COPD患者血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與病情嚴重程度的相關性及發病危險因素分析

王海濱，韓蕃頡，楊文平，白曉月

山東省濟南市人民醫院呼吸科，山東濟南 271100

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種以持續氣流受限為特征的疾病，與肺部、氣道對有害顆粒或氣體異常的炎性反應有密切關系[1]。隨著環境的惡化，COPD發病率逐年上升，不僅嚴重損傷患者肺功能，還會影響其勞動能力，給家庭及社會均造成了巨大的經濟負擔[2]。COPD穩定期與急性期的治療和預后差異較大，但目前臨床尚不完全明確其發病機制，故對其判斷多以癥狀為主，還缺乏客觀的檢驗指標。顆粒蛋白前體(PGRN)由多種細胞表達，富含半胱氨酸分泌蛋白，參與了神經退化、腫瘤發生、炎癥、傷口愈合等眾多病理生理過程[3]。研究發現，在多種自身免疫性疾病和炎癥性疾病中，PGRN扮演重要角色，而COPD作為一種慢性炎癥性疾病，其PGRN水平升高[4]。生長分化因子-15(GDF-15)由巨噬細胞產生，正常情況下表達較少，但在缺血、缺氧、氧化應激等環境下可出現高表達，研究證實，COPD患者血清GDF-15水平明顯升高，其可作為診斷COPD的生物標志物[5]。NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3(NLRP3)炎性小體是免疫系統中一種模式識別受體，參與了感染性疾病和自身免疫性疾病的發生發展[6]。雖有研究分別報道了上述指標對COPD診斷的價值，但探討其聯合診斷COPD的價值及對病情嚴重程度判斷的研究較少，基于此，本研究擬探討血清中PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與COPD病情嚴重程度的關系，并分析其發病相關危險因素，現報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取本院2020年1—5月收治的216例COPD患者為COPD組，均經肺功能檢查確診，存在不同程度的呼吸困難、氣短、咳痰、慢性咳嗽等癥狀，根據不同病情分為2組，穩定期組121例，其中男85例，女36例；年齡38～86歲，平均(63.54±8.57)歲；體質量指數(BMI)19.5～25.8 kg/m2，平均(22.05±2.35)kg/m2；10例糖尿病，7例高血壓，82例有吸煙史。急性期組95例，其中男63例，女32例；年齡37～88歲，平均(63.72±8.85)歲；BMI 19.2～24.6 kg/m2，平均(22.08±2.34)kg/m2；7例糖尿病，6例高血壓，75例有吸煙史。納入標準：(1)符合COPD相關診斷標準者[7]；(2)無支氣管擴張者；(3)無支氣管哮喘者；(4)無心力衰竭者。排除標準：(1)嚴重肝腎功能不全者；(2)癌癥患者；(3)血液系統疾病者；(4)近3個月使用免疫抑制劑者；(5)嚴重免疫系統疾病者。另選取同期本院體檢健康者100例為健康對照組，其中男69例，女31例；年齡38～88歲，平均(63.71±8.82)歲；BMI 19.2～25.9 kg/m2，平均(22.11±2.42)kg/m2；7例糖尿病，5例高血壓，52例有吸煙史。各組研究對象一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。本研究經本院倫理委員會批準，患者及家屬均知情同意并簽署知情同意書。

1.2方法 問卷調查：根據文獻[8]設計調查問卷，包括性別、年齡、既往患病史、營養狀況、暴露狀況、呼吸道相關癥狀、燃料類型、人均居住面積、文化程度、家庭經濟收入、居住環境等。肺功能檢測：選擇COSMED便攜式肺功能儀(型號Pony FX)檢測所有研究對象的肺功能，統一校正各參數值，吹出合格肺功能曲線圖3條，采集用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼氣容積(FEV1)、第1秒用力呼氣容積占用力肺活量比值(FEV1/FVC)等肺活量指標。血清指標檢測：抽取健康對照組體檢當日和COPD組入院次日清晨5 mL空腹靜脈血，3 000 r/min離心10 min，取上清液，選擇美國貝克曼庫爾特全自動生化分析儀(型號AU5800)，通過酶聯免疫吸附測定檢測血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平，試劑盒均購自杭州聯科美訊生物醫藥技術有限公司，所有操作嚴格按照儀器和試劑盒說明書進行。

