慢性阻塞性肺疾病中血栓和炎癥標志物的表達及相關性

曹曉明 馬志益 梁榮章 吳永明 張凱俊 李友堂 謝凌燕 林釗盛 翁端麗

福建醫科大學附屬龍巖第一醫院呼吸與危重癥醫學科 364000

COPD是一種以持續氣流受限為特征的可以預防和治療的疾病,COPD患者長期存在慢性氣道炎癥及全身系統炎癥,并且常常合并血栓前狀態(prethromboticstate,PTS)或深靜脈血栓(deep venous thrombosis,VTE)[1-2]。血栓形成與炎癥反應存在密切的關系,炎癥介質參與血栓形成的許多環節,主要是通過激活外源性凝血途徑而發揮作用。COPD并發血栓形成的機制非常復雜,目前尚沒有COPD合并PTS或者VTE統一的特異性診斷指標,且炎癥介質在COPD合并凝血功能異常中扮演何種角色還不是很清楚。因此,本研究旨在深入探索COPD中常見血栓栓塞標志物與炎癥因子的表達及相關性,以提高對該疾病的認識,早期診斷及采取干預措施,以期改善患者預后。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性研究。選取2017年10月至2020年2月就診于福建醫科大學附屬龍巖第一醫院的158例COPD患者為研究對象,根據患者患病情況將COPD患者分為2組。其中單純COPD患者96例,為COPD組,年齡(62.9±7.8)歲,年齡范圍為46～75歲。COPD+肺動脈高壓(pulmonary arterial hypertension,PAH)患者62例,為COPD+PAH組,年齡(61.7±7.1)歲,年齡范圍為45～74歲;并選擇同期我院體檢科健康體檢者60名,為對照組,年齡(60.9±6.8)歲,年齡范圍為47～74歲。各組研究對象一般資料比較,差異均無統計學意義(P值均>0.05),具有可比性。入選對象及相關操作均獲得福建醫科大學附屬龍巖第一醫院倫理委員會批準([2017]倫審科研第(010)號),所有患者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準 相關疾病診斷標準:COPD的診斷符合2013年修訂的慢性阻塞性肺疾病全球倡議(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease,GOLD)中COPD的診斷標準[3];PAH的診斷符合2015年ERS和歐洲心臟病學會聯合頒布的PAH診治指南中的診斷標準[4];超聲心動圖擬診PAH的標準為肺動脈收縮壓(pulmonary arterial systolic pressure,PASP)≥40 mm Hg(1 mm Hg=0.133 k Pa)。排除標準:①明顯肺炎或身體其他部位有急性感染;②年齡>75歲、妊娠婦女、活動性內臟出血、既往有肝素相關性血小板減少癥患者、肺栓塞、下肢靜脈血栓、惡性腫瘤、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、高血脂癥、血液系統疾病、腦血管疾病、慢性肝病、炎癥性腸病等影響凝血功能的疾病;③近6個月內存在手術史;④第1次采血15 d內使用抗小血板或抗凝藥物者。⑤其他慢性呼吸系統疾病。

1.3 研究方法

1.3.1 血液標本的采集及測定 采集所有受試者清晨空腹肘部靜脈血,應用特種蛋白測定儀(Beckman Coulter AU-5800)對血清C-反應蛋白(C-reative protein,CRP)水平進行檢測和比較,應用全自動血凝儀(日本希森美康CS-5100)對血漿凝血酶原時間(prothrombin time,PT)、活化部分凝血酶原時間(activated partial thromboplastin time,APTT)、纖維蛋白原(fibrinogen,Fib)指標進行檢測,免疫比濁法檢測D-二聚體水平。另取一管靜脈血注入枸櫞酸鈉(1∶9)真空采血管,3 500 r/min離心15 min,立即收集上清標本(血漿),置于-80℃冰箱保存,隨后采用酶聯免疫吸附測定法(enzymelinked immunosorbent assay,ELISA)完成組織因子(tissue factor,TF)組織因子途徑抑制物1(tissue factor pathway inhibitor-1,TFPI-1),腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)及IL-8的檢測。

