肺表面活性蛋白D在慢性阻塞性肺疾病中的研究进展

梁程程,史家欣,赵新成,李家树※

(1.徐州医科大学附属连云港医院呼吸内科，江苏 连云港 222000;2.南京医科大学连云港临床医学院呼吸内科，江苏 连云港 222000)

慢性阻塞性肺疾病是一种以持续气流受限为特征的疾病，气流受限多呈进行性发展[1]。大数据下，2012—2015年中国慢性阻塞性肺疾病患者(40岁以上)的数量较2002—2004年上涨了67%[2]。我国慢性阻塞性肺疾病患者已超1亿人，成为仅次于高血压、糖尿病的第3大常见病[2]。评估慢性阻塞性肺疾病患者病情的方法包括肺功能分级、改良版英国医学研究委员会呼吸问卷(评估呼吸困难)、慢性阻塞性肺疾病患者自我评估测试(评估所有症状的评分及既往的急性加重史)[1]，以上方法均具有一定的局限性：肺功能检测与临床医师的经验及患者的配合度相关，存在禁忌证如气胸、严重肺大疱等，慢性阻塞性肺疾病急性加重期大部分患者因症状加重而无法完善肺功能检查；改良版英国医学研究委员会呼吸问卷和慢性阻塞性肺疾病患者自我评估测试评分有很大的主观性。为帮助评估和开发慢性阻塞性肺疾病生物标志物，研究者制订了生物标志物的5个标准，包括生物学的合理性、与疾病的独立关联、严格的临床结果、干预措施，以及临床结果的变化是否反映生物标志物的变化[3]。肺表面活性蛋白D(surfactant protein D，SP-D)具有良好的稳定性和重现性，其是重要的血清学炎性标志物[4]。现就SP-D的研究进展综述如下。

1 SP-D概述

1.1SP-D的结构及生物学分布 SP-D是胶原凝集素家族的亲水性大分子糖蛋白，主要由肺泡Ⅱ型上皮细胞和呼吸性细支气管上的无纤毛clara细胞合成和分泌。SP-D在肺内含量极高，其还广泛分布在胃肠道黏膜、唾液腺、胰腺、心、脑、肾等组织和器官中，但含量极低[5-6]。SP-D在妊娠16～20周的羊水中低水平存在，后随妊娠时间的延长SP-D水平逐渐升高，此外在妊娠16～21周的终末细支气管上皮中也可检测到SP-D的存在[7-8]。

1.2SP-D的生物学作用 SP-D是一种重要的调控蛋白，根据环境和自身结构发挥抗炎或促炎作用。SP-D由球状头部区域和胶原尾部区域构成。炎症抑制取决于头部，其与信号抑制性调节蛋白-α结合，抑制核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)的活化：①可凝集病原菌，促进免疫细胞趋化；②与吞噬细胞膜受体相互作用以增加受体的活性及吞噬作用；③可抑制细胞和炎症介质的合成和释放。SP-D尾部结构域通过结合CD91和钙网蛋白，使P38磷酸化，导致NF-κB活化，从而发挥促炎症功能。稳定状态下，SP-D作为十二聚体存在，头部暴露于外部环境并隐藏尾部；当受到某些氧化刺激时，十二聚体变为三聚体或单体，尾部区域暴露，从而发生炎症反应。免疫细胞、细胞因子/趋化因子以及表面受体受SP-D的调节，以响应特定微环境中的病原体和过敏原[9-11]。

2 SP-D与慢性阻塞性肺疾病的关系

2.1SP-D在慢性阻塞性肺疾病诊断中的价值 对于首次就诊的患者，年龄>40岁，存在呼吸困难、慢性咳嗽、慢性咳痰、反复下呼吸道感染等症状，或合并一些危险因素：①宿主因素，如遗传因素、先天发育异常等；②吸烟，包括当地流行的烟草制品；③家庭烹调和取暖燃料产生的烟雾；④职业粉尘、蒸汽、烟雾、气体以及其他化学物质以及慢性阻塞性肺疾病家族史和(或)幼年因素(出生低体重、幼年反复呼吸道感染等)，以上危险因素出现的越多，慢性阻塞性肺疾病的可能性越大，需要完善肺功能检查。

