基于代謝組學(xué)探究COPD患者KTR與CAT評(píng)分的相關(guān)性

田永建,崔順順,周 玲,譚立明,王 偉△

1.安徽省阜陽(yáng)市人民醫(yī)院檢驗(yàn)科,安徽阜陽(yáng) 236000;2.安徽省阜陽(yáng)市人民醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科,安徽阜陽(yáng) 236000;3.南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科/江西省醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌330006

色氨酸(Trp)是人體必需氨基酸,主要通過(guò)日常飲食獲取。約95%的Trp通過(guò)犬尿氨酸途徑(KP)代謝為犬尿氨酸(Kyn)。Kyn可與芳香烴受體結(jié)合,促進(jìn)CD4+T淋巴細(xì)胞分化,產(chǎn)生調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞,影響細(xì)胞因子分泌,發(fā)揮免疫抑制和炎癥調(diào)節(jié)作用[1-2]。慢性阻塞性肺疾病(COPD)以氣道內(nèi)氣流持續(xù)受阻為臨床特征,并伴有肺部氣道長(zhǎng)期慢性炎癥和氧化應(yīng)激加重[3-4]。COPD評(píng)估量表(CAT)在臨床常被用來(lái)評(píng)估COPD患者病情嚴(yán)重程度和生活質(zhì)量水平[5]。有研究表明,當(dāng)免疫系統(tǒng)被激活,吲哚胺2,3-二氧酶(IDO)活性增強(qiáng)時(shí),KP的代謝會(huì)明顯改善,血漿Trp濃度可降低25%～50%,Kyn/Trp比值(KTR)將繼續(xù)升高[6]。目前少見(jiàn)COPD患者血漿Trp、Kyn、KTR水平變化及其與CAT評(píng)分的相關(guān)性研究報(bào)道,有待進(jìn)一步探討。本研究旨在探討COPD患者KP代謝相關(guān)標(biāo)志物水平變化及其與肺功能損害嚴(yán)重程度相關(guān)性的臨床應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取阜陽(yáng)市人民醫(yī)院2021年6月至2022年9月收治的85例COPD患者作為COPD組,另選取同年齡段健康體檢者60例作為對(duì)照組。COPD組男53例,女32例;年齡52～89歲,平均(70.75±9.05)歲。對(duì)照組男40例,女20例,年齡56～84歲,平均(68.37±8.21)歲。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)納入患者均符合2020年全球GOLD指南[7]中關(guān)于COPD的診斷標(biāo)準(zhǔn);(2)患者有相應(yīng)的癥狀和體征,如:氣流阻塞、喘息、乏力等;(3)患者吸入支氣管舒張劑如沙丁胺醇后,肺功能指標(biāo)第1秒用力呼氣容積(FEV1)/用力肺活量(FVC)的比值<70%。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)合并其他肺部疾病者,如肺結(jié)核、肺纖維化、支氣管哮喘;(2)合并內(nèi)分泌代謝和免疫功能異常者;(3)合并肝腎功能?chē)?yán)重?fù)p害者;(4)合并其他炎癥性疾病者。兩組年齡、性別比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。本研究經(jīng)阜陽(yáng)市人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(2021-141),符合1964年《赫爾辛基宣言》及其后來(lái)的修正案,并獲得了所有符合條件的參與者的書(shū)面知情同意。

1.2方法

1.2.1血液樣本檢測(cè) 取所有受檢者空腹8 h靜脈血3 mL,以3 500 r/min離心10 min后分離血漿。采用美國(guó)Waters公司提供的超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀檢測(cè)Trp和Kyn水平。色譜柱為cortecs uplc C18 (規(guī)格:1.7 m,2.1 mm×150.0 mm);流動(dòng)相A為0.1%甲酸/水溶液,流動(dòng)相B為0.1%甲酸/乙腈溶液,流速為0.5 mL/min,柱溫為60 ℃;樣本體積為2 μL。梯度洗脫:流動(dòng)相B 0.0～1.0 min,1% ～ 1%;1.0～2.0 min,1% ～ 12%;2.0～5.5 min,12%～14%;5.5～6.5 min,14%～95%;6.5～7.5 min,95%～95%。質(zhì)譜法選擇電噴霧電離正離子模式掃描和多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式檢測(cè)。數(shù)據(jù)分析使用MassLynx V4.2數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(Waters公司,美國(guó))。試劑由美國(guó)Sigma-Aldrich公司和中國(guó)上海ANPEL公司提供,并嚴(yán)格按照試劑說(shuō)明書(shū)操作。

