阻塞性睡眠呼吸暫停生物標志物的研究進展

孫錫仕 綜述 陳日墾，成俊芬 審校

1.廣東醫科大學廣東醫科大學附屬醫院，廣東 湛江 524000；2.呼吸疾病國家重點實驗室廣州醫科大學附屬第一醫院廣州呼吸健康研究院國家呼吸疾病臨床研究中心，廣東 廣州 510120；3.廣東醫科大學附屬第二醫院，廣東 湛江 524003

阻塞性睡眠呼吸暫停(obstructive sleep apnea，OSA)是最常見的睡眠呼吸障礙疾病，它的特點是在睡眠期間反復發作氣流停止(呼吸暫停)或減少(低通氣)，從而導致低氧血癥和睡眠碎片化，這是呼吸相關的頻繁喚醒的結果，從而導致睡眠質量下降，并對生活質量產生不利影響，比如：白天嗜睡，工作效率低，還會影響情緒，甚至出現交通事故等[1-2]。目前認為，OSA 與2型糖尿病、高血壓、房顫、心力衰竭、冠心病、腦梗塞和死亡等多種系統性疾病的發病有關[2]。因此，OSA 給公共衛生帶來了非常大的負擔，OSA早期診斷是如此的重要。目前，家庭的睡眠測試越來越受歡迎，但是因為這種測試的無人值守性質，信號偽影或丟失的電極引線會降低數據并潛在地限制測試結果，因此，家庭的睡眠測試也可能低估OSA 的嚴重程度[3]。還有，夜間多導睡眠監測(PSG)是目前診斷篩查OSA的主要依據，但因其價格昂貴、技術要求高、使用不方便、部分地方無配備，使OSA 患者診療延遲[3]。因此，尋找一種檢測方便、快捷的生物標志物尤為重要，這也是目前研究的熱點。

理想的OSA 相關疾病的生物標志物應旨在提供與預后和治療反應相關的信息，并且對OSA引起的終末器官功能障礙具有高度敏感性和特異性，同時也與疾病的一個重要機制途徑有關[4]。為了尋找相對理想的生物標志物，本文將介紹文獻中出現的最有前景的候選生物標志物，主要從基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、炎癥性、氧化應激等生物標志物進行綜述。

1 基因組學(Genomics)

基因組學是研究生物基因組的組成、組內各基因的精確結構、相互關系及表達調控的學科。有研究表明，OSA 是一種具有強烈遺傳成分的慢性復雜疾病，并且其本身具有強大的家族基礎[5]。然而，影響OSA發育的特定基因的作用尚未發現，因此，有必要去尋找與OSA發病有關的易感基因，為診療提供更加精準的手段。

1.1 葡萄糖轉運蛋白4 基因(glucose transporter 4，GLUT4) GLUT4是存在于骨骼肌、心肌、脂肪細胞的胰島素敏感型葡萄糖運輸載體[6]。SOHN 等[7]進行的動物模型表明：GLUT4在維持電活動起到至關重要的作用，在缺氧期間會損害GLUT4 電活動，降低的葡萄糖與胰島素抵抗相關的可用性，從而引發糖代謝紊亂。然而OSA 是由于反復間歇性缺氧引起，故考慮GLUT4 基因與OSA 存在一定的關系。YIN 等[6]研究也表明，GLUT4 基因SNPrs5417 與高血壓人群中的OSAS相關，但GLUT4基因和OSA目前具體作用機制還不是很明確，仍需進行細胞學甚至動物試驗進一步驗證。

1.2 TNF-α基因 TNF-α基因位于6 號染色體(6p21)上，啟動子區有幾個多態性，其是參與睡眠調節的最重要炎癥因子之一，有多種生理作用[5，8]。在SUN等[5]的一篇Meta 分析中發現，TNF-α基因與中國人群OSA敏感性有關，炎癥基因TNF-α確實增加OSA發生的風險。TNF-α是OSA 信號的上游和下游介質，在OSA患者中均被上調，并且隨著OSA程度的加重而增加[9]。因此，TNF-α基因是檢測OSA 的一種有前途的循環標志物。