1.3.2 肺動脈壓力測定 由彩色超聲室心臟超聲專業醫師使用同一型號心動超聲儀完成彩色超聲心動圖檢查,多次測量收縮期肺動脈壓力,取平均值。

1.4 統計學方法 采用SPSS 20.0軟件進行統計學分析,計量資料以表示,多組間比較采用單因素方差分析,兩兩比較采用LSD法進行均數間比較,方差不齊時用Games-Howell法比較,相關性分析采用Pearson相關分析法進行分析,P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3組PT、APTT、Fib、D-二聚體水平比較 COPD組與COPD+PAH組患者血PT、APTT水平與對照組比較,差異均無統計學意義(P值均>0.05);COPD組與COPD+PAH組患者血Fib、D-二聚體水平高于健康對照組;COPD+PAH組患者血Fib、D-二聚體水平高于COPD組,差異均有統計學意義(P值均<0.05)。見表1。

表1 3組PT、APTT、Fib、D-二聚體檢測值比較()

表1 3組PT、APTT、Fib、D-二聚體檢測值比較()

注:PT為凝血酶原時間;APTT為活化部分凝血酶原時間;Fib為纖維蛋白原;與對照組比較,a P<0.05;與COPD組比較,b P<0.05

2.2 3組TF、TFPI-1及TF/TFPI值比較COPD組患者TF/TFPI均值水平雖稍高于對照組,但差異均無統計學意義(P值均>0.05)。COPD組患者血TF、TFPI-1水平均高于對照組;COPD+PAH組患者血TF、TFPI-1、TF/TFPI水平均高于對照組;COPD+PAH組患者的血TF、TF/TFPI水平均高于COPD組,TFPI-1水平低于COPD組,差異均有統計學意義(P值均<0.05)。見表2。

表2 3組血漿TF、TFPI-1及TF/TFPI值比較()

表2 3組血漿TF、TFPI-1及TF/TFPI值比較()

注:TF為組織因子;TFPI-1為組織因子途徑抑制物1;與對照組比較,a P<0.05;與COPD組比較,b P<0.05

2.3 3組TNF-α、IL-8及CRP比較 COPD組與COPD+PAH組患者血TNF-α、IL-8及CRP水平均高于對照組;COPD+PAH組患者血TNF-α、IL-8及CRP水平均高于COPD組,差異均有統計學意義(P值均<0.05)。見表3。

表3 3組血TNF-α、IL-8及CRP值比較()

表3 3組血TNF-α、IL-8及CRP值比較()

注:TNF-α為腫瘤壞死因子α;CRP為C-反應蛋白;與對照組比,a P<0.05;與COPD組比,b P<0.05

2.4 相關性分析 經Pearson相關分析,所有COPD患者(包括COPD組和COPD+PAH組)血TNF-α、IL-8、CRP、PASP與TF均呈正相關;與TF/TFPI呈正相關;血TNF-α、IL-8、CRP與PASP水平均呈正相關,差異均有統計學意義(P值均<0.05),見表4。而COPD組患者TNF-α、IL-8、CRP、PASP與TFPI-1均呈正相關,COPD+PAH組患者血TNF-α、IL-8、CRP、PASP與TFPI-1均呈負相關。見表5。

表4 COPD患者血TNF-α、IL-8、CRP與TF、TF/TFPI-1、PASP的相關性(n=158)

表5 2組TNF-α、IL-8、CRP、PASP與TFPI-1的相關性

3 討論

近年來,COPD的發病率和病死率不斷升高,是一種嚴重危害人類健康的常見病,已然成為一個重要的公共健康問題[5]。2011年的GOLD修訂版增加了并發癥這一個章節,而靜脈血栓栓塞癥和PAH是其中兩個主要并發癥,強調了COPD治療的目標既要快速緩解和減輕癥狀,也要注意降低未來不良健康事件的發生風險,也就是強調了對于COPD給患者造成的短期和長期影響都必須重視。

凝血分為內源性、外源性和共同凝血途徑。PT是反映外源凝血系統是否正常的重要指標,APTT是反映內源凝血系統是否正常的重要指標,當血液處于高凝狀態時可以表現為PT、APTT水平降低[6]。本研究結果顯示,COPD患者PT、APTT水平均值略低于對照組,但差異無統計學意義(P>0.05)。究其原因可能為:機體擁有與凝血系統相對抗的纖溶系統,當COPD處于高凝狀態且形成微小血栓時,纖溶系統能夠對已形成的微小血栓進行溶解,當機體纖溶功能健全時尚未表現出PT、APTT的縮短;另外PT、APTT對于血栓性疾病的診斷的特異性和敏感性相對較差也是另一可能原因。所以,對于COPD高凝狀態或PTS,PT和APTT的預測意義不大。

