血清窖蛋白-1在慢性阻塞性肺疾病相關肺動脈高壓患者中的表達及意義

侯萬舉，曹潔，王娟

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是引起慢性死亡的主要原因之一，預計到2020年COPD將位居全球慢性疾病死亡原因的第3位及世界疾病經濟負擔的第5位［1］。COPD相關肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）為嚴重影響COPD患者預后的重要合并癥，如不積極治療往往會在2～3年內死亡［2］。肺動脈血管內皮細胞的異常增殖和血管重塑是PAH重要的病理基礎，炎癥因子如白細胞介素-6（IL-6）及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）已經被證實可以促進PAH的形成及發展［2-3］，但其確切的分子機制尚不清楚。近些年研究發現，窖蛋白-1（caveolin-1，Cav-1）與許多參與PAH發病機制的信號傳導蛋白，如內皮型一氧化氮合酶、血管內皮生長因子受體、環前列腺素受體等存在密切關系［4-6］，提示Cav-1可能在PAH發病機制中發揮重要作用。目前，針對COPD相關PAH與血清Cav-1的研究較少。本文將探討血清Cav-1在COPD相關PAH患者中的表達，并分析其臨床意義。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2017年3月—12月就診于天津醫科大學總醫院呼吸與危重癥醫學科的穩定期COPD患者65例。多普勒超聲診斷儀測量肺動脈收縮壓（PASP），PASP≥40 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）認為存在PAH。根據是否合并PAH，分為單純COPD組（35例）、COPD相關PAH組（COPDPAH組，30例）。另選取在本院健康體檢的志愿者30例作為對照組。各組性別、年齡及體質量指數（BMI）差異無統計學意義，具有可比性，見表1。本研究均經研究對象簽署知情同意書并經倫理委員會審批通過。

Tab.1 Comparison of basic data between the three groups表1 3組基線資料比較

COPD診斷符合2017版GOLD指南的診斷標準［1］：存在呼吸困難，慢性咳嗽或慢性咳痰的癥狀；有危險因素暴露史：吸煙、煙霧、空氣污染、職業性粉塵和化學物質、生物燃料等；吸入支氣管舒張劑后第一秒用力呼吸容積（FEV1）/用力肺活量（FVC）＜70%；除外其他導致持續氣流受限的疾病。排除標準：先天性心臟疾病、嚴重的心血管疾病、急慢性心功能不全、肺間質疾病、肺栓塞、特發性肺動脈高壓、免疫系統疾病、惡性腫瘤等可能引起PAH的相關疾病。PAH診斷標準參照美國心臟病學會基金會（ACCF）和美國心臟學會（AHA）共識［7］：心臟超聲心動測量 PASP≥40 mmHg 提示患者存在PAH。

1.2 方法

1.2.1 標本收集與測定 檢測所有納入研究對象的肺功能及動脈血氣分析，并于空腹狀態下抽取靜脈血2 mL，在4℃放置1 h后，3 000 r/min離心15 min，取上清置于-80℃超低溫冰箱保存待測。采用酶聯免疫吸附法測定Cav-1、IL-6和TNF-α表達水平（Cav-1試劑盒購于美國CST公司，IL-6和TNF-α試劑盒購于美國Invitrogen公司）。多普勒超聲診斷儀測量PASP，所有研究對象要求平臥位，在靜息狀態下測量三尖瓣反流壓差、右心室舒張及收縮末期容積。在無右室流出道梗阻的情況下估測PASP=三尖瓣反流壓差+右心房壓。

1.2.2 觀察指標 收集并記錄各組臨床基線資料，包括性別、年齡、體質量指數（BMI）、FEV1/FVC、FEV1占預計值百分比（FEV1%）、二氧化碳分壓［p（CO2）］、氧分壓［p（O2）］，以及各組Cav-1、IL-6和TNF-α表達水平。

1.3 統計學方法 采用SPSS 20.0軟件進行數據分析。符合正態分布的計量資料用均數±標準差（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間多重比較采用LSD-t法。非正態分布的計量資料用中位數及四分位數［M（P25，P75）］表示，組間比較采用Kruskal-Wallis H檢驗，組間多重比較采用All pairwise法，校正檢驗水準為0.017。計數資料以例（%）表示，組間比較采用χ2檢驗。繪制受試者工作特征（ROC）曲線，分析Cav-1診斷PAH的最佳臨界值，計算Cav-1檢測相對于金標準（多普勒超聲診斷儀測量PASP≥40 mmHg）的敏感度、特異度，Kappa系數評價該方法與金標準的一致性。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3組一般臨床特征比較 COPD-PAH組與COPD組FEV1%、FEV1/FVC及p（O2）低于對照組，而p（CO2）、PASP 均高于對照組（P＜0.01）。COPDPAH組p（O2）低于 COPD 組，p（CO2）、PASP 均高于COPD組（P＜0.01），而FEV1%和FEV1/FVC差異無統計學意義，見表2。