1.3 鋅指蛋白基因36(ZFP36) ZFP36是真核生物基因組中最豐富的一類轉錄因子，也是一種具有最佳特征的腺苷酸和富尿酸(ARE)結合蛋白，其調節多種炎癥因子、轉錄因子和炎癥趨化因子等，從而參與炎癥的發生和發展[8]。OSA患者是由于慢性間歇性缺氧，從而導致全身氧化應激和炎癥。有研究表明OSA與代謝綜合征高度相關，而ZFP36基因是肥胖相關代謝并發癥的相關基因[8]，因此，推測ZFP36基因與OSA存在一定的關系，但具體機制仍不清楚，需要進一步研究。此外，也有研究表明，5-HTT 基因及載脂蛋白E4(APOE4)等位基因等可能與OSA易感性有關，但血管緊張素轉化酶(ACE)基因及脂代謝基因與OSA關聯不大[5]。總之，基因組學方法可以幫助發現OSA 患者易感基因，有利于對OSA患者作出更加精準的診療。

2 轉錄組學(Transcriptomics)

轉錄組學是一門在整體水平上研究細胞中基因轉錄的情況及轉錄調控規律的學科。轉錄組即一個活細胞所能轉錄出來的所有RNA的總和，是研究細胞水平的一個非常有用手段。microRNAs(MiRNAs)是一種小的(22～25 nt)非編碼RNA分子，是不同生物過程的關鍵調節因子，包括發育、分化、細胞凋亡和增殖[10]。有關研究表明，一些miRNAs 與OSA 相關的疾病有關，比如，MiR-130a 調控了OSA 相關的肺動脈高壓[10]。陳昊等[11]研究表明miR-126參與調控血管內皮細胞炎癥信號通路，在OSA 合并冠心病患者中，miR-126 表達量下調，負反饋上調ET-1 表達量，進而導致內皮功能受損。眾所周知，肥胖、心血管事件、糖尿病、高血壓等與阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(OSASH)相關，有文獻已經建立了miRNA與脂肪生成和肥胖之間的密切聯系，也有關研究表明miR-223是肥胖相關疾病的有效調節因子，故識別阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征中的miRNA信號極其重要[12]。總之，轉錄組學是研究OSA發病機制非常有價值的手段，給疾病的靶向治療提供了美好的前景。

3 蛋白質組學(Proteomics)

蛋白質組學是蛋白質的規模化研究，從蛋白質水平和生命本質層次上研究和發現生命活動的規律和重要生理、病理現象的本質，解析基因活動的動態表達。因其允許在特定時間和特定條件下對數百至數千種蛋白質進行評估，可以獲得很多關于細胞、組織或有機體中蛋白質豐度、蛋白質蛋白形式、蛋白質相互作用變化的信息，從而進一步理解疾病的真實分子表型，促進了對OSA病理生理途徑的理解，這也可能為揭示疾病生物標志物和疾病靶點提供多一種途徑[13]。

3.1 載脂蛋白(apolipoprotein) 載脂蛋白是血漿脂蛋白中的蛋白質部分，能夠結合和運輸血脂到機體各組織進行代謝及利用的蛋白質。眾所周知，載脂蛋白影響高脂血癥、動脈粥樣硬化、心血管疾病與腦血管疾病等的發生和發展。越來越多的證據表明，OSA引起的間歇性低氧與血脂異常獨立相關[14]。TISKO等[14]已經證明血清甘油三酯和HDL膽固醇水平越低，OSA患者程度越嚴重，但與APOE基因型無關，這進一步表明睡眠呼吸障礙的有害代謝后果超過了遺傳影響。所以，載脂蛋白可能成為診療OSAS患者的一個生物標志。