研究表明，健康受试者血清SP-D的水平在6个月内是相对稳定的，但存在小而明显的昼夜变异[12]。研究表明，慢性阻塞性肺疾病与血清SP-D水平存在相关性，慢性阻塞性肺疾病急性加重者血清SP-D的水平较稳定期和健康对照组明显升高，而慢性阻塞性肺疾病稳定期患者较健康对照组高[13-14]。Nayak等[15]研究发现，急性加重期血清中SP-D的水平如较疾病稳定期升高，且肺泡灌洗液中的水平则下降，考虑与肺泡毛细血管通透性增加、肺部产生增加及SP-D从炎症循环中清除减少有关。吸烟是慢性阻塞性肺疾病最重要的环境危险因素，吸烟与肺功能下降有关，但吸烟与肺功能衰退无典型线性关系，所有吸烟者中有15%～20%发展为慢性阻塞性肺疾病[16]。对小鼠和人类受试者的研究显示，在香烟烟雾暴露后的急性和慢性肺损伤中，SP-D的水平梯度允许呼吸道合成的SP-D渗露到血液中[17-18]。有研究发现，吸烟可破坏SP-D的四级结构，故吸烟者血清SP-D的水平较健康受试者低，而在慢性阻塞性肺疾病吸烟者中则显著升高，但在肺组织中SP-D的水平则显著降低[19]。但也有学者未发现吸烟与血清SP-D水平间有相关性[20]。张金梅等[21]采用烟熏及气管内注入脂多糖的方法建立了慢性阻塞性肺疾病模型，研究发现，血清及肺组织中SP-D的水平明显升高，认为血清与肺组织中的SP-D呈正相关，考虑到烟熏及内毒素诱导的炎症反应可使肺组织产生一种保护性反应，代偿性增加SP-D的表达，且吞噬SP-D的中性粒细胞和巨噬细胞在肺组织内也大量增加。Lomas等[22]研究发现，慢性阻塞性肺疾病患者血清SP-D的中位值相对于目前或过去未发生呼吸阻塞的吸烟者更高，由于非吸烟者与现在或曾经吸烟者血清SP-D的水平差异较大，因此推断血清SP-D是吸烟的重要生物标志物。

2.2SP-D与慢性阻塞性肺疾病治疗 从戒烟和吸氧的角度来看，目前尚无有效的治疗方法可以延长慢性阻塞性肺疾病患者的生存期或预防疾病进展，其中一个重要原因是疾病的异质性和复杂性。使用类固醇激素治疗慢性阻塞性肺疾病已达成共识，Lomas等[22]研究发现，慢性阻塞性肺疾病患者口服皮质类固醇治疗后血清SP-D的水平快速且明显下降，停止治疗后，血清SP-D的水平又回到基线水平。一项多中心临床试验给予重度和极重度慢性阻塞性肺疾病患者吸入糖皮质激素、吸入糖皮质激素+长效β2受体激动剂和安慰剂治疗4周，结果发现，与吸入安慰剂组相比，吸入糖皮质激素组和吸入糖皮质激素+长效β2受体激动剂组患者血清SP-D的水平显著降低，而C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)和白细胞介素-6的水平未见明显改变[23]。冯志军和滕伟[24]研究表明，应用吸入糖皮质激素+长效β2受体激动剂或单用糖皮质激素吸入剂治疗可明显降低慢性阻塞性肺疾病稳定期患者血清SP-D的水平，但CRP无明显降低。有研究发现，慢性阻塞性肺疾病急性加重患者经治疗后SP-D的水平至第5天后开始下降，第14天明显下降，并在第30天继续下降[13]。Sims等[20]在体外应用地塞米松诱导成年大鼠肺分离的肺泡Ⅱ型上皮细胞的SP-D信使RNA和蛋白质表达，支持类固醇皮质激素在体外对SP-D转录有调控作用，推测吸入性皮质类固醇诱导成年人肺中SP-D的表达，并鉴于SP-D作为肺先天性免疫控制和炎症调节剂的重要性，考虑低水平SP-D可能在慢性阻塞性肺疾病的发病和进展中起作用。因此，慢性阻塞性肺疾病急性加重患者经治疗后血清SP-D水平的下降考虑与应用类固醇皮质激素抑制炎症导致的通透性改善有关。

慢性阻塞性肺疾病的特征性病理改变发生在气道、肺实质和肺血管，肺组织不同部位出现慢性炎症，特异性炎症细胞增多，导致反复损伤与修复，随之结构发生改变。呼吸道对慢性刺激物(如香烟烟雾)的正常炎症反应产生变化，导致肺气肿及肺纤维化[25]。敲除小鼠的SP-D基因发现，巨噬细胞被激活，肺泡内脂质大量增加，表面活性物质的超微结构发生改变，气道氧化应激增加，可发展为肺气肿[26-27]，使用SP-D重组片段治疗后可逆转这些病理变化[28]。Obeidat等[29]发现，在全基因组意义上染色体6(人类白细胞抗原区)、10(SFTPD基因)以及16(ATP2C2基因)三个区域与血清SP-D的水平相关，应用孟德尔随机法分析发现，与血清SP-D水平升高相关的基因变异降低了慢性阻塞性肺疾病的发生风险，并减缓了肺功能下降，建立了增加SP-D水平与防止慢性阻塞性肺疾病风险和进展之间的因果关系[29]。基因多态性的发现为慢性阻塞性肺疾病患者应用靶向治疗提供了证据。

