PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10联合检测在慢性阻塞性肺疾病气道炎症中的诊断意义

刘振坤，乔明涛，安瑞肖，方 彬 ，王美玲，宫铁锋，胡云朋，何 盼

(河北省涿州市医院 a.呼吸内科，b.急诊科，c.内分泌科，河北 涿州 072750)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)主要是与吸烟有关的疾病，影响全世界数百万人，对个体患者和整个社会产生巨大影响[1]。虽然该病在40～50岁临床上明显，但其起源可以在生命的早期开始[2]。因此，对其诊断尤为重要。降钙素原(PCT)是降钙素的激素原，由甲状腺分泌，在健康状态下微量存在，已有研究报道COPD患者的PCT蛋白水平明显上升[3]。类Chitinase蛋白(YKL-40)是一种几丁质结合糖蛋白，由活化的巨噬细胞、软骨细胞、中性粒细胞和滑膜细胞分泌，其水平在炎性疾病，糖尿病，心血管疾病和肿瘤中增加，YKL-40在评估COPD患者预后水平中其重要作用[4]。细胞间粘附分子-1(sICAM-1)是对脑血管内皮细胞，星形胶质细胞，小神经胶质细胞以及神经元有影响的跨膜蛋白，由血管内皮细胞分泌，广泛分布于成熟的大脑中，但是COPD患者血清中的sICAM-1水平在治疗前后显著变化[5]。肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TRAIL)是TNF超家族的II型跨膜蛋白，且大多数细胞均分泌TRAIL，其作为细胞外信号调控细胞程序性细胞死亡，Wu等发现TRAIL的蛋白水平在COPD患者血清中显著升高[6]。干扰素-γ诱导蛋白10 (IP-10)作为炎性细胞因子起作用，由单核细胞，内皮细胞和成纤维细胞分泌，其在与T淋巴细胞上表达的受体CXCR3结合后导致免疫激活，而在COPD患者中，IP-10的水平与炎性因子密切相关[7]。本研究探讨PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10联合检测在COPD中的诊断意义，现报道如下。

1 资料与方法

1.1一般资料2015年6月至2018年6月我院收治的COPD患者140例，纳入标准：按照美国胸科协会和欧洲呼吸学会公布的COPD诊断标准[8]，即吸入支气管舒张剂后的FEV1/FVC<70%，COPD急性加重期定义为患者呼吸道症状恶化程度超过日常可变范围，伴随咳嗽、痰量增多和喘息加重。稳定期患者在过去3个月内病情无急性加重。排除标准：近3个月接受糖皮质激素类药物治疗的患者；患有除COPD外其他呼吸道疾病的患者；患有代谢疾病的患者。男75例，女65例，年龄(54±19)岁，病程5～18年[(9±6.82)年]。其中COPD急性加重期82例(COPD加重组)，男44例，女38例，年龄(52±17)岁，病程5～17年[(8±4.81)年]；COPD稳定期58例(COPD稳定组)，男31例，女27例，年龄(56±20)岁，病程5～18年[(10±5.12)年]。纳入同期我院70例健康体检志愿者为对照组，男35例，女35例，年龄(53±12)岁。各组一般资料比较差异均无统计学意义(P> 0.05)。该研究获我院伦理委员会的批准且受试者均签署知情同意书。

1.2方法抽取研究对象清晨空腹肘前静脉血6 ml，进行酶联免疫吸附试验(ELISA)。PCT、YKL-40、sICAM-1和IP-10 ELISA试剂盒购自上海邦奕生物科技有限公司(货号：BYE10932，BYE11849，BYE10419，BYE10415)。TRAIL ELISA试剂盒购自上海瓦兰生物科技有限公司(货号：E04134)。均按照试剂盒说明书进行操作。

1.3统计学方法采用PRISM 7.0软件进行数据分析。多组间计量资料比较采用单因素方差分析及q检验。应用受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)分析PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10检测COPD的临床诊断价值。P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1三组血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10表达量比较COPD急性加重期患者血清PCT、YKL-40、sICAM-1和IP-10表达量明显高于COPD稳定期患者和健康体检志愿者(P< 0.05)；其血清TRAIL表达量高于健康体检志愿者(P< 0.05)，但与COPD稳定期患者比较，差异无统计学意义(P> 0.05)。COPD稳定期患者血清PCT、YKL-40、sICAM-1和IP-10表达量高于健康体检志愿者(P< 0.05)。见表1。

