中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白在慢性阻塞性肺疾病急性加重期的表達

孫曉鈺 楊瑞青 王保貴

中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白在慢性阻塞性肺疾病急性加重期的表達

孫曉鈺1楊瑞青2王保貴2

目的 觀察中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(NGAL)在慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者中的表達和意義。方法 隨機選取慢阻肺疾病急性加重(AECOPD)患者40例、對照組25例。應用酶聯免疫吸附法(ELISA)測定AECOPD患者治療前、后及對照組的血NGAL水平。結果 AECOPD患者治療前后及對照組血NGAL濃度分別為(112.18±20.96)μg/L、(79.02±15.39)μg/L、(64.74±13.20)μg/L，3組間差異具有統計學意義(P<0.05)，其中頻繁加重患者血NGAL高于一般患者。AECOPD患者治療前血NGAL與CRP、中性粒細胞百分比、住院天數呈正相關，與肺功能受損程度(FEV1占預計值百分比)呈負相關。結論 AECOPD患者血NGAL在治療后顯著降低，NGAL可作為評估AECOPD患者病情嚴重程度的指標。

慢性阻塞性肺疾病急性加重；中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白； 脂質運載蛋2； 嚴重程度

慢性阻塞性肺疾病(慢阻肺)是呼吸系統的常見病和多發病，在我國40歲以上人群中患病率高達8.2%，預計至2020年慢阻肺將占全球死亡原因第3位、世界疾病經濟負擔第5位[1]。中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)，又名脂質運載蛋白-2(lipocalin-2)或噬鐵蛋白(siderocalin)、24P3，是一條相對分子質量為25000、由178個氨基酸殘基組成的多肽鏈，是在研究基質金屬蛋白酶9(MMP-9)時而發現于活化的中性粒細胞上清液中，主要在中性粒細胞的骨髓階段生成，細胞激活時釋放入血[2]。 生理狀態下NGAL在呼吸道和腸道上皮細胞，各種(心臟、血管、淋巴管)內皮細胞、腎小管細胞及巨噬細胞中亦有低表達。當肺處于應激狀態，特別是感染時，支氣管上皮細胞、Ⅱ型肺泡上皮細胞在LPS及IL-1β等誘導下NGAL表達上調[3]。本實驗以前瞻性研究方式觀察了AECOPD患者血NAGL治療前后的變化，探討血NGAL與AECOPD的病情嚴重程度的關系。

資料與方法

一、對象

隨機選取在2015年6月至2016年4月期間于阜陽市人民醫院呼吸科因AECOPD住院的病例40例為實驗組。選取我院體檢中心體檢為健康的25人為對照組。診斷標準及治療方案依據慢性阻塞性肺疾病診治指南(2013年修訂版)。排除標準:重癥肺炎；合并其他部位嚴重感染的患者；有嚴重心、腦、肝、腎、血液系統、活動性腫瘤、糖尿病等疾病者[4-5]。所有研究對象知情并簽署知情同意書。

二、方法

1 NGAL的測定：在AECOPD患者入院時(24h內)及治療后病情穩定時的清晨空腹狀態下取肘靜脈血5mL,4200r/min離心3min,取0.5mL以上上清液在離心管內，同理取健康人的血漿，-80℃冷藏備用，采用酶聯免疫吸附(enzyme linked immune absorption assay,ELISA)法檢測。

2 其他的血液檢查：血常規、CRP：與取NGAL樣本時同步取肘靜脈血，分別采用sysmex XN-1000血液分析儀檢、強生VITROS5600全自動生化免疫分析儀完成檢測。動脈血氣：取患者入院時靜息狀態呼吸自然空氣的股動脈血或橈動脈血采用cobas b 221血氣分析儀完成。

3 肺功能：AECOPD患者病情緩解后，吸入硫酸沙丁胺醇0.5mg，15min后采用日本CHEST HI-801肺功儀進行肺功能測定。

三、統計學方法

結 果

一、一般資料比較

AECOPD組與對照組的年齡、性別比、BMI(Body Mass Index，身體質量指數)及吸煙指數(pack-year)無顯著差別，差異不具有統計學意義，P>0.05，(見表1)。

