肺表面活性蛋白D在慢性阻塞性肺疾病中的研究進展

梁程程,史家欣,趙新成,李家樹※

(1.徐州醫科大學附屬連云港醫院呼吸內科，江蘇 連云港 222000;2.南京醫科大學連云港臨床醫學院呼吸內科，江蘇 連云港 222000)

慢性阻塞性肺疾病是一種以持續氣流受限為特征的疾病，氣流受限多呈進行性發展[1]。大數據下，2012—2015年中國慢性阻塞性肺疾病患者(40歲以上)的數量較2002—2004年上漲了67%[2]。我國慢性阻塞性肺疾病患者已超1億人，成為僅次于高血壓、糖尿病的第3大常見病[2]。評估慢性阻塞性肺疾病患者病情的方法包括肺功能分級、改良版英國醫學研究委員會呼吸問卷(評估呼吸困難)、慢性阻塞性肺疾病患者自我評估測試(評估所有癥狀的評分及既往的急性加重史)[1]，以上方法均具有一定的局限性：肺功能檢測與臨床醫師的經驗及患者的配合度相關，存在禁忌證如氣胸、嚴重肺大皰等，慢性阻塞性肺疾病急性加重期大部分患者因癥狀加重而無法完善肺功能檢查；改良版英國醫學研究委員會呼吸問卷和慢性阻塞性肺疾病患者自我評估測試評分有很大的主觀性。為幫助評估和開發慢性阻塞性肺疾病生物標志物，研究者制訂了生物標志物的5個標準，包括生物學的合理性、與疾病的獨立關聯、嚴格的臨床結果、干預措施，以及臨床結果的變化是否反映生物標志物的變化[3]。肺表面活性蛋白D(surfactant protein D，SP-D)具有良好的穩定性和重現性，其是重要的血清學炎性標志物[4]。現就SP-D的研究進展綜述如下。

1 SP-D概述

1.1SP-D的結構及生物學分布 SP-D是膠原凝集素家族的親水性大分子糖蛋白，主要由肺泡Ⅱ型上皮細胞和呼吸性細支氣管上的無纖毛clara細胞合成和分泌。SP-D在肺內含量極高，其還廣泛分布在胃腸道黏膜、唾液腺、胰腺、心、腦、腎等組織和器官中，但含量極低[5-6]。SP-D在妊娠16～20周的羊水中低水平存在，后隨妊娠時間的延長SP-D水平逐漸升高，此外在妊娠16～21周的終末細支氣管上皮中也可檢測到SP-D的存在[7-8]。

1.2SP-D的生物學作用 SP-D是一種重要的調控蛋白，根據環境和自身結構發揮抗炎或促炎作用。SP-D由球狀頭部區域和膠原尾部區域構成。炎癥抑制取決于頭部，其與信號抑制性調節蛋白-α結合，抑制核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)的活化：①可凝集病原菌，促進免疫細胞趨化；②與吞噬細胞膜受體相互作用以增加受體的活性及吞噬作用；③可抑制細胞和炎癥介質的合成和釋放。SP-D尾部結構域通過結合CD91和鈣網蛋白，使P38磷酸化，導致NF-κB活化，從而發揮促炎癥功能。穩定狀態下，SP-D作為十二聚體存在，頭部暴露于外部環境并隱藏尾部；當受到某些氧化刺激時，十二聚體變為三聚體或單體，尾部區域暴露，從而發生炎癥反應。免疫細胞、細胞因子/趨化因子以及表面受體受SP-D的調節，以響應特定微環境中的病原體和過敏原[9-11]。

