慢性阻塞性肺疾病患者血清中組織蛋白酶L的表達及預測價值

趙德軍 胡丹平 王霞 朱慧琳 陳恩國

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種嚴重危害人類健康的常見慢性病、多發病，以持續氣流受限為特征[1]。COPD的發生、發展機制尚不完全清楚，炎癥反應、氧化-應激反應、蛋白酶-抗蛋白酶失衡等在COPD的發生、發展中起到重要作用，其中肺組織蛋白酶-抗蛋白酶失衡這一重要的機制得到關注[2]。近年來多項研究表明組織蛋白酶B、組織蛋白酶S及組織蛋白酶G等組織蛋白酶參與了COPD的發生、發展[3-5]。目前有研究在動物模型及基因層面觀察到組織蛋白酶L與COPD氣流受限有關[6]，但臨床上組織蛋白酶L與COPD相關性的研究較少。本研究觀察組織蛋白酶L在COPD患者血清中的表達水平，評價血清組織蛋白酶L能否作為預測COPD的生物學標志物。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2020年1月至2021年1月杭州市富陽區第一人民醫院呼吸二科收治的COPD急性加重期患者160例作為觀察組，其中95例患者于出院后2個月進行復查。COPD診斷標準符合《慢性阻塞性肺疾病診治指南（2013年修訂版）》，吸入支氣管舒張劑后第一秒用力呼氣量（forced expiratory volume in one second，FEV1）占用力肺活量（forced vital capacity，FVC）比值＜70%，即明確存在持續的氣流受限，除外其他疾病后確診為 COPD[1]，排除標準：（1）口服糖皮質激素者；（2）合并肺結核、支氣管哮喘、支氣管擴張癥、肺部惡性腫瘤和肺間質纖維化等肺部疾病者；（3）合并糖尿病、肥胖、甲狀腺疾病等代謝性疾病者；（4）合并高血壓、心功能不全、動脈粥樣硬化等心血管或腦部疾病者；（5）合并慢性腎臟病者。選取同期健康體檢者40例作為對照組。兩組研究對象性別、年齡、血肌酐、eGFR、FPG及吸煙指數比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表1。本研究經杭州市富陽區第一人民醫院醫學倫理委員會審批通過，所有研究對象均簽署知情同意書。

表1 兩組研究對象一般資料比較

1.2 方法 觀察組患者于入院當天和出院后2個月、對照組研究對象于體檢當天進行COPD評估測試（COPD assessment test，CAT）、改良英國醫學研究學會呼吸困難指數（modified British medical research council，mMRC）問卷調查，肺功能指標檢測及血清組織蛋白酶L、TNF-α和CRP檢測。

1.2.1 CAT評分及mMRC分級 兩組研究對象獨立完成CAT評分及mMRC問卷調查。CAT評分內容包括咳嗽、咳痰、胸悶、氣促、活動耐力、外出意愿、睡眠及精力等8項，每項0～5分，總分0～40分，0～10分為輕度，11～20分為中度，21～30分為重度，31～40為極重度。mMRC問卷調查后將呼吸困難嚴重程度分為5級，0級：我僅在費力運動時出現呼吸困難；1級：我平地快步行走或步行爬小坡時出現氣短；2級：我由于氣短平地行走時比同齡人慢或者數分鐘后需要停下來休息；3級：我在平地行走100 m左右或者需要停下來喘氣；4級：我因嚴重呼吸困難以至于不能離家，或在穿、脫衣服時出現呼吸困難。

12.2 肺功能指標檢測 使用MasterScreen肺功能儀（德國JAEGER公司）檢測肺功能指標，包括FVC、FEV1/FVC、FEV1占預計值百分比（forced expiratory volume in one second as percentage of predicted volume，FEV1/pred）。

1.2.3 血清組織蛋白酶L、TNF-α和CRP檢測 所有研究對象均在入選當天整夜禁食，次日清晨采集外周靜脈血15 ml，肝素抗凝，3 000 r/min離心5 min，分離血漿，-80℃冰箱儲存備檢。觀察組患者于出院后2個月門診復查時再次留取靜脈血15 ml，3 000 r/min離心5 min，分離血漿，-80℃冰箱儲存備檢。采用ELISA法測定血漿組織蛋白酶L（上海酶聯生物科技有限公司，規格：96T，批號：ml060631）和 TNF-α（北京百奧萊博科技有限公司，規格：96T，批號：ZN2460）水平。使用全自動特點蛋白分析儀（安徽伊普諾康生物技術股份有限公司，型號：夢T200）及其配套試劑盒完成CRP檢測。