表1 三组血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10表达量比较

*与COPD稳定组比较，P< 0.05；▲与对照组比较，P< 0.05

2.2COPD急性加重期与COPD稳定期患者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的AUC、灵敏度、特异度和截断值PCT的ROC曲线的AUC为0.85±0.05(95%CI：0.7486～0.9536)，以PCT的阳性临界值，其诊断灵敏度为86%，特异度为80%；YKL-40的ROC曲线的AUC为0.82±0.06(95%CI：0.7164～0.9414)，以YKL-40的阳性临界值，其诊断灵敏度为76%，特异度为86%；siCAM-1的ROC曲线的AUC为0.78±0.06(95%CI：0.6509～0.9024)，以siCAM-1的阳性临界值，其诊断灵敏度为80%，特异度为80%；IP-10的ROC曲线的AUC为0.89±0.05(95%CI：0.7392～0.9586)，以IP-10的阳性临界值，其诊断灵敏度为93%，特异度为80%；TRAIL的ROC曲线的AUC无统计学意义。见图1，表2。

图1 COPD急性加重期与COPD稳定期患者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的ROC曲线

检测变量灵敏度(%)特异度(%)截断值AUCP95%CIPCT86800.670.85±0.05<0.00010.7486～0.9536YKL-4076860.630.82±0.06<0.00010.7164～0.9414sICAM-180800.60.78±0.060.00020.6509～0.9024TRAIL73600.30.60±0.070.16910.4563～0.7504IP-1093800.730.84±0.05<0.00010.7392～0.9586

2.3COPD急性加重期患者与健康体检志愿者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的AUC、灵敏度、特异度和截断值PCT的ROC曲线的AUC为0.79±0.06(95%CI：0.6792～0.9186)，以PCT的阳性临界值，其诊断灵敏度为80%，特异度为80%；YKL-40的ROC曲线的AUC为0.81±0.05(95%CI：0.7016～0.9361)，以YKL-40的阳性临界值，其诊断灵敏度为86%，特异度为76%；siCAM-1的ROC曲线的AUC为082±0.05(95%CI：0.7128～0.9338)，以siCAM-1的阳性临界值，其诊断灵敏度为80%，特异度为80%；TRAIL的ROC曲线的AUC为074±0.07(95%CI：0.6178～0.8789)，以TRAIL的阳性临界值，其诊断灵敏度为90%，特异度为76%；IP-10的ROC曲线的AUC为0.76±0.06(95%CI：0.6336～0.8909)，以IP-10的阳性临界值，其诊断灵敏度为76%，特异度为80%。见图2、表3。

图2 COPD急性加重期患者与健康体检志愿者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的ROC曲线

检测变量灵敏度(%)特异度(%)截断值AUCP95%CIPCT80800.600.79±0.06<0.00010.6792～ 0.9186YKL-4086760.630.81±0.05<0.00010.7016～ 0.9361sICAM-180800.600.82±0.05<0.00010.7128～0.9338TRAIL90760.570.74±0.070.00100.6178～0.8789IP-1076800.570.76±0.060.00050.6336～0.8909

2.4COPD稳定期患者与健康体检志愿者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的AUC、灵敏度、特异度和截断值PCT的ROC曲线的AUC为0.78±0.06(95%CI：0.666～0.9129)，以PCT的阳性临界值，其诊断灵敏度为83%，特异度为80%；YKL-40的ROC曲线的AUC为0.75±0.07(95%CI：0.6285～0.8881)，以YKL-40的阳性临界值，其诊断灵敏度为76%，特异度为80%；siCAM-1的ROC曲线的AUC为0.78±0.06(95%CI：0.6531～0.9102)，以siCAM-1的阳性临界值，其诊断灵敏度为83%，特异度为76%；TRAIL的ROC曲线的AUC为0.78±0.06(95%CI：0.6701～0.9066)，以TRAIL的阳性临界值，其诊断灵敏度为80%，特异度为76%；IP-10的ROC曲线的AUC为0.81±0.05(95%CI：0.7043～0.9324)，以IP-10的阳性临界值，其诊断灵敏度为87%，特异度为76%。见图3、表4。

图3 COPD稳定期患者与健康体检志愿者血清PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的ROC曲线

检测变量灵敏度(%)特异度(%)截断值AUCP95%CIPCT83800.630.78±0.060.00010.666～ 0.9129YKL-4076800.570.75±0.070.00060.6285～ 0.8881sICAM-183760.600.78±0.60.00020.6531～ 0.9102TRAIL80760.570.78±0.060.00010.6701～ 0.9066IP-1087760.630.81±0.05<0.00010.7043～0.9324

3 讨论

在中国，COPD是最常见的慢性疾病之一，在40岁以上的人群中患病率为8.2%[10]，早诊早治尤为重要。呼吸道感染是COPD常见的并发症，而气道炎症在COPD的发病中起重要作用。本研究检测的PCT和TRAIL主要针对呼吸道感染，而YKL-40、IP-10和sICAM-1主要针对气道炎症。Bu 等发现COPD患者血清PCT高于正常值[11]。Qian等发现阳性细菌痰培养的AECOPD患者的PCT表达量高于阴性培养的患者[12]。本研究发现，COPD急性加重期患者血清PCT表达量高于COPD稳定期患者和健康体检志愿者，COPD稳定期患者血清PCT表达量高于健康体检志愿者；且COPD急性加重期与COPD稳定期患者的灵敏度和特异度分别为86%和80%；与健康体检志愿者的灵敏度和特异度分别为83%和80%。显示了其在甄别COPD急性加重期患者、COPD稳定期患者和健康体检志愿者中的较高诊断效能。COPD患者PCT的高表达可能与其感染细菌相关[13]，这也可能是COPD患者常伴有反复的呼吸道感染的结果[14]。气道炎症在COPD的发病机制中起关键作用，然而，临床实践中使用的方法不适合评估气道炎症[15，16]。