2.3SP-D与慢性阻塞性肺疾病的严重程度及预后评估 肺功能是诊断慢性阻塞性肺疾病的金标准，目前使用以下两个标准诊断慢性阻塞性肺疾病：①应用支气管扩张剂后第1秒用力呼气量占用力肺活量百分比(forced expiratory valume in first second/forced vital captical，FEV1/FVC)<0.70；②应用支气管扩张剂后FEV1/FVC小于健康人群数值的5%以下[1,30]。研究表明，肺功能损伤达中度的慢性阻塞性肺疾病患者中约有20%急性发作时可能需要频繁使用抗菌药和(或)糖皮质激素，肺功能重度、极重度患者病情恶化得更加明显[31]。肺有强大的代偿能力，肺部形态学改变早于临床症状及气流受限的改变，肺组织破坏30%以上才可能引起肺功能的改变，且咳嗽、咳痰症状因日间变异可先于气流受限发展多年[32]。某些药物的应用可影响早期肺功能的判断，如应用抗氧化剂(如乙酰半胱氨酸)可导致呼气功能受限不明显。此外，对于不同年龄段的人群来说，采用固定的FEV1/FVC比值会导致过度诊断及漏诊。

一项纳入了2 000例受试者且随访5年的研究发现，在确诊的慢性阻塞性肺疾病患者中，病情恶化与肺功能的加速丧失有关，每一次恶化与23 mL/年的额外下降有关，每一次严重恶化与87 mL/年的额外下降有关；在无气流阻塞的受试者中，急性呼吸事件与额外的FEV1下降无关[33]。

肺功能提示气道气流受限程度，目前关于血清SP-D与肺功能的相关性仍存在争议。国外学者发现，慢性阻塞性肺疾病稳定期患者血清SP-D的水平与FEV1占预计值百分比呈负相关[14，34]。国内有研究证实，血清SP-D与FEV1占预计值百分比、FEV1/FVC呈负相关[35]。但有学者持相反意见，Akiki等[36]发现，慢性阻塞性肺疾病患者血清SP-D与FEV1占预计值百分比或FEV1/FVC之间无明显相关性。Obeidat等[29]通过随访4 061例轻中度慢性阻塞性肺疾病吸烟患者11年发现，血清SP-D水平与FEV1存在一定的相关性，应用线性混合效应回归发现，其水平与加速下降的FEV1相关，且结果不受类固醇激素的影响。考虑不同研究之间的差异可能部分与样本量的差异、试剂的选择、受试者特征(如吸烟情况、性别)、临床操作医师、慢性阻塞性肺疾病患者的异质性、病理特征、炎症反应以及α1-抗胰蛋白酶缺乏症等有关。

Ozyurek等[14]研究认为，Ⅲ～Ⅳ级慢性阻塞性肺疾病患者血清SP-D的水平明显高于Ⅰ～Ⅱ级及健康对照者，应用多元线性回归分析发现，血清SP-D水平升高的患者与未来半年内急性加重频率明显相关，该研究支持可以使用血清SP-D水平作为慢性阻塞性肺疾病随访和进展期间肺部的特异性生物标志物。Tkacova等[37]研究表明，肺泡灌洗液中SP-D与血清中SP-D的比值越低，气道阻塞及炎症的严重程度越高。

研究发现，患有严重肺气肿的个体中血清SP-D减少，但在进展期肺气肿患者中则较高[38]。有学者通过对慢性阻塞性肺疾病患者进行3个月的随访发现，血清SP-D的水平与慢性呼吸问卷评分呈显著负相关，随着血清SP-D水平的增加，患者呼吸困难加重，健康状况恶化[34]。对生物标志物与横断面和纵向结果关联的研究发现，人克拉拉细胞蛋白、可溶性晚期糖基化终末产物受体、纤维蛋白原、CRP以及SP-D可用于检测气流受限程度；SP-D、CRP、溶性晚期糖基化终末产物受体以及纤维蛋白原可用于检测肺气肿[39]。包括SP-D在内的多种生物标志物的组合较单个生物标志物能更准确地预测气流受限、肺气肿以及死亡率。慢性阻塞性肺疾病是一种持续气流受限的疾病，治疗上仅能延缓病程，故当患者处于相对稳定期时，血清SP-D水平越低，患者肺组织的损失可能更大，对疾病严重程度及预后有一定评估价值。因此，对于慢性阻塞性肺疾病患者需要进行早期干预，从而降低进展为更严重的肺部疾病的风险，降低发作频率，缩短病程，减轻患者及医疗负担。

3 小 结

局部或全身的生物学分子指标可作为生物标志物客观测量或评估生物过程和疾病病理学，预测疾病进展以及确定治疗干预的药理学反应。但慢性阻塞性肺疾病是一种高度异质性疾病，FEV1、症状、生活质量、肺功能与一般生物标志物之间的相关性较差。故易获得且能够识别慢性阻塞性肺疾病亚型、预测慢性阻塞性肺疾病预后及评估慢性阻塞性肺疾病靶向治疗的生物学标志物至今还在探寻中。SP-D是一种肺特异性蛋白，可在血液、肺泡灌洗液以及肺组织中检验出，其与疾病的严重程度和病情恶化密切相关，且对类固醇治疗反应灵敏。但在临床工作中单一生物标志物可能不能及时、准确、充分地提示疾病的诊断，因此需要联合应用，动态监测，从而提高诊断率，评估治疗效果及预后。目前关于SP-D的相关性研究仍存在争议，SP-D是否可成为慢性阻塞性肺疾病的特异性生物学标志物及治疗靶点需要进一步深入研究。