表1 各組一般資料比較

二、NGAL及其他炎癥指標

AECOPD組治療前、后血NGAL、CRP、白細胞計數及中性粒細胞百分數均下降，差異具有統計學意義。治療后與對照組比較，NGAL、CRP仍高于對照組，中性粒細胞百分、與白細胞計數無顯著差別(見圖1、表2)。其中頻繁急性加重的慢阻肺患者血NGAL(122.59±18.57) μg/L顯著高于近一年內急性加重一次的慢阻肺患者(107.16±20.48) μg/L(P=0.027)。

圖1 血NGAL在AECOPD患者治療前、后及對照組中的表達

表2 AECOPD組治療前后及對照組血NGAL水平的比較

注：與治療前比較，*P<0.05；與治療后比較，#P<0.05

三、NGAL與其他各項指標的相關性分析

AECOPD患者治療前血NGAL與CRP、中性粒細胞百分比、住院時間呈正相關，與FEV1占預計值百分比呈負相關，與白細胞計數、PO2、PCO2、SPO2無顯著相關性(見表3)。

表3 NGAL與各項臨床指標的相關性

注：*P<0.05

討 論

NGAL屬于脂質運載蛋白家族的一員，擁有β折疊桶型的三級結構使其可與固醇類、激素、脂多糖(LPS)、白三烯B4(LTB4)等親脂性的小分子結合[6]，此外NGAL可與某些配體特異性結合。一、NGAL是細菌化學趨化物N-甲酰甲硫亮氨酰苯丙氨酸(FMLP)的受體之一，與該配體結合后可誘導中性粒細胞脫顆粒釋放大量趨化因子使炎癥細胞聚集從而殺滅病原體，參與機體的固有免疫[7]，是中性粒細胞活化的標志物，對氣道病原體感染與過敏性炎癥反應有保護作用[8]。二、NGAL可與細菌的載鐵蛋白結合從而剝奪其生存所需的鐵，抑制細菌生長[9]。此外，NGAL與載鐵蛋白、鐵離子形成復合體，通過細胞吞噬作用，將鐵在自身細胞內釋放[10]，鐵可調控激活基因轉錄及轉錄后機制，從而提高了鐵依賴基因的表達，是許多活性蛋白結構穩定所必須[11]，可減少胞外活性氧的產生從而減輕氧化應激對細胞的損傷、參與細胞的增殖與分化。三、基質金屬蛋白酶9(MMP-9)能分解呼吸道及肺內的結構復合物如細胞外基質和基底膜，引發肺氣腫。MMP-9在慢阻肺穩定期患者中與肺功能受損嚴重程度呈負相關，可能參于慢阻肺肺損傷的發病機制[12]。NGAL部分以與MMP-9結合的二聚體形式存在，可限制MMP-9的活性[2]。

NGAL在血及肺泡灌洗液、痰中均可檢測。血NGAL在慢阻肺患者中的應用最早由Eagan等人提出，他們的研究表明慢阻肺患者的血NGAL顯著高于健康對照組，作為一種急性炎癥反應蛋白，判斷慢阻肺的能力高于CRP[13]。Gumus等的研究發現在AECOPD血NGAL較慢阻肺穩定期明顯升高，但穩定期患者血NGAL水平與對照組無明顯差異[14]。本實驗結果表明，在因AECOPD入院的的患者中，其入院時血NGAL水平最高，經有效治療后血NGAL水平明顯下降，而對照組血NGAL水平最低，三組結果具有顯著統計學差異(P<0.01)。血NGAL隨著慢阻肺急性加重程度的降低而降低，但最終由于慢阻肺的慢性炎癥反應，其水平在病情緩解后仍高于對照組。

