血清及痰液MMP、TIMP及TNF-α與支氣管哮喘患者氣道重塑的關系

黃小龍

(湖北省武漢市第一醫院 呼吸內科二病區, 湖北 武漢, 430022)

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血清及痰液MMP、TIMP及TNF-α與支氣管哮喘患者氣道重塑的關系

黃小龍

(湖北省武漢市第一醫院 呼吸內科二病區, 湖北 武漢, 430022)

摘要:目的分析血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平與支氣管哮喘患者氣道重塑的相關性。方法納入支氣管哮喘患者123例，根據臨床特點分為急性發作期組、穩定期組、緩解期組，另選擇同期健康體檢者40例為對照組。4組患者行纖維支氣管鏡檢測，測定網狀基底膜厚度。采用ELISA試劑盒對受試者血清及痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平進行檢測，采用Spearman分析上述指標與支氣管黏膜網狀基底膜厚度的關系。結果穩定期組、緩解期組及急性發作期組患者血清及痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平均顯著高于對照組(P<0.05)；急性發作期組患者血清及痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平又顯著高于穩定器和緩解期組(P<0.05)。支氣管哮喘患者血清及痰液中MMP、TIMP水平與網狀基底膜厚度成正相關(P<0.05)。結論支氣管哮喘患者氣道重塑與血清及痰液中MMP、TIMP水平呈正相關，與TNF-α無明顯相關性。

關鍵詞:支氣管哮喘; 氣道重塑; MMP; TIMP; TNF-α

支氣管哮喘是全世界范圍內常見的呼吸道疾病，近年來由于空氣污染加劇，全世界范圍內支氣管哮喘的發病率、死亡率均呈不斷上升態勢。據統計[1]，目前全球約有3億人患哮喘，每年有高達18萬人因哮喘而死亡，支氣管哮喘給患者、患者家庭及社會造成了沉重的負擔。氣道重塑即氣道持續性的損傷和結構異常，是支氣管哮喘的特征性表現，如果不及時給予干預，會發展成不可逆氣道阻塞，威脅患者的生命[2]。目前，臨床上多采用纖支鏡黏膜活檢來評估氣道重塑，雖然其能直觀反映氣道重塑情況，但它是有創檢查，不能常規使用。因此，通過檢測炎性介質、細胞因子等指標來診斷氣道重塑，已經成為國內外研究的熱點。有研究[3-5]證實血清和痰液中轉化生長因子(TGF-β)、內皮素-1(ET-1)及一些炎性細胞因子能反映氣道重塑。本研究探討血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平與支氣管哮喘患者氣道重塑的相關性，現報告如下。

1資料與方法

1.1一般資料

選取2014年2月—2015年3月本院就診的支氣管哮喘患者。納入標準：符合全球支氣管哮喘防治創議(GINA，2009版)制定的哮喘診斷標準；年齡在18～65歲。排除標準：有吸煙史者；近1個月有上呼吸道感染史者；合并有心臟病、糖尿病者或肝腎功能異常者；合并有其他肺部疾病者；支氣管哮喘急性發作期危重患者。

共納入符合標準支氣管哮喘患者123例，根據臨床特點分為急性發作期組58例、穩定期組32例、緩解期組33例；選擇同時期健康體檢者40例為對照組。其中急性發作期組男32例，女26例；平均年齡(38.71±9.62)歲；平均體質量(58.97±8.32) kg。穩定期組男17例，女15例；平均年齡(40.02±9.57)歲；平均體質量(59.34±8.77) kg。緩解期組男19例，女14例；平均年齡(38.87±8.42)歲；平均體質量(58.42±8.01) kg。對照組男23例，女17例；平均年齡(39.24±8.33)歲；平均體質量(58.12±8.41) kg。各組患者性別、年齡及體質量等基線資料無顯著差異，具有可比性。

1.2觀察指標

所有受試者均接受組胺激發試驗，3 d后采用纖維支氣管鏡行支氣管黏膜活檢，分別在右、中、下支氣管取材，測定支氣管黏膜網狀基底膜厚度，取平均值。

所有受試者均空腹取靜脈血6 mL，分離血清后至于-70℃冰箱冷藏待測。待收集完所有標本后，采用ELISA試劑盒檢測血清中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平。

痰液標本收集方法：晨起后將氣道內陳舊痰咳出，漱口，采用3%的高滲性鹽水行超聲霧化，并鼓勵患者咳嗽、咳嗽，將咳出的痰液收集至塑料平皿。取3 mL加入等量的1%DTT渦旋震蕩混勻后，離心取上清，分離血清后至于-70℃冰箱冷藏待測。待收集完所有標本后，采用ELISA試劑盒檢測痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平。

1.3統計學處理

采用SPSS17.0軟件進行統計分析。兩組間計量資料比較采用t檢驗，計數資料比較采用卡方檢驗，以P<0.05為差異具有統計學意義。痰液和血清中MMP、TIMP、TNF-α水平與網狀基底膜厚度相關性采用Spearman直線相關法。

2結果

2.1各組血清中MMP、TIMP、TNF-α水平比較

穩定期組、緩解期組及急性發作期組患者血清中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平均顯著高于對照組(P<0.05); 急性發作期組患者血清中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平又顯著高于穩定期和緩解期組(P<0.05)。見表1。

表1　各組血清中MMP、TIMP、TNF-α水平比較

與對照組比較, *P<0.05; 與穩定期組比較, #P<0.05; 與緩解期組比較, △P<0.05。

2.2各組痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平比較

穩定期組、緩解期組及急性發作期組患者痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平均顯著高于對照組(P<0.05)；急性發作期組患者痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平又顯著高于穩定期和緩解期組(P<0.05)。見表2。