纖溶亢進也是高凝狀態的重要表現之一,Fib和D-二聚體是反映機體存在纖溶亢進和處于高凝狀態的相對特異的指標[7]。Fib主要在肝臟中合成,是人體血循環中含量最高的凝血因子,血漿中Fib的增高常常說明機體處于高凝狀態。D-二聚體是纖維蛋白單體經活化因子ⅩⅢ交聯后,再被纖溶酶水解所產生的一種特異性降解產物,在血栓性疾病的急性期及血栓前狀態中明顯升高。本研究結果也顯示,COPD患者中Fib、D-二聚體高于對照組(P<0.05)。但是COPD本身除了可能存在高凝狀態外,其也存在系統性炎癥,且Fib、D-二聚體在炎癥性疾病中亦可出現升高,因此到底是血液高凝引起的兩者升高,還是COPD本身的系統性炎癥所致,尚無法判定,因此用Fib、D-二聚體來預測COPD的高凝狀態或PTS也欠合理。

TF也被稱為凝血因子Ⅲ,是體內重要的促凝因子,在炎癥、機體缺氧及惡性腫瘤等情況下,血管內皮細胞可高表達TF[8-9]。TF也是重要的血栓栓塞性疾病標志物之一,維也納癌癥和血栓中心的一項前瞻性研究表明,TF可作為預測靜脈血栓形成的重要指標[10]。本研究結果顯示,在COPD患者中TF表達相對健康人群有明顯的升高,究其原因可能是COPD患者長期處于缺氧并且存在慢性氣道炎癥,導致血管內皮細胞損傷,因此TF表達量增加,進而可啟動外源凝血系統,在COPD高凝狀態中發揮重要作用。

TFPI-1是一新型抗凝蛋白,它是抑制TF活性的最重要生理活性物質。在TF活化的起始階段,TFPI-1能對凝血因子Ⅶa/TF復合物進行抑制,從而阻斷凝血因子Ⅹ和凝血因子Ⅸ的活化,避免了凝血因子及抗凝血酶Ⅲ的大量消耗,防止血栓的形成,在凝血的負反饋調節中發揮著非常重要的作用[11]。本研究結果顯示,在COPD患者中TFPI-1表達高于健康人群,且單純COPD患者血TFPI-1與PASP水平呈正相關,這可能是由于COPD患者中TF表達升高,TIPI-1作為TF升高的一種代償機制,也相應的升高,因此兩者達到一定平衡,不至于發生血栓性事件。同時本研究結果還顯示,COPD合并PAH患者TFPI-1表達水平低于單純COPD患者,且COPD合并PAH患者血TFPI-1與PASP水平呈負相關,究其原因可能是COPD患者由于長期缺氧及局部微動脈血栓形成,進而導致PAH形成,而在局部的微血栓形成過程中,TF與TFPI-1平衡被打破,出現TFPI-1的持續消耗,導致COPD合并PAH患者TFPI-1水平會低于不合并PAH的COPD患者。因此,TFPI-1在COPD對抗血栓的過程中發揮著重要作用,且COPD合并PAH患者血液的高凝狀態更加明顯。

正常狀態下,TF和TFPI-1均呈低水平表達且處于平衡制約,但當兩者平衡破壞后則明顯增加血栓的風險。本研究顯示,單純COPD及COPD合并PAH患者TF、TFPI-1水平均高于健康人群,但是單純COPD患者與對照組TF/TFPI-1值無明顯差異,說明單純COPD患者雖然存在TF、TFPI-1的升高,但是升高的TFPI-1尚可抵抗TF的凝血作用,因此尚未出現TF/TFPI-1失衡。因此,單一的TF、TFPI-1對于臨床評估COPD患者并發血栓高風險可能存在一定的局限性。本研究還提示,在COPD合并PAH人群中,TF/TFPI-1值較單純COPD患者及健康人群均有明顯升高,且COPD患者中TF/TFPI-1值與PASP水平呈正相關。因此有理由相信,TF/TFPI-1值比單一的TF和TFPI-1更加能夠反映COPD患者體內的凝血狀態。

