血漿生長分化因子-11 在慢性阻塞性肺疾病預后預測中的價值

李靜杰，袁志，王群，陳淼，鐘成，范偉杰，唐浩威，張國平，馮馬龍

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一種常見、可預防和可治療的慢性疾病，是致殘和死亡的重要原因。近年來，COPD 發病率和死亡率呈上升趨勢，目前證實包括遺傳或環境因素在內的多種因素可能導致COPD 的發生，但吸煙仍然是COPD最危險的因素[1]。COPD 的主要病理生理表現為氣道不可逆阻塞，肺功能進行性下降[2]。目前評估COPD 急性加重的發生頻率、嚴重程度和持續時間尚無有效、標準化的監測工具，主要依據患者的主觀癥狀和醫生的判斷，缺乏區分的客觀指標。被視為“金標準”的一秒鐘用力呼氣量（FEV1）不能全面反映患者的臨床狀況[3]。有研究表明生長分化因子11（GDF-11）在COPD 患者肺成纖維細胞和氣道上皮細胞中的含量明顯降低，也可抑制香煙煙霧提取物（CSE）誘導的肺內細胞衰老和炎癥反應，以及抑制彈性蛋白酶誘導的細胞衰老和肺泡間隙的擴大[4]。本研究旨在探究GDF-11 作為血漿生物標志物在COPD 預后預測中的價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2019 年7 月至2020 年8 月寧波市奉化區人民醫院呼吸內科住院的下呼吸道感染患者（觀察組），對照組為健康體檢者。觀察組納入標準：（1）符合全球COPD倡議文件診斷標準[5]；（2）生命體征穩定；（3）最低心理狀態檢查評分≥27 分；（4）積極配合相關檢查；（5）FEV1/用力肺活量（FVC）比值＜0.7，FEV1 ＜80%；（6）患者及家屬了解本研究并簽署知情同意書。排除標準：（1）合并心臟病、肺、腎、肝疾病；（2）存在先天性疾病；（3）意識障礙、精神障礙、認知或理解能力異常；（4）長期臥床；（5）自身免疫性疾病。

1.2 方法 試劑及儀器：血氣分析儀、肺活量測量儀、離心機、全自動酶標儀、移液器血清腦鈉肽（BNP）ELISA 試劑盒、C 反應蛋白（CRP）ELISA 試劑盒、GDF-11、ELISA 試劑盒。治療前后采集患者靜脈血，－4 ℃保存備用。采用ELISA 檢測血漿中GDF-11 和D-D，血清中CRP 和BNP 水平。實驗開始前根據樣品數確定檢測所需板孔數，樣品及標準品做3 個復孔。按照梯度將7 個濃度不同的標準品加入孔中，每孔0.1 ml，以樣品稀釋液作為零孔，其余每孔加入0.1 ml樣品，37 ℃孵育90 min。去除液體，每孔加入0.1 ml生物素化抗體工作液，37℃孵育60 min。使用濃度為0.01 M PBS緩沖液清洗3 次。每孔加入0.1 ml ABC工作液，37 ℃孵育30 min。0.01 M PBS清洗5 次。加入TMB（90 l/孔）顯色液，37℃避光孵育30 min。加入TMB（0.1 ml孔）終止液，測定OD 值。采用血氣分析儀檢查二氧化碳分壓（PaCO2）和血氧分壓（PaO2），采用肺活量測量儀檢測肺功能。

1.3 隨訪 納入本研究觀察組的患者在出院后2 個月通過門診復診方式進行隨訪，調查不同嚴重程度患者的預后情況。

1.4 統計方法 采用SPSS 20.0 統計軟件進行分析，計量資料以均數±標準差表示，采用t檢驗；多因素分析采用Logistic回歸分析，繪制受試者工作特征曲線（ROC）曲線，計算曲線下面積（AUC）；多組資料的趨勢性采用Jonckheere-Terpstra檢驗。P ＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料情況 最終共納入80例，其中觀察組40 例，男19 例，女21 例；年齡25～84 歲，平均（52.3±6.5）歲。對照組40 例，男20 例，女20 例；年齡26～85 歲，平均（49.7±7.5）歲。兩組一般資料差異無統計學意義（P ＞0.05）。

2.2 兩組臨床指標比較 觀察組CRP、BNP、D-D 及PaCO2均高于對照組（均05），而血漿GDF-11 水平低于對照組（P＜0.05），兩組PaO2差異無統計學意義（P ＞0.05）。見表1。

