慢性阻塞性肺疾病60例血漿鎖鏈素、維生素K水平變化及臨床意義

于凡珍, 陳爍, 李家樹

慢性阻塞性肺疾?。–OPD）是呼吸系統疾病中的常見病和多發病, 是以持續氣流受限為特征的可以預防和治療的疾病, 其氣流受限多呈進行性發展。目前認為慢性炎癥和蛋白酶-抗蛋白酶失衡是COPD的主要發病機制[1］。鎖鏈素是近年發現的彈性蛋白特征性水解產物, 其體液含量可以反映肺組織中彈性蛋白的代謝情況, 被認為是肺損傷的敏感指標[2］。維生素K是γ-谷氨酰羧化酶的輔酶, 是激活凝血因子等多種蛋白質的重要輔因子。基質Gla蛋白（matrix gla protein, MGP）也是一種依賴維生素K激活的蛋白質, 具有抑制軟組織鈣化的重要作用。既往研究顯示維生素K可通過催化MGP的谷氨酸殘基羧化生成活性人羧化基質Gla蛋白（cMGP）, 從而發揮抑制組織彈性蛋白鈣化、降解的作用[3-5］。循環中去羧化（Dp-uc；即非活性）MGP水平與維生素K水平呈負相關, 已被用來評估血漿維生素K水平[6］。研究發現血漿維生素K水平下降可引起肺彈性蛋白降解增加, 并與肺氣腫的發生呈明顯負相關[7-8］。目前鎖鏈素、維生素K在COPD中的作用并未完全清楚, 本研究的目的在于探討COPD病人血漿鎖鏈素、維生素K水平及其臨床意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2020年12月至2021年7月徐州醫科大學附屬連云港醫院收治的COPD病人為研究對象。病例納入標準：（1）納入COPD病人均符合中華醫學會呼吸學分會《慢性阻塞性肺疾病診治指南（2013年修訂版）》[1］中關于COPD的診斷標準。（2）一般資料完整, 能夠配合該研究順利進行。排除標準：（1）合并與鎖鏈素、MGP相關的系統性疾病如嚴重心血管及皮膚損傷性疾病；（2）合并除COPD以外的其他呼吸系統疾??；（3）合并有嚴重的肝腎、內分泌、炎性腸道疾病、神經系統疾病、惡性腫瘤及血液系統疾?。唬?）服用維生素K拮抗劑（如苯丙酸酯和華法林等）或脂溶性維生素或其類似物治療者, 器官移植史病人等。

本研究共納入COPD病人60例為COPD組, 另選取同期體檢中心健康體檢病人30例為對照組。對照組一般資料完整, 能夠配合該研究順利進行。組間性別構成、年齡、體質量指數、吸煙指數等一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05）, 具有可比性。見表1。

表1 健康體檢對照組與慢性阻塞性肺疾?。–OPD）組一般資料比較

本研究經徐州醫科大學附屬連云港醫院倫理委員會審核批準（KY-20210714001-01）, 病人或其近親屬簽署知情同意書。

1.2 檢測指標

1.2.1 血漿鎖鏈素、非活性基質Gla蛋白（Dp-uc-MGP）水平 COPD組與對照組病人均于就診當天, 用乙二胺四乙酸抗凝管抽取靜脈空腹晨血5 mL, 混合10～20 min后, 離心5 min左右（3 500 r/min）, 仔細收集上清, -80 ℃冰箱冷凍備用。血漿鎖鏈素、DpucMGP采用酶聯免疫吸附測定（ELISA）進行檢測, 試劑盒均購自上海將來實業江萊生物。

1.2.2 血清炎性因子水平 COPD組與對照組病人均于就診當天, 用不含抗凝劑的真空采血管抽取靜脈空腹晨血5 mL, 混合10～20 min后, 離心5 min左右（3 500 r/min）, 仔細收集上清, 送該院檢驗科采用流式細胞儀（貝克曼庫爾特生物科技有限公司）檢測白細胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）水平。

1.2.3 肺功能 COPD組與對照組病人均于就診當天, 采用肺功能測量儀（德國JAEGER）進行肺功能測定, 記錄第1秒用力呼氣容積占預計值百分比（FEV1%）、一氧化氮彌散量（DLCO）。所有操作均由同一專業肺功能醫師在同一肺功能儀上進行。

