杜 穎 綜述，楊明夏 審校

1.大連醫(yī)科大學(xué)，遼寧大連 116000；2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬常州市第二人民醫(yī)院呼吸與危重癥學(xué)科，江蘇常州 213000

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種常見(jiàn)的、可防治的異質(zhì)性疾病，以持續(xù)呼吸道癥狀和氣流受限為主要表現(xiàn)，吸煙是疾病形成的重要危險(xiǎn)因素，COPD已成為全世界的重要公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)[1]。有研究表明，56.4%的COPD患者處于慢性阻塞性肺疾病全球倡議(GOLD)分期Ⅰ期，36.3%處于GOLD分期Ⅱ期，其中約有2/3無(wú)慢性呼吸道癥狀[2]。COPD早期階段可能無(wú)臨床癥狀，多數(shù)患者在出現(xiàn)咳嗽、氣喘等明顯癥狀后才引起重視。若未及早干預(yù)，患者容易出現(xiàn)慢性呼吸系統(tǒng)癥狀和嚴(yán)重肺功能障礙，并且增加急性加重住院和早期死亡的風(fēng)險(xiǎn)。因此，COPD的早期診治十分必要。

1 早期COPD

早期COPD可分為兩種亞型，即COPD前期和臨床前COPD[3]。早期COPD在一般人群中的患病率為15%。MARTINEZ等[4]將早期COPD定義為年齡<50歲且吸煙≥10包/年，并且有以下任何一種異常:(1)第1秒用力呼氣量/用力肺活量(FEV1/FVC)<正常下限;(2)兼容CT檢查異常(氣道異常和/或肺氣腫);(3)FEV1下降(≥60 mL/年)。這個(gè)定義存在2個(gè)問(wèn)題：一是早期COPD定義因COPD自身定義的疑點(diǎn)而復(fù)雜化。在2020年GOLD中仍以FEV1/FVC<0.7為金標(biāo)準(zhǔn)來(lái)診斷COPD，然而越來(lái)越多的證據(jù)表明此比值存在缺陷[5-6]。有研究顯示，只有當(dāng)肺組織損壞至少達(dá)30%時(shí)，肺功能檢查才開(kāi)始表現(xiàn)出異常[7]。此外，肺功能檢查不能區(qū)分氣流阻塞的原因(即小氣道疾病或肺氣腫)，也不能確定COPD的肺外表現(xiàn)。FEV1/FVC的固定值在老年人中可能出現(xiàn)過(guò)度診斷，在年輕人中可能出現(xiàn)漏診等問(wèn)題，這為定義所謂早期疾病帶來(lái)了困難。二是COPD的異質(zhì)性。COPD的形成與遺傳和環(huán)境因素彼此作用的復(fù)雜過(guò)程相關(guān)，這些具有異質(zhì)性的危險(xiǎn)因素使早期COPD的診斷頗具挑戰(zhàn)。輕中度強(qiáng)調(diào)嚴(yán)重程度，早期是指時(shí)間觀念，二者在同一個(gè)體中可能同時(shí)發(fā)生但不等同。然而，目前臨床上較難界定COPD的早期階段，而其輕中度的診治有據(jù)可循，故我國(guó)臨床上多以輕中度COPD (GOLDⅠ～Ⅱ期)來(lái)指代COPD的早期階段。

2 生物標(biāo)志物

根據(jù)美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的最新使用標(biāo)準(zhǔn)，生物標(biāo)志物是指一種作為正常生理過(guò)程、致病過(guò)程或干預(yù)治療后的藥理學(xué)反應(yīng)指標(biāo)，具有被客觀測(cè)量和評(píng)估的特點(diǎn)[8]。在實(shí)踐中，大多數(shù)人將生物標(biāo)志物理解為一種測(cè)試或一系列測(cè)試，為疾病狀態(tài)提供客觀和可重復(fù)的指標(biāo)。對(duì)于COPD這類常見(jiàn)疾病，生物標(biāo)志物必須是安全、準(zhǔn)確、廉價(jià)和易于測(cè)量的，是任何以臨床特征、影像學(xué)圖像量化或?qū)嶒?yàn)室結(jié)果為基礎(chǔ)的標(biāo)志物，是可以被客觀測(cè)量作為個(gè)體患者疾病的獨(dú)特病理生理過(guò)程的指標(biāo)。

3 金標(biāo)準(zhǔn)以外的肺功能參數(shù)