3.2 纖維蛋白原(fibrinogen，Fib) 纖維蛋白原是肝臟對感染和炎癥反應合成的一種急性期蛋白，主要影響血液黏度，導致血液流變學改變和內皮細胞損傷，進而加快血栓形成及動脈粥樣硬化病變[14]。SHAMSUZZAMAN 等[15]研究研究發現沒有合并癥的OSA 患者的血漿纖維蛋白原水平升高。有動物研究發現，慢性持續缺氧和慢性間歇性缺氧都可以增加纖維蛋白原水平[16]，雖然在OSA患者中循環纖維蛋白原水平升高，但目前仍需要對樣本規模較大的縱向研究來更好地確定循環纖維蛋白原在OSA 患者中的作用。因此，血漿纖維蛋白原有望成為阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(OSAS)一個重要的生物標志物。

3.3 血清淀粉樣蛋白A (Serum amyloid A，SAA) 血清淀粉樣蛋白A 是一種具有多種免疫功能的急性期蛋白，主要由肝臟對激活的單核細胞分泌的促炎細胞因子產生，還參與脂質代謝、炎癥反應、肉芽腫形成和癌變發生，被認為是肺部疾病的潛在生物標志物[17]。據報道，OSA 患者的SAA 水平與OSAS 患者的嚴重程度成正相關，經過持續氣道正壓通氣(CPAP)治療后，OSAS 患者的SAA 水平顯著降低[17]。總之，SAA 被認為是OSA 患者治療反應的一個很有前途的生物標志物，但是目前OSA 影響SAA 水平的機制尚不清楚，值得進一步研究。

4 代謝組學(Metabonomics)

代謝組學是對某一生物或細胞在一特定生理時期內所有低分子量代謝產物同時進行定性和定量分析的一門新學科，有助于更好地理解的OSA病理生理學。PIOVEZAN 等[18]研究報道OSA 和睡眠時間短與25 羥維生素D[25(OH)D]缺乏的風險獨立相關，維生素D 代謝的年齡相關變化和睡眠障礙的頻率可能與這些關聯有關。有研究發現OSA患者的血脂異常，主要表現為總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平異常[19]。總之，在不同的途徑中，多種代謝物與睡眠呼吸暫停受試者的嗜睡和睡眠持續時間有關，值得進一步深究。

5 氧化應激標志物(oxidative stress markers)

氧化應激(oxidative stress，OS)是指在壓力條件下，活性氧水平會急劇增加，壓倒抗氧化能力，從而導致中性粒細胞炎性浸潤，蛋白酶分泌增加，進而出現細胞死亡、凋亡和炎癥，被認為是衰老和疾病的一個重要因素[20-22]。在阻塞性睡眠呼吸暫停患者的血漿中也發現了更高的蛋白質羰基和更低的抗氧化狀態，許多具有不同個體間或個體內變異性的氧化應激標志物被用來量化脂質過氧化、蛋白質氧化和總抗氧化能力[21]。另外，這種氧自由基的產生與抗氧化能力之間的不平衡可以通過測量幾種生物標志物來衡量。

5.1 血清γ-谷氨酰基轉移酶(serum gamma-glutamyl transferase，GGT) 血清γ-谷氨酰基轉移酶是主要存在于肝、腎、胰腺的細胞膜和線粒體上，參與谷胱甘肽代謝。眾所周知，血清GGT活性是氧化應激的一個指標。CHRISTOU等[22]研究結果支持OSA患者中氧化應激的存在，嚴重OSA患者抗氧化能力降低。有關研究表明，血清GGT水平與OSA的嚴重程度顯著相關，并與伴發高血壓獨立相關[22]。在OSA 患者中，KANBAY等[23]研究報道，血清GGT水平與OSA嚴重程度呈正相關，且合并心血管疾病的OSA患者的血清GGT水平比不合并心血管疾病OSA 患者顯著增高。因此，GGT是OSA患者合并心血管疾病的重要生物標志物，但其是否單獨影響OSA，仍需進一步研究。

