探討水通道蛋白5對哮喘慢阻肺重疊的診斷價值

孫瑩 王濤 肖祖琳 侯碩 王紅梅 宋曉萍

哮喘-慢阻肺重疊(asthma-COPD overlap，ACO)是在2014年慢阻肺全球倡議和哮喘全球倡議聯合提出的一個氣道疾病[1]。ACO的診斷主要依據專家共識中提及的病史特征及肺功能，缺乏簡單易行的標志物進行診斷。ACO的病理特征是氣道黏液腺的高分泌狀態及氣道的高反應性[2]。研究發現上述病理表現與氣道上皮細胞中水通道蛋白5(Aquaporin 5， AQP5)有關[3]。AQP5是水通道蛋白家族成員一種，廣泛分布在肺組織，具有清除氣道上皮細胞內水分，降低氣道阻力的生理作用[4-5]。這表明AQP5 表達下降可阻礙氣道粘液的消除，使氣流明顯受限。在本研究中擬觀察血清AQP5在ACO及其他氣道疾病中的表達情況，分析AQP5與ACO臨床特征、肺功能的相關性，明確AQP5診斷ACO的臨床價值，為將來納入臨床指南提供新的理論依據。

資料與方法

一、研究對象

選取2017年3月至2020年7月在大連大學附屬中山醫院就診的ACO患者30例、慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者50例、哮喘患者40例及健康未吸煙者30例，本研究設計有：ACO組、COPD組、哮喘組和對照組。所有受試者均沒有α1-抗胰蛋白酶家族史，并且納入研究前14天內均無急性加重或呼吸道感染。參與本項目研究的所有受試者年齡為20～80歲。

二、入組標準

ACO患者的診斷需符合以下條件中的任何1條：① 既往有哮喘病史，具有氣流受限的臨床特點，應用支氣管舒張劑后一秒鐘用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second，FEV1)/用力肺活量(forced vital capacity，FVC)<0.70；②既往診斷或新診斷的慢阻肺，應用支氣管舒張劑后FEV1改善>200 mL，且絕對值>12%。慢阻肺和哮喘受試者符合GOLD指南[6]。未吸煙的健康人為對照組，且肺功能正常(即FEV1%≥80%，FEV1/FVC<0.70)。

所有受試者需除外下述疾病：支氣管擴張、間質性肺疾病、肺癌等其他呼吸道或合并其他臟器疾病(如充血性心力衰竭、肝腎功能障礙、貧血等)。本研究經大連大學附屬中山醫院倫理委員會審批，所有受試者或受試者家屬均知情并簽署同意書。

三、研究方法

1 一般資料

收集所有受試者的一般資料，具體包括年齡、性別、吸煙史、體重指數(body mass index，BMI)及肺功能測定等信息。肺功能的具體指標包括FEV1、FVC、FEV1/FVC、使用支氣管舒張劑之后的FEV1(ΔFEV1)。

2 血清AQP5的測定

ELISA法測定所有受試者血清中AQP5表達水平，試劑盒購于美國R&D Systems公司，具體操作步驟按試劑盒說明書進行。

3 統計方法

結 果

一、臨床資料的比較

ACO組、COPD組、哮喘組、對照組在年齡情況有統計學差異P<0.05)，在性別、BMI情況無統計學差異(P>0.05)。COPD和ACO組吸煙人數高于哮喘組，且高吸煙指數主要集中在吸煙人群中，(P<0.05)(見表1)。根據上述結果將具有統計學差異的變量進行兩兩比較。結果發現：ACO組與COPD組吸煙人數情況無統計學差異(P>0.05)。正常組與哮喘組，ACO組與COPD組年齡情況無統計學差異(P>0.05)(見表2)。

二、肺功能結果比較

ACO組FEV1值與FVC值低于健康對照組、哮喘組、COPD組，與COPD組之間無統計學差異(P>0.05)。ACO組FEV1/FVC值低于健康對照組、哮喘組、COPD組，與COPD組之間無統計學差異(P>0.05)。ACO組支氣管舒張試驗前后FEV1的差異值(ΔFEV1)低于哮喘組，高于對照組和COPD組，但與COPD組之間無統計學差異(P>0.05)(見表1、表2)。

表1 一般資料與肺功能的比較

表2 臨床資料與肺功能組間比較結果(P值)