肺容積受實(shí)質(zhì)、氣道和周?chē)M織結(jié)構(gòu)支持的影響。殘氣量(RV)是肺深呼氣結(jié)束時(shí)的殘余氣量。RV輕度升高(>預(yù)測(cè)值120%)，RV/肺總量(TLC)升高(>35%)可以作為診斷小氣道空氣阻塞和肺氣腫的標(biāo)志。最近2項(xiàng)基于吸、呼氣CT掃描的研究對(duì)肺功能進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果顯示，RV/TLC值與TLC正常的吸煙者FEV1/FVC的快速下降相關(guān)，并且可能最終發(fā)展為明顯的COPD[9-10]。有研究表明，RV/TLC可用于早期COPD的診斷和評(píng)估[11]。用力呼氣時(shí)呼出氣量為肺活量25%～75%的平均流速、一氧化碳彌散量、肺總?cè)莘e等對(duì)早期COPD也有潛在的診斷價(jià)值[12]。

4 影像標(biāo)志物——肺定量CT

肺定量CT是一種廣泛應(yīng)用的無(wú)創(chuàng)影像學(xué)檢查，通過(guò)嚴(yán)格的成像協(xié)定，如空間和時(shí)間分辨率、吸氣和呼氣技術(shù)、掃描儀校準(zhǔn)和輻射照射等參數(shù)，使CT測(cè)量的重復(fù)性得到最大化[13]。COPD早期在臨床癥狀出現(xiàn)之前可能已存在肺結(jié)構(gòu)的病理變化。2012年1項(xiàng)系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，肺氣腫和小氣道的量化標(biāo)志物均與COPD的氣流阻塞有關(guān)[14]。由此可見(jiàn)，肺定量CT與肺活量測(cè)定值密切相關(guān)且明顯，從而可以通過(guò)肺分割在肺部圖像上量化肺氣腫、氣道壁厚和空氣潴留指標(biāo)來(lái)早期檢測(cè)和診斷COPD[15]。

肺氣腫量化(EQ)常以肺氣腫指數(shù)(%LAA-950)表示，%LAA-950與FEV1、FEV1占預(yù)計(jì)值百分比及FEV1/FVC均呈明顯負(fù)相關(guān)[16]。在此基礎(chǔ)上，肺氣腫量化顯示了COPD早期診斷的潛力。人工測(cè)量存在一定的誤差和變異，而人工智能可以減少時(shí)間和可變性,是目前的一個(gè)新興領(lǐng)域。FISCHER等[17]的1項(xiàng)回顧性研究證實(shí)，基于人工智能的每葉分割和肺氣腫量化(EQ)與GOLD嚴(yán)重程度分期呈明顯相關(guān)，其中肺上葉EQ與GOLD分期，特別是與GOLD早期之間的關(guān)系最為明顯。因此，進(jìn)一步分析肺功能參數(shù)及各肺葉定量CT與COPD患者臨床癥狀的相關(guān)性很有意義。

小氣道病變量化指標(biāo)包括：支氣管壁厚、壁面積百分比及管腔周長(zhǎng)10 mm的理論氣道壁面積的平方根(Pi10)等。KOO等[18]通過(guò)應(yīng)用一種新的多分辨率CT成像方案表明，在肺氣腫發(fā)生之前，輕中度COPD患者肺內(nèi)最小氣道(終末細(xì)支氣管和呼吸性過(guò)度細(xì)支氣管)明顯消失，由此提示小氣道疾病是輕中度COPD的早期病理特征。Pi10可以作為非肺氣腫性COPD存在和嚴(yán)重程度的獨(dú)立標(biāo)志，戒煙可以使Pi10明顯下降[19]。在1項(xiàng)COPD急性加重期和呼吸道感染研究中[20]，%LAA-950與平均肺密度呼氣/吸氣之間呈明顯正相關(guān)，%LAA-950與Pi10之間也存在反向關(guān)系。

參數(shù)響應(yīng)映射(PRM)是一種新技術(shù)，它可以識(shí)別肺氣腫區(qū)域(PRMemph)和小氣道疾病(PRMfSAD)。1項(xiàng)5年的COPD遺傳流行病學(xué)研究顯示,在GOLD Ⅰ～Ⅳ期患者中，PRMfSAD與PRMemph均與FEV1下降率相關(guān)[21]。此外，與GOLD Ⅲ～Ⅳ期比較，GOLDⅠ～Ⅱ患者的PRMfSAD對(duì)FEV1下降比率的貢獻(xiàn)更為明顯。由此提示，PRMfSAD可能是早期COPD的重要指標(biāo)。

總之，CT所提供的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致對(duì)輕度COPD嚴(yán)重程度進(jìn)行早期分級(jí)，這是常規(guī)肺功能無(wú)法檢測(cè)到的[22]。肺定量CT對(duì)COPD早期成像過(guò)程目前尚不清楚，畢竟肺氣腫進(jìn)展緩慢，而且關(guān)于氣道重建的縱向數(shù)據(jù)仍然非常有限。在COPD縱向監(jiān)測(cè)過(guò)程中，小化CT的輻射暴露及研究CT對(duì)COPD潛在的臨床價(jià)值有待進(jìn)一步探討。

