慢性阻塞性肺疾病患者血清中组织蛋白酶L的表达及预测价值

赵德军 胡丹平 王霞 朱慧琳 陈恩国

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一种严重危害人类健康的常见慢性病、多发病，以持续气流受限为特征[1]。COPD的发生、发展机制尚不完全清楚，炎症反应、氧化-应激反应、蛋白酶-抗蛋白酶失衡等在COPD的发生、发展中起到重要作用，其中肺组织蛋白酶-抗蛋白酶失衡这一重要的机制得到关注[2]。近年来多项研究表明组织蛋白酶B、组织蛋白酶S及组织蛋白酶G等组织蛋白酶参与了COPD的发生、发展[3-5]。目前有研究在动物模型及基因层面观察到组织蛋白酶L与COPD气流受限有关[6]，但临床上组织蛋白酶L与COPD相关性的研究较少。本研究观察组织蛋白酶L在COPD患者血清中的表达水平，评价血清组织蛋白酶L能否作为预测COPD的生物学标志物。

1 对象和方法

1.1 对象 选取2020年1月至2021年1月杭州市富阳区第一人民医院呼吸二科收治的COPD急性加重期患者160例作为观察组，其中95例患者于出院后2个月进行复查。COPD诊断标准符合《慢性阻塞性肺疾病诊治指南（2013年修订版）》，吸入支气管舒张剂后第一秒用力呼气量（forced expiratory volume in one second，FEV1）占用力肺活量（forced vital capacity，FVC）比值＜70%，即明确存在持续的气流受限，除外其他疾病后确诊为 COPD[1]，排除标准：（1）口服糖皮质激素者；（2）合并肺结核、支气管哮喘、支气管扩张症、肺部恶性肿瘤和肺间质纤维化等肺部疾病者；（3）合并糖尿病、肥胖、甲状腺疾病等代谢性疾病者；（4）合并高血压、心功能不全、动脉粥样硬化等心血管或脑部疾病者；（5）合并慢性肾脏病者。选取同期健康体检者40例作为对照组。两组研究对象性别、年龄、血肌酐、eGFR、FPG及吸烟指数比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表1。本研究经杭州市富阳区第一人民医院医学伦理委员会审批通过，所有研究对象均签署知情同意书。

表1 两组研究对象一般资料比较

1.2 方法 观察组患者于入院当天和出院后2个月、对照组研究对象于体检当天进行COPD评估测试（COPD assessment test，CAT）、改良英国医学研究学会呼吸困难指数（modified British medical research council，mMRC）问卷调查，肺功能指标检测及血清组织蛋白酶L、TNF-α和CRP检测。

1.2.1 CAT评分及mMRC分级 两组研究对象独立完成CAT评分及mMRC问卷调查。CAT评分内容包括咳嗽、咳痰、胸闷、气促、活动耐力、外出意愿、睡眠及精力等8项，每项0～5分，总分0～40分，0～10分为轻度，11～20分为中度，21～30分为重度，31～40为极重度。mMRC问卷调查后将呼吸困难严重程度分为5级，0级：我仅在费力运动时出现呼吸困难；1级：我平地快步行走或步行爬小坡时出现气短；2级：我由于气短平地行走时比同龄人慢或者数分钟后需要停下来休息；3级：我在平地行走100 m左右或者需要停下来喘气；4级：我因严重呼吸困难以至于不能离家，或在穿、脱衣服时出现呼吸困难。

12.2 肺功能指标检测 使用MasterScreen肺功能仪（德国JAEGER公司）检测肺功能指标，包括FVC、FEV1/FVC、FEV1占预计值百分比（forced expiratory volume in one second as percentage of predicted volume，FEV1/pred）。

1.2.3 血清组织蛋白酶L、TNF-α和CRP检测 所有研究对象均在入选当天整夜禁食，次日清晨采集外周静脉血15 ml，肝素抗凝，3 000 r/min离心5 min，分离血浆，-80℃冰箱储存备检。观察组患者于出院后2个月门诊复查时再次留取静脉血15 ml，3 000 r/min离心5 min，分离血浆，-80℃冰箱储存备检。采用ELISA法测定血浆组织蛋白酶L（上海酶联生物科技有限公司，规格：96T，批号：ml060631）和 TNF-α（北京百奥莱博科技有限公司，规格：96T，批号：ZN2460）水平。使用全自动特点蛋白分析仪（安徽伊普诺康生物技术股份有限公司，型号：梦T200）及其配套试剂盒完成CRP检测。