表2　各組痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平比較

與對照組比較, *P<0.05; 與穩定期組比較, #P<0.05; 與緩解期組比較, △P<0.05。

2.3血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平與網狀基底膜厚度相關性

穩定期組、緩解期組、急性發作期組和對照組網狀基底膜厚度分別為(9.76±2.36) μm、(10.13±2.65)μm、(10.92±2.87)μm、(4.32±1.09)μm，支氣管哮喘患者無論是穩定期、緩解期還是急性發作期，網狀基底膜厚度均高于對照組(P<0.05)，但穩定期組、緩解期組、急性發作期組間網狀基底膜厚度差異無統計學意義(P>0.05)。

Spearman分析結果顯示，支氣管哮喘患者血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平與網狀基底膜厚度成正相關，其中MMP、TIMP與網狀基底膜厚度的有顯著相關性。見表3。

表3　血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平與網狀基底膜厚度相關性

3討論

支氣管網狀基底膜厚度增加是支氣管哮喘的特征性變化，有研究[6-7]顯示網狀基底膜厚度與肺功能成負相關，與哮喘病程及發病次數呈正相關，隨著網狀基底膜厚度的增加，支氣管哮喘患者臨床癥狀呈逐漸加重趨勢。作者研究結果也顯示，支氣管哮喘患者網狀基底膜厚度遠高于正常人群，但不同疾病分期患者間網狀基底膜厚度無明顯差異。為此作者選擇網狀基底膜厚度作為支氣管哮喘患者氣道重塑的評價標準，用以分析MMP、TIMP、TNF-α與哮喘氣道重塑的相關性。

MMP-9為基質金屬蛋白酶家屬中的一員，屬于Ⅳ型膠原酶，其主要參與細胞外基質的降解與重建過程，MMP-9可切斷細胞外基質，直接或間接參與組織模型再塑及創傷修復過程。正常情況下，MMP-9以前酶原形式由巨噬細胞、中性粒細胞或血管內皮細胞合成，當炎癥發生后支氣管組織內噬細胞、中性粒細胞和血管內皮細胞被激活，促進了MMP-9的合成與釋放，導致細胞外基質被過度降解，基底膜破壞，而導致氣道重塑[8-10]。TIMP為金屬蛋白酶組織抑制劑，TIMP與MMP的平衡調節著細胞外基質的降解和膠原的沉積、內環境的穩定。TIMP能抑制基質降解，引發細胞外基質沉積，TIMP-1是所有TIMP亞類中活性最強的活性形式，為MMP-9的內源性抑制劑，抑制 MMP-9 對細胞外基質成分的降解，導致其降解產物如膠原、纖維結合素在黏膜下層的聚集，引起氣道增厚，促進氣道重塑的發生發展[11-12]。作者研究發現，支氣管哮喘患者血清、痰液中MMP-9、TIMP-1水平均顯著高于正常健康人群，而哮喘人群中又以急性發作期為最高；血清及痰液中MMP-9、TIMP-1水平與網狀基底膜厚度呈正相關，說明MMP-9、TIMP-1可作為氣道重塑的輔助診斷指標。

隨著對支氣管哮喘研究的深入，慢性炎癥在支氣管哮喘發生發展中的作用也逐漸受到重視，一般認為細胞外基質聚集、新生血管生成、氣道重塑都是在長期慢性炎性細胞刺激下造成的[13]。TNF-α是多種細胞產生具有廣泛生物活性的一種前炎癥細胞因子，可以誘導促進炎性細胞浸潤與活化，導致炎性介質釋放而加重哮喘的發作。另外TNF-α還可以激活成纖維母細胞分泌膠原纖維，刺激氣道平滑肌收縮，引發氣道細胞異常增殖而推進氣道重塑過程[6，14]。作者研究結果顯示，哮喘患者血清中TNF-α水平顯著高于健康人群，而且急性發作期患者TNF-α水平又高于穩定期和緩解期哮喘患者，但TNF-α不能很好反映網狀基底膜厚度，作為氣道重塑的輔助診斷指標意義不大。

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Relationship between levels of MMP, TIMP and TNF-α in serum and sputum and airway remodeling in patients with bronchial asthma

HUANG Xiaolong

(DepartmentofRespiratoryMedicine,WuhanFirstHospital,Wuhan,Hubei, 430022)

ABSTRACT：ObjectiveTo analyze the correlation between levels of MMP, TIMP and TNF-α in serum and sputum and airway remodeling of patients with bronchial asthma. MethodsA total of 123 patients with bronchial asthma were divided into acute exacerbation group, stable group, remission group according to the clinical features, and 40 healthy people were selected as control group. The patients in four groups were detected by fiberoptic bronchoscopy to measure the thickness of reticular basement membrane (RBM). The levels of MMP-9, TIMP-1 and TNF-α in serum and sputum were detected by ELISA, and the relationship between the indexes and the thickness of RBM were analyzed by the Spearman. ResultsThe levels of MMP-9, TIMP-1 and TNF-α in serum and sputum of acute exacerbation group, stable group and remission group were significantly higher than those in the control group (P<0.05), and these indexes of acute exacerbation group were significantly higher than those in the stable group and the remission group (P<0.05). The levels of MMP-9, TIMP-1 in serum and sputum of patients with bronchial asthma were positively correlated with RBM (P<0.05). ConclusionAirway remodeling of patients with bronchial asthma are positively correlated with levels of MMP, TIMP in serum and sputum, but has no significant correlation with TNF-α.

KEYWORDS:bronchial asthma; airway remodeling; MMP; TIMP; TNF-α

收稿日期:2015-11-26

中圖分類號:R 562.2

文獻標志碼:A

文章編號:1672-2353(2016)01-052-04

DOI:10.7619/jcmp.201601016