2 SP-D與慢性阻塞性肺疾病的關系

2.1SP-D在慢性阻塞性肺疾病診斷中的價值 對于首次就診的患者，年齡>40歲，存在呼吸困難、慢性咳嗽、慢性咳痰、反復下呼吸道感染等癥狀，或合并一些危險因素：①宿主因素，如遺傳因素、先天發育異常等；②吸煙，包括當地流行的煙草制品；③家庭烹調和取暖燃料產生的煙霧；④職業粉塵、蒸汽、煙霧、氣體以及其他化學物質以及慢性阻塞性肺疾病家族史和(或)幼年因素(出生低體重、幼年反復呼吸道感染等)，以上危險因素出現的越多，慢性阻塞性肺疾病的可能性越大，需要完善肺功能檢查。

研究表明，健康受試者血清SP-D的水平在6個月內是相對穩定的，但存在小而明顯的晝夜變異[12]。研究表明，慢性阻塞性肺疾病與血清SP-D水平存在相關性，慢性阻塞性肺疾病急性加重者血清SP-D的水平較穩定期和健康對照組明顯升高，而慢性阻塞性肺疾病穩定期患者較健康對照組高[13-14]。Nayak等[15]研究發現，急性加重期血清中SP-D的水平如較疾病穩定期升高，且肺泡灌洗液中的水平則下降，考慮與肺泡毛細血管通透性增加、肺部產生增加及SP-D從炎癥循環中清除減少有關。吸煙是慢性阻塞性肺疾病最重要的環境危險因素，吸煙與肺功能下降有關，但吸煙與肺功能衰退無典型線性關系，所有吸煙者中有15%～20%發展為慢性阻塞性肺疾病[16]。對小鼠和人類受試者的研究顯示，在香煙煙霧暴露后的急性和慢性肺損傷中，SP-D的水平梯度允許呼吸道合成的SP-D滲露到血液中[17-18]。有研究發現，吸煙可破壞SP-D的四級結構，故吸煙者血清SP-D的水平較健康受試者低，而在慢性阻塞性肺疾病吸煙者中則顯著升高，但在肺組織中SP-D的水平則顯著降低[19]。但也有學者未發現吸煙與血清SP-D水平間有相關性[20]。張金梅等[21]采用煙熏及氣管內注入脂多糖的方法建立了慢性阻塞性肺疾病模型，研究發現，血清及肺組織中SP-D的水平明顯升高，認為血清與肺組織中的SP-D呈正相關，考慮到煙熏及內毒素誘導的炎癥反應可使肺組織產生一種保護性反應，代償性增加SP-D的表達，且吞噬SP-D的中性粒細胞和巨噬細胞在肺組織內也大量增加。Lomas等[22]研究發現，慢性阻塞性肺疾病患者血清SP-D的中位值相對于目前或過去未發生呼吸阻塞的吸煙者更高，由于非吸煙者與現在或曾經吸煙者血清SP-D的水平差異較大，因此推斷血清SP-D是吸煙的重要生物標志物。

2.2SP-D與慢性阻塞性肺疾病治療 從戒煙和吸氧的角度來看，目前尚無有效的治療方法可以延長慢性阻塞性肺疾病患者的生存期或預防疾病進展，其中一個重要原因是疾病的異質性和復雜性。使用類固醇激素治療慢性阻塞性肺疾病已達成共識，Lomas等[22]研究發現，慢性阻塞性肺疾病患者口服皮質類固醇治療后血清SP-D的水平快速且明顯下降，停止治療后，血清SP-D的水平又回到基線水平。一項多中心臨床試驗給予重度和極重度慢性阻塞性肺疾病患者吸入糖皮質激素、吸入糖皮質激素+長效β2受體激動劑和安慰劑治療4周，結果發現，與吸入安慰劑組相比，吸入糖皮質激素組和吸入糖皮質激素+長效β2受體激動劑組患者血清SP-D的水平顯著降低，而C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)和白細胞介素-6的水平未見明顯改變[23]。馮志軍和滕偉[24]研究表明，應用吸入糖皮質激素+長效β2受體激動劑或單用糖皮質激素吸入劑治療可明顯降低慢性阻塞性肺疾病穩定期患者血清SP-D的水平，但CRP無明顯降低。有研究發現，慢性阻塞性肺疾病急性加重患者經治療后SP-D的水平至第5天后開始下降，第14天明顯下降，并在第30天繼續下降[13]。Sims等[20]在體外應用地塞米松誘導成年大鼠肺分離的肺泡Ⅱ型上皮細胞的SP-D信使RNA和蛋白質表達，支持類固醇皮質激素在體外對SP-D轉錄有調控作用，推測吸入性皮質類固醇誘導成年人肺中SP-D的表達，并鑒于SP-D作為肺先天性免疫控制和炎癥調節劑的重要性，考慮低水平SP-D可能在慢性阻塞性肺疾病的發病和進展中起作用。因此，慢性阻塞性肺疾病急性加重患者經治療后血清SP-D水平的下降考慮與應用類固醇皮質激素抑制炎癥導致的通透性改善有關。

