痰上清液MMP-9、TIMP-1與慢性阻塞性肺疾病氣道炎癥的關系

潘 娜 陳乾華 辛麗云 高華英

(航空總醫(yī)院呼吸科，北京 100012)

痰上清液MMP-9、TIMP-1與慢性阻塞性肺疾病氣道炎癥的關系

潘 娜 陳乾華 辛麗云 高華英1

(航空總醫(yī)院呼吸科，北京 100012)

目的 探討痰上清液基質金屬蛋白酶(MMP)-9及基質金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP-1)與慢性阻塞性肺疾病(COPD)氣道炎癥的關系。方法 COPD急性期患者47例，COPD穩(wěn)定期患者50例，同期健康體檢者50例為健康對照組，均采集痰液計算痰細胞總數(shù)，離心處理后經(jīng)細胞涂片瑞氏染色計算每類細胞數(shù)，包括中性粒細胞(Neu)、淋巴細胞(Lym)、巨噬細胞(Macro)及嗜酸性細胞(Eos)，同時采用雙抗體夾心法對痰上清液MMP-9與TIMP-1進行檢測，分析COPD急性期MMP-9、TIMP-1與氣道炎癥的相關性。結果 COPD患者的細胞總數(shù)、Neu、Lym、Macro、Eos明顯高于對照組(P<0.05)，急性期組細胞總數(shù)、Neu、Neu/白細胞計數(shù)(WBC)明顯高于穩(wěn)定期組(P<0.05)，而Lym/WBC、Macro/WBC、Eos/WBC明顯低于穩(wěn)定期組與對照組(P<0.05)；急性期組的痰MMP-9、TIMP-1水平及MMP-9/TIMP-1比值均明顯高于穩(wěn)定期組與對照組(P<0.05)，且穩(wěn)定期組明顯高于對照組(P<0.05)；COPD急性期痰上清液中除TIMP-1外，MMP-9水平及MMP-9/TIMP-1均與Neu、Lym、Macro及Eos呈正相關(P<0.05)。而COPD穩(wěn)定期僅痰上清液TIMP-1與Macro呈正相關(P<0.05)。結論 MMP-9與COPD氣道炎癥的關系緊密，TIMP-1與MMP-9水平失衡可能是COPD急性發(fā)作的重要原因。

基質金屬蛋白酶(MMP)-9；基質金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP-1)；慢性阻塞性肺疾病；氣道炎癥

慢性炎癥發(fā)于氣道、肺血管和肺實質及肺血管重建是慢性阻塞性肺疾病(COPD)的基礎病理改變〔1〕。目前認為在呼吸道炎癥反應中有中性粒細胞(Neu)、淋巴細胞(Lym)、巨噬細胞(Macro)及嗜酸性細胞(Eos)等多種細胞參與，過程中炎癥介質與細胞因子被大量釋放，進而加重Neu炎癥反應或導致肺結構破壞〔2〕。基質金屬蛋白酶(MMP)-9及其特異性抑制劑基質金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)-1是調節(jié)細胞外基質降解合成的關鍵酶類，研究表明，二者的濃度變化與氣道炎癥損傷有關〔3〕。本研究旨在探討MMP-9與TIMP-1的濃度變化對COPD氣道炎癥的影響。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選擇航空總區(qū)院2016年1～7月COPD急性期患者47例，其中男27例，女20例，平均年齡(75.44±6.93)歲；Ⅰ級14例，Ⅱ級23例，Ⅲ級10例；COPD穩(wěn)定期患者50例，男29例，女21例，平均年齡(75.09±7.93)歲。納入標準：①均按中華醫(yī)學會呼吸病學分會《慢性阻塞性肺疾病診治指南》〔4〕有關標準診斷；②男女不限，年齡60～85歲；③已戒煙≥5年；④符合醫(yī)學倫理要求，均簽署知情同意書。排除標準：①胸片提示伴發(fā)其他肺部疾病；②合并支氣管擴張、支氣管哮喘等疾病；③合并其他嚴重內(nèi)科疾病。選擇同期健康體檢者50例為對照組，男27例，女23例，平均年齡(67.48±5.15)歲，經(jīng)胸部X線檢查、肺通氣功能檢測均正常。3組性別、年齡分布等一般臨床資料差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法 按照規(guī)范誘導痰方法對所有患者取痰，并稱出每份痰液的重量，在顯微鏡下用鈍性鑷子將痰栓分離出，瑞氏染色，對細胞形態(tài)進行觀察。對不合格痰(鱗狀上皮細胞數(shù)>20%)擇日再重做〔5〕。用刻度離心管盛裝1 ml痰液，并往內(nèi)加4 ml 0.1%的二硫蘇糖醇，在振蕩器上混合均勻，放入恒溫水浴箱(37℃)15 min，適量磷酸鹽緩沖液(PBS)水浴5 min。痰液稀化后用雙層沙布進行過濾，然后離心收集上清液待檢。往沉淀細胞內(nèi)加入5 ml PBS并離心，重復操作此過程2次。PBS重懸細胞層，臺盼藍染色，對細胞的活性進行檢測，總細胞計數(shù)通過血細胞計數(shù)板明確。最后，將細胞濃度調至(0.6～1)×106/L，完成2張涂片，瑞氏染色，每份標本細胞計數(shù)500個，運用單盲法分類，得出Neu、Lym、Macro、Eos數(shù)以及各類細胞占白細胞(WBC)的比例：Neu/WBC、Lym/WBC、Macro/WBC、Eos/WBC。同時采用雙抗體夾心法對痰上清液MMP-9與TIMP-1進行檢測。

