慢性阻塞性肺疾病稳定期患者呼出气冷凝液中分泌性白细胞蛋白酶抑制剂的检测及其意义

李 晶 张固琴 王丽慧

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一种气道不完全可逆性气流受限为特征，累及各级支气管、肺泡以及肺血管的慢性炎症性疾病。活化的炎症细胞如中性粒细胞等不仅释放白三烯B4、白介素-6(interleukin-6, IL-6)等多种炎性细胞因子，同时还可释放弹力蛋白酶、基质金属蛋白酶等物质其可直接破坏肺组织的结构蛋白，导致肺组织病变如肺气肿等[1]。分泌性白细胞蛋白酶抑制剂(secretory leukocyte protease inhibitor, SLPI)作为肺部最重要的蛋白酶抑制剂，是近几年国外关于COPD研究的热点之一。呼出气冷凝液(exhaled breath condensate, EBC)的收集和检测是一种简便易行、可以重复应、患者易耐受的肺部疾病检查方法，能够动态监测气道炎症状态，评估肺部疾病情况。本研究通过检测稳定期COPD患者EBC中SLPI水平，分析COPD稳定期患者肺组织局部是否存在蛋白酶-抗蛋白酶失衡，探讨SLPI在COPD发生发展中的作用。

资料与方法

一、临床资料

20例COPD稳定期患者为2013年7月至2013年10月期间在我院门诊或住院治疗的患者，其诊断均符合中华医学会呼吸病学会所制定的标准[1]，并排除其它严重心、肺、肝、肾等脏器严重疾病。对照组20例健康志愿者均为在我院体检的健康中老年志愿者。

二、EBC的收集

利用Ecoscrecn (Erich Jaeger Company) EBC收集仪采集COPD稳定期患者和健康对照者EBC。收集方法：受试者先平静休息15 min，生理盐水漱口，夹紧鼻夹、紧含口器不漏气，平静呼吸10 min后,收集冷凝液约2 ml，转移到冷冻管内，通氩气10 min(流量约350 ml/min)，待标本气体标准化后检测。

三、SLPI的检测

采用酶联免疫吸附法检测EBC中SLPI水平(试剂盒购于美国BIOLEGEND 公司，灵敏度<10 pg/L)。酶标仪为BioceIIHT2型酶联免疫检测仪，具体操作严格按试剂盒说明书进行。

四、肺功能检测

应用Peakman 8简易床边肺功能仪于收集EBC前检测肺功能，记录FEV1及FVC等参数，重复测定3次，取最大值，记录FEV1%pred、PEF及FEV1/FVC值等参数。

五、统计学方法

所得数据使用SPSS 17.0统计软件进行分析。COPD组与健康对照组SLPI测定值之间差异的比较，采用独立样本t检验；COPD组患者和健康对照组年龄比较，采用独立样本t检验；性别、吸烟比例之间差异的比较，采用χ2检验，相关性分析采用Pearson直线相关；P<0.05表示差异有统计学意义。

结 果

一、两组间一般特征及EBC中SLPI浓度的比较

COPD组与健康对照组的年龄、性别、吸烟史差异无显著性意义，P>0.05。COPD组EBC中SLPI水平(418.7±67.5 pg/ml)高于健康对照组(275.5± 72.6 pg/ml)，两组之间差异具有统计学意义P<0.05，见表1。

表1 COPD组和健康对照组的一般特征和EBC中SLPI浓度

二、COPD组患者肺功能与SLPI水平的相关性

COPD组EBC中SLPI浓度与患者FEV1占预计值%、PEF呈正相关，相关系数r分别为0.468、0.537，P均<0.05。

讨 论

目前多数学者认为弹性蛋白酶-抗蛋白酶失衡是COPD发生、发展的重要机制之一。中性粒细胞弹力蛋白酶(neutrophil elastase, NE)可分解人体的连接组织和蛋白聚糖，直接损伤肺组织的结构蛋白，导致肺气肿的形成。同时，NE还能促进气道上皮细胞释放炎性细胞因子如IL-8等，促进气道炎症的发生发展[2]。故NE被认为是肺脏炎性损伤级联反应的终末效应因子。目前人体中已发现多种NE的抑制剂，其中自然分布于支气管肺组织的NE抑制剂有3种，即α-抗胰蛋白酶-1、SLPI、Elafin。SLPI是一种嗜中性弹性蛋白酶阳离子抑制剂，主要来源于气道上皮细胞、Ⅱ型肺泡细胞分泌。

近年来SLPI在COPD发生发展中的作用已成为国内外的研究热点。Kersul等[3]检测了17例COPD患者急性加重期及稳定期血清SLPI水平，结果显示COPD患者稳定期血清SLPI水平明显高于健康对照组，但COPD患者急性加重期血清SLPI水平与稳定期对比无显著差异。Pant等[4]对比24例AECOPD患者治疗前后血清SLPI水平后发现，AECOPD经治疗病情稳定后血清SLPI水平显著上升，而且Tateosian等[5]的研究结果也与之类似。国外多数学者认为COPD患者机体SLPI水平高于正常健康者，且其在疾病加重期急剧下降，这可能与COPD患者机体内蛋白酶-抗蛋白酶之间平衡密切相关。正常健康者机体内蛋白酶-抗蛋白酶处于低水平平衡状态，肺组织结构蛋白不被破坏。而稳定期COPD患者机体内蛋白酶水平略高于抗蛋白酶水平，但两者在高水平大致平衡，所以患者病变肺组织结构蛋白不被进一步明显破坏。当COPD患者因感染、缺氧等因素导致COPD患者病情加重时，在各种炎性因子刺激下，机体炎性细胞大量释放弹力蛋白酶、金属蛋白酶、组织蛋白酶G等蛋白酶，同时机体内源性抗蛋白酶被大量消耗，其活性被炎性细胞因子所抑制，蛋白酶-抗蛋白酶系统严重失衡，大量肺组织结构被蛋白水解酶破坏，肺部病变进行性加重，即表现为肺功能下降、肺气肿进一步加重[6]。