5 體液標(biāo)志物

血液生物標(biāo)志物相對(duì)來(lái)說(shuō)是無(wú)創(chuàng)的，具有易于獲取和分析重復(fù)性的優(yōu)點(diǎn)，故而在臨床研究中最常采用。

近年來(lái)，自身免疫機(jī)制在COPD中得到廣泛關(guān)注。與健康對(duì)照組比較，COPD患者體液中含有更高的自身抗體滴度，并且與COPD嚴(yán)重程度，尤其是GOLD Ⅲ～Ⅳ期相關(guān)密切[23]，這對(duì)早期COPD的診斷可能存在一定價(jià)值，然而目前的相關(guān)研究大都未將健康對(duì)照組和GOLDⅠ～Ⅱ期完全區(qū)分開(kāi)來(lái)。ZINELLU等[24]研究證實(shí)，血漿中犬尿氨酸(Kyn)水平升高被看為是免疫系統(tǒng)激活的標(biāo)志，COPD患者的血漿Kyn水平和Kyn/色氨酸(Trp)與COPD嚴(yán)重程度相關(guān)。因此，Kyn特別是Kyn/Trp可能成為COPD患者系統(tǒng)性炎癥的1項(xiàng)新的、敏感的生物標(biāo)志物，但GOLD Ⅲ～Ⅳ期患者未納入此研究?jī)?nèi)。

組織蛋白酶S主要由活化的巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞產(chǎn)生，是一種有效的彈性降解蛋白酶。NAKAJIMA等[25]通過(guò)對(duì)125例COPD患者和118例健康者進(jìn)行組織蛋白酶S和胱抑素C的血漿水平測(cè)定，結(jié)果顯示，與嚴(yán)重氣流受限和肺氣腫患者比較，中度過(guò)敏性鼻炎患者(有慢性呼吸道癥狀，但無(wú)氣流受限)和輕度COPD患者的血漿組織蛋白酶S水平明顯升高。由此表明組織蛋白酶S和組織蛋白酶S/胱抑素C可能是COPD(尤其是早期)的潛在標(biāo)志物。

中國(guó)最近1項(xiàng)前瞻性研究表明，炎癥標(biāo)志物，包括外周血白細(xì)胞介素-6、超敏C反應(yīng)蛋白、microRNA-23a與非COPD患者FEV1的快速下降有關(guān)[26]。此外，血清生物標(biāo)志物分析結(jié)果顯示，CC16分泌蛋白、可溶性晚期糖基化終末產(chǎn)物受體和纖維蛋白原均與FEV1下降相關(guān)[27]。

GHIO等[28]在1項(xiàng)評(píng)價(jià)COPD縱向識(shí)別預(yù)測(cè)代理終點(diǎn)研究中測(cè)量非吸煙者、吸煙者和COPD患者的呼出氣冷凝液(EBC)標(biāo)本中的金屬水平，數(shù)據(jù)顯示，COPD患者鐵水平均明顯低于吸煙健康對(duì)照組。雖然吸煙對(duì)EBC鐵水平的影響在以往的研究中各不相同，但COPD的診斷與較低的EBC鐵水平相關(guān)。

HALPER-STROMBERG等[29]對(duì)115例隊(duì)列受試者的肺泡灌洗液(BALF)和匹配血漿進(jìn)行非靶向液相色譜-質(zhì)譜分析，其中只有兩種血漿化合物與COPD表型(肺氣腫)相關(guān)。與血漿比較，BALF中的代謝物和COPD表型之間的關(guān)聯(lián)更明顯。因此，BALF分析可能揭示呼吸疾病的特異性標(biāo)志物，但是該方法的侵入性、缺乏標(biāo)準(zhǔn)的解讀是其主要缺點(diǎn)。

隨著組學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，研究者們對(duì)各種標(biāo)本(血液、痰液、BALF、肺組織、尿液、EBC等)進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、脂質(zhì)體組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，其中定量蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)研究對(duì)有復(fù)雜生物標(biāo)志物特征的COPD的鑒別診斷有明顯貢獻(xiàn)[30]。例如，乙酰糖蛋白(GlycA)是一種Ⅰ型急性期蛋白，與組織損傷和炎癥有關(guān)。GlycA水平是COPD的早期生物標(biāo)志物[31]，其與COPD的發(fā)病率相關(guān)，即便是調(diào)整了吸煙因素也是如此。TITZ等[32]通過(guò)定量蛋白質(zhì)組學(xué)在COPD和無(wú)癥狀吸煙者中鑒定出13種不同的蛋白，而且蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì)肺和氣道重塑?chē)?yán)重程度的評(píng)估均有意義。目前，TRUEDSSON等[33]正在對(duì)早期COPD患者的相關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)標(biāo)志物進(jìn)行1項(xiàng)縱向研究，并與健康對(duì)照組比較。

