COPD穩定期合并骨骼肌萎縮患者血清激活素A、肌肉生長抑制素水平研究

卡迪麗婭·阿不都衛力 阿孜古麗·買買提吐爾遜 李敬萍 劉凱 楊旭 牛靈

骨骼肌萎縮是慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease,COPD）的嚴重并發癥之一，表現為體重和骨骼肌質量下降、肌力和運動耐力下降，骨骼肌萎縮可導致呼吸肌做功下降，通氣功能障礙，增加患者住院和死亡風險[1]。骨骼肌萎縮發病機制復雜，現有研究顯示炎癥反應可誘導骨骼肌細胞凋亡，抑制骨骼肌再生和肌肉蛋白更新，導致骨骼肌功能受損[2]。激活素A（activin A,ACTA）是肝細胞分泌的轉化生長因子-β超家族成員，參與炎癥和免疫反應。現有研究顯示，ACTA可通過p38β絲裂原活化蛋白激酶信號通路誘導肌肉分解代謝，導致肌原纖維蛋白損失和肌管萎縮[3]。肌肉生長抑制素（myostatin,MSTN）與ACTA同屬于轉化生長因子-β超家族成員，是一種已知的肌肉功能抑制劑。MSTN的主要作用是抑制骨骼肌生長發育[4]。鑒于ACTA和MSTN在骨骼肌病理生理機制中的作用，推測兩者可能與COPD穩定期患者合并骨骼肌萎縮存在聯系。為此，筆者通過測定COPD穩定期合并骨骼肌萎縮患者血清ACTA和MSTN水平，以期探討兩者與炎癥因子、肺功能及身體組成指標的相關性，現將結果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選擇2019年2月至2020年10月新疆維吾爾自治區人民醫院收治的COPD穩定期患者126例，男 86 例，女 40 例，年齡 52～70（58.52±4.77）歲；有吸煙史 94 例；COPD 病程 1～11（6.05±2.69）年。納入標準：（1）符合中華醫學會呼吸病學分會慢性阻塞性肺疾病學組發布的《慢性阻塞性肺疾病診治指南（2013年修訂版）》中相關診斷標準[5]；（2）處于疾病穩定期；（3）年齡18周歲以上。排除標準：（1）合并肺結核、支氣管肺炎、支氣管哮喘、單純性肺氣腫、肺癌等其他肺疾病；（2）存在自身免疫性疾病、全身性感染性疾病、惡性腫瘤；（3）患有嚴重心臟疾病；（4）有肺部手術史者。骨骼肌萎縮診斷標準參考《肌萎縮診斷和鑒別診斷》[6]，經肌電圖檢查確診為骨骼肌萎縮。其中合并骨骼肌萎縮67例（萎縮組），未合并骨骼肌萎縮59例（非萎縮組）。萎縮組男45例，女22例，年齡53～68（58.17±4.87）歲；有吸煙史 51 例；COPD 病程 2～10（6.12±3.02）年。非萎縮組男 41 例，女 18 例，年齡 52～70（58.91±4.93）歲；有吸煙史 43 例；COPD 病程 1～11（5.97±2.73）年。選擇同期本院健康體檢者126例作為對照組，男70例，女 56 例，年齡 51～72（58.47±4.75）歲。3 組對象性別、年齡以及萎縮組和非萎縮組吸煙史、COPD病程比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。本研究經本院醫學倫理委員會批準，患者及其家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 血清ACTA、MSTN和炎癥因子水平檢測 兩組患者入組后24 h內、對照組體檢當日采集靜脈血3 ml并注入干燥試管，待自然凝固后取上清液離心（4 ℃，3 000 r/min，離心半徑10 cm，時間15 min）。采用酶聯免疫吸附試驗檢測血清ACTA、MSTN、CRP、TNF-α、IL-8水平，使用全自動酶免分析儀（山東博科生物產業有限公司，型號：BIOBASE2000）檢測，試劑盒購自上海艾瑞德生物科技有限公司（批號：A190801、A190565、A184561、A193256、A183565）。

1.2.2 肺功能和身體組成指標檢測 兩組患者入組后24 h內、對照組體檢當日檢測肺功能和身體組成指標。肺功能采用Master Screen肺功能儀（德國耶格公司）檢測受試者第1秒用力呼氣容積（Forced expiratory volume in one second,FEV1）、用力肺活量（Forced vital capacity,FVC）、最大自主通氣量（maximal voluntary ventilation,MVV），計算 FEV1/FVC 值。

測量患者身高和體重，計算BMI。采用ISX-3生物電阻抗分析儀（上海昊量光電設備有限公司）測量脂肪質量（fat mass,FM）、去脂肪質量（fat free mass,FFM），計算脂肪質量指數（fat mass index,FMI）和非脂肪組織質量指數（non adipose tissue mass index,FFMI），FMI=FM（kg）/身高（m）2，FFMI=FFM（kg）/身高（m）2。

2 結果

2.1 3組對象血清ACTA、MSTN及炎癥因子水平的比較 萎縮組患者血清ACTA、MSTN、CRP、TNF-α、IL-8水平高于非萎縮組和對照組，非萎縮組患者均高于對照組，差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表1。