1.3 COPD病人分組（1）根據2020年慢性阻塞性肺疾病全球倡議中規定的慢性阻塞性肺疾病急性加重期（AECOPD）診斷標準將不同進展期病人分為COPD穩定期組和AECOPD組：COPD穩定期組30例, 其中男25例, 女5例, 年齡（67.30±7.77）歲, 體質 量 指 數（25.16±3.34）kg/m2, 吸 煙 指 數705.00±448.24；AECOPD組30例, 其中男25例, 女5例, 年齡（66.67±5.38）歲, 體質量指數（24.82±4.42）kg/m2, 吸煙指數681.67±427.00。（2）根據COPD病人本次入院前1年內急性加重次數分組：前一年發生2次及以上中/重度急性加重, 或1次及以上因急性加重住院的病人為COPD高風險組, 余為COPD低風險組。其中COPD高風險組27例, 其中男23例, 女4例, 年齡（66.70±7.66）歲, 體質量指數（25.20±4.26）kg/m2, 吸煙指數709.26±472.52；COPD低風險組33例, 其中男27例, 女6例, 年齡（67.12±5.76）歲, 體質量指數（24.81±3.61）kg/m2, 吸煙指數680.30±407.15。

以上COPD穩定期組和AECOPD組、COPD高風險組和COPD低風險組組間性別構成、年齡、體質量指數、吸煙指數等一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05）, 具有可比性。

1.4 統計學方法采用SPSS 26.0統計軟件進行分析。計量資料以±s表示, 方差齊的組間比較采用獨立樣本t檢驗, 方差不齊的組間比較采用Mann-Whitney檢驗；非正態分布的計量資料采用中位數（第25、第75百分位數）[M（P25,P75）］表示, 組間比較采用Mann-Whitney檢驗。計數資料采用例數表示, 組間比較采用χ2檢驗。相關性分析采用Pearson進行。P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 COPD組與對照組鎖鏈素、Dp-ucMGP、炎性因子及肺功能指標比較與對照組相比, COPD組血鎖鏈素、Dp-ucMGP、IL-6、TNF-α水平較高（P＜0.05）, 肺功能指標FEV1%、DLCO較低（P＜0.05）, 見表2。

表2 健康體檢對照組與COPD組鎖鏈素、Dp-ucMGP、炎性因子及肺功能指標比較/±s

表2 健康體檢對照組與COPD組鎖鏈素、Dp-ucMGP、炎性因子及肺功能指標比較/±s

注：COPD為慢性阻塞性肺疾病, Dp-ucMGP為非活性基質Gla蛋白, IL-6為白細胞介素-6, TNF-α為腫瘤壞死因子-α, FEV1%為第1秒用力呼氣容積占預計值百分比, DLCO為一氧化氮彌散量。

組別對照組COPD組t（Z）值P值例數30 60鎖鏈素/（μg/L）1.84±0.89 3.03±0.96 5.69＜0.001 Dp-ucMGP/（μg/L）8.93±1.78 11.24±1.45 6.60＜0.001 IL-6/（ng/L）2.45±1.41 3.97±1.91 3.86＜0.001 TNF-α/（ng/L）2.95±1.79 6.19±3.17（4.57）＜0.001 FEV1%/%81.65±11.46 53.44±16.43 6.68＜0.001 DLCO/mmol·min-1·kPa-1 6.22±0.94 4.31±1.29 5.85＜0.001

2.2 不同進展期COPD病人鎖鏈素、Dp-ucMGP、炎性因子、肺功能指標比較與COPD穩定期組相比, AECOPD組血漿鎖鏈素、Dp-ucMGP水平差異無統計學意義（P＞0.05）, 但炎性因子血清IL-6、TNF-α水平均明顯升高（P＜0.05）, 肺功能指標FEV1%、DLCO均明顯降低（P＜0.05）, 見表3。

表3 不同進展期COPD病人血鎖鏈素、Dp-ucMGP、炎性因子及肺功能指標比較水平比較/±s

表3 不同進展期COPD病人血鎖鏈素、Dp-ucMGP、炎性因子及肺功能指標比較水平比較/±s

注：COPD為慢性阻塞性肺疾病, Dp-ucMGP為非活性基質Gla蛋白, IL-6為白細胞介素-6, TNF-α為腫瘤壞死因子-α, FEV1%為第1秒用力呼氣容積占預計值百分比, DLCO為一氧化氮彌散量, AECOPD為慢性阻塞性肺疾病急性加重期。

