特發性肺纖維化預后相關生物標志物的研究進展

袁殷茹++++++張敏

[摘要] 特發性肺纖維化（IPF）是一種致死性疾病。其發病率高，總體預后差，自然病程差異很大，目前缺乏有效的治療手段。近年來，IPF生物標志物已成為人們關注和研究的熱點。良好的預后生物標志物可以協助判斷疾病的結局，預測疾病的轉歸。基因變異如MUC5B、TLR3與患者預后相關；淋巴細胞染色體端粒長度縮短與患者生存率存在一定的相關性；血清中KL-6、SP-A、SP-D、MMP7和CXCL13水平升高提示患者預后差。目前IPF預后相關的生物標志物研究已取得不少成果，本文就IPF預后生物標志物的研究進展進行綜述。

[關鍵詞] 特發性肺纖維化；預后；生物標志物；基因組學；血清蛋白學

[中圖分類號] R563 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）02（b）-0031-04

[Abstract] Idiopathic pulmonary fibrosis （IPF） is a fatal lung disease， associated with high morbidity and poor prognosis， and the clinical course is highly variable. At present， there is no effective treatment for this disease. In recent years， biomarkers for IPF has become a hot research topic. Good prognostic biomarkers would be contributed to estimate the finality and predict the prognosis of this disease. Patients carry with genovariation such as MUC5B and TLR3 have relation with the prognosis of the disease. Short telomere length has a certain correlation with survival rate in IPF. The increased serum levels of several proteins including KL-6， SP-A， SP-D， MMP7 and CXCL13 have been associated with poor outcome. This article aims to provide an overview of recent developments in prognostic biomarkers for IPF.

[Key words] Idiopathic pulmonary fibrosis； Prognosis； Biomarker； Genomics； Serum proteomics

特發性肺纖維化（IPF）是一種病因不明、慢性、進行性致纖維化的間質性肺炎。其發病率高、自然病程差異很大，中位生存期為3～5年[1]，總體預后差。因此早期發現、診斷、評估和干預對改善患者生存質量和預后具有重要意義。生物學標志物被定義為“可用于客觀地判斷和評價人體生理過程、病理過程及對治療后藥理反應的一些特征量”。隨著IPF研究的深入，相關的生物標志物逐漸引起人們關注，并成為基礎和臨床研究的熱點之一，人們迫切希望能發現有明確意義且簡單、安全的IPF生物標志物，以助于早期發現易感人群、促進治療藥物的研發、提高對疾病預后的預測性及提供治療建議。臨床表現和生理學參數是目前臨床常用的預測IPF患者預后的指標，但仍有其局限性，因此良好的預后生物標志物可以協助判斷疾病的結局，預測疾病的轉歸。筆者從基因組學和血清蛋白學兩個方面，就近年來有關預測IPF預后的生物標志物研究進展進行綜述。

1 基因組學

1.1 黏蛋白5B（MUC5B）

MUC5B基因編碼MUC5B。MUC5B是一種分泌型蛋白，主要由呼吸道遠端氣道黏膜下黏液腺細胞產生，其主要作用是影響氣道黏液的流變特性、氣道黏膜纖毛的擺動及氣道天然宿主防御功能[2]。研究發現，MUC5B啟動子的多態性不僅可作為IPF易感性的指標，也可以反映IPF的預后。Seibold等[3]應用全基因組連鎖掃描及精確定位的方法發現，MUC5B轉錄起始點上游rs35705950單核苷酸多態性與IPF的發病具有較強的相關性。Jiang等[4]以中國漢族人群為研究對象，通過比較IPF患者與健康對照人群的基因型，發現MUC5B中的單核苷酸多態性rs35705950與IPF患者FVC及DLco的下降具有重要的相關性，對患者進行了連續5年的隨訪發現，攜帶有單核苷酸多態性rs35705950最小等位基因的患者死亡率上升。與之相反的是，Peljto等[5]研究發現，MUC5B啟動子基因多態性rs35705950與IPF患者的生存改善顯著相關。研究者也表示目前尚不知道MUC5B rs35705950多態性為什么有助于改善IPF患者的生存，但這些結果提示，攜帶MUC5B啟動子基因多態性的IPF患者可能意味著一個特異的病理學進程，包含更高的疾病易感性和更長的生存期。因此，目前的研究結果表明，MUC5B rs35705950單核苷酸多態性與IPF預后相關，但在預測結果方面存在爭議，仍需要在不同種族人群中進行大規模、深入地調查研究。