表1 3組對象血清ACTA、MSTN及炎癥因子水平的比較

2.2 3組對象肺功能、身體組成指標的比較 萎縮組患 者 FEV1、FVC、FEV1/FVC、MVV、BMI、FMI、FFMI 均低于非萎縮組和對照組，非萎縮組患者FEV1、FVC、FEV1/FVC、MVV低于對照組，差異均有統計學意義（均 P＜0.05）；非萎縮組 BMI、FMI、FFMI與對照組比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表2。

表2 3組對象肺功能及身體組成指標的比較

2.3 ACTA、MSTN與炎癥因子、肺功能及身體組成指標的相關性 結果顯示，ACTA、MSTN與CRP、TNF-α、IL-8水平均呈正相關（均 P＜0.05），與 FEV1、FVC、FEV1/FVC、MVV、BMI、FMI、FFMI均呈負相關（均 P＜0.05），見表 3。

表3 ACTA、MSTN與肺功能、炎癥因子及身體組成指標的相關性

2.4 血清ACTA與MSTN水平的相關性 結果顯示，ACTA 與 MSTN 呈正相關（r=0.435，P＜0.05），見圖 1。

圖1 血清ACTA與MSTN相關性的散點圖

3 討論

COPD是全球高發的氣道慢性炎性疾病，以持續性呼吸系統癥狀和氣流受限為特征，通常在低氧血癥、高碳酸血癥、吸煙、營養不良、炎性反應、氧化應激、應用皮質類固醇等多種因素影響下發病，且患者可出現骨骼肌萎縮[7-8]。COPD穩定期患者易發生肌肉功能障礙，其中合并骨骼肌萎縮患者呼吸困難指數評分增高，運動耐量下降，最終導致廢用性肌肉萎縮，嚴重影響患者日常生活，增加死亡風險[9]。因此探討與COPD穩定期合并骨骼肌萎縮相關的生物標志物有助于了解其發病機制，指導臨床治療和病情監測。

ACTA是一種二聚體糖蛋白，在炎癥反應急性期發揮促炎作用[10]，COPD患者血清ACTA水平明顯升高，且隨著FEV1的降低而增高[11]，提示 ACTA參與COPD發病過程。但是否與COPD穩定期合并骨骼肌萎縮有關尚不清楚，現有研究顯示ACTA可調節肌細胞增殖，ACTA受體-激活素受體ⅡB通過泛素-蛋白酶體和自噬溶酶體途徑及ACTA-MSTN-卵泡抑素系統參與原始骨骼肌細胞分化和增殖過程[12]，ACTA通過激活p38β絲裂原活化蛋白激酶信號通路誘導肌肉的分解代謝[13]。本研究結果表明，萎縮組血清ACTA水平高于非萎縮組和對照組，說明ACTA過度合成和分泌與COPD穩定期患者骨骼肌萎縮有關。進一步分析發現，ACTA 與 CRP、TNF-α、IL-8 均呈正相關，與FEV1、FEV1/FVC、FVC、MVV、BMI、FMI、FFMI均呈負相關，提示ACTA可能通過誘導炎癥反應參與COPD穩定期患者骨骼肌質量減少和肺功能下降過程。炎癥因子TNF-α、IL-1β可抑制肌細胞分化為肌管，這一抗分化作用需激活轉化生長因子-β活化激酶，而ACTA表達上調通過激活素受體Ⅱ/激活素受體樣激酶/Smad途徑誘導p38和轉錄因子核因子-κB表達激活轉化生長因子-β活化激酶[14]，提示ACTA可能通過調節炎癥因子參與了骨骼肌分化過程。

MSTN是骨骼肌中高度富集的肌肉生長負調節劑，可抑制蛋白質合成，促使蛋白質降解，與ACTA共同在維持肌肉和骨骼動態平衡中發揮重要作用[15]。MSTN過表達可抑制肌肉增長，被認為是肌肉損傷的標志物，抑制MSTN表達可抑制骨骼肌流失，誘導骨骼肌生長[16]。本研究發現COPD穩定期合并骨骼肌萎縮患者血清MSTN水平顯著高于非萎縮組和對照組，說明MSTN水平增高與COPD穩定期發生骨骼肌質量下降，肌肉萎縮有關。Liu等[17]報道顯示MSTN可調控肌球蛋白重鏈、肌原性分化1蛋白和肌原蛋白的表達，促使蛋白水解，誘導癌癥惡病質患者肌肉萎縮。本研究發現MSTN與ACTA呈正相關，MSTN與炎癥因子水平呈正相關，與肺功能指標、BMI、FMI、FFMI均呈負相關，說明在COPD合并骨骼肌萎縮過程中MSTN與ACTA發揮協同作用機制，誘導炎性反應，導致肌肉萎縮和肺功能下降。相關報道也指出炎癥因子可誘導MSTN表達，MSTN與ACTA受體-激活素受體ⅡB結合刺激Atrogin-1表達，引起骨骼肌消耗[18-19]。

綜上所述，COPD穩定期合并骨骼肌萎縮患者血清ACTA、MSTN水平異常升高，高水平ACTA、MSTN與炎癥反應、骨骼肌質量下降和肺功能低下有關。在骨骼肌萎縮過程中ACTA可能與MSTN存在協同作用機制，兩者促進機體炎癥反應，抑制骨骼肌細胞生長分化，導致骨骼肌質量下降。