MMP—9和TIMP—1在鑒別診斷良惡性胸腔積液中的應用

吳偉東 姜鋒

[摘要] 目的 評估基質金屬蛋白酶-9（MMP-9）和基質金屬蛋白酶抑制劑-1（TIMP-1）鑒別診斷良惡性胸腔積液的準確性。 方法 方便選取廣州市紅十字會醫院心胸外科2017年2月—2018年2月收治的符合標準的126例患者為研究對象。采用酶聯免疫吸附試驗（ELISA）檢測63例惡性胸腔積液（惡性組）和63例良性胸腔積液（良性組）中的MMP-9、TIMP-1、乳酸脫氫酶（LDH）和糖類抗原15-3（CA15-3）。并通過底物酶譜法檢測MMP-9的活性。 結果 惡性組MMP-9水平（1 578.36±133.27）pg/mL明顯高于良性組（528.35±127.21）pg/mL； TIMP-1水平（1 057.46±140.89）pg/mL也高于良性組（489.75±96.38）pg/mL。兩組中MMP-9和TIMP-1的t值為45.24（P<0.05）和26.40（P<0.05）；LDH和CA15-3的t值為1.57（P>0.05）和 0.96（P>0.05）。酶譜分析顯示MMP-9處觀察到最明顯的條帶，而在[金屬蛋白酶-2（MMP-2）]處觀察到不太明顯的條帶。根據ROC曲線得出胸腔積液中MMP-9（χ2=3.67）和TIMP-1 （χ2=3.54）與其他標記物相比具有更高的靈敏度（分別為98%和94%）和特異性（分別為92%和96%）。結論 MMP-9和TIMP-1可能是區分良惡性胸腔積液的有效指標。

[關鍵詞] 胸腔積液；基質金屬蛋白酶-9；基質金屬蛋白酶抑制劑-1

[中圖分類號] R730.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-0742（2019）01（c）-0026-03

Application of MMP-9 and TIMP-1 in Differential Diagnosis of Benign and Malignant Pleural Effusion

WU Wei-dong， JIANG Feng

Department of Cardiothoracic Surgery， Guangzhou Red Cross Hospital， Jinan University Medical College， Guangzhou， Guangdong Province， 510220 China

[Abstract] Objective To evaluate the accuracy of differential diagnosis of benign and malignant pleural effusions by matrix metalloproteinase-9 （MMP-9） and matrix metalloproteinase inhibitor-1 （TIMP-1）. Methods A total of 126 patients who met the criteria of February 2017 February 2018， Department of Cardiothoracic Surgery， Guangzhou Red Cross Hospital， were convenient included in the study. MMP-9， TIMP-1， lactate dehydrogenase （LDH） and glucose in 63 cases of malignant pleural effusion （malignant group） and 63 cases of benign pleural effusion （benign group） by enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA） Antigen 15-3 （CA15-3）. The activity of MMP-9 was detected by substrate zymography. Results MMP-9 levels in the malignant group （1 578.36±133.27）pg/mL were significantly higher than those in the benign group （528.35±127.21）pg/mL. TIMP-1 levels （1 057.46±140.89）pg/mL were also higher than those in the benign group （489.75±96.38）pg/mL. The t values of MMP-9 and TIMP-1 in the two groups were 45.24 （P<0.05） and 26.40 （P<0.05）； the t values of LDH and CA15-3 were 1.57 （P>0.05） and 0.96 （P>0.05）. A zymogram analysis revealed the most pronounced band observed at MMP-9， while a less pronounced band was observed at [metalloproteinase-2 （MMP-2）]. According to the ROC curve， MMP-9 （χ2=3.67） and TIMP-1 （χ2=3.54） in pleural effusion showed higher sensitivity （98% and 94%， respectively） and specificity compared with other markers （92% and 96%， respectively）. Conclusion MMP-9 and TIMP-1 may be effective indicators for distinguishing benign and malignant pleural effusions.

[Key words] Pleural effusion； Matrix metalloproteinase-9； Matrix metalloproteinase inhibitor-1

在臨床工作中，良惡性胸腔積液的鑒別診斷很重要，直接影響到治療手段的選擇和患者的預后。脫落細胞學檢查對惡性胸腔積液的診斷特異性高，但敏感性低，尤其在疾病早期[1]。電視胸腔鏡為鑒別診斷良惡性胸腔積液的金標準，但終究是有創操作，無論是對術者技術還是對患者身體要求來說都比較高，不適合在臨床上廣泛使用[2]。不同基礎疾病導致的胸腔積液機制不同，單一的標記物是不能在所有類型的胸腔積液中發揮作用的。近年來，不斷有一些新的標記物被評估，以提高對胸腔積液的診斷準確性[3-5]。該研究旨在評估廣州市紅十字會醫院心胸外科2017年2月—2018年2月收治的126例患者胸腔積液中的MMP-9聯合TIMP-1在鑒別診斷良惡性胸腔積液中的應用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