1.2.2肺功能指標(biāo)檢測(cè) 采用德國(guó)耶格Master Screen Diffusion肺功能儀檢測(cè)受檢者肺功能指標(biāo):FEV1、FVC、FEV1/FVC比值,操作嚴(yán)格按照美國(guó)胸科學(xué)會(huì)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[8]檢測(cè)肺通氣功能。分別測(cè)定3次FEV1和FVC,以肺功能最優(yōu)值為結(jié)果。

1.2.3CAT評(píng)分 CAT的項(xiàng)目包括咳嗽、咳痰、胸悶、氣喘、家務(wù)活動(dòng)、外出信心、睡眠和精力。每項(xiàng)得分為0～5分,總分為0～40分。按0～10分、>10～20分、>20～30分、>30～40分,將COPD患者分為輕度組、中度組、重度組和極重度組。

2 結(jié) 果

2.1COPD組與對(duì)照組肺功能及血漿指標(biāo)水平比較 COPD組FEV1、FVC、Trp水平及FEV1/FVC比值低于對(duì)照組,KTR高于對(duì)照組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 COPD組與對(duì)照組肺功能及血漿指標(biāo)水平比較或M(P25,P75)]

2.2不同CAT評(píng)分組患者肺功能及血漿指標(biāo)水平比較 85例COPD患者根據(jù)CAT評(píng)分分為輕度組(11例)、中度組(31例)、重度組(27例)和極重度組(16例)。4組FEV1、FVC、Trp、Kyn水平,KTR和FEV1/FVC比值比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。極重度組和重度組FEV1、FVC、Trp水平及FEV1/FVC比值低于輕度組和中度組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);極重度組的Kyn水平和KTR高于輕度組、中度組和重度組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 不同CAT評(píng)分組患者肺功能及血漿指標(biāo)水平比較或M(P25,P75)]

2.3血漿Trp、Kyn水平,KTR與肺功能指標(biāo)及CAT評(píng)分的相關(guān)性分析 FEV1、FVC、FEV1/FVC比值與Trp呈正相關(guān),與Kyn、KTR呈負(fù)相關(guān)(P<0.05);CAT評(píng)分與Trp呈負(fù)相關(guān)(P<0.05),與Kyn、KTR呈正相關(guān)(P<0.05)。見(jiàn)表3。

表3 血漿Trp、Kyn水平,KTR與肺功能指標(biāo)及CAT評(píng)分的相關(guān)性

2.4入院和出院時(shí)COPD患者CAT評(píng)分與KTR比較 COPD患者出院時(shí)CAT各項(xiàng)評(píng)分及KRT比入院時(shí)明顯下降,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表4。

表4 入院和出院時(shí)COPD患者CAT評(píng)分及KTR比較分)

3 討 論

COPD是肺部慢性炎癥性疾病,氣道的炎癥細(xì)胞長(zhǎng)期浸潤(rùn)及異常激活是導(dǎo)致病情嚴(yán)重程度加重、生活質(zhì)量下降、預(yù)后不良的主要誘因[9-10]。Trp不僅在蛋白質(zhì)的合成中發(fā)揮重要作用,而且是炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、免疫代謝過(guò)程中的重要分子底物[11-12]。

