急性发作期哮喘患儿血清MMP-9、MCP-1和TGF-β1水平变化及其临床意义

陈国金，黄雅玲，高健，殷佟

辽宁省健康产业集团阜新矿总医院，辽宁阜新123000

近年随着环境污染加剧，支气管哮喘(简称哮喘)的发病率呈明显上升趋势。目前，关于哮喘的发病机制尚不清楚，可能是遗传因素、环境因素、免疫因素共同作用的结果[1]。哮喘可在任何年龄发病，大多始发于5岁以前，是儿童时期最常见的慢性气道疾病，严重影响儿童的身心健康，也给家庭和社会带来沉重的经济负担[2]。目前，哮喘的临床诊断主要根据病史和体格检查，缺乏特异性的辅助检查手段。因此，深入研究哮喘发病的分子机制，寻找理想的血清标志物，对哮喘的早期诊断具有重要意义。哮喘是由多种细胞(如嗜酸性粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞等)和细胞组分共同参与的气道慢性炎症性疾病[3]。基质金属蛋白酶(MMPs)是一类高度保守的、依赖锌离子和钙离子的蛋白水解酶，主要作用是降解细胞外基质。基质金属蛋白酶9(MMP-9)是MMPs家族成员之一。有研究发现，MMP-9能够破坏肺泡基质成分，并能介导炎症细胞聚集以及损害上皮和内皮结构，从而促进气道炎症反应[4]。趋化因子是一类小细胞因子或细胞分泌的蛋白家族，具有趋化白细胞定向迁移的作用。单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)属于趋化因子家族成员之一，能够通过趋化单核巨噬细胞诱导产生多种炎症因子，促进气道局部炎症反应[5]。转化生长因子β1(TGF-β1)是一种多效性细胞因子，能够诱导大量炎症细胞趋化，促进肌成纤维细胞增殖并产生大量细胞外基质，在气道炎症反应中扮演重要角色[6]。由此推测，MMP-9、MCP-1、TGF-β1可能参与哮喘的发生、发展。本研究观察了急性发作期哮喘患儿血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平变化，并分析血清MCP-1、MMP-9、TGF-β1水平与急性发作期哮喘患儿病情程度的关系以及其对哮喘急性发作的预测价值。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2017年1月～2019年1月辽宁省健康产业集团阜新矿总医院收治的哮喘患儿133例，其中急性发作期60例(发作期组)、缓解期73例(缓解期组)。根据典型的临床症状和体征，除外其他疾病引起的喘息、气促、胸闷、咳嗽等，即可明确哮喘诊断。临床表现不典型者，应至少具备以下一项：①证实存在可逆性气流受限，如支气管舒张试验阳性或抗炎治疗后肺通气功能改善；②支气管激发试验阳性；③最大呼气峰流量日间变异率(连续监测2周)≥13%。纳入标准：①符合《儿童支气管哮喘诊断与防治指南(2016年版)》[7]中的诊断标准；②年龄4～15岁；③近1个月内未接受激素或免疫抑制剂治疗。排除标准：①合并支气管扩张、肺部感染性疾病者；②合并心、肝、肾等重要脏器严重功能障碍者；③合并严重造血系统、免疫系统等疾病者。其中，发作期组男32例、女28例，年龄4～15(8.36±2.24)岁，病程1～5(3.17±0.71)年，病情程度[7]：轻度20例、中度18例、重度22例；缓解期组男38例、女35例，年龄4～14(8.13±2.10)岁，病程1～6(3.28±1.34)年。同期选择在辽宁省健康产业集团阜新矿总医院接受保健检查的健康儿童40例(对照组)，男22例、女18例，年龄4～15(8.51±2.42)岁。三组性别、年龄具有可比性。本研究经辽宁省健康产业集团阜新矿总医院医学伦理委员会批准，所有研究对象监护人知情同意。

1.2 血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1检测 所有研究对象入组当日采集清晨空腹肘静脉血5 mL，置于含肝素钠的抗凝管中，室温静置30 min，3 500 r/min离心10 min、离心半径10 cm，取上清液，-80 ℃冰箱保存，待标本成批。采用双抗体夹心ELISA法检测血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1，试剂盒购自武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司。所有操作严格按试剂盒说明进行。

2 结果

2.1 各组血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平比较 见表1。

表1 各组血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平比较

2.2 血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平与急性发作期哮喘患儿病情程度的关系 不同病情程度急性发作期哮喘患儿血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平比较见表2。Spearman秩相关分析显示，血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平与急性发作期哮喘患儿病情程度均呈正相关关系(rs分别为0.701、0.546、0.612，P均<0.05)。

表2 不同病情程度急性发作期哮喘患儿血清MMP-9、MCP-1和TGF-β1水平比较

2.3 血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平预测哮喘急性发作的效能分析 ROC曲线分析显示，血清MMP-9水平预测哮喘急性发作的曲线下面积(AUC)为0.884(95%CI：0.813～0.954)，最佳截断值为142.64 ng/L，此时其预测哮喘急性发作的敏感性为90%、特异性为92%；血清MCP-1水平预测哮喘急性发作的AUC为0.858(95%CI：0.820～0.935)，最佳截断值为42.21 μg/L，此时其预测哮喘急性发作的敏感性为88%、特异性为91%；血清TGF-β1水平预测哮喘急性发作的AUC为0.809(95%CI：0.730～0.889)，最佳截断值为47.74 ng/L，此时其预测哮喘急性发作的敏感性为83%、特异性为84%；血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平联合预测哮喘急性发作的AUC为0.931(95%CI：0.832～0.952)，其预测哮喘急性发作的敏感性为93%、特异性为82%。