5.2 8-異前列腺素(8-Isoprostane) 8-異前列腺素是一種自由基催化生物膜上的花生四烯酸發生過氧化形成的特異性代謝產物，對于評價機體氧化應激和脂質過氧化來說，體液中8-異前列腺素水平的測定被認為是不同病理生理條件下氧化應激的最有前途的方法，目前在肺部疾病中得到了廣泛的研究[24]。CARPAGNANO 等[25]研究發現，在對OSA 患者呼出冷凝氣的檢測中，發現8-異前列腺素水平升高。也有相關研究表明，8-異前列腺素水平測定的氧化應激在阻塞性睡眠呼吸暫停患者的氣道和血漿中升高，經CPAP治療后降低[24]。所以，8-異前列腺素是非常有前途的生物標志物。

5.3 8-羥基脫氧鳥苷酸(8-OHdG) 8-羥基脫氧鳥苷酸(8-OHdG)是活性氧自由基如羥自由基、單線態氧等攻擊DNA 分子中的鳥嘌呤堿基第8 位碳原子而產生的一種氧化性加合物，是DNA 中鳥嘌呤氧化損傷的特異產物，是內源性及外源性因素對DNA 氧化損傷的生物標志物。有關研究報道，尿中8-OHdG 影響了OSA 的氧化應激，尿中8-OHdG 含量的高低與OSA患者嚴重程度相關[26]。GILLE等[27]進行一項前瞻性研究表明，OSAS患者程度越嚴重，尿中8-OHdG含量越高。故8-羥基脫氧鳥苷酸有望成為其生物標志物。此外，基質金屬蛋白酶[27]、晚期氧化蛋白產物[28]等與OSA患者程度也有一定關系，但需要進一步探討。

6 炎癥標志物(inflammatory marker)

炎癥是指具有血管系統的活體組織對損傷因子所發生的防御反應。OSA 是反復發作的上氣道塌陷而出現的上呼吸道阻塞，導致慢性間歇性缺氧，從而導致全身氧化應激和炎癥，進而使細胞因子和黏附分子表達增加[28-29]。因此，對于OSA患者，研究炎性標志物是非常有價值的，其研究較多的有C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白介素(inter leukin，IL)、黏附分子(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)、一氧化氮(nitric oxide，NO)等。

6.1 CRP C反應蛋白是在機體受到感染或組織損傷時由肝臟產生的一種同型急性期蛋白，以Ca2+依賴的方式與磷酸化膽堿特異性結合，是炎癥和感染的一般非特異性標志[30]。CRP已被證明是健康受試者和心血管疾病患者未來心血管事件和代謝綜合征的獨立危險因素，CRP可能是OSA嚴重程度和并發心血管問題的一個臨床有用的標記物[31]。一些Meta 分析或綜述已經確定了許多研究，報道了OSA患者血清和血漿中CRP水平升高，兩者呈正相關[12，32]。VAN DER TOUW等[33]進行的這項系統回顧和薈萃分析顯示，219 例無合并癥的非吸煙OSA 參與者的循環CRP 水平明顯高于116 例健康匹配的非吸煙對照組參與者的水平，這可能反映OSA 的全身炎癥效應。當OSA 患者接受CPAP 治療一段時間后，CRP 水平明顯降低。所以，CRP作為OSA患者的一個生物標志物的靈敏度很高，但其特異性稍欠佳。

6.2 TNF-αTNF-α作為一種相對常見的細胞因子，具有誘導炎癥、調節免疫功能等多種炎癥生物學功能，主要由單核一巨噬細胞系統和脂肪細胞分泌[34]。有研究提示阻塞性睡眠呼吸暫停患者腫瘤壞死因子明顯升高[12，34]。HEGGLIN 等[35]研究顯示，TNF-α水平與OSA嚴重程度有關，并對OSA患者進行8個月持續氣道正壓通氣(CPAP)，結果顯示TNF-α較前下降。所以，TNF-α作為診斷OSA患者的生物標志物是非常有前途的。