1.3 統(tǒng)計學方法 應用SPSS19.0軟件進行t檢驗、Spearman相關分析。

2 結 果

2.1 3組痰細胞數(shù)與分類 急性期組細胞總數(shù)、Neu、Neu/WBC、Lym、Macro、Eos明顯高于對照組(P<0.05)，而Lym/WBC、Macro/WBC、Eos/WBC明顯低于對照組(P<0.05)；同時細胞總數(shù)、Neu、Neu/WBC明顯高于穩(wěn)定期組(P<0.05)，而Lym/WBC、Macro/WBC、Eos/WBC明顯低于穩(wěn)定期組(P<0.05)。穩(wěn)定期組細胞總數(shù)、Neu、Lym、Macro、Eos明顯高于對照組(P<0.05)。見表1。

2.2 3組痰MMP-9、TIMP-1水平及MMP-9/TIMP-1比值比較 急性期組痰MMP-9、TIMP-1水平及MMP-9/TIMP-1比值均明顯高于穩(wěn)定期組與對照組(P<0.05)，且穩(wěn)定期組明顯高于對照組(P<0.05)。見表2。

表1 3組痰細胞數(shù)與分類

與穩(wěn)定期組比較:1)P<0.05；與對照組比較:2)P<0.05；下表同

表2 3組MMP-9、TIMP-1水平及

2.3 痰上清液MMP-9、TIMP-1、MMP-9/TIMP-1與炎癥細胞的關系 COPD急性期痰上清液中除TIMP-1外，MMP-9水平及MMP-9/TIMP-1均與Neu、Lym、Macro及Eos呈正相關(r1=0.568，0.651，0.841，0.754；r2=0.435，0.536，0.754、0.567，均P<0.05)。而COPD穩(wěn)定期僅痰上清液TIMP-1與Macro呈正相關(r=0.496，P<0.05)。

3 討 論

COPD包括氣道炎癥與系統(tǒng)性炎癥，研究表明，在COPD不斷加重的過程中，由于受外周氣道阻塞、肺血管損傷與重建、肺實質破壞等原因的影響，肺的氣體交換功能會逐漸減弱，從而導致患者出現(xiàn)低氧血癥，缺氧狀態(tài)遷延將會造成肺血管廣泛性收縮以及肺動脈高壓，部分血管由此開始逐漸纖維化與閉塞，最終造成肺血管內(nèi)皮細胞的正常功能喪失以及肺血管重建〔6〕。氣道炎癥是COPD的基礎病變，可導致呼吸道損傷，進而促使呼吸道修復與重塑，造成細胞外基質大量沉積，平滑肌異常增生，血管腔狹窄纖維化。氣道炎癥反應已被證實在肺血管重塑中扮演著重要角色〔7〕。

李金田等〔8〕發(fā)現(xiàn)肺實質的破壞進展與肺中炎性細胞數(shù)變化呈一致性，炎癥細胞數(shù)越多，病情程度及肺功能損害越嚴重。本研究結果與以上結論一致。高蔚等〔9〕指出，慢性氣道炎癥除了存在于COPD急性期患者中外，同時也仍存在于COPD穩(wěn)定期患者中。本研究結果提示COPD急性期患者氣道腔中的炎癥細胞主要是Neu。

MMP-9是MMPs家族中的一員，族中每位成員含有鋅、鈣離子，TIMP-1是 MMP-9 的內(nèi)源性抑制劑，二者共同在調節(jié)細胞外基質降解合成的過程中發(fā)揮著重要作用。崔麗英等〔10〕在對COPD 患者痰 MMP-9 與TIMP-1的研究中發(fā)現(xiàn)，MMP-9 與TIMP-1在COPD 患者中的表達表現(xiàn)出不一致性，MMP-9水平過高，而TIMP-1水平則偏低，MMP-9/TIMP-1 比值明顯增大。本研究結果與其一致。研究認為，在COPD發(fā)病過程中，MMP-9會對肺泡基質成分構成破壞，并能介導炎癥細胞聚集以及損害上皮及內(nèi)皮結構，從而促進炎癥反應與肺組織及肺血管的重建〔11〕。而氣道腔內(nèi)炎癥細胞大量聚集，可使局部炎癥反應進一步嚴重，最終發(fā)生氣流阻塞。趙華等〔12〕研究指出，MMP-9參與COPD炎癥反應與其對炎癥細胞(以Neu為主)在肺內(nèi)聚集的促進作用有很大的關系。本研究結果進一步加深了MMP-9與氣道炎癥的關系，但TIMP-1水平卻與MMP-9水平失衡，導致MMP-9濃度在氣道中不受控制的增高，MMP-9/TIMP-1比值變大，肺組織內(nèi)的炎癥細胞數(shù)增多，最終促發(fā)COPD急性發(fā)作。

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3 Yao H，Hwang JW，Sundar IK，etal.SIRT1 redresses the imbalance of tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1 and matrix metalloproteinase-9 in the development of mouse emphysema and human COPD〔J〕.Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2013；305(9)：L615-24.

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12 趙 華，趙 瑾，許西琳，等.COPD大鼠模型氣道MMP-9和TIMP-1表達的研究〔J〕.現(xiàn)代生物醫(yī)學進展，2010；10(12)：2244-6.

〔2017-01-09修回〕

(編輯 袁左鳴/滕欣航)

潘 娜(1983-)，女，碩士，主治醫(yī)師，主要從事氣道炎癥研究。

R692

A

1005-9202(2017)09-2221-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.09.064

1 航空總醫(yī)院檢驗科