本研究發(fā)現(xiàn),COPD組FEV1、FVC、Trp水平及FEV1/FVC比值低于對(duì)照組,KTR高于對(duì)照組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。這與以往報(bào)道肺部感染患者KTR升高的研究結(jié)果相符[13]。MEIER等[13]對(duì)納入研究的患者經(jīng)過(guò)18個(gè)月的短期隨訪,發(fā)現(xiàn)KTR升高與肺功能指標(biāo)下降及患者病死率相關(guān),對(duì)短期不良結(jié)局也有很好的預(yù)測(cè)作用。既往研究認(rèn)為臨床醫(yī)生在處理住院肺部感染患者時(shí),可以通過(guò)分析常見(jiàn)臨床指標(biāo)與病情嚴(yán)重程度的相關(guān)性,準(zhǔn)確判斷病情,給出準(zhǔn)確的初始護(hù)理和治療方案[14]。此外,本研究比較了不同CAT評(píng)分組患者Kyn和Trp水平,其中最重要的是提供了COPD患者血漿中分解代謝物Trp、Kyn和KTR變化與病情嚴(yán)重程度相關(guān)性的最新證據(jù),即重度和極重度COPD患者血漿中Kyn水平和KTR進(jìn)一步升高,而Trp水平明顯降低,提示KP代謝活性升高。CHEONG等[15]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)小鼠Trp水平降低會(huì)導(dǎo)致Kyn水平升高,且能誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞凋亡和抑制T淋巴細(xì)胞的免疫應(yīng)答。由于Trp水平與T淋巴細(xì)胞的增殖發(fā)育密切相關(guān),當(dāng)COPD患者氣道內(nèi)炎癥反應(yīng)長(zhǎng)期存在或反應(yīng)程度加重時(shí),IDO活性增強(qiáng),T淋巴細(xì)胞周?chē)鶷rp減少,Kyn水平升高。當(dāng)Trp水平降低時(shí),效應(yīng)T淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的增殖和殺傷功能不斷受到抑制,導(dǎo)致機(jī)體消除病原體感染的能力下降,COPD患者易出現(xiàn)肺功能急劇下降和病情加重[16]。這些證據(jù)與之前關(guān)于COPD患者氣道存在持續(xù)性炎癥過(guò)程的觀點(diǎn)一致。另外本研究發(fā)現(xiàn)Trp、Kyn水平和KTR在不同疾病嚴(yán)重程度階段發(fā)生變化,這進(jìn)一步支持KP代謝相關(guān)產(chǎn)物Trp、Kyn和KTR可作為預(yù)測(cè)COPD嚴(yán)重程度和疾病進(jìn)展的生物標(biāo)志物。

CAT評(píng)分是一種較為全面、多維度的評(píng)價(jià)方法,能較靈敏地反映COPD急性加重的發(fā)生及對(duì)疾病預(yù)后的影響,與FEV1、FVC等反映疾病嚴(yán)重程度的常用臨床指標(biāo)有較強(qiáng)的相關(guān)性[17-18]。GIL等[19]也報(bào)道了CAT評(píng)分在評(píng)估COPD肺功能損害程度、并發(fā)癥發(fā)生率、再入院率和重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU)占用率方面具有高靈敏度。本研究對(duì)COPD患者血漿Kyn、Trp水平與CAT評(píng)分的相關(guān)性進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示CAT評(píng)分與Trp水平呈負(fù)相關(guān)(P<0.05),與Kyn、KTR呈正相關(guān)(P<0.05)。王述紅等[20]研究表明,急性加重期COPD患者肺功能下降較多,CAT評(píng)分明顯升高,與本研究結(jié)果相似。同時(shí),通過(guò)檢測(cè)患者出院時(shí)的CAT評(píng)分和KTR水平,發(fā)現(xiàn)患者出院時(shí)的CAT評(píng)分和KTR明顯下降,患者的生活質(zhì)量明顯改善,與入院時(shí)相比有很大變化。MICHAELIS等[21]通過(guò)對(duì)252例入院后呼吸道感染患者進(jìn)行隨訪研究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)患者Trp水平降低,Kyn水平升高,KTR明顯升高時(shí),重癥和極重癥患者比例明顯增加。同時(shí),患者入院后1周內(nèi)血漿中Kyn水平也有明顯變化,提示患者體內(nèi)Trp和Kyn水平與疾病嚴(yán)重程度及預(yù)后有關(guān)。由此可見(jiàn),隨著KTR的升高,COPD患者的CAT評(píng)分升高,疾病嚴(yán)重程度也隨之升高,提示Trp和Kyn水平與疾病嚴(yán)重程度及生活質(zhì)量有明顯關(guān)系,可以更好地評(píng)價(jià)患者的整體健康狀況。因此,結(jié)合CAT評(píng)分檢測(cè)Trp代謝水平可作為綜合監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)COPD嚴(yán)重程度的主要方法之一。

COPD患者KTR是臨床監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)展的一種新的生物標(biāo)志物,與CAT評(píng)分結(jié)合可以更好地評(píng)估疾病嚴(yán)重程度和預(yù)后生活質(zhì)量。未來(lái)的研究仍需要進(jìn)行多中心研究和增加樣本量,并仔細(xì)劃分樣本來(lái)驗(yàn)證本研究的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論。