AECOPD 患者誘導痰和血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75表達水平及其臨床意義

馬青松，趙芝煥，馬麗容，李瑋璟，劉 凌

（昆明醫科大學第一附屬醫院呼吸與危重醫學二科，云南 昆明 650032）

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種致殘率和致死率較高的慢性氣道炎癥性疾病。近年來通過分析各種生物標志物與相關臨床參數、評分量表相關性，以期提出COPD 新的病情評估指標和治療靶點。關于腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、可溶性腫瘤壞死因子受體（soluble tumor necrosis factor receptor，sTNFR）水平在COPD 中的研究并不少見，但大都以COPD 穩定期患者為研究對象，且僅單一在血清或者誘導痰中檢測TNF-α、sTNFR 水平，不同研究納入的臨床參數不同。本研究在急性加重的COPD（acute exacerbation of COPD，AECOPD）患者中同時檢測誘導痰和血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平，比較治療前后、戒煙后上述炎癥介質的水平變化，探討炎癥介質與肺功能、急性生理學及慢性健康狀況評分-II（acute physiology and chronic health evaluation score-II，APACHE-II 評分）的相關性，進行氣道炎癥與全身炎癥的相關性分析，以期為AECOPD 患者提出新的療效及病情評估生物標志物提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 病例資料

1.1.1 研究對象選擇昆明醫科大學第一附屬醫院于2019 年1 月至2020 年12 月住院的40 例AECOPD 患者入組，其中男性38 例，女性2 例，年齡57～87 歲。納入標準：（1）符合2018 年GOLD 指南C 組和D 組診斷標準[1]：肺功能檢查示吸入支氣管擴張劑后第1 s 用力呼氣容積比用力肺活量（forced expiratory volume in one second/forced vital capacity，FEV1/FVC）＜ 70%，過去1 a中重度急性加重史（≥ 2 或≥ 1 次導致住院）；（2）處于急性加重期[2]；（3）既往至少有20 a 以上吸煙史。排除標準：（1）合并支氣管哮喘、支氣管擴張、肺結核等慢性呼吸系統疾病；（2）合并嚴重心、肝、腎疾病，2 型糖尿病，過敏性疾病，惡性腫瘤；（3）需要機械通氣，需全身激素治療，合并肺炎，治療1 周病情無明顯緩解；（4）不能配合肺功能檢查，不能順利完成誘導痰及痰標本不合格；（5）已戒煙，但戒煙時間不足1 a 者。

1.1.2 分組分為治療前（Ⅰ組）：入院當天，輸液治療前；治療后（Ⅱ組）：入院治療第8 天且臨床表現有明顯好轉；根據目前是否戒煙（要求至少完全戒煙1 a 及以上），分為戒煙組（Ⅲ組）、吸煙組（Ⅳ組）。

1.1.3 治療和知情同意氧療、抗感染、平喘、抗炎、祛痰治療。簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 誘導痰操作及采集入組患者治療前后吸入沙丁胺醇400 μg，15 min 后再次測定肺功能，若第1 秒用力呼氣容積占預計值百分比（percentage of predicted FEV1value，FEV1%pred）≥ 60%以濃度3%高滲鹽水霧化，而FEV1%pred ＜ 60%以0.9%生理鹽水霧化，參照文獻[3-4]的方法進行誘導操作。用無菌鑷子夾取痰栓于離心管中，稱重（≥ 0.2 g），加入4 倍體積0.1%二硫蘇糖醇（DTT）37 ℃溫浴10 min，振蕩搖勻，用300 目尼龍濾網過濾后，濾液于3 600 r/min 離心5 min，離心后上清液置于凍存管中-80 ℃冰箱中保存待測。

1.2.2 采血空腹外周靜脈血3 mL，離心（2 500 r/min，10 min）后取上清液置于凍存管中-80 ℃冰箱中保存待測。

1.2.3 TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 的測定誘導痰上清和血清均應用江蘇酶免實業有限公司人類TNF-α/TNFR 酶聯免疫吸附實驗（ELISA）試劑盒，采用ELISA 法測定TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平，操作按照試劑盒說明書進行。

1.2.4 肺功能、動脈血氣分析入組患者在治療前后均進行肺功能和動脈血氣檢測，包括FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC。