組別AECOPD組COPD穩定期組t值P值例數30 30鎖鏈素/（μg/L）2.97±0.99 3.08±0.94 0.44 0.664 Dp-ucMGP/（μg/L）11.35±1.50 11.14±1.42 0.55 0.583 IL-6/（ng/L）4.45±2.13 3.48±1.56 2.01 0.049 TNF-α/（ng/L）8.01±2.65 4.38±2.56 5.39＜0.001 FEV1%/%49.17±13.99 57.72±17.77 2.07 0.043 DLCO/mmol·min-1·kPa-1 3.80±0.97 4.82±1.37 3.31 0.002

2.3 不同風險組COPD病人鎖鏈素、Dp-ucMGP、炎性因子、肺功能指標比較與COPD低風險組相比, COPD高風險組血漿鎖鏈素、Dp-ucMGP、IL-6水平均明顯升高（P＜0.05）, 肺功能指標FEV1%、DLCO均明顯降低（P＜0.05）, 見表4。

表4 不同風險組COPD病人血鎖鏈素、Dp-ucMGP、炎性因子及肺功能指標比較水平比較

2.4 COPD病人血漿鎖鏈素、Dp-ucMGP水平與炎性因子及肺功能指標的相關性COPD病人血漿鎖鏈素、Dp-ucMGP水平與炎性因子血清IL-6、TNF-α均呈明顯正相關（均P＜0.05）；與肺功能指標FEV1%、DLCO均 呈 顯 著 負 相 關（均P＜0.05）, 見表5。

表5 COPD病人血漿鎖鏈素、Dp-ucMGP水平與炎性因子及肺功能指標的相關性（r,P值）

2.5 COPD病人血漿鎖鏈素、Dp-ucMGP水平之間的相關性COPD病人血漿鎖鏈素水平與Dp-uc-MGP水平呈顯著正相關（r=0.76,P＜0.001）。

3 討論

近年來研究發現, 彈性蛋白與COPD發病密切相關, 在COPD的發病過程中常伴隨異常的彈性蛋白降解和修復[9］。正常情況下, 分解人肺組織的彈性蛋白酶和抗彈性蛋白酶抑制劑之間處于動態平衡狀態, 從而維持肺組織的正常結構不被破壞[10］。當慢性炎癥、吸煙、空氣污染等刺激使蛋白酶-抗蛋白酶失衡時, 蛋白酶水解肺彈性蛋白增加, 導致彈性蛋白降解加速及肺氣腫。

鎖鏈素是纖維狀彈性蛋白的水解產物, 由4個賴氨酸的側鏈交聯而成, 是交聯彈性蛋白纖維特有的氨基酸, 只存在于哺乳動物的彈性蛋白中。鎖鏈素作為成熟彈性蛋白的主要成分, 在肺組織中分布極為豐富。當肺內蛋白酶-抗蛋白酶失衡導致肺組織結構破壞時, 彈性蛋白降解增加, 釋放鎖鏈素也會增加。釋放出的游離鎖鏈素結構穩定, 不參與機體的分解代謝, 因此可作為肺損傷破壞的生化指標。既往研究表明, COPD病人體液中鎖鏈素水平由高到低依次是：急性加重期、穩定期、健康對照組[11］。Huang等[12］發現部分穩定期和急性加重期COPD病人血液中的鎖鏈素水平高于健康對照組, 但穩定期和急性加重期病人血液中的鎖鏈素水平無顯著差別。柳威等[13］則發現穩定期COPD組誘導痰鎖鏈素水平明顯高于健康對照組, 并與FEV1、FVC呈負相關。Kim等[14］進一步研究證實尿中鎖鏈素水平升高是COPD病人肺氣腫的獨立預測因子, 并與COPD的頻繁加重顯著相關。Piscaer等[7］也發現COPD組血漿鎖鏈素水平顯著高于健康對照組, 并與肺功能指標DLCO呈負相關, 但與FEV1、FEV1%等無明顯相關性。本研究結果顯示, COPD組病人血漿鎖鏈素水平明顯高于對照組；而且, COPD高風險組病人血漿鎖鏈素水平明顯高于COPD低風險組病人, 提示血漿鎖鏈素水平可以反映COPD的急性加重風險。但不同進展期COPD病人之間血漿鎖鏈素水平無顯著差別, 這與Huang等[12］研究結果一致。究原因可能是在AECOPD期間, 彈性蛋白降解速度相對較慢, 短期內升高不明顯所致。同時, COPD高風險組IL-6、TNF-α、FEV1%、DLCO較COPD低風險組均顯著下降, 反映該組病人慢性炎癥更重, 肺功能低下。進一步相關性分析, COPD病人血漿鎖鏈素與炎性因子IL-6、TNF-α均呈顯著正相關, 提示COPD存在的慢性炎癥可促進肺彈性蛋白降解。另外, COPD病人血漿鎖鏈素還與肺功能指標FEV1%、DLCO呈顯著負相關, 提示鎖鏈素與COPD病人肺損傷嚴重程度有關, 可作為評估COPD病情嚴重程度的指標。但是, 血漿鎖鏈素水平與FEV1%、DLCO之間相關性的研究結果并非總是一致的, 考慮其原因可能與入組COPD病人嚴重程度不一、研究樣本量偏小有關。