考虑到呼吸系统的SLPI的主要为支气管上皮细胞、Ⅱ型肺泡细胞等管腔上皮细胞所分泌，我们认为呼吸道内衬液较血清是一种更好的反映呼吸系统的SLPI含量的标本。Hollander等[7]检测了25例COPD患者支气管镜肺泡灌洗液及血清SLPI浓度，结果显示支气管灌洗液的SLPI浓度明显高于血清，且较血清SLPI水平与疾病严重程度有更好的相关性。但由于支气管镜是一种有创性检查,患者不易接受,临床上很难短期内重复检查，且支气管镜检查本身有一定风险，可并发各种较严重并发症，故临床支气管灌洗液的检测在临床实际应用中受到很大的限制。EBC成分测定是近年来新发现的评价气道炎症状态的方法，因其临床操作简便易行、无创伤、结果与肺功能相关性高，又被称为生化肺功能检测[8-11]。

本研究检测了20例COPD稳定期患者及20例健康体检者EBC中SLPI水平，结果表明COPD稳定期患者较健康人群肺组织局部SLPI表达水平上调，且EBC中SLPI浓度与患者FEV1%预计值、PEF密切相关。本研究结果提示SLPI与COPD疾病的严重程度密切相关，分析可能与以下原因有关：①COPD患者蛋白酶-抗蛋白酶平衡系统的失衡主要存在于支气管肺组织局部，而其他研究大多以受试者血清为研究标本，EBC较血清能更好地反映支气管肺组织局部的疾病状况；②SLPI作为一种蛋白酶抑制剂，在支气管肺组织局部形成一种抗蛋白酶屏障，防止过量的蛋白酶对肺组织结构蛋白的破坏，避免肺气肿等病变的进展，从而稳定了患者的部分肺功能；③SLPI可抑制多种炎性细胞因子如NF-κB、IL-10、IL-6、TNF-α等的表达，达到抑制炎性细胞因子级联反应进程，减轻炎性细胞因子对支气管肺组织的损伤，从而在阻止COPD病情进展中发挥重要作用[12]。

COPD稳定期患者肺组织局部存在弹性蛋白酶-抗蛋白酶失衡，EBC中SLPI与COPD稳定期患者临床肺功能密切相关，可作为一个新的COPD生物学检测标志物。

参 考 文 献

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2 Weldon S, McGarry N, Taggart CC, et al. The role of secretory leucoprotease inhibitor in the resolution of inflammatory responses[J]. Biochem Soc Trans, 2007, 35(Pt 2): 273-276.

3 Kersul AL, Iglesias A, Ríos ?, et al. Molecular mechanisms of inflammation during exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease[J]. Arch Bronconeumol, 2011, 47(4): 176-183.

4 Pant S, Walters EH, Griffiths A, et al. Airway inflammation and anti-protease defences rapidly improve during treatment of an acute exacerbation of COPD[J]. Respirology, 2009, 14(4): 495-503.

5 Tateosian NL, Costa MJ, Guerrieri D, et al. Inflammatory mediators in exhaled breath condensate of healthy donors and exacerbated COPD patients[J]. Cytokine, 2012, 58(3): 361-367.

6 冯恩志, 杨生岳, 闫自强, 等. 诱导痰中白介素-8和白介素-10与高原慢性阻塞性肺疾病急性加重期合并慢性肺心病发病的关系及其干预的研究[J/CD]. 中华肺部疾病杂志: 电子版, 2012, 5(5): 408-413.

7 Hollander C, Sitkauskiene B, Sakalauskas R, et al. Serum and bronchial lavage fluid concentrations of IL-8, SLPI, sCD14 and sICAM-1 in patients with COPD and asthma[J]. Respir Med, 2007, 101(9): 1947-1953.

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9 Antczak A, Ciebiada M, Pietras T, et al. Exhaled eicosanoids and biomarkers of oxidative stress in exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease[J]. Arch Med Sci, 2012, 8(2): 277-285.

10 García-Rio F, Romero D, Lores V,et al. Dynamic hyperinflation, arterial blood oxygen, and airway oxidative stress in stable patients with COPD[J]. Chest, 2011, 140(4): 961-969.

11 Brindicci C, Ito K, Torre O, et al. Effects of aminoguanidine, an inhibitor of inducible nitric oxide synthase, on nitric oxide production and its metabolites in healthy control subjects, healthy smokers, and COPD patients[J]. Chest, 2009, 135(2): 353-367.

12 Wex T, Sokic-Milutinovic A, Todomvic V, et al. Down-regulation of secretory leukocyte protease inhibitor expression in gastric mucosa is a general phenomenon in Helicobacter pylori-related gastroduodenal diseases[J]. Dig Dis, 2004, 22(4): 390-395.