2 结果

2.1 两组研究对象CAT评分和mMRC分级比较 观察组患者入院当天和出院后2个月CAT评分均高于对照组，观察组患者入院当天CAT评分和mMRC分级均高于出院后2个月，差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表2。

表2 两组研究对象CAT评分和mMRC分级比较

2.2 两组研究对象肺功能指标比较 观察组患者入院当天和出院后2个月FEV1/FVC和FEV1/pred均低于对照组，观察组患者入院当天FEV1/FVC和FEV1/pred均低于出院后2个月，差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表3。

表3 两组研究对象肺功能指标比较（%）

2.3 两组研究对象组织蛋白酶L、TNF-α和CRP水平比较 观察组患者入院当天组织蛋白酶L、TNF-α和CRP水平均高于同组出院后2个月和对照组，观察组患者出院后2个月组织蛋白酶L高于对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表4。

表4 两组研究对象组织蛋白酶L、TNF-α和CRP水平比较

2.4 观察组患者入院当天血清组织蛋白酶L水平与CAT评分、mMRC分级、肺功能指标、TNF-α和CRP的相关性分析 观察组患者入院当天组织蛋白酶L水平与FEV1/FVC、FEV1/pred均呈负相关（r=-0.457和-0.469，均P＜0.01），与 CAT 评分、mMRC 分级、TNF-α、CRP 均呈正相关（r=0.469、0.512、0.473 和 0.387，均 P＜0.01）。

2.5 观察组患者入院当天血清组织蛋白酶L、TNF-α、CRP预测COPD的价值 组织蛋白酶L预测COPD的AUC为0.897，诊断临界值为 57.450 U/L，灵敏度为0.893，特异度为0.780。CRP预测COPD的AUC为0.895，诊断临界值为9.135 mg/L，灵敏度为0.802，特异度为0.976。TNF-α预测COPD的AUC为0.969，诊断临界值为6.555 μg/L，灵敏度为0.876，特异度为0.976。组织蛋白酶L、TNF-α、CRP作为生物学标志物对COPD有一定的预测价值，见图1。

图1 观察组患者入院当天血清组织蛋白酶L、TNF-α、CRP预测慢性阻塞性肺疾病（COPD）的ROC曲线

3 讨论

COPD发生、发展时肺组织释放出能够降解弹性蛋白的蛋白水解酶，导致蛋白酶-抗蛋白酶失衡，促进肺气肿形成和小气道重塑[6]。蛋白水解酶根据结构和功能分为丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶和基质金属蛋白酶[7]。组织蛋白酶是半胱氨酸蛋白酶的成员之一，包括组织蛋白酶E、组织蛋白酶K、组织蛋白酶L等，与人类肿瘤、心血管疾病、肺部慢性疾病等密切相关[8-11]。Ishii等[6]在动物模型及基因层面观察到组织蛋白酶L水平与FEV1/pred有关，表明组织蛋白酶L在COPD的发展中起到一定作用。Takeyabu等[12]研究显示肺气肿患者肺泡灌洗液中组织蛋白酶L明显升高，提示组织蛋白酶L参与COPD的发病过程。

本研究显示，观察组患者入院当天组织蛋白酶L水平高于对照组，治疗出院后2个月随访复查组织蛋白酶L，较治疗前明显下降，但仍明显高于对照组，提示组织蛋白酶L与COPD的发生、发展有关。组织蛋白酶L预测COPD的AUC为0.897，提示组织蛋白酶L对COPD的诊断价值较大，最佳临界值为57.450 U/L。目前有研究显示CRP是COPD病情严重程度及指导治疗的重要生物学标志物[13-14]。本研究显示观察组患者入院当天CRP、TNF-α均高于对照组，治疗出院后2个月随访复查CRP、TNF-α与对照组基本相仿，提示