胞和 Fib 比較 見表 2。

        表1 3 組肺功能、PaO2及 BODE 指數(shù)比較

        表2 3 組炎癥因子、免疫細胞和 Fib 比較

        由表 2 可見,急性加重組 TNF-α、IL-6、、IL-8、Fib、Th17細胞比例和 Th17/Treg 比值均高于穩(wěn)定組和對照組,Treg 細胞比例則降低(均 P<0.05)。

        2.3 急性加重組不同疾病嚴重程度者各指標比較 見表3。

        表3 急性加重組不同疾病嚴重程度者各指標比較

        由表 3 可見,急性加重組Ⅲ級者 TNF-α、IL-6、和Th17/Treg 比值高于Ⅱ級者,而 Treg 比例則低于Ⅱ級者(均 P<0.05)。Ⅳ級者 TNF-α、IL-8、Th17細胞比例、Th17/ Treg 比值和 Fib 高于Ⅲ級者,而 Treg 比例則低于Ⅲ級者(均 P<0.05)。

        2.4 肺功能、PaO2和 BODE 指數(shù)與炎癥因子、免疫細胞和 Fib 的相關性分析 見表 4。

        表4 肺功能、PaO2和 BODE 指數(shù)與炎癥因子、免疫細胞和 Fib 的相關性分析[r值(P 值)]

        由 表 4 可 見 ,TNF-α、Th17/Treg、Fib 與 FEV1%pre、FEV1/FVC、PaO2和 BODE 指數(shù)均有相關性(P<0.05 或0.01)。

        2.5 各指標在急性加重期 COPD 診斷中的價值 見表5。

        表5 各指標在急性加重期 COPD 診斷中的價值

        由表 5 可見,TNF-α+Th17/Treg+Fib 聯(lián)合檢測對診斷 COPD 急性加重的靈敏度和準確度分別為 96.25%和94.29% , 均 高 于 TNF-α、Th17/Treg、Fib、TNF-α +Th17/ Treg、TNF-α+Fib 和 Th17/Treg+Fib(均 P<0.05)。

        3 討論

        COPD 是一種以不完全可逆性及持續(xù)進展性氣流受限為特征的肺部疾病,其病理基礎為氣道壁和肺實質的慢性炎癥及結構破壞,最終導致氣道管腔狹窄、氣流阻力增加,嚴重可致肺氣腫和肺源性心臟病。炎癥反應在慢性肺部損傷過程中起著極其重要的直接或間接作用。炎癥因子可通過與受體相互作用,啟動下游信號通路,介導炎癥反應的發(fā)生。炎癥被認為介導了過量黏液分泌、纖維化和蛋白水解,而這些過程致使臨床癥狀加重[7-8]。TNF-α 是由活化的單核-巨噬細胞、肥大細胞等多種炎癥細胞產(chǎn)生的炎癥因子,是目前發(fā)現(xiàn)的炎癥作用最強的細胞因子,具有雙重生物學作用,可參與多種生理、病理與免疫過程,是機體重要的免疫防護介質,其含量異常升高時會造成機體免疫損傷[9]。TNF-α 可使氣道上皮細胞、巨噬細胞和肺組織的 NF-κB 活性增強,并且誘導肺部血管內皮細胞表達血管內皮細胞黏附分子(VCAM-1),參與炎癥過程中多種炎癥細胞的游走、黏附、浸潤和滲出,活化的炎癥細胞釋放出大量溶酶體酶、彈性蛋白酶和活性氧離子,對血管內皮細胞及肺泡上皮細胞產(chǎn)生損害作用,從而迅速引起肺組織的損傷[10]。IL-6是由活化的氣道單核-巨噬細胞和支氣管上皮細胞等合成的一種多肽類物質,可直接參與炎癥損傷,是引起COPD 氣道炎癥的主要炎癥因子之一。IL-6 可損傷血管內皮細胞,促進免疫細胞黏附,并抑制內皮修復,使血管內皮受 損 并造成 肺 損 傷 , 最 終 引 起 肺 功 能 的 惡 化[11]。 TNF-α 和 IL-6 可觸發(fā)級聯(lián)反應,通過啟動炎癥反應或刺激其它炎癥介質,引起血清中其它炎癥因子水平的顯著升高。IL-8 是重要的趨化和激活中性粒細胞的炎癥因子,氣道內 IL-8 水平的增高可趨化并激活中性粒細胞,使中性粒細胞外形改變,促進其脫顆粒、釋放溶酶體酶和彈性蛋白酶,從而參與炎癥反應并造成肺損傷[12]。彈性蛋白酶的釋放又能誘導氣道上皮細胞 IL-8 基因的表達并分泌 lL-8,增強了炎癥反應,導致氣道慢性炎癥和持續(xù)損傷。本研究結果顯示,穩(wěn)定期 COPD 患者的血清 TNF-α、IL-6 和 IL-8 水平均明顯高于對照組,而急性加重期患者又高于穩(wěn)定期患者。炎癥因子的含量在不同嚴重程度的急性加重期 COPD 患者體內也有不同,總體趨勢是Ⅳ級高于Ⅲ級、Ⅲ級高于Ⅱ級。本研究相關性分析顯示 TNF-α、IL-6 與 FEV1%pre 均存在明顯負相關,一定程度上反映了肺功能下降的嚴重程度,提示細胞因子參與了 COPD 氣流阻塞的進程。此外,TNF-α 與FEV1/FVC、PaO2和 BODE 指數(shù)也均存在一定的相關性。營養(yǎng)不良可影響 COPD 疾病的進展,且被認為是導致COPD 急性加重及死亡的一個獨立危險因素,其中TNF-α 水平的持續(xù)升高和促進分解代謝是導致營養(yǎng)狀態(tài)惡化的一個重要因素[13-14]。TNF-α 與 BODE 指數(shù)具有相關性,這可能與 TNF-α 水平的持續(xù)升高導致機體營養(yǎng)狀況惡化有關,而 IL-6 和 IL-8 則未表現(xiàn)出相關性,這也提示 TNF-α 在 COPD 急性加重診斷和預后判斷中的意義。孫世民等[15]研究提示,IL-8 是一種貫穿COPD 疾病始終的炎癥因子,參與整個 COPD 的始末,其含量無論是在急性加重期還是穩(wěn)定期均明顯升高,且不隨疾病的好轉而漸降至正常,這可能也是本研究未觀察到 IL-8 與各觀察指標間相關性的原因之一。與 IL-8不 同 ,TNF-α 僅 在 COPD 的 急 性 發(fā) 作 期 明 顯 升 高[16]。TNF-α 可能是一個較好的反映 COPD 急性加重的炎癥指標,這可能也是本研究觀察到 TNF-α 與肺功能明顯相關的重要原因,也提示 TNF-α 在 COPD 急性加重期診斷、預后判斷中的意義和作用。