2 結 果

2.1COPD發病相關單因素分析 COPD組家族呼吸道疾病史、化學品暴露或職業粉塵、吸煙人數占比均高于健康對照組(P<0.05)。見表1。

2.2影響COPD發病的多因素Logistic回歸分析 以家族呼吸道疾病史(是=1；否0)、化學品暴露或職業粉塵(是=1；否0)、吸煙(是=1；否0)為自變量，以是否為COPD為因變量(是=1；否0)，多因素Logistic回歸分析結果顯示，家族呼吸道疾病史、化學品暴露或職業粉塵、吸煙為影響COPD發病的獨立危險因素(P<0.05)。見表2。

表1 COPD發病相關單因素分析[n(%)]

表2 影響COPD發病的多因素Logistic回歸分析

2.33組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平比較 急性期組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平高于穩定期組，穩定期組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平高于健康對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)。見表3。

表3 3組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平比較

2.43組肺功能指標比較 急性期組FEV1/FVC、FVC、FEV1低于穩定期組，穩定期組FEV1/FVC、FVC、FEV1低于健康對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)。見表4。

表4 3組肺功能指標比較

2.5血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與肺功能指標的相關性 Pearson相關分析結果顯示，血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與FEV1/FVC、FVC、FEV1均呈正相關(P<0.05)。見表5。

表5 血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與肺功能指標的相關性

2.6PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體對COPD的診斷價值 ROC曲線結果顯示，除PGRN+GDF-15聯合檢測COPD的靈敏度與PGRN+NLRP3炎性小體聯合檢測COPD的特異度高于PGRN+GDF-15+NLRP3炎性小體聯合檢測外，PGRN+GDF-15+NLRP3炎性小體聯合檢測COPD的曲線下面積(AUC)、準確度、靈敏度和特異度均高于各指標單獨及兩兩聯合檢測。見表6。

表6 PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體對COPD的診斷價值

3 討 論

COPD是臨床常見氣道炎癥性疾病，可分為穩定期與急性期，急性期病情進展迅速，較穩定期病死率明顯升高，因此有必要積極預防COPD穩定期向急性期發展，對挽救患者生命安全有重要意義。但目前臨床尚不完全明確COPD的發病機制，還缺乏有效的檢驗指標，血常規、C-反應蛋白和白細胞計數等指標雖然能判斷患者炎癥程度，但血常規易受臨床波動影響，靈敏度和特異度較低，故不能準確反映患者情況[9]。C-反應蛋白主要由肝臟產生，正常情況下水平較低，當機體被感染后C-反應蛋白水平則會升高，因此能幫助判斷機體感染程度，但其屬于非特異性炎癥標志物，很容易受其他因素干擾而影響結果的準確性[10]。MARTINEZ等[11]研究認為，聯合降鈣素原和高敏C-反應蛋白可提升診斷COPD的準確性，但還缺乏大樣本研究證實。