方便選取廣州市紅十字會醫院心胸外科收治的符合標準的126例胸腔積液患者為研究對象，分為惡性組和良性組。惡性組63例，納入標準：①多次經實驗室檢查確診為惡性疾病的患者；②采集標本前未行任何針對性治療。良性組63例，納入標準：①經實驗室檢查明確排除惡性腫瘤；②采集標本前未行任何針對性治療。惡性組男性36例，女性27例，平均年齡（67±6）歲，包括：肺癌18例，乳腺癌12例，胃癌9例，結腸癌12例，食管癌12例；良性組男性30例，女性33例，平均年齡（60±5）歲，包括15例結核性滲出液，48例非結核性漏出液。該研究的方案通過廣州市紅十字會醫院倫理委員會批準，并且納入研究的所有對象都簽署了知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 標本采集和處理 通過穿刺收集胸腔積液后，立即將其在4℃下以1300 rpm離心10 min，分離上清液置于-70℃下。

1.2.2 標記物的測定 嚴格按照上海勁馬公司的ELISA試劑盒說明書操作，測定胸腔積液中標記物的濃度。

1.2.3 酶譜分析 將胸腔積液蛋白與樣品緩沖液混合后直接施用至含有明膠的丙烯酰胺凝膠。將凝膠置于含NaCl， CaCl2聚氧乙烯月桂醚的緩沖液中在37℃下溫育18 h。之后將凝膠置于含考馬斯亮藍的冰醋酸中染色1 h，并在沒有染料的相同溶液中脫色2 h。每種膠原酶的明膠分解活性對于染色明膠的藍色背景都是顯示條帶。根據酶譜法，對明膠上條帶的定性分析轉化為定量分析，用凝膠圖像分析系統讀取條帶。

1.3 統計方法

采用SPSS 17.0統計學軟件進行數據分析。數據以均數±標準差（x±s）表示，使用t檢驗進行不同組之間的比較。用受試者工作特征（ROC）曲線計算區分惡性組和良性組的變量的準確性。根據ROC曲線，計算靈敏度，特異度。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 胸腔積液的標記物水平

惡性組的MMP-9和TIMP-1水平高于良性組，而LDH和CA15-3水平沒有明顯差異。見表1。

2.2 酶譜分析

惡性組胸腔積液明膠酶譜圖上最顯著的條帶是位于92kDa（MMP-9）；在72kDa（MMP-2）上看到較弱的條帶。現隨機取其中6個惡性組樣品酶譜圖，見圖1。

2.3 胸腔積液標記物的診斷準確性

表2記錄了標記物的ROC曲線的特征。MMP-9水平的敏感性達到98%，特異性為92%。TIMP-1水平的敏感性達到94%，特異性為96%。MMP-9和TIMP-1水平曲線下面積（AUC）都顯著高于LDH，差異有統計學意義（P<0.05）和CA15-3（P<0.05）。MMP-9與TIMP-1的AUC之間沒有顯著差異（P=0.2）。

3 討論

良惡性胸腔積液的鑒別診斷至今還是十分困難的，因為胸腔積液的形成機制還未徹底掌握。我們發現兩組實驗中MMP-9和TIMP-1的t值分別為45.24（P<0.05）和26.40（P<0.05）；而LDH和CA15-3的t值分別為1.57（P>0.05）和0.96（P>0.05）。由此，MMP-9和TIMP-1可作為良惡性胸腔積液的鑒別指標。有趣的對比，Park等人[6]發現結核性胸腔積液MMP-9的水平（1 258.16±103.47）pg/mL高于惡性胸腔積液（878.33±89.37）pg/mL，而我們的研究良性組中的15例結核性胸腔積液MMP-9水平（512.45±106.52）pg/mL低于惡性組（1 578.36±133.27）pg/mL。這可能和結核性肉芽腫有關，與非肉芽腫性胸膜活檢相比，活檢組織中檢出肉芽腫的患者MMP-9濃度顯著增高。Ondo K等多人[7]研究表明MMP-9的活性形式是評估癌癥進展的重要標志。為了量化MMP-9的活性形式，該研究使用了明膠酶譜法，并且在所有惡性組中檢測到兩種主要的MMPs：MMP-9和MMP-2。結果表明MMP-9呈現出了比MMP-2更高的酶活性，這可能與MMP-9通過降解Ⅳ型膠原破壞血管周圍和間皮層基底膜的完整性導致腫瘤的轉移及惡性胸腔積液的蓄積這一功能有關[8-9]。Ondo K研究中所得的結果和本實驗一樣，都是MMP-9呈現出了比MMP-2更高的酶活性。與LDH和CA15-3相比，MMP-9和TIMP-1具有高度特異性（分別為92%和96%），并且還具有高靈敏度（分別為98%和94%）。對比Park等人研究得出的MMP-9特異性和敏感度分別為87%和76%；TIMP-1特異性和敏感度分別為78%和85%。可以認為MMP-9和TIMP-1聯合用來良惡性胸腔積液的鑒別是適用的。

4 不足及展望

該研究的樣本量少，兩組的病種不夠全面，得到的結果可能存在較大的偏移。未對惡性組中的同一疾病進行詳細的分型分期。為了進一步提高研究的準確性，需要采集更大的樣本，更多的疾病種類。我相信，在當今的大數據時代，MMP-9和TIMP-1很快就能被證實用于臨床上良惡性胸腔積液的鑒別。

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（收稿日期：2018-10-26）