陳星如 王導(dǎo)新

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科（重慶400010）

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種常見的以持續(xù)氣流受限和呼吸道癥狀為特征的嚴(yán)重危害人類健康的疾病，目前是全球第四大疾病死亡原因［1］。AECOPD是COPD患者住院及死亡的主要原因，給患者的肺功能損傷及經(jīng)濟(jì)帶來巨大負(fù)擔(dān)［2］。社區(qū)獲得性肺炎（CAP）對COPD尤其是晚期及年齡＞65歲的老年患者來說是一種常見的、危及生命的并發(fā)癥［3］。研究報道，CAP是COPD入院治療的主要的誘因，并且與COPD患者的不良預(yù)后密切相關(guān)［4］。

COPD是一個由多種炎癥細(xì)胞及炎癥介質(zhì)參與的復(fù)雜的炎癥性疾病。中性粒細(xì)胞是COPD的主要炎癥細(xì)胞，中性粒細(xì)胞炎癥與疾病的進(jìn)展和嚴(yán)重程度有關(guān)［5］。中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂鈣蛋白（neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL），也稱為脂鈣蛋白-2，是脂鈣蛋白超家族的25 kDa蛋白，它不僅可以在炎癥或損傷過程中由活化的中性粒細(xì)胞分泌，還可以由上皮細(xì)胞和腎小管細(xì)胞少量釋放［6］。據(jù)報道，NGAL是一種關(guān)鍵的抗菌蛋白，通常在生物體液中含量很低［7］，但是在炎癥條件下，特別是在急性炎癥損傷下，NGAL可明顯升高［8-9］。過往研究表明，NGAL不僅通過NETs在抑制局部細(xì)菌感染中起著關(guān)鍵作用［10］，而且可能是逆轉(zhuǎn)COPD氣道阻塞和重塑的潛在靶點［11］。

國內(nèi)外研究表明COPD-CAP與AECOPD患者炎癥模式存在差異［12-14］。多項研究發(fā)現(xiàn)COPD-CAP患者住院期間病死率明顯高于AECOPD患者［15-16］。HUERTA等［14］發(fā)現(xiàn)COPD-CAP患者體內(nèi)CRP、PCT等炎癥因子濃度較AECOPD患者明顯升高，但目前尚沒有一個明確的指標(biāo)來區(qū)分AECOPD和COPDCAP［2］。同時，國內(nèi)外關(guān)于生物標(biāo)志物在識別及監(jiān)測肺功能等級方面的報道甚少。而對于血清NGAL的臨床研究，目前主要集中在急性腎損傷及實體腫瘤。因此，探討NGAL在COPD急性氣道炎癥事件及肺功能等級的識別、監(jiān)測方面的潛在價值是有意義的。

1 對象與方法

1.1 研究對象選擇2018年6月至2019年12月期間重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科收治入院的COPD患者作為病例組。同時從該院體檢中心收集50例健康成年人作為對照組。病例組納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡在40周歲及以上；（2）符合慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）診治中國專家共識（2017）年更新版的診斷標(biāo)準(zhǔn)［17］；（3）符合慢性阻塞性肺疾病合并CAP的診斷標(biāo)準(zhǔn)［13，18］。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）合并其他呼吸系統(tǒng)疾病，如哮喘、支氣管擴(kuò)張癥、塵肺、結(jié)核和肺癌；（2）心臟、肺部、腎臟等終末期器官疾病史；（3）過去2周曾進(jìn)行免疫抑制劑治療或皮質(zhì)類固醇治療；（4）經(jīng)歷重大創(chuàng)傷、燒傷、妊娠、惡性腫瘤等情況。

1.2 研究內(nèi)容及方法本研究為單中心、橫斷面、病例對照研究。記錄患者入院時的一般臨床資料包括年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)等；入院24 h內(nèi)：中性粒細(xì)胞比例（NS%）；C-反應(yīng)蛋白（CRP）；降鈣素原（PCT）；血氣分析參數(shù)：動脈二氧化碳分壓（PaCO2）、實際碳酸氫鹽（HCO3-）、堿剩余（BE）等指標(biāo)。同時待患者病情穩(wěn)定、可配合完善肺功能檢查的情況下收集肺功能參數(shù)：1秒率（FEV1/FVC%）、第1秒用力呼氣容積占預(yù)計值百分比（FEV1%pred）、用力肺活量占預(yù)計值百分比（FVC%pred）；并收集病例組和對照組入院第1天空腹靜脈血，以3 000 r/min離心10 min，分離上層血清樣本冷凍在-80 ℃冰箱，然后用酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）法測定NGAL濃度。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS 24.0版本進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。首先用Kolmogorov-Smirnov檢驗對連續(xù)型變量進(jìn)行正態(tài)性檢測。然后用Levene檢驗進(jìn)行方差齊性的檢驗。單樣本正態(tài)分布且方差齊性數(shù)據(jù)采用兩獨立樣本t檢驗，非正態(tài)分布或方差不齊數(shù)據(jù)采用Mann-Whitney U非參數(shù)檢驗。連續(xù)變量為正態(tài)分布時采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。連續(xù)變量為非正態(tài)分布時，用中位數(shù)（四分位數(shù)）描述。分類變量使用χ2檢驗或Fisher精確檢驗。多組之間非正態(tài)分布的變量采用Kruskal-Wallis檢驗（H檢驗）。采用Spearman秩相關(guān)技術(shù)對非參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。最后繪制血清NGAL的受試者工作特征曲線。以P ＜0.05為組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基線特征對照組及AECOPD、COPD-CAP患者3組間在年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)比較時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P ＞0.05，表1）。