慢性阻塞性肺疾病的特征性病理改變發生在氣道、肺實質和肺血管，肺組織不同部位出現慢性炎癥，特異性炎癥細胞增多，導致反復損傷與修復，隨之結構發生改變。呼吸道對慢性刺激物(如香煙煙霧)的正常炎癥反應產生變化，導致肺氣腫及肺纖維化[25]。敲除小鼠的SP-D基因發現，巨噬細胞被激活，肺泡內脂質大量增加，表面活性物質的超微結構發生改變，氣道氧化應激增加，可發展為肺氣腫[26-27]，使用SP-D重組片段治療后可逆轉這些病理變化[28]。Obeidat等[29]發現，在全基因組意義上染色體6(人類白細胞抗原區)、10(SFTPD基因)以及16(ATP2C2基因)三個區域與血清SP-D的水平相關，應用孟德爾隨機法分析發現，與血清SP-D水平升高相關的基因變異降低了慢性阻塞性肺疾病的發生風險，并減緩了肺功能下降，建立了增加SP-D水平與防止慢性阻塞性肺疾病風險和進展之間的因果關系[29]。基因多態性的發現為慢性阻塞性肺疾病患者應用靶向治療提供了證據。

2.3SP-D與慢性阻塞性肺疾病的嚴重程度及預后評估 肺功能是診斷慢性阻塞性肺疾病的金標準，目前使用以下兩個標準診斷慢性阻塞性肺疾病：①應用支氣管擴張劑后第1秒用力呼氣量占用力肺活量百分比(forced expiratory valume in first second/forced vital captical，FEV1/FVC)<0.70；②應用支氣管擴張劑后FEV1/FVC小于健康人群數值的5%以下[1,30]。研究表明，肺功能損傷達中度的慢性阻塞性肺疾病患者中約有20%急性發作時可能需要頻繁使用抗菌藥和(或)糖皮質激素，肺功能重度、極重度患者病情惡化得更加明顯[31]。肺有強大的代償能力，肺部形態學改變早于臨床癥狀及氣流受限的改變，肺組織破壞30%以上才可能引起肺功能的改變，且咳嗽、咳痰癥狀因日間變異可先于氣流受限發展多年[32]。某些藥物的應用可影響早期肺功能的判斷，如應用抗氧化劑(如乙酰半胱氨酸)可導致呼氣功能受限不明顯。此外，對于不同年齡段的人群來說，采用固定的FEV1/FVC比值會導致過度診斷及漏診。

一項納入了2 000例受試者且隨訪5年的研究發現，在確診的慢性阻塞性肺疾病患者中，病情惡化與肺功能的加速喪失有關，每一次惡化與23 mL/年的額外下降有關，每一次嚴重惡化與87 mL/年的額外下降有關；在無氣流阻塞的受試者中，急性呼吸事件與額外的FEV1下降無關[33]。