1.2 端粒長度

端粒是位于線性染色體的末端、由多個重復的DNA序列所形成的一種特殊蛋白質，其主要功能是保護染色體的完整性和穩定性。端粒酶是一種能夠刺激DNA合成、維持端粒長度的蛋白質。端粒酶包含兩個重要的核心組件，端粒酶逆轉錄酶（TERT）和端粒酶RNA元件（TERC）。端粒酶的減少導致端粒長度加速縮短，最終導致器官功能衰竭[6-7]。Dai等[8]通過檢測IPF患者外周血淋巴細胞端粒長度、TERT和TERC發現，攜帶有TERT/TERC突變的患者端粒長度明顯短于未攜帶TERT/TERC突變的患者。排除了年齡、性別等因素對端粒長度的影響，該作者對94名已確診的IPF患者進行長期隨訪發現，死亡組患者淋巴細胞的端粒長度明顯短于幸存者，與同年齡組的幸存者相比，死亡組患者染色體端粒長度下降的斜率較幸存者更大[9]。以上研究提示，淋巴細胞染色體端粒長度與IPF生存率相關。

1.3 Toll樣受體3（TLR3）

TLR3是Toll樣蛋白超家族中的一員，它能夠識別病毒的雙鏈RNA、調節促炎反應及產生Ⅰ型干擾素（IFN-Ⅰ），是先天性免疫的主要組成部分[10-11]。近期，有研究者從TLR3基因上發現了一個功能性的單核苷酸多態性位點——Leu412Phe（TLR3 L412F，rs3775291）[12]。通過兩組相互獨立的IPF患者隊列研究發現，TLR3 L412F多態性極大提高了患者的死亡風險，并加快了FVC下降的速度。進一步研究發現，攜帶有TLR3 L412F突變的成纖維細胞，NF-κB和IRF3產生減少及功能下降，而纖維增殖反應升高。研究者由此分析，TLR3 L412F多態性影響了TLR3正常功能，導致其功能失調，從而促進了IPF病情進展。上述研究結果提示，TLR3 L412F多態性與IPF患者死亡率及病情進展相關，但目前相關研究尚少，需要更多的臨床研究證實。

2 血清蛋白學

2.1 基質金屬蛋白酶（MMP）7

MMP是一種Zn2+依賴性內肽酶，主要參與細胞外基質的降解和重建。MMP7是MMP家族中重要一員[13]。目前已有許多研究證實，MMP7能對IPF患者進行預后評估。Tzouvelekis等[14]研究發現，MMP7在IPF患者血清中水平明顯高于健康人群，當血漿中水平高達12.1 ng/mL時，其對死亡率及肺移植患者的生存率具有重要的預測作用。此外，MMP7在血漿中水平與包括年齡、性別、FVC、DLco在內的死亡風險評估系統（GAP）呈正相關。Richards等[15]通過檢測241名IPF患者血漿中MMP7的濃度，并進行長期隨訪發現，MMP7水平較低者，中位生存期約為4年，而MMP7水平較高者（>4.3 ng/mL），中位生存期僅約2年。這些研究結果均表明，MMP7血漿濃度與IPF患者死亡率明顯相關，其有潛力成為IPF良好的預后生物標志物。

2.2 Ⅱ型肺泡上皮細胞表面抗原（KL-6）

KL-6屬于人類MUC1黏蛋白家族，正常情況下主要表達于Ⅱ型肺泡上皮細胞和細支氣管上皮細胞，當Ⅱ型肺泡上皮細胞受損時，KL-6分泌增多，并從Ⅱ型上皮細胞脫落進入肺泡腔及血液循環中[16]。近年來有大量研究結果證實，高濃度KL-6可以預測IPF生存率。Satoh等[17]通過對IPF患者進行隨訪發現58例死于呼吸衰竭，死亡組與幸存組患者DLco/VA比值未見明顯差別，而死亡患者血清KL-6水平則明顯高于幸存者。Yokoyama等[18]對27名IPF患者進行了為期3年的隨訪發現，當患者血清KL-6濃度> 1000 U/mL時，3年的病死率顯著升高。雖然大多數的研究受限于隊列人數少和缺乏重復，但結果高度一致，均表明血漿中KL-6水平與患者生存率高度相關。因此，KL-6血漿濃度未來有可能成為一種良好的IPF預后標志物。