1.2.5 APACHE-II 評分收集入組患者年齡、合并癥，結合治療前和治療后生命體征、血常規、血生化、動脈血氣分析、尿量進行APACHE-II評分。

1.3 統計學處理

數據分析采用SPSS25.0 統計軟件。計量資料服從正態分布采用均數±標準差（）表示；同組治療前后比較采用配對t檢驗，不同組別比較用獨立樣本t檢驗。偏態分布用M（P25，P75）描述，2 組間比較采用秩和檢驗。相關性分析，服從正態分布采用Pearson 相關分析，不服從正態則用Spearman 相關分析。P＜ 0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 AECOPD 受試者基線資料

入組 40 例 AECOPD 患者平均年齡（72.43±8.51）歲，吸煙指數（548.00±280.42）。GOLD Ⅱ級（50%～79%）14 例、Ⅲ級（30%～49%）18 例、Ⅳ級（＜ 30%）8 例。戒煙組（Ⅲ組）25 例，目前吸煙組（Ⅳ組）15 例。

與Ⅰ組相比、Ⅱ組患者PaO2、APACHE-II 評分、肺功能指標明顯改善。Ⅳ組肺功能較Ⅲ組差（P＜ 0.05）；而年齡、BMI、吸煙指 數、PaO2、PaCO2、APACHE-II 評分在不同組別之間差異均無統計學意義（P＞ 0.05），見表1。

表1 各組一般情況比較（）Tab.1 The general situation of each group is compared（）

表1 各組一般情況比較（）Tab.1 The general situation of each group is compared（）

*P ＜ 0.05。

2.2 治療后TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 的變化

治療后血清中TNF-α 水平明顯下降（t=2.348，P=0.024），sTNFR-55、sTNFR-75 水平增加（P＞ 0.05）；治療后誘導痰中TNF-α 水平下降（t=2.191，P=0.035），而sTNFR-55（P＜ 0.05）和sTNFR-75（P＞ 0.05）水平均升高，見表2。

表2 治療后TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平的變化[（），pg/mL]Tab.2 Changes of TNF-α，sTNFR-55 and sTNFR-75 levels after treatment [（），pg/mL]

表2 治療后TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平的變化[（），pg/mL]Tab.2 Changes of TNF-α，sTNFR-55 and sTNFR-75 levels after treatment [（），pg/mL]

*P ＜ 0.05。

2.3 戒煙后TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平的變化

Ⅲ組誘導痰中TNF-α 水平低于Ⅳ組（Z=-2.626，P=0.008），而sTNFR-55、sTNFR-75 水平高于Ⅳ組（t=2.716，P=0.01；Z=-2.696，P=0.006）。血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平在2 組患者之間無明顯差異（P＞ 0.05），見表3。

表3 戒煙后誘導痰和血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 的變化[/M（P25，P75）]Tab.3 The changes of TNF-α，sTNFR-55 and sTNFR-75 in sputum and serum were induced after smoking cessation[/M（P25，P75）]

表3 戒煙后誘導痰和血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 的變化[/M（P25，P75）]Tab.3 The changes of TNF-α，sTNFR-55 and sTNFR-75 in sputum and serum were induced after smoking cessation[/M（P25，P75）]

*P ＜ 0.05。

2.4 TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 與肺功能、APACHE-II 評分的相關性分析

誘導痰中，TNF-α 水平與FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC 呈負相關（r分別-0.827、-0.865、-0.868，P＜ 0.001），sTNFR-55 水平與FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC 呈正相關（rs分 別0.415、0.330、0.305，P＜ 0.05），sTNFR-75 水平與FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC 呈正相關（rs分 別0.903、0.969、0.965，P＜ 0.001），TNF-α 水平與APACHE-II 評分呈正相關（r=0.374，P=0.001），sTFR-55、sTNFR-75 水平與APACHE-II 評分呈負相關（r分別為-0.227、-0.341，P＜0.05）；而血清中，TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平與肺功能指標、APACHE-II 評分均不存在相關性（P＞0.05），見表4。

表4 TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平與肺功能、APACHE-II 評分的相關性分析（r/rs）Tab.4 Correlation analysis of TNF-α，sTNFR-55，sTNFR-75 levels with lung function and APACHE-II score（r/rS）

2.5 誘導痰 和血清中 TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平的相關性分析

誘導痰與血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平之間均不存在相關性（P＞ 0.05），見表5。