SANDRA等[34]進(jìn)一步對(duì)COPD患者DNA甲基化的不同甲基化位置(DMPs)進(jìn)行再現(xiàn)性評(píng)估，與健康未吸煙者比較，GOLDⅢ～Ⅳ期和GOLDⅠ～Ⅱ期的患者只共享10%的DMPs。具體來(lái)說(shuō)，在GOLDⅠ～Ⅱ期中DMPs與蛋白降解的調(diào)節(jié)有關(guān)，而在GOLDⅢ～Ⅳ期中則與調(diào)控蛋白磷酸化、細(xì)胞凋亡和免疫應(yīng)答有關(guān)。為了測(cè)試代謝和轉(zhuǎn)錄組學(xué)代謝物與COPD的關(guān)系，CRUICKSHANK-QUINN等[35]研究發(fā)現(xiàn)，隨著GOLD分級(jí)升高，DMPs也有明顯變化。對(duì)輕中度COPD患者進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示，炎癥、凝血、補(bǔ)體途徑、氧化應(yīng)激和脂質(zhì)代謝相關(guān)蛋白可能是早期檢測(cè)COPD的潛在生物標(biāo)志物[36]。上述結(jié)果表明，組學(xué)技術(shù)有助于確定動(dòng)物干預(yù)研究的分子靶點(diǎn)和人類早期干預(yù)標(biāo)志物，這些進(jìn)展可以為COPD的早期診斷提供重要參考，并幫助進(jìn)一步探索疾病的異質(zhì)性和潛在機(jī)制。

6 診斷相關(guān)標(biāo)志物的挑戰(zhàn)與展望

與早期COPD診斷相關(guān)的標(biāo)志物的研究從實(shí)驗(yàn)到臨床都必須通過(guò)嚴(yán)格篩查。雖然血液、影像學(xué)方面的標(biāo)志物最常被研究，但由于沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化而未被臨床認(rèn)可，因?yàn)檫@些標(biāo)志物的意義及其與靈敏度和特異度的關(guān)系仍然存在一定爭(zhēng)議，其測(cè)定還需要大量研究加以驗(yàn)證。此外，還需要考慮臨床實(shí)際中生物標(biāo)志物收集、吸煙習(xí)慣和治療等問(wèn)題。在早期COPD發(fā)展過(guò)程中，血液標(biāo)志物一般不會(huì)孤立增加，而是在特定的網(wǎng)絡(luò)中相互關(guān)聯(lián)。觀察COPD進(jìn)展最有希望的生物標(biāo)志物涉及標(biāo)志物的組合，當(dāng)它們組合使用時(shí)，比任何單項(xiàng)標(biāo)志物提供的信息更多。振蕩測(cè)量技術(shù)目前也在實(shí)驗(yàn)研究中為早期COPD的診斷提供參考和策略。近幾年，組學(xué)相關(guān)研究層出不窮，分析與肺功能相關(guān)的miRNA是評(píng)估COPD的一種很有前途的策略，有助于進(jìn)一步闡明COPD的發(fā)病機(jī)制。各類組學(xué)檢測(cè)技術(shù)包括：蛋白質(zhì)組學(xué)研究應(yīng)用各種凝膠和無(wú)凝膠技術(shù)，并依賴于質(zhì)譜分析；核磁共振和質(zhì)譜分析等光譜技術(shù)與氣相液相色譜等分離模塊相結(jié)合，已成為代謝組學(xué)研究的流行工具；轉(zhuǎn)錄組分析采用實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)和基因芯片測(cè)定，標(biāo)志物參考值的標(biāo)準(zhǔn)化將更接近應(yīng)用各項(xiàng)技術(shù)識(shí)別早期疾病。

臨床診療過(guò)程中強(qiáng)調(diào)個(gè)體化，早期診斷標(biāo)志物的研發(fā)有助于及早臨床干預(yù)，并加大藥物研發(fā)進(jìn)度。另外，由于COPD的發(fā)生和發(fā)展復(fù)雜多樣，標(biāo)志物組合應(yīng)用可能是未來(lái)COPD早期診斷的聚焦。因此，早發(fā)現(xiàn)、早診斷，建立COPD標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)警模型，進(jìn)而早治療，對(duì)提高COPD患者的生活質(zhì)量和改善預(yù)后尤為關(guān)鍵。