2.3 表面活性蛋白（SP）-A和-D

SP-A和SP-D是由Ⅱ型肺泡上皮細胞及克氏細胞分泌的一種親水性蛋白，主要分布于肺泡表面，血清中的SP-A及SP-D主要來自于肺組織[19]。首次診斷IPF的患者血清中SP-A濃度與患者的病死率有極大的相關性，Kinder等[20]在一項臨床研究中發現，血清中SP-A濃度每增加49 μg/L，患者1年內的死亡風險增加3.3倍，該研究同時也發現，血清SP-D濃度變化與患者病死率無相關性。相反，Takahashi等[21]以血清中SP-D濃度的中位數253 ng/mL為界限將82名IPF患者分為兩組，濃度≥ 253 ng/mL的患者生存率明顯低于濃度<該閾值的患者，而當以血清中SP-A濃度的中位數83.5 ng/mL為界限將患者分為兩組時，SP-A濃度的高低與IPF患者病死率并無明顯相關性。Greene等[22]研究則發現，血清SP-A和SP-D濃度均可用于評估IPF患者的預后，而從AIC信息量準則法來看，SP-D在評估IPF患者的預后上似乎更優于SP-A。盡管目前研究就SP-A與SP-D哪個更適合預測IPF患者生存率這一問題上存在一定爭議，但兩者血清濃度作為患者生存時間的一個獨立預測因素仍得到大多數研究者認可。

2.4 骨膜蛋白

骨膜蛋白是一種細胞外基質蛋白，它能與Ⅰ型、Ⅲ型和Ⅳ型膠原蛋白、纖連蛋白、腱糖蛋白C等細胞外基質蛋白相互作用，促進細胞外基質的浸潤與收縮。Okamoto等[23]研究發現，IPF患者血清骨膜蛋白濃度明顯高于隱源性機化性肺炎組及正常對照組，血清骨膜蛋白濃度與IPF患者6個月內VC和DLco的變化呈顯著負相關。Naik等[24]對54名IPF患者進行了為期48周的臨床隨訪，同樣發現血清骨膜蛋白水平對IPF患者48周內疾病的進展程度有預測作用。肺功能的變化與患者的生存率密切相關，Tajiri等[25]在上述研究基礎上進行了更深入探討，發現IPF患者血清骨膜蛋白水平越高，其生存期則越短。上述研究結果表明，血清骨膜蛋白水平與疾病進展及預后相關，但目前相關研究成果較少，尚需要更多的臨床研究證實。

2.5 趨化因子13（CXCL13）和趨化因子配體18（CCL18）

CXCL13是由基質細胞產生的一種細胞因子，炎癥反應時在B細胞向炎癥病灶的歸巢中起著關鍵作用。研究發現，IPF患者血清CXCL13水平明顯高于COPD組及正常對照組，IPF合并肺動脈高壓或IPF急性加重期時血清CXCL13水平則更高[26]。血清CXCL13水平越高，其病死率或因IPF急性發作需急行肺移植治療的概率也相應增高。也有研究發現，血清CXCL13水平與呼吸困難評分呈正相關，而與DLco呈負相關[27]。CCL18主要是由巨噬細胞、樹突狀細胞、單核細胞等抗原提呈細胞分泌的小分子蛋白質，人體中的CCL18主要由肺泡巨噬細胞產生，CCL18可以刺激肺成纖維細胞產生膠原蛋白。Prasse等[28]在一項72例IPF患者的前瞻性隊列研究中，發現生存率和CCL18基礎濃度有明顯相關性，血清CCL18濃度超過150 μg/L的患者病死率明顯增高，高血清CCL18濃度組中有更高的疾病進展發生率。上述研究結果提示，血清CXCL13和CCL18水平可以預測IPF的預后。

綜上所述，IPF預后相關的生物標志物研究已經取得了不少進展，但目前能夠得到廣泛認可并應用于臨床的生物標志物仍然寥寥無幾，且研究中關于某些生物標志物對IPF疾病的預后指示作用尚存在一定爭議。近年來，也有一些研究發現，兩項或多項生物標志物聯合應用或許能提高對疾病進展的預測價值，但目前相關研究仍較少，可重復性也比較低，同樣未能得到廣泛的臨床認可。可以說，IPF預后相關生物標志物的研究還處于初級階段，仍需要基礎與臨床研究者們通力合作，繼續努力，進一步深入研究。

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