2.2 3組Cav-1與IL-6、TNF-α表達水平比較 對照組、COPD組及COPD-PAH組Cav-1表達水平呈逐漸降低趨勢，而IL-6、TNF-α表達水平呈逐漸升高趨勢（P＜0.01），見表3。

2.3 血清Cav-1診斷COPD合并PAH的價值 血清Cav-1診斷COPD合并PAH的ROC曲線下面積為0.902（0.821～0.955），最佳截斷值為6.66 μg/L，此時敏感度為76.7%，特異度為85.7%。Cav-1檢測與多普勒超聲診斷儀測量PASP判斷PAH一致性較好（Kappa值=0.627），見表4、圖1。

Fig.1 ROC curve of serum Cav-1 for predicting-COPD with PAH圖1 血清Cav-1診斷COPD相關PAH的ROC曲線

Tab.2 Comparison of clinical features between the three groups表2 3組一般臨床特征比較

Tab.3 Comparison of expression levels of Cav-1,IL-6 and TNF-α between the three groups表3 3組Cav-1與IL-6、TNF-α表達水平比較

3 討論

COPD主要特征為不可逆的氣流受限，可進行性加重并損傷肺組織，導致肺功能下降。長期慢性缺氧和CO2潴留，機體炎性介質分泌增多，這些使得肺血管舒縮調節功能失衡并發生結構改變，導致肺動脈結構重塑，從而形成PAH。本研究發現，無論是否合并PAH，所有COPD患者較對照組均存在顯著的低氧和高碳酸血癥，而當COPD合并PAH時表現更為嚴重，提示長期的低氧和高碳酸血癥在COPD相關PAH發展過程中發揮重要作用。同時發現，COPD組和COPD-PAH組肺功能較對照組均出現不同程度受損，但2組之間差異并無統計學意義，推測可能與COPD病程及病情嚴重程度不同有關。

COPD肺損傷主要表現為氣管的慢性炎癥，反復炎性損傷與炎性修復的交互作用導致氣管重塑和血管內皮損傷，這也是COPD相關PAH發病的重要機制之一。IL-6和TNF-α均可以刺激機體免疫炎癥反應，誘導炎性介質釋放，并可以增加血管內皮細胞的通透性，在PAH血管重塑過程中發揮重要作用。Pullamsetti等［2］研究發現，PAH患者重塑血管的平滑基層膜結合IL-6的受體表達異常增加，表明IL-6參與了PAH的發病過程。He等［8］研究發現，COPD相關PAH的患者PASP與血清中的IL-6呈正相關。體外實驗發現，人氣管上皮細胞在TNF-α的刺激下可增加血管細胞黏附分子-1 mRNA轉錄［9］，提示TNF-α誘導的炎癥反應是內皮細胞功能損傷的重要因素。本研究結果顯示，COPD-PAH組IL-6和TNF-α表達水平高于對照組和COPD組，提示IL-6和TNF-α參與了COPD相關PAH的發病機制，與上述文獻報道一致。

窖蛋白主要分布在心血管系統中，具有調節小窩結構的作用，其中Cav-1為窖蛋白的主要功能蛋白，在肺上皮細胞、血管內皮細胞及成纖維細胞均發現Cav-1有大量表達。其通過調節細胞膜小窩構象，誘導各種趨化因子與小窩結構的特定部位結合，起到促進跨膜信號傳導的作用。目前Cav-1在PAH的研究主要集中在動物實驗中，與COPD相關PAH患者的人體研究較少。Chen等［10］將DJ-1蛋白基因敲除的大鼠在慢性缺氧環境下誘導成PAH模型，發現Cav-1表達水平明顯低于常氧組，并且肺動脈收縮壓和右心室收縮壓均要高于常氧組。桑玉蘭等［11］研究發現，Cav-1在COPD大鼠肺組織中表達明顯低于對照組。本試驗結果顯示，Cav-1在COPD-PAH組表達明顯低于對照組和COPD組，提示Cav-1在PAH形成過程中發揮重要作用，推測其可能通過抑制炎性細胞及炎性因子聚集、浸潤，從而延緩了氣管重塑和血管內皮損傷。通過ROC曲線分析發現，血清Cav-1診斷COPD合并PAH的曲線下面積為0.902，預測價值較高，血清Cav-1的濃度界值為6.66 μg/L時，診斷COPD合并PAH的敏感度為76.7%，特異度為85.7%，并且一致性檢驗提示血清Cav-1檢測與多普勒超聲診斷儀測量PASP結果比較具有較好一致性。

Tab.4 Comparison of the results between two detection methods表4 兩種檢測方法結果比較

綜上所述，COPD相關PAH的發生及進展機制仍較復雜，血清Cav-1下降為進一步明確COPD相關PAH的病因提供了新的方向和治療靶點，并且Cav-1可以作為預測COPD相關PAH的新型血清標志物。