2.2 各組間臨床及實驗室指標(biāo)的比較（1）AECOPD及COPD-CAP患者血清NGAL水平顯著高于對照組，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.05，表1及圖1）。（2）與AECOPD組相比，COPD-CAP組的血清NGAL、CRP水平顯著升高（P ＜0.05），同時COPD-CAP患者肺功能等級高于AECOPD患者（P=0.049，表2）。（3）GOLDⅢ和Ⅳ組的NGAL水平明顯高于GOLDⅡ（P ＜0.05）（圖2及表3）。此外，與GOLDⅠ、Ⅱ、Ⅲ相比，COLDⅣ的PaCO2、HCO3-、BE水平均顯著升高（表3）。

表1 AECOPD、COPD-CAP 亞組與健康對照組基本信息及血清NGAL 水平比較Tab.1 Baseline demographic and NGAL concentrations of AECOPD，COPD-CAP patients and the control group M（P25，P75）

表2 AECOPD 與COPD-CAP 亞組間基本信息、臨床及實驗室指標(biāo)比較Tab.2 Presents baseline laboratory parameters and clinical characteristics in the AECOPD and COPD-CAP subgroup patients M（P25，P75）

圖1 血清NGAL 水平在對照組及AECOPD、COPD-CAP 組3 組之間的比較Fig.1 Serum NGAL concentrations of AECOPD patients and COPD-CAP patients compared to controls

2.3 Spearman相關(guān)分析血清NGAL水平與FEV1%pred（r = -0.363，P ＜0.001）以及FVC%pred（r =-0.338，P=0.001）呈負(fù)相關(guān)，見表4。

2.4 NGAL、NS%在不同亞組之間的ROC 曲線圖

2.4.1 血清NGAL 水平與COPD-CAP 及AECOPD血清NGAL水平對于COPD-CAP及AECOPD均有顯著的診斷價值（AUC：0.974，95%CI：0.949 ～0.998；AUC：0.826，95%CI：0.736 ～0.916），約登指數(shù)最大時，截止值分別為99.74 ng/mL及113.185 ng/mL（圖3A及3B、表5）。

圖2 血清NGAL 水平在GOLDⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ亞組間比較Fig.2 The comparation of Serum NGAL concentrations among GOLDⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳsubgroups patients

2.4.2 血清NGAL血清NGAL可區(qū)分GOLDⅠ、Ⅱ與GOLDⅢ、Ⅳ（AUC：0.726，95%CI：0.618 ～0.834），其靈敏度為84.4%，特異度為57.6%。NGAL和NS%聯(lián)合診斷（AUC：0.750，95%CI：0.647 ～0.854）的表現(xiàn)略優(yōu)于NGAL（圖3C及3D、表5）。

表3 GOLDⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ亞組之間各實驗室指標(biāo)的比較Tab.3 The comparation of laboratory parameters among GOLDⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳsubgroups patients M（P25，P75）

表4 NGAL 與肺功能的Spearman 相關(guān)性分析。Tab.4 Correlations of NGAL levels related to the lung function of COPD patients

3 討論

HUERT等［14］和PIZZINI等［19］證實，與AECOPD相比，COPD-CAP患者血清CRP和PCT濃度較高。同時相關(guān)研究表明CRP水平可以區(qū)分CAP、COPD和AECOPD［20］。與以上研究相似的是，本研究發(fā)現(xiàn)COPD-CAP患者的CRP值明顯高于AECOPD患者。BOUSSEKEY等［21］和POLZIN等［22］未能證明PCT可以預(yù)測CAP的發(fā)生。同樣，本研究也表明COPDCAP與AECOPD兩者之間PCT濃度差異無統(tǒng)計學(xué)意義。因此，關(guān)于CRP和PCT是否可以識別COPD-CAP方面目前尚未明確。