        近年的研究指出,機體免疫調控失衡在 COPD 的發(fā)生和進展過程中起重要作用,CD4+T 細胞是其中一種起重要作用的炎癥和免疫調控細胞[17]。CD4+T 細胞分化功能性可分為 Th1、Th2、Th17、Treg 等亞群。Th17細胞是近年發(fā)現(xiàn)的不同于 Th1、Th2而獨立存在的 CD4+T 細胞亞群,主要通過分泌 IL-17A、IL-17F、IL-21 和 IL-22 等炎癥因子募集巨噬細胞,引起炎癥反應,屬于促炎性 Th細胞[18-19]。Treg 細胞特異性地表達叉頭/翼狀螺旋轉錄因子 Foxp3,F(xiàn)oxp3 主要在 CD4+CD25+T 細胞上進行表達。Treg 細胞可通過分泌細胞因子如 IL-10、TGF-β 等抑制機體過度的炎癥反應,緩解機體過度免疫應答,從而維持自身免疫穩(wěn)定。本研究結果顯示,與穩(wěn)定期患者和對照組相比,急性加重期患者血液中Th細胞比例明顯升高,而 Treg 細胞比例則明顯降低,這與陳裕民等[17]的研究結果一致。COPD 患者血液 Treg 水平下降可能是機體防止免疫功能下降而采取的保護措施[20]。急性期患者的 Th17/Treg 比值明顯高于穩(wěn)定期患者及對照組,提示急性期 COPD 患者全身性免疫反應水平較高,機體處于一種免疫過度的狀態(tài)。與急性期患者相比,穩(wěn)定期患者的 Th17/Treg 比值雖有降低,但仍高于對照組,提示機體仍處于免疫過度狀態(tài),COPD 患者可能由于 Th17促炎反應的過度升高及 Treg 細胞減少,從而引發(fā)全身性或局部性炎癥反應。因此,Th17/Treg 比值是一個較好反映機體免疫狀態(tài)的指標,相關性分析也顯示 Th17/Treg 比值與肺功能、PaO2和 BODE 指數(shù)均有較好的相關性。

        血漿 Fib 是肝細胞分泌的一種急性時相反應蛋白,其最重要的生物學功能是參與凝血,其含量異常升高可致體內凝血和纖溶系統(tǒng)失衡,并構成血栓發(fā)生的危險因素。Fib 不僅是判定凝血功能及血液流變學狀態(tài)的重要指標,還可作為判斷血栓前狀態(tài)、肺組織損傷和氣道進行性炎癥反應的指標[21]。COPD 患者體內血漿 Fib 升高的機制與機體炎癥反應、缺氧和高碳酸血癥等密切相關[22]。Sin 等[23]研究發(fā)現(xiàn),與健康對照組相比,中、重度氣道阻塞者的 Fib 水平顯著升高。本研究顯示,COPD 患者急性加重期血漿 Fib 含量明顯高于穩(wěn)定期患者和對照組,且與氣流受限程度有關,這與 Sin 等[23]的研究結果一致。相關性分析結果顯示,F(xiàn)ib 含量與 FEV1%pre、FEV1/FVC、PaO2和 BODE 指數(shù)均具有良好的相關性,提示對 COPD 患者常規(guī)測定并評估 Fib 含量,有助于對患者進行危險分層、病情監(jiān)測和判斷預后[24]。與 FEV1%pre相比,BODE 與 COPD 患者預后的關聯(lián)性更強,能全面反映 COPD 患者的呼吸和系統(tǒng)性特征[7]。本研究顯示,聯(lián)合檢測 TNF-α、Th17/Treg 比值和 Fib 3 項指標較單獨檢測其中一項或兩項指標對 COPD 急性加重期的診斷價值更大。

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        Laboratory indicators for diagnosis and prognosis of chronic obstructive pulmonary disease


        FENG Lanfang,SHU Caimin,JI Qiaoying.
        Department of Respiratory Medicine,Dongyang People's Hospital,Dongyang 322100,China

        2016-10-26)

        (本文編輯:馬雯娜)

        10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.11.2016-1721

        322100 東陽市人民醫(yī)院呼吸內科

        馮蘭芳,E-mail:flf2233@126.com

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