PGRN為一種多功能分泌性生長因子，在多種組織中廣泛表達，特別是在類風濕關節炎、系統性紅斑狼瘡等慢性炎癥性疾病中，其水平與疾病嚴重程度有密切關系[12]。PGRN在肺內主要由上皮細胞表達，研究表明，當機體被細菌感染后，PGRN水平明顯升高[13]。一項動物模型研究顯示，在氣道上皮細胞中PGRN誘導氣道上皮細胞凋亡[14]。GDF-15為轉化生長因子β超家族成員，正常人體中GDF-15水平極低，但若發生炎性反應、心臟負荷加重、缺血、缺氧等情況則會導致GDF-15水平升高，并發揮保護性調節作用，如抗組織損傷和炎性反應等[15]。以往臨床主要通過GDF-15評估心血管異常，但近期研究發現，在病理狀態下，肺血管內皮細胞和肺組織也會引起GDF-15水平升高，同時還發現缺氧、氧化應激等刺激均會誘導肺血管內皮細胞產生大量GDF-15[16]，故推測其與肺栓塞、COPD等發病有關。NLRP3炎性小體為機體固有免疫主要組成部分，激活后能抵抗病毒、細菌等外來病原體，研究表明，異常激活的炎性小體可促進與疾病相關的慢性炎癥的發生，在氧化應激所致損傷和感染所致病原相關分子模式的信號刺激下，炎性小體信號分子被激活，可促進NLRP3結合配體，形成NLRP3炎性小體，激活半胱天冬酶1，誘導并釋放白細胞介素等炎癥介質，出現一系列炎性反應[17]，因此其也參與了COPD的發生和發展。本研究中急性期組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平高于穩定期組，穩定期組血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平高于健康對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)，說明血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平可隨著病情的加重而升高。肺功能檢測是臨床診斷COPD的“金標準”，結果顯示，急性期組FEV1/FVC、FVC、FEV1低于穩定期組，穩定期組FEV1/FVC、FVC、FEV1低于健康對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)，說明隨著病情的加重，肺功能指標水平也明顯降低。Pearson相關分析結果顯示，血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平與FEV1/FVC、FVC、FEV1均呈正相關(P<0.05)，說明血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體與肺功能指標明顯相關，也可以作為評估COPD病情嚴重程度的指標。ROC曲線結果顯示，除PGRN+GDF-15聯合檢測COPD的靈敏度與PGRN+NLRP3炎性小體聯合檢測COPD的特異度高于PGRN+GDF-15+NLRP3炎性小體聯合檢測外，PGRN+GDF-15+NLRP3炎性小體聯合檢測COPD的AUC、準確度、靈敏度和特異度均高于各指標單獨及兩兩聯合檢測，說明血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體聯合檢測COPD的價值更高，可有效預測COPD進展情況。COPD可引起呼吸困難、氣短、咳痰、慢性咳嗽等癥狀，嚴重降低了患者生活質量，且目前尚無特效藥物進行治療，故提前做好防護措施十分重要。本研究多因素Logistic回歸分析結果顯示，存在家族呼吸道疾病史出現COPD的風險為無家族呼吸道疾病史的2.418倍(P<0.05)，分析原因是COPD具有典型的家族聚集傾向和多基因遺傳特點，因此若父母存在COPD則易遺傳到下一代。但也有研究認為，COPD的家族聚集傾向可能與家族的共同暴露因素和生活環境有關[18]，還需大樣本研究進一步確定。存在化學品暴露或職業粉塵出現COPD的風險為無化學品暴露或職業粉塵的2.080倍(P<0.05)，分析原因為長期接觸職業粉塵或存在化學品暴露會改變呼吸道上皮細胞病理及生理特性，增加肺泡間質中炎癥介質，誘發肺部疾病，故應加強通風，佩戴口罩，做好安全防范意識，降低患病風險[19]。吸煙出現COPD的風險為不吸煙的2.456倍(P<0.05)，分析原因是煙草中含有大量有害顆粒，會引起多種疾病，同時長期吸煙會刺激氣道引起氣道慢性損傷。TALIKKA等[20]研究發現，吸煙還會引起支氣管痙攣，提高氣道阻力，并損傷支氣管上皮纖毛，紊亂其排列，縮短其長度，降低氣道局部抵抗力，因此應加大戒煙力度，禁止公共場所吸煙。

綜上所述，COPD患者血清PGRN、GDF-15和NLRP3炎性小體水平升高，且與病情嚴重程度相關，上述指標聯合檢測可有效預測COPD進展情況；家族呼吸道疾病史、化學品暴露或職業粉塵、吸煙為影響COPD發病的獨立危險因素，應加強職業防護，宣傳公共場所禁止吸煙，降低COPD發生率。