圖3 NGAL 及NS%在AECOPD、AECOPD-CAP 以及GOLD 分級診斷中的ROC 曲線圖Fig.3 ROCs for NGAL，NS%and their combination in the verification group

表5 NGAL 及NS%在各組ROC 曲線下的AUC、截斷值及相應(yīng)的靈敏度、特異度Tab.5 The AUC，cut-off value and sensitivity，specificity of NGAL and NS%in their own ROCs

WANG等［11］發(fā)現(xiàn)NGAL主要分布在中性粒細(xì)胞中，而且其在COPD患者和經(jīng)臭氧處理的小鼠肺組織中表達(dá)均增強(qiáng)。與該研究相似的是：本研究發(fā)現(xiàn)AECOPD患者和COPD-CAP患者的NGAL水平均顯著高于對照組，同時ROC也發(fā)現(xiàn)其在診斷AECOPD及COPD-CAP方面具有很大的潛力，表明NGAL在COPD的急性炎癥反應(yīng)過程中發(fā)揮重要作用。NGAL作為一種重要的抗菌蛋白，其水平高低在一定程度上反應(yīng)體內(nèi)細(xì)菌負(fù)荷程度，這可能解釋了在本研究中COPD-CAP患者血清NGAL水平明顯高于AECOPD患者，但NGAL升高程度的差異尚不能鑒別診斷AECOPD與COPD-CAP。

既往研究表明，NGAL升高可能通過改變上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和促進(jìn)人支氣管平滑肌細(xì)胞（HASMCs）的增殖和遷移參與氣道重塑［11］。本研究發(fā)現(xiàn)，與GOLD Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相比，COPDⅣ亞組PaCO2、BE和HCO3-水平顯著升高，這可能是與COPD的疾病進(jìn)展特征相關(guān)，即GOLD分級等級越高，肺泡結(jié)構(gòu)破壞更嚴(yán)重，氣體交換屏障受損。既往研究證實哮喘-COPD重疊綜合征（ACOS）患者其血清NGAL水平與肺功能呈負(fù)相關(guān)［23］。而本研究Spearman秩相關(guān)分析中發(fā)現(xiàn)COPD患者血清NGAL水平與FEV1%pred呈負(fù)相關(guān)，提示當(dāng)FEV1%pred越低，即GOLD分級越高，血清NGAL水平越高。因此，筆者認(rèn)為NGAL作為參與COPD氣道炎癥反應(yīng)過程中的關(guān)鍵抗菌蛋白，它可以在一定程度上反映體內(nèi)炎癥水平與肺功能嚴(yán)重程度之間呈正相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)GOLD Ⅲ和Ⅳ組的NGAL水平明顯高于GOLDⅡ，同時ROC曲線分析表明當(dāng)血清NGAL水平的界定值為118.635 pg/mL時可以區(qū)分診斷GOLDⅠⅡ與GOLDⅢⅣ，靈敏度及特異度分別為84.4%及57.6%。尤其是聯(lián)合NS%時，其診斷效應(yīng)較NGAL單獨診斷時輕度升高。因此，以上研究結(jié)果表明NGAL可在區(qū)分肺功能嚴(yán)重等級方面發(fā)揮作用，即確定更嚴(yán)重的COPD分級（GOLDⅢ、Ⅳ），并可能監(jiān)測GOLDⅡ級患者肺功能的進(jìn)展情況。因此，血清NGAL在小氣道重塑中發(fā)揮重要作用，并可能是COPD患者肺功能嚴(yán)重程度的良好預(yù)測因子。

本研究的新穎之處在于首次探討血清NGAL作為一種抗菌蛋白在COPD急性炎癥事件及患者肺功能等級中的臨床意義。而不足之處在于納入的研究樣本量較小，且為單中心，降低了評價效果的統(tǒng)計能力，因此該結(jié)果可能不適用于其他醫(yī)院，需要多中心研究來驗證結(jié)果。未來需要更多的研究去探討血清NGAL在鑒別診斷AECOPD和COPD-CAP以及在COPD患者預(yù)后方面的價值。

總之，本研究表明NGAL可能是診斷AECOPD及COPD-CAP的有用生物標(biāo)志物，其參與了AECOPD及COPD-CAP的炎癥反應(yīng)過程，但無法鑒別二者。同時NGAL在預(yù)測較嚴(yán)重的肺功能等級方面具有一定價值，且后續(xù)對于GOLD II患者病情進(jìn)展具有監(jiān)測意義，均表明NGAL在COPD患者氣道重塑過程中發(fā)揮重要作用。