2 結果

2.1 兩組研究對象CAT評分和mMRC分級比較 觀察組患者入院當天和出院后2個月CAT評分均高于對照組，觀察組患者入院當天CAT評分和mMRC分級均高于出院后2個月，差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表2。

表2 兩組研究對象CAT評分和mMRC分級比較

2.2 兩組研究對象肺功能指標比較 觀察組患者入院當天和出院后2個月FEV1/FVC和FEV1/pred均低于對照組，觀察組患者入院當天FEV1/FVC和FEV1/pred均低于出院后2個月，差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表3。

表3 兩組研究對象肺功能指標比較（%）

2.3 兩組研究對象組織蛋白酶L、TNF-α和CRP水平比較 觀察組患者入院當天組織蛋白酶L、TNF-α和CRP水平均高于同組出院后2個月和對照組，觀察組患者出院后2個月組織蛋白酶L高于對照組，差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表4。

表4 兩組研究對象組織蛋白酶L、TNF-α和CRP水平比較

2.4 觀察組患者入院當天血清組織蛋白酶L水平與CAT評分、mMRC分級、肺功能指標、TNF-α和CRP的相關性分析 觀察組患者入院當天組織蛋白酶L水平與FEV1/FVC、FEV1/pred均呈負相關（r=-0.457和-0.469，均P＜0.01），與 CAT 評分、mMRC 分級、TNF-α、CRP 均呈正相關（r=0.469、0.512、0.473 和 0.387，均 P＜0.01）。

2.5 觀察組患者入院當天血清組織蛋白酶L、TNF-α、CRP預測COPD的價值 組織蛋白酶L預測COPD的AUC為0.897，診斷臨界值為 57.450 U/L，靈敏度為0.893，特異度為0.780。CRP預測COPD的AUC為0.895，診斷臨界值為9.135 mg/L，靈敏度為0.802，特異度為0.976。TNF-α預測COPD的AUC為0.969，診斷臨界值為6.555 μg/L，靈敏度為0.876，特異度為0.976。組織蛋白酶L、TNF-α、CRP作為生物學標志物對COPD有一定的預測價值，見圖1。

圖1 觀察組患者入院當天血清組織蛋白酶L、TNF-α、CRP預測慢性阻塞性肺疾病（COPD）的ROC曲線

3 討論

COPD發生、發展時肺組織釋放出能夠降解彈性蛋白的蛋白水解酶，導致蛋白酶-抗蛋白酶失衡，促進肺氣腫形成和小氣道重塑[6]。蛋白水解酶根據結構和功能分為絲氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶和基質金屬蛋白酶[7]。組織蛋白酶是半胱氨酸蛋白酶的成員之一，包括組織蛋白酶E、組織蛋白酶K、組織蛋白酶L等，與人類腫瘤、心血管疾病、肺部慢性疾病等密切相關[8-11]。Ishii等[6]在動物模型及基因層面觀察到組織蛋白酶L水平與FEV1/pred有關，表明組織蛋白酶L在COPD的發展中起到一定作用。Takeyabu等[12]研究顯示肺氣腫患者肺泡灌洗液中組織蛋白酶L明顯升高，提示組織蛋白酶L參與COPD的發病過程。

本研究顯示，觀察組患者入院當天組織蛋白酶L水平高于對照組，治療出院后2個月隨訪復查組織蛋白酶L，較治療前明顯下降，但仍明顯高于對照組，提示組織蛋白酶L與COPD的發生、發展有關。組織蛋白酶L預測COPD的AUC為0.897，提示組織蛋白酶L對COPD的診斷價值較大，最佳臨界值為57.450 U/L。目前有研究顯示CRP是COPD病情嚴重程度及指導治療的重要生物學標志物[13-14]。本研究顯示觀察組患者入院當天CRP、TNF-α均高于對照組，治療出院后2個月隨訪復查CRP、TNF-α與對照組基本相仿，提示CRP、TNF-α在COPD急性加重期有指導意義。觀察組患者急性加重期及出院后2個月復查病情處于穩定情況下組織蛋白酶L表達水平均高于對照組，提示組織蛋白酶L對COPD的發病、急性加重均有預測意義。

綜上所述，本研究顯示血清組織蛋白酶L與COPD存在良好的相關性，提示組織蛋白酶L可以作為COPD潛在的生物學標志物，對COPD的病情評估及治療存在一定的指導意義。本研究的不足之處：（1）血清組織蛋白酶L的來源及其活化程度尚無法確定，需多種組織標本檢測組織蛋白酶L水平；（2）影響血清組織蛋白酶水平的因素較多，如血糖、血脂、腎功能等，需進一步細化研究方案降低干擾因素的作用；（3）需進一步研究血清組織蛋白酶L與COPD相關的機制通路，深入理解組織蛋白酶L的作用機制。