表5 誘導痰與血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平相關性分析Tab.5 Correlation analysis between induced sputum and serum levels of TNF-α，sTNFR-55 and sTNFR-75

3 討論

TNF-α 是一種強大的促炎介質，在AECOPD炎癥驅動中發揮重要作用[5]。sTNFR 是循環和氣道中的潛在抗炎介質，可阻斷炎癥反應，高濃度時緩解TNF-α 誘導的炎癥反應，低濃度時則可以作為炎癥狀態標志物[6]。COPD 患者血清、誘導痰中均檢測到TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平升高[7]。

本研究結果與Zeng[8]和Vernooy 等[9]的研究相符，治療后誘導痰和血清中促炎介質TNF-α水平下降，抗炎介質sTNFR 水平上升，氣道炎癥與氣流受限密切相關，誘導痰TNF-α 水平越高，肺功能損傷程度越重。一項橫斷面研究[10]分析比較COPD 急性加重期及穩定期、健康對照者3 組受試者血清TNF-α、sTNFR 水平差異，發現COPD 患者中TNF-α、sTNFR 水平較健康對照組均有升高，其中TNF-α 表達在急性加重期組升高，在穩定期組降低；而sTNFR 表達在急性加重期組下降，在穩定期組上升。表明在COPD 不同時期均存在氣道和全身促炎與抗炎介質動態變化，治療后或疾病恢復后二者恢復平衡。不同的是，這項研究中血清TNF-α、sTNFR 水平與肺功能指標存在相關性，可能與該研究納入的AECOPD患者肺功能更差、病情更重有關。

本研究發現APACHE-II 評分與誘導痰中TNF-α 水平呈正相關，與sTNFR-55、sTNFR-75 水平呈負相關，而與血清中3 種炎癥介質水平不存在相關性，提示氣道炎癥能而非全身炎癥能一定程度反映AECOPD 病情嚴重程度。

本研究結果表明誘導痰和血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平之間不存在相關性，僅誘導痰中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平與肺功能指標存在相關性，提示全身炎癥的存在可能并不是由于局部炎癥的溢出，氣道及全身炎癥反應的調控機制可能不同。Sapey 等[11]研究同樣指出血清和誘導痰中的TNF-α 無直接關聯，沒有證據支持任何一種細胞因子直接從肺部溢出至血液中。然而，一種細胞因子可能通過自分泌及旁分泌局部釋放，引起另一種細胞因子釋放至血液循環中從而引起全身炎癥，例如IL-6 釋放引起CRP 產生[12]。近年來研究[13]指出全身炎癥表型作為COPD 一個新的表型，并非所有患者均存在持續系統炎癥反應，長期隨訪過程中炎癥反應并不穩定，而且不同COPD 研究中炎癥標志物種類均不同，各種氣道和全身炎癥介質的代謝途徑尚未完全清楚。COPD 全身炎癥與氣道炎癥之間的聯系尚不清楚，并不能通過簡單“溢出”原理來解釋，目前并未發現能解釋兩個部位炎癥聯系的標志物及炎癥通路，可能存在特定的全身炎癥表型也尚不可知，有待進一步研究。

本研究結果表明戒煙后誘導痰中TNF-α 水平降低，sTNFR-55、sTNFR-75 水平升高，而血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR 水平則不存在上述改變，與Vernooy 等[9]研究結果相符，提示COPD 患者戒煙后氣道炎癥并未減輕。Willemse等[14]一項前瞻性研究，觀察28 名COPD 吸煙者戒煙1 a 后氣道炎癥變化，結果發現支氣管活檢中氣道炎癥持續存在，痰液中中性粒細胞比例和IL-8 水平均增加，進一步證實COPD 患者戒煙后氣道炎癥仍在進行，可能與持續微生物刺激和自身免疫機制有關[15]。目前認為戒煙是COPD 預防和治療的重要措施，既往研究[16]表明戒煙能減緩FEV1下降，改善呼吸系統癥狀和氣道高反應性，關于戒煙對疾病影響的潛在機制尚不可知，可能與氣道炎癥及氣道重塑過程受到影響有關。

綜上，誘導痰中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75 水平有望作為AECOPD 療效、病情嚴重程度評估的炎癥標志物。COPD 全身與氣道炎癥可能存在不同的調節機制，二者之間的聯系尚不清楚，可能存在特定的全身炎癥表型。戒煙后COPD 患者氣道炎癥仍在進展。