YKL-40与普遍表达的几丁质结合但缺乏几丁质酶活性。以前的研究表明，YKL-40与各种病理状况相关，其特征是异常细胞生长，组织炎症和重塑，如哮喘，特发性肺纤维化(IPF)和过敏性鼻炎[17～20]。本研究发现，YKL-40在COPD急性加重期患者血清中的水平高于COPD稳定期患者和健康体检志愿者，COPD稳定期患者血清YKL-40水平高于健康体检志愿者；这暗示YKL-40所相关的气道炎症在COPD的发病机制中起重要作用。且健康体检志愿者与COPD急性加重期患者的灵敏度和特异度分别为86%和76%；COPD稳定期患者与健康体检志愿者的灵敏度和特异度分别为76%和80%。显示了其在甄别COPD急性加重期患者、COPD稳定期患者和健康体检志愿者中的较高诊断效能。这些发现表明，YKL-40对COPD炎症的发病机制具有潜在影响，可作为组织炎症部位粒细胞功能的特异性血清学标志物。

sICAM-1是在肺泡上皮和血管内皮上表达的细胞粘附分子，并且被认为在中性粒细胞募集和运输到肺中起关键作用[21]。本研究发现，sICAM-1在COPD急性加重期患者血清中的水平高于COPD稳定期患者和健康体检志愿者，COPD稳定期患者血清sICAM-1水平高于健康体检志愿者。肺泡的初始损伤(包括白细胞介素1和肿瘤坏死因子α)可刺激sICAM-1的表达，细胞因子释放，之后引起炎症反应[22]。COPD患者血清sICAM-1水平异常升高可能是导致异常炎症反应的原因之一。且健康体检志愿者与COPD急性加重期患者的灵敏度和特异度分别为80%和70%；COPD稳定期患者与健康体检志愿者的灵敏度和特异度分别为83%和76%。显示了其在甄别COPD急性加重期患者、COPD稳定期患者和健康体检志愿者中的较高诊断效能。

TRAIL是由大多数正常组织细胞产生和分泌的细胞因子，主要通过与某些死亡受体结合来促进细胞凋亡[23]。本研究发现，TRAIL在COPD患者血清中的水平高于健康体检志愿者，但其在COPD稳定期和COPD急性加重期患者的表达差异无统计学意义。暗示机体内免疫细胞异常表达了TRAIL。据报道，TRAIL可通过激活NF-κB诱导平滑肌细胞增殖，诱导胰岛素样生长因子-1受体，这可能在COPD血管重塑中发挥作用[24]。虽然，TRAIL在甄别COPD稳定期患者和COPD急性加重期患者时无统计学意义，但是其在甄别COPD患者和健康体检志愿者有较好的灵敏度和特异度，暗示了其可作为诊断慢肺阻的一种潜在标志物。

本研究发现，IP-10在COPD急性加重期患者血清中的水平高于COPD稳定期患者和健康体检志愿者，COPD稳定期患者血清IP-10水平高于健康体检志愿者。IP-10一直被认为是随着HRV的感染表达量会升高，是HRV感染的标志物[25]。且Yin等发现HRV阳性的COPD患者的IP-10水平高于HRV阴性的COPD患者[26]。暗示HRV的感染可能在COPD患者病情恶化时其重要作用。IP-10在健康体检志愿者与COPD急性加重期患者的灵敏度和特异度分别为76%和80%；COPD稳定期患者与健康体检志愿者的灵敏度和特异度分别为86%和76%。显示了其在甄别COPD急性加重期患者、COPD稳定期患者和健康体检志愿者中的较高诊断效能。

根据PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10的ROC曲线截断值，在COPD急性加重期患者与COPD稳定期的诊断中，PCT、YKL-40、sICAM-1、IP-10的准确性较好，而TRAIL无诊断价值。在COPD急性加重期患者与健康体检志愿者的诊断中，PCT、YKL-40、sICAM-1的准确性较好，TRAIL、IP-10的准确性一般。在COPD稳定期患者与健康体检志愿者的诊断中，PCT、sICAM-1、IP-10的准确性较好，YKL-40、TRAIL的准确性一般。

综上所述，PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10联合检测可作为诊断COPD加重期和COPD稳定期的潜在标志。本研究的不足之处在于未与传统的影像学的诊断方法比较，且未对不同肺功能分级的患者进行不同的PCT、YKL-40、sICAM-1、TRAIL和IP-10检测分析。