維生素K又稱凝血維生素, 是一種常見的脂溶性維生素, 具有止血、控制細胞生長及凋亡、抗炎、抗氧化應激等廣泛作用[15］。已有證據表明維生素K可通過降低IL-6、TNF-α、C反應蛋白等多種促炎細胞因子的表達來發揮抗炎作用[16-17］。此外, 維生素K還是γ-谷氨酰羧化酶的輔酶, 可協助催化蛋白質中的谷氨酸殘基生成γ-羧化谷氨酸[3］。MGP是一種14 kDa的分泌型小分子蛋白, 可表達于心、肺、腎、皮膚和動脈血管壁等多種組織中。研究發現, MGP是維生素K依賴的軟組織鈣化抑制劑[18］。維生素K可促使MGP的5個谷氨酸殘基轉化為帶負電荷的Gla, 產生鈣結合位點, 進而發揮抑制組織彈性蛋白鈣化、降解的作用[4,19］。Piscaer等[7］研究發現與對照組相比, COPD病人血漿維生素K水平顯著降低, 且其與彈性蛋白降解指標鎖鏈素呈負相關, 提示維生素K在COPD的發病中可能起一定作用。在另一項關于深綠色蔬菜和肺氣腫風險之間聯系的研究中, Shen等[8］發現維生素K攝入量與肺氣腫的發生呈負相關；與攝入低于推薦劑量維生素K的人群相比, 攝入推薦劑量維生素K可使患肺氣腫的概率降低39%。最近, Dofferhoff等[20］也發現新冠肺炎病人預后不良與其血漿維生素K缺乏相關。他們認為肺炎引起的血漿維生素K耗竭可導致MGP的激活受損, 這是重癥肺炎彈性纖維損傷加速的主要機制。

本研究結果顯示, COPD組病人血漿Dp-ucMGP水平明顯高于對照組, 即COPD病人血漿維生素K水平明顯低于對照組。推測其原因可能與COPD病人維生素K攝入不足、慢性炎癥消耗和維生素K循環個體差異相關[19］。而且, COPD高風險組病人血漿Dp-ucMGP水平明顯高于COPD低風險組病人, 提示血漿Dp-ucMGP水平可以反映COPD的急性加重風險。相關性分析顯示COPD病人血漿Dp-ucMGP水平與炎性因子IL-6、TNF-α正相關, 這可能與維生素K抗炎作用的發揮相關。此外, COPD病人血漿Dp-ucMGP水平與肺功能指標FEV1%、DLCO呈顯著負相關, 提示Dp-ucMGP也與COPD病人肺損傷嚴重程度有關。COPD病人血漿Dp-ucMGP水平還與鎖鏈素呈顯著正相關, 即血漿維生素K與鎖鏈素呈顯著負相關, 表明維生素K缺乏在COPD發病中的起一定作用, 其機制可能與促進肺彈性蛋白降解相關, 這與Piscaer等[7］研究結果相一致。

綜上所述, COPD病人血漿鎖鏈素和Dp-ucMGP水平明顯升高, 且與炎性因子、肺功能指標呈明顯相關, 可作為評估COPD病情嚴重程度的血漿標志物。由于COPD病人血漿維生素K水平下降, 且與鎖鏈素呈顯著負相關, 推測維生素K可能參與了肺彈性蛋白降解過程, 這或可成為緩解COPD病人病情進展的新思路, 但仍須進一步地補充試驗提供更多證據。但是, 鎖鏈素在COPD病人中的研究結果并不統一, 而且目前維生素K和Dp-ucMGP在COPD中的相關研究較少, 仍有待于大規模、長期隨訪臨床研究來進一步探索。