3 讨论

哮喘是儿童时期最常见的慢性气道疾病，流行病学调查显示，我国儿童哮喘的发病率约为2%。近年来随着环境污染加剧，我国儿童哮喘的发病率有明显上升趋势[8]。哮喘最典型的临床表现为发作性伴有哮鸣音的呼气性呼吸困难，急性发作期病情进展迅速，若未及时治疗可导致心功能衰竭、呼吸窘迫综合征等严重并发症[9，10]。目前，哮喘的临床诊断主要根据病史和体格检查，缺乏特异性的辅助检查手段，而儿童哮喘的症状多不典型，故极易漏诊或误诊。哮喘是由多种炎症细胞和细胞组分参与的，以气道慢性炎症为基础、气道高反应性和可逆性气道阻塞为特征的疾病[11～14]。气道炎症是所有类型哮喘的共同特征，也是哮喘气道高反应性和其他临床症状的病理基础。因此，探索血清炎症因子水平变化与哮喘发病的关系，有可能找到敏感、特异的早期诊断方法。

MMPs是一类高度保守的、依赖锌离子和钙离子的蛋白水解酶，能够参与胚胎正常发育和组织重塑，在炎症反应、恶性肿瘤浸润、动脉粥样硬化等病理过程中亦发挥重要作用。MMP-9是MMPs家族成员之一，主要由巨噬细胞和中性粒细胞合成并分泌，是细胞外基质代谢的关键介质。研究表明，哮喘患儿血清、痰液和支气管肺泡灌洗液MMP-9水平明显升高，提示MMP-9可能与儿童哮喘的发生、发展有关[15]。本研究结果显示，发作期组血清MMP-9水平高于缓解期组、对照组，且缓解期组血清MMP-9水平高于对照组；进一步研究发现，轻度、中度、重度急性发作期哮喘患儿血清MMP-9水平逐渐升高，血清MMP-9水平与急性发作期哮喘患儿病情程度呈正相关关系。提示MMP-9能够参与哮喘急性发作，并与病情程度有关，有可能作为预测哮喘急性发作的血清标志物。李志鸿等[16]研究表明，细胞外基质降解和沉积失衡在哮喘气道结构异常重建中具有重要作用。哮喘患者肺组织MMP-9表达增加，可加重气道炎症反应和肺损伤，促使炎症细胞移行并聚集至间质和呼吸道上皮，刺激并激活间质内各种生长因子，促进气道平滑肌细胞增殖和呼吸道重塑，加重气道高反应性及阻塞程度。

趋化因子是一类小细胞因子或细胞分泌的蛋白家族，可分为CXC、CC、C和CX3C四个亚族，具有趋化白细胞定向迁移的作用。MCP-1属于趋化因子CC亚家族成员之一，由单核细胞、巨噬细胞、平滑肌细胞、内皮细胞等分泌，与相应受体结合后可发挥趋化单核细胞并诱导其转移至血管内皮下，继而转化为巨噬细胞的作用[17]。左玉等[18]研究发现，支原体肺炎、哮喘等气道炎症性疾病患者血清MCP-1水平明显升高。本研究结果显示，发作期组血清MCP-1水平高于缓解期组、对照组，且缓解期组血清MCP-1水平高于对照组；进一步研究发现，轻度、中度、重度急性发作期哮喘患儿血清MCP-1水平逐渐升高，血清MCP-1水平与急性发作期哮喘患儿病情程度呈正相关关系。提示MCP-1能够参与哮喘急性发作，并与病情程度有关，有可能作为预测哮喘急性发作的血清标志物。Lee等[19]研究发现，MCP-1可趋化单核细胞进入气管、支气管、肺泡腔及肺泡间隔等，激活单核-巨噬细胞，从而分泌多种促炎因子、黏附分子等，引发气道局部炎症，加重肺组织损伤。

TGF-β1是一种多效性细胞因子，能够诱导大量炎症细胞趋化，促进肌成纤维细胞增殖并产生大量细胞外基质，在气道炎症反应中扮演重要角色[6]。研究表明，机体内生理水平的TGF-β1能够通过负反馈维稳机制，抑制气道炎症细胞过度活化，发挥免疫抑制作用；但当机体内TGF-β1水平持续升高时，则会造成气道重塑和组织纤维化，加剧气道炎症反应[20]。本研究结果显示，发作期组血清TGF-β1水平高于缓解期组、对照组，且缓解期组血清TGF-β1水平高于对照组；进一步研究发现，轻度、中度、重度急性发作期哮喘患儿血清TGF-β1水平逐渐升高，血清TGF-β1水平与急性发作期哮喘患儿病情程度呈正相关关系。提示TGF-β1能够参与哮喘急性发作，并与病情程度有关，有可能作为预测哮喘急性发作的血清标志物。

本研究还分析了血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平单独和联合对哮喘急性发作的预测价值，结果发现，血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平预测哮喘急性发作的AUC分别为0.884、0.858、0.809，最佳截断值分别为142.64 ng/L、42.21 μg/L、47.74 ng/L，此时其预测哮喘急性发作的敏感性分别为90%、88%、83%，特异性分别为92%、91%、84%。血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平联合预测哮喘急性发作的AUC为0.931，其预测哮喘急性发作的敏感性为93%、特异性为82%。表明血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平单独或联合均能预测哮喘急性发作，三者联合时预测哮喘急性发作的敏感性更高。

综上所述，急性发作期哮喘患儿血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平明显升高，其水平变化与病情程度有关；血清MMP-9、MCP-1、TGF-β1水平可作为预测哮喘急性发作的重要生化指标。但由于本研究纳入病例较少，其结论准确性还有待于大样本、多中心的随机对照试验进一步验证。