穩定期慢性阻塞性肺疾病病人血清HMGB1、sRAGE水平與繼發肺動脈高壓的相關性

劉 偉，黃慶田，劉 娟

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)，以不完全可逆的氣流受限為特征，嚴重影響病人的生活質量[1]。COPD急性加重(acute exacerbation of COPD，AECOPD)提示病人呼吸系統長期(≥48 h)惡化，需額外的藥物治療或住院治療，是導致COPD病人死亡的主要原因[2]。肺動脈高壓(pulmonary hypertension，PH)是COPD嚴重且預后不良的并發癥。雖然COPD原發病進展緩慢，一旦繼發PH，癥狀加重，死亡率增高，發生AECOPD風險增加[3]。因此，越來越多的研究人員廣泛關注于尋找一種便捷、有效的診斷COPD病人PH早期發生的生物標志物。目前，普遍認為COPD發病的主要特征是呼吸道、肺實質和肺血管引起的慢性炎癥性疾病，而AECOPD發病與慢性炎癥嚴重程度有關[4]。高遷移率族蛋白B1(high mobility group box-1 protein，HMGB1)廣泛參與局部和全身炎癥性疾病的發病過程，是啟動和維持COPD炎癥反應的關鍵因子[5]。可溶性晚期糖基化終末產物受體(soluble receptor for advanced glycation end products，sRAGE)是HMGB1的重要受體，二者結合后可調控下游信號通路介導炎癥反應[6]。本研究分析穩定期COPD病人血清HMGB1與sRAGE水平變化及二者相關性，旨在分析HMGB1與sRAGE在COPD中的作用機制，以期為早期診斷COPD病人發生PH提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年6月—2019年6月山東國欣頤養集團萊蕪中心醫院呼吸科收治的穩定期90例COPD病人，年齡55～70歲。根據病人是否繼發PH進行分組。COPD組40例，男26例，女14例；COPD-PH組50例，男34例，女16例。所有病人均符合《慢性阻塞性肺疾病診治指南(2021年修訂版)》[7]的診斷標準。排除標準：孕婦和哺乳期婦女；特發性PH；其他原因，如間質性肺疾病、先天性心臟病、心臟瓣膜病和急性左心功能不全；其他全身性疾病，如左心疾病、自身免疫性疾病、血液系統疾病、血栓栓塞癥、惡性腫瘤和急性感染性疾病；近期輸血的病人。所有病人或家屬均簽署知情同意書，本研究獲得醫院倫理委員會批準。

對90例病人進行為期18個月的電話隨訪或門診預約隨訪，未出現失訪，記錄AECOPD發生例數。AECOPD診斷標準：痰量增加；呼吸困難；出現膿性痰。符合注意兩項即可診斷。

1.2 方法

1.2.1 肺功能測定 為避免影響檢查結果，所有病人入院前48 h內均未使用支氣管擴張劑、皮質激素、茶堿等藥物，于入院當日進行肺功能測定，包括第1秒用力呼氣容積(FEV1)、用力肺活量(FVC)和FEV1/FVC。

1.2.2 肺動脈收縮壓(pulmonary artery systolic pressure，PASP)測定 由醫院功能科專業醫生使用HP-1000型彩色多普勒超聲心動圖(探頭頻率2.5 MHz)測量所有病人安靜狀態下的PASP，根據Bernouli公式計算：PASP=4V2(三尖瓣反流最大流速)+5 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。以36 mmHg為臨界值[8]，將穩定期COPD病人分為兩組：COPD-PH組(PASP≥36 mmHg)和COPD組(PASP<36 mmHg)。

1.2.3 血液采集 于入院次日清晨抽取所有病人空腹靜脈血4 mL，室溫靜置30 min以上，離心5 min(3 600 r/min)后，收集上層血清，分裝后保存至新的EP管中，避免反復凍融，置于-80 ℃冰箱備用。

1.2.4 血清HMGB1與sRAGE水平檢測 采用酶聯免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)檢測血清HMGB1和sRAGE水平，按照試劑盒說明書操作并計算含量。HMGB1和sRAGE相關ELISA試劑盒購自上海梵態，貨號分別為FT-P31623R和FT-P31950R。

2 結 果

2.1 兩組COPD病人臨床資料比較 與COPD組相比，COPD-PH組血清HMGB1、sRAGE水平增高(P<0.05)。詳見表1。

表1 兩組COPD病人臨床資料比較

2.2 不同血清HMGB1、sRAGE水平COPD病人臨床資料比較 根據COPD-PH組病人血清HMGB1和sRAGE水平(5.73 μg/L和237.78 ng/L)對所有COPD繼發PH病人進行分組，高于中位數病人為高水平組，低于中位數病人為低水平組。高HMGB1組與低HMGB1組、高sRAGE組與低sRAGE組比較，AECOPD發生率均增高(P<0.05)。詳見表2、表3。

表2 不同血清HMGB1水平COPD-PH病人臨床資料比較

表3 不同血清sRAGE水平COPD-PH病人臨床資料比較

2.3 COPD-PH組病人血清HMGB1與sRAGE水平的相關性分析 Pearson分析COPD-PH組病人血清HMGB1與sRAGE水平相關性，結果顯示，血清HMGB1與sRAGE水平呈正相關(r=0.411，P=0.003)。詳見圖1。

圖1 COPD-PH組病人血清HMGB1與sRAGE水平的相關性散點圖

2.4 血清HMGB1、sRAGE水平與COPD病人繼發PH關系 以COPD病人是否繼發PH為因變量，以血清HMGB1和sRAGE水平為自變量，進行Logistic回歸分析。結果顯示，血清HMGB1和sRAGE水平是COPD病人繼發PH的獨立危險因素(P<0.05)。詳見表4。