慢阻肺急性加重程度依靠患者發病時的癥狀、肺功能、血氣分析及實驗室指標等綜合評估，其中肺功能是最主要指標。本實驗結果表明AECOPD患者血NGAL與FEV1占預計值百分比呈負相關，本實驗不包含輕度肺功能降低的患者，中度、重度及極重度的患者分別有10、18、12例，其血NGAL平均值分別為(99.64±22.85)μg/L、(116.71±21.48)μg/L、(115.81±15.07)μg/L，肺功能受損程度越重的患者血NGAL升高越明顯。既往研究發現血NGAL與動脈血氧分壓成負相關[15]，而在本實驗中NGAL與動脈血氧分壓、二氧化碳分壓及血氧飽和度不具有明顯的相關性，不能排除因部分患者入我科前已有吸氧、病例數少等造成的偏差。NGAL與AECOPD患者的住院時間成正相關，在一定程度上可反映COPD患者急性加重時的嚴重程度。慢阻肺患者每年可發生0.5-3.5次急性加重，過去一年急性加重≥2次被定義為頻繁急性加重。本實驗中近一年急性加重次數為1、2、3的患者分別有27、10、3例，頻繁急性加重患者血NGAL明顯高于過去一年內加重一次患者。慢阻肺的急性加重可加速患者的肺功能減退、加快病程進展，需要入院治療的 AECOPD患者預后不良，死亡風險增加。

本實驗縱向研究了，血NGAL 在AECOPD治療前后的變化，顯示血NGAL隨著病情的好轉而下降。AECOPD患者治療前血NGAL與炎癥指標及肺功能受損程度呈負相關，與住院時間呈正相關，提示 NGAL可反映病情的嚴重程度且NGAL水平越高預后越差。因此NGAL可作為AECOPD的血清學標志物，用于評估治療療效及嚴重程度。本實驗缺點是樣本量偏少，本院為三級醫院，部分患者在入我科前已接受抗生素、吸氧等治療，對評估發病時的嚴重程度可能有偏差，且未能進一步隨訪患者的再次急性加重時間及病死率等可反映預后的指標。AECOPD的治療多為經驗性用藥，抗生素等藥物的使用不同，可能對NGAL水平有影響，臨床研究示是否使用吸入性激素對慢阻肺患者血NGAL無影響[13]，本文未能詳細分組研究。

既往研究證實NGAL在肺部感染性疾病、肺癌中升高[16-17]，有學者提出痰NGAL可用慢阻肺與哮喘-慢阻肺重疊綜合癥的鑒別[18]及血NGAL可用于肺癌、慢阻肺及肺癌合并慢阻肺的鑒別[19]，NGAL在呼吸系統疾病中的應用有待進一步研究。

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Expression of neutrophil gelatinase-associated lipocalin in acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

SUNXiao-yu,YANGRui-qing,WANGBao-gui

FuyangClinicalCollegeofAnhuiMedicalUniversity,Fuyang,Anhui236000,China

Objective To observe the expression of neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) in AECOPD patients, and to analyze the relationship of NGAL and AECOPD. Methods 40 patients with AECOPD and 25 healthy controls were recruited into the study. The plasma NGAL of both pretherapy and post-treatment of AECOPD patients and controls’ plasma NGAL were measured by ELISA. Results In AECOPD patients, the plasma concentrations of NGAL of pretherapy and post-treatment were (112.18±20.96) μg/L, (79.02±15.39) μg/L, and (64.74±13.20) μg/L. The NGAL levels of AECOPD patients frequently were significantly higher than the patients with AECOPD annually. Before treatment, the levels of NGAL were positively correlated with CRP, neutrophil cell count and hospitalization time, and negatively correlated with severity of pulmonary function. Conclusion The plasma NGAL of AECOPD decreases after treatment, and it could be a biomarker to evaluate the severity of AECOPD.

acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease; neutrophil gelatinase-associated lipocalin; lipocalin 2; severity

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.04.028

1. 236000 安徽 阜陽，安徽醫科大學阜陽臨床學院 2. 236000 安徽 阜陽，阜陽市人民醫院呼吸科

楊瑞青，E-mail: fyyrq2013@163.com

2016-11-18]