三、血清AQP5在各組間的表達變化

ACO組血清中AQP5表達水平為(50.80±21.95)ng/mL，均低于COPD組(81.44±17.69)ng/mL、哮喘組(107.00±17.33)ng/mL和對照組(183.8.±13.97)ng/mL，具有統計學差異(P<0.05)。Games-Howell結果顯示血清AQP5的表達水平在ACO與各組之間的兩兩比較，均有統計學差異(P<0.001，P<0.001，P<0.001，P<0.001，P<0.001，P<0.001)。

四、AQP5與臨床資料的相關性分析

Pearson直線相關性分析顯示AQP5的表達與肺功能呈正相關、與年齡和吸煙指數負相關，具有統計學意義(P<0.05)(見表3)。因AQP5表達水平可能受到表1中有統計意義的變量因素的影響，進一步統計了AQP5與年齡、吸煙、肺功能等因素的多元回歸分析，統計結果顯示僅有吸煙指數、FEV1、ΔFEV1對AQP5表達有影響(P=0.001，P=0.000，P=0.001)(見表4)。

表3 AQP5表達水平與年齡、 吸煙指數及肺功能Pearson 直線相關分析

表4 AQP5與吸煙指數、肺功能等因素的多元逐步線性回歸分析結果

五、根據AQP5表達水平進行ROC曲線分析

ROC曲線分析AQP5表達水平在區分ACO和非ACO的診斷中的臨床價值，結果顯示血清AQP5水平的AUC為0.7736(P<0.001，95%CI=0.69163～0.856)(圖1)。

圖1 AQP5診斷ACO的敏感度及特異度

討 論

COPD和哮喘都屬于氣流受限的慢性氣道疾病，ACO除了表現有明顯氣流受限之外，病理上還出現了氣道黏膜細胞的大量增生，使黏液腺處于高分泌狀態，故ACO患者的憋喘癥狀明顯[7-9]。目前依據臨床癥狀及輔助的肺功能對鑒別ACO、COPD和哮喘存在一定的局限性，所以本項目擬尋找生物標志物對上述三種氣道疾病的精準診斷提供線索。

研究發現ACO出現憋喘的主要原因是氣道黏膜水腫及痰液的產生有關，與AQP關系密切，其中AQP5是在肺臟中表達最廣泛，也是十分重要的一種水分子轉運跨膜蛋白，對調節細胞內外水平衡、維持水轉運發揮重要的生理作用[10-12]。最新的基礎研究報道：在大鼠ACO模型中AQP5表達下調，且ACO的出現臨床癥狀加重的原因主要是表達下調后的AQP5無法及時清除細胞間多余的水分[13-15]。由此本項目推測：AQP5可能在ACO發生發展過程中發揮重要作用，AQP5可能是精確診斷ACOS的生物標志物。

因為ACO、COPD、哮喘同屬于氣道疾病，要明確AQP5在臨床診斷ACO的臨床價值，需觀察上述氣道疾病的臨床資料及肺功能的特征性變化。結果發現在哮喘、COPD和ACO各組的年齡、吸煙指數和肺功能的部分指標之間有統計學差異。在ACO組年齡及吸煙指數高于對照組、哮喘組，但與COPD組無差異；在肺功能的比較中，ACO組FEV1、FVC與FEV1/FVC值低于對照組、哮喘組、COPD組，但與COPD組無統計學差異；ACO組支氣管舒張試驗前后FEV1的差異值(ΔFEV1)低于哮喘組，高于對照組和COPD組，但與COPD組間依然無差異。這說明單純依靠肺功能，難以對氣道疾病進行鑒別。

本研究進一步檢測AQP5在不同氣道疾病中的表達情況，結果顯示AQP5在不同組之間的表達有統計學意義，其中AQP5表達水平在ACO組中最低，兩兩比較結果也有統計學差異。這說明雖然ACO、COPD、哮喘同屬于氣道疾病，但AQP5的不同表達水平可對其進行區分。為明確AQP5在診斷ACO的臨床價值，進一步分析有統計學差異的變量與AQP5水平的相關性，結果顯示AQP5的表達水平與肺功能正相關，與年齡、吸煙指數負相關，且僅有FEV1、ΔFEV1、吸煙指數可影響血清AQP5表達水平。ROC曲線結果也顯示出AQP5的表達對診斷ACO有較好的特異性及敏感性。因此，AQP5的表達可以對哮喘、COPD和ACO進行鑒別。

在本項目的研究中也存在不足之處。首先，本研究涉及樣本量小，需依靠多中心、多樣本量進一步驗證。其次，AQP5影響ACO病情進展的基礎研究仍需闡明，以充實“AQP5用于診斷ACO臨床價值”這一觀點的理論依據。