COPD不僅存在慢性氣道炎癥,也存在全身炎癥反應,即慢性炎癥綜合征。在眾多炎癥因子中,TNF-α是一種由單核細胞和巨噬細胞分泌的強有力的致炎因子,可上調多種其他炎癥因子如IL-1和IL-6的表達,促進中性粒細胞脫顆粒、蛋白水解酶釋放,導致呼吸爆發。文獻報道在COPD的發生過程中TNF-α大量釋放,參與炎癥反應、氧化應激等過程,最終導致臟器衰竭[12]。IL-8是IL家族的成員之一,是中性粒細胞、T細胞及嗜堿粒細胞等的趨化因子,其主要通過促進中性粒細胞的變化而在炎癥反應中發揮促進作用,進而對COPD的發生、發展起到促進作用[13]。CRP是由IL-6誘導肝臟合成的,被認為最有價值的急性時相蛋白。正常狀態下CRP在血液中含量甚微,當機體受到感染或刺激時,外周血中CRP明顯升高,參與局部或全身的炎癥反應,其升高常常提示許多炎癥事件的發生,在COPD的發生發展中也起著促進作用[13]。本研究結果顯示COPD患者中TNF-α、IL-8、CRP均有明顯升高,與上述結果一致。同時本研究還顯示,COPD合并PAH患者TNF-α、IL-8、CRP表達水平高于單純COPD患者,且COPD患者中TNF-α、IL-8、CRP表達水平與肺動脈壓呈正相關,提示上述炎癥介質參與了COPD的發生、發展及相關PAH的形成。

血液高凝與炎癥反應存在密切的關系,炎癥介質可通過多種方式影響體內凝血功能[14],其中之一為:炎癥介質不僅可誘導內皮細胞、單核細胞表達TF增多,還能導致血管內皮細胞發生損傷,且損傷的內皮細胞可暴露更多的TF,引起血液高凝,甚至血栓形成。也有研究顯示,激活的凝血系統也可以介導炎癥介質的釋放,如凝血酶可增強血管通透性,增加PAF、IL-8、生長因子及基質金屬蛋白酶等可溶性介質的釋放;同時可刺激單核細胞、成纖維細胞和上皮細胞表達IL-6、IL-8、人巨噬細胞趨化蛋白1等促炎癥介質,加重炎癥反應。因此,越來越多的研究證實“炎癥-凝血-炎癥”循環回路的存在,即炎癥引發TF的表達增高,進而導致血液高凝,高凝狀態又導致炎癥不斷擴大,二者互相循環[15]。本研究結果顯示COPD患者中TNF-α、IL-8、CRP與TF、TF/TFPI-1值均呈正相關,且COPD合并PAH患者中TNF-α、IL-8、CRP與TFPI-1呈負相關,提示COPD患者中炎癥狀態與凝血平衡也存在密切關系,炎癥水平越高,體內的凝血平穩就越容易被打破,血栓性事件發生的風險亦越大。

綜上所述,COPD患者體內高表達血栓栓塞標志物TF、TFPI-1及炎癥標志物TNF-α、IL-8、CRP,并且兩者具有良好的相關性;同時COPD合并PAH患者具有更高水平的炎癥反應及凝血失衡,說明血液高凝和炎癥反應作為COPD最重要的兩個疾病狀態,COPD患者體內亦存在“炎癥-凝血-炎癥”循環,該循環會使炎癥反應不斷加重,血液進一步高凝,二者共同促進COPD的進一步惡化,引起相關并發癥。因此如果能聯合檢測上述指標,及早的識別并及時的干預,對于改善COPD患者的預后具有重要意義。

本研究也存在一定的局限性:(1)本次入選的COPD患者大部分為急性加重期患者,穩定期患者相對較少,因此未分開闡述;(2)本研究中肺動脈壓力的測定依靠心臟彩色超聲完成,準確性不如右心導管檢查;(3)本研究例數較少,將來希望通過大樣本、多中心、隨機對照實驗能更科學地評估凝血失衡和炎癥反應在COPD發生、發展中的地位,從而更好地指導臨床工作,改善患者預后。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突