表4 Logistic回歸分析COPD病人繼發PH的危險因素

2.5 血清HMGB1、sRAGE水平對COPD病人繼發PH的診斷效能 血清HMGB1和sRAGE水平預測COPD繼發PH與COPD的ROC曲線下面積(AUC)分別為0.811[95%CI(0.723，0.899)，P<0.001]和0.850[95%CI(0.772，0.929)，P<0.001]，靈敏度分別為57.78%，92.22%，特異度分別為80.00%，77.78%，血清HMGB1對應的截斷值是5.20 μg/L，血清sRAGE對應的截斷值是191.62 ng/L。

使用Logistic回歸模型擬合血清HMGB1和sRAGE水平重新得到新變量“PRE-1值”，再次進行ROC曲線分析，發現聯合預測COPD繼發PH與COPD的AUC為0.902[95%CI(0.838，0.967)，P<0.001]。二者聯合時，約登指數最大時靈敏度和特異度分別為84.44%，92.50%，通過Z檢驗，二者AUC比較，差異無統計學意義(Z=0.645，P>0.05)。詳見圖2。

圖2 血清HMGB1、sRAGE診斷COPD病人繼發PH的ROC曲線圖

3 討 論

COPD是一種復雜的危及人類健康及生命的疾病，對公共健康造成了重大挑戰[8]。COPD繼發PH病人的長期預后較差，預后生存期僅為2～5年[3]。臨床工作中，疾病進展過程中的早期診斷和及時治療尤為重要。PH的檢測方法主要包括有創檢查和無創檢查。右心導管插入術雖然是診斷PH的“金標準”，但由于其相對復雜、昂貴且具有侵入性，因此，多普勒超聲心動圖推薦作為COPD病人疑似PH的主要無創診斷工具[9]。目前越來越多研究人員廣泛關注尋找一種無創且易獲得的生物標志物，以實現COPD病人的PH早期診斷。

HMGB1屬于HMGB家族中高表達的成員，是一種在機體調控中有重要作用的炎癥反應介質，參與多種疾病的發生發展過程[10]。正常生理條件下，參與細胞核內DNA損傷修復和維持基因組穩定性；在病理條件下，可進入到細胞質甚至分泌到細胞外，與受體結合，參與機體炎癥和免疫反應。有研究顯示，當機體受到外界刺激時，HMGB1可作為預警信號，激活免疫反應，參與炎癥反應的調節[11]。朱美愛等[5]研究顯示，COPD病人HMGB1表達水平顯著高于健康受試者。高增艷等[12]分別測定36例AECOPD病人、COPD穩定期病人及健康查體者血清HMGB1的表達水平，結果顯示，健康查體者、COPD穩定期病人和AECOPD病人血清HMGB1表達水平依次升高，提示HMGB1高表達參與了COPD的發病過程，可能是導致AECOPD的重要信號因子。本研究結果顯示，COPD-PH組HMGB1水平高于COPD組，高HMGB1組病人AECOPD發生率高于低HMGB1組，表明HMGB1參與COPD的發病過程。Logistic回歸分析發現，HMGB1水平是COPD病人繼發PH的獨立危險因素。ROC曲線分析發現，血清HMGB1水平為5.20 μg/L時，其預判COPD病人發生PH的AUC是0.811，靈敏度和特異度分別為57.78%和80.00%。上述研究表明，血清HMGB1水平可能是預判COPD病人發生PH的關鍵因子。

RAGE是一種多配體跨膜信號轉導的受體，通過與不同的配體結合，參與炎癥、細胞生命活動及氧化應激反應等多種病理過程[13]。RAGE有2種存在形式，分別是完整的膜結合RAGE(membrane-bound RAGE，mRAGE)和sRAGR，二者均在細胞外表達，可與特異性配體結合，但不能直接參與信號轉導[14]。Sharma等[15]研究顯示，sRAGE競爭性結合RAGE配體，阻礙炎癥發展，從而維持機體內環境穩定。Pratte等[16]研究表明，sRAGE可作為COPD的生物標志物。本研究結果發現，COPD-PH組sRAGE水平高于COPD組，高sRAGE組病人AECOPD發生率高于低HMGB1組，表明sRAGE與COPD的發生發展有關。同時二元Logistic回歸分析結果，sRAGE水平是COPD病人繼發PH的獨立危險因素。ROC曲線分析發現，當血清sRAGE水平為191.62 ng/L時，其預測COPD病人發生PH的AUC是0.850，靈敏度和特異度分別為92.22%和77.78%，以上研究表明，血清sRAGE水平在早期診斷COPD病人發生PH中具有一定的價值。相關性分析結果顯示，COPD繼發PH病人HMGB1與sRAGE水平呈正相關，且二者聯合預測COPD病人發生PH的AUC是0.902，其靈敏度和特異度分別為84.44%和92.50%，分析HMGB1可能通過調控sRAGE表達誘導呼吸道炎癥反應，進而參與COPD的發生發展過程，且HMGB1與sRAGE聯合檢測對早期預測COPD病人繼發PH具有較高的臨床參考價值。

綜上所述，COPD繼發PH病人血清HMGB1與sRAGE水平顯著增高，均是影響COPD病人發生PH的獨立危險因素，且二者的表達水平可作為早期診斷COPD病人發生PH的重要指標之一，在早期預判COPD病人繼發PH具有一定的參考價值。但本研究僅是通過小樣本量初步探討了COPD病人血清HMGB1與sRAGE水平及其對COPD發生PH的預測價值，未深入研究其他組織或血管中HMGB1、sRAGE水平，且二者并未增加HMGB1、sRAGE相關基因敲除和過表達方面的細胞動物研究，故本研究具有一定的局限性，仍需今后深入探討。