表1 兩組臨床指標比較

2.3 多因素 Logistic 回歸分析GDF-11 為COPD 的保護因素，CRP、BNP、D-D 及PaCO2為COPD 的獨立危險因素（均P ＜0.05），見表2。

表2 多因素Logistic 回歸分析

2.4 ROC曲線分析 GDF-11聯合CRP診斷COPD的AUC為0.84，95%CI為0.74～0.93；單純采用GDF-11 診斷COPD 的最佳截斷值為306.48 ng/ml，AUC 為0.71，95%CI為0.44～0.826。GDF-11 聯合CRP 的AUC高于單純采用GDF-11（P ＜0.05）。見圖1。

圖1 ROC 曲線分析

2.5 GDF-11 和CRP對患者預后的價值在患者出院2 個月后通過門診復診方式對患者進行隨訪，檢測患者血漿GDF-11水平及FEV1，本研究隨訪率為100%。根據血漿GDF-11 水平，利用四分位法將數據分成A 組（M0～M25）、B 組（M26～M74）及C 組（M75～M100）。以2 個月內再次因COPD住院和/或FEV1≤40%作為不良預后標準。3 組預后差異有統計學意義（t=6.48，P ＜0.05）。見表3。

表3 血漿GDF-11 水平對患者預后的評價

3 討論

COPD 目前是全球第四大死亡原因，有研究證實肺細胞衰老可能與COPD 的發展和進展有關[6]。據統計，全世界有3.84億人患有COPD，2017 年有320 萬人死于COPD，到2040年，這一數字預計將達到每年440 萬人[7]。2013 年我國COPD 死亡患者占據了全球總死亡人數的1/3，是嚴重危害人民身體健康的慢性呼吸系統疾病[8]。GDF-11在1997年首次被麥克弗倫等在實驗中發現，經過研究證實GDF-11 在神經系統、肺、腎、腦、心臟和血液中均有表達，但在不同組織中的mRNA 和蛋白水平不同[9]。GDF-11 在哺乳動物的生長發育過程中發揮著多種作用。血漿中GDF-11表達水平隨年齡增長而減少，GDF-11 抗衰老能力也隨之減弱。Hikichi 等[10]的研究證實GDF-11 可作為分子標志物用于診斷和預測COPD 的發生和預后。

臨床中FEV1 可以檢測患者最大有氧能力，被視為診斷COPD的“金標準”，但疾病的發生發展受多種因素影響，而且需要考慮病情惡化的癥狀，以確定疾病的嚴重性和風險群體。目前尚無準確診斷COPD 有意義的或預測COPD 惡化的生化指標，COPD 嚴重程度分級依賴于臨床FEV1 預計值和癥狀。有研究認為FEV1作為預測COPD預后情況的指標，其預測效果并不理想且存在較大的誤差[11]。還有研究發現血漿GDF-11 水平高的COPD 患者惡化率及死亡率高，肺功能下降嚴重，尤其是FEV1 值[12]。因此，在COPD患者中尋找新型且有代表意義的血清標志物是非常重要的，對進一步預測患者疾病進展及預后有重要的參考價值。

本研究結果顯示GDF-11 為COPD的保護因素，CRP、BNP、D-D 及PaCO2 為COPD 的獨立危險因素。ROC 曲線分析結果發現GDF-11 聯合CRP 診斷方案的AUC、靈敏度及特異度均高于單純采用GDF-11 診斷。由此可見GDF-11 聯合CRP診斷方案不僅可以提高COPD 的檢出率，而且還可以提高檢測的靈敏度和特異度。本研究在患者出院后2個月時進行隨訪，發現血漿GDF-11 水平可預測COPD預后，通過趨勢性檢測發現血漿GDF-11 水平越低COPD患者預后越差，不良預后的發生率越高，GDF-11 水平與不良預后的發生呈負相關。Tang 等[13]研究也證實，GDF-11 的表達下調時通過AKT信號通路調節導致COPD患者FEV 1 下降并預測COPD 的不良結局的發生情況，與本研究結果相似。

綜上所訴，GDF-11 為COPD的保護因素，CRP、BNP、D-D 及PaCO2為COPD的獨立危險因素。GDF-11 聯合CRP 對COPD 的發展及預后有預測作用。