肺功能提示氣道氣流受限程度，目前關于血清SP-D與肺功能的相關性仍存在爭議。國外學者發現，慢性阻塞性肺疾病穩定期患者血清SP-D的水平與FEV1占預計值百分比呈負相關[14，34]。國內有研究證實，血清SP-D與FEV1占預計值百分比、FEV1/FVC呈負相關[35]。但有學者持相反意見，Akiki等[36]發現，慢性阻塞性肺疾病患者血清SP-D與FEV1占預計值百分比或FEV1/FVC之間無明顯相關性。Obeidat等[29]通過隨訪4 061例輕中度慢性阻塞性肺疾病吸煙患者11年發現，血清SP-D水平與FEV1存在一定的相關性，應用線性混合效應回歸發現，其水平與加速下降的FEV1相關，且結果不受類固醇激素的影響。考慮不同研究之間的差異可能部分與樣本量的差異、試劑的選擇、受試者特征(如吸煙情況、性別)、臨床操作醫師、慢性阻塞性肺疾病患者的異質性、病理特征、炎癥反應以及α1-抗胰蛋白酶缺乏癥等有關。

Ozyurek等[14]研究認為，Ⅲ～Ⅳ級慢性阻塞性肺疾病患者血清SP-D的水平明顯高于Ⅰ～Ⅱ級及健康對照者，應用多元線性回歸分析發現，血清SP-D水平升高的患者與未來半年內急性加重頻率明顯相關，該研究支持可以使用血清SP-D水平作為慢性阻塞性肺疾病隨訪和進展期間肺部的特異性生物標志物。Tkacova等[37]研究表明，肺泡灌洗液中SP-D與血清中SP-D的比值越低，氣道阻塞及炎癥的嚴重程度越高。

研究發現，患有嚴重肺氣腫的個體中血清SP-D減少，但在進展期肺氣腫患者中則較高[38]。有學者通過對慢性阻塞性肺疾病患者進行3個月的隨訪發現，血清SP-D的水平與慢性呼吸問卷評分呈顯著負相關，隨著血清SP-D水平的增加，患者呼吸困難加重，健康狀況惡化[34]。對生物標志物與橫斷面和縱向結果關聯的研究發現，人克拉拉細胞蛋白、可溶性晚期糖基化終末產物受體、纖維蛋白原、CRP以及SP-D可用于檢測氣流受限程度；SP-D、CRP、溶性晚期糖基化終末產物受體以及纖維蛋白原可用于檢測肺氣腫[39]。包括SP-D在內的多種生物標志物的組合較單個生物標志物能更準確地預測氣流受限、肺氣腫以及死亡率。慢性阻塞性肺疾病是一種持續氣流受限的疾病，治療上僅能延緩病程，故當患者處于相對穩定期時，血清SP-D水平越低，患者肺組織的損失可能更大，對疾病嚴重程度及預后有一定評估價值。因此，對于慢性阻塞性肺疾病患者需要進行早期干預，從而降低進展為更嚴重的肺部疾病的風險，降低發作頻率，縮短病程，減輕患者及醫療負擔。

3 小 結

局部或全身的生物學分子指標可作為生物標志物客觀測量或評估生物過程和疾病病理學，預測疾病進展以及確定治療干預的藥理學反應。但慢性阻塞性肺疾病是一種高度異質性疾病，FEV1、癥狀、生活質量、肺功能與一般生物標志物之間的相關性較差。故易獲得且能夠識別慢性阻塞性肺疾病亞型、預測慢性阻塞性肺疾病預后及評估慢性阻塞性肺疾病靶向治療的生物學標志物至今還在探尋中。SP-D是一種肺特異性蛋白，可在血液、肺泡灌洗液以及肺組織中檢驗出，其與疾病的嚴重程度和病情惡化密切相關，且對類固醇治療反應靈敏。但在臨床工作中單一生物標志物可能不能及時、準確、充分地提示疾病的診斷，因此需要聯合應用，動態監測，從而提高診斷率，評估治療效果及預后。目前關于SP-D的相關性研究仍存在爭議，SP-D是否可成為慢性阻塞性肺疾病的特異性生物學標志物及治療靶點需要進一步深入研究。