6.3 IL IL 家族是指由多種細胞產生并作用于多種細胞的一類細胞因子，在調節宿主防御、炎癥和損傷中起重要作用。有關研究表明，IL-1[36]、IL-6[12，37]、IL-8[12]、IL-10[37]、IL-33[36]與阻塞性睡眠呼吸暫停有關。細胞因子的IL-1 超家族在先天免疫和適應性免疫中起著至關重要的作用，IL-33 是最近發現的IL-1超家族成員之一，研究發現其可間接增加IL-1 的表達，從而增強阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(OSA)的全身性炎癥[36]。IL-6是一種由血液中的巨噬細胞和淋巴細胞等多種細胞分泌的細胞因子，在感染和創傷的情況下觸發免疫反應[12]。IL-8 主要由上皮細胞、內皮細胞和巨噬細胞分泌[12]。有研究報道，OSA 程度越嚴重，IL-6 及IL-8 水平越高，且CPAP 治療可下調IL-6及IL-8 水平[12]。IL-10 是由Th2 型T 細胞、B 細胞、單核細胞和巨噬細胞產生的多向性細胞因子，抑制廣泛的促炎免疫反應[38]。GOZAL等[38]研究發現OSA 患者血清IL-10 明顯減低，也有研究發現EBC 中IL-10 濃度亦減低。因此，白細胞介素可考慮作為OSA患者的生物標志物。

6.4 NO NO是由呼吸道內的許多細胞產生的，可能在氣道功能的生理調控和氣道疾病的病理生理中起重要的作用，是許多肺疾病的病理促炎生物標志物[39]。有研究表明肺泡NO濃度升高與OSA患者夜間氧去飽和度的嚴重程度有關，這可能是遠端氣道炎癥與間歇性缺氧引起的[39]。ZHANG 等[40]進行的一項薈萃分析表明，OSA與FeNO水平的升高顯著相關，長期的CPAP 治療可以降低FeNO 水平。但是，DUARTE等[41]進行的一項新橫斷面研究結果表明，FeNO測量在阻塞性睡眠呼吸暫停的篩查中是無關緊要的。因此，FeNO水平是否為阻塞性睡眠呼吸暫停患者上氣道炎癥的無創性標志物，存在爭議，仍需要進一步研究。

6.5 ICAM-1 ICAM-1 是一類由穿膜糖蛋白組成、位于細胞表面或細胞外基質中、是眾多介導細胞間或細胞與細胞外基質(ECM)間相互接觸和結合分子的統稱。ICAM-1 是免疫球蛋白超家族的成員，其在白細胞向炎癥區域遷移過程的調控中發揮不可替代的作用[42]。有研究報道，OSA 可以獨立地增加血液中黏附分子的水平[42]。在ZYCHOWSKI等[43]的一項研究中，他們發現阻塞性睡眠呼吸暫停患者的ICAM-1 水平升高，這可能是由于OSA 誘導的缺氧所致，且經CPAP治療后這些水平恢復正常。所以，ICAM-1有可能成為OSA的生物標志物。

7 其他可能生物標志物

5 羥色胺(serotonin，5-HT)作為一種神經遞質，參與睡眠期間呼吸調控，研究發現5-HT 水平越低，OSA 患者程度越嚴重，因此，其有望成為檢測OSA 的一個潛在生物標志物[3]。也有研究報道γ-氨基丁酸、谷氨酸可能與OSA有關[3]。

8 結語

總之，OSA是最常見的睡眠呼吸障礙疾病，與很多心肺腦疾病的獨立相關，對患者生活質量產生很大的影響，診斷標準是PSG，但其局限性使OSA診斷帶來不便，從而使OSA 患者診療延遲，然而，生物標志物可以成為早期識別和預測OSA的有用工具，不僅在診療層面上促進及時篩查和治療，而且在預防和預后監測層面上有助于更好地防治OSA及其相關疾病，因此，探索一種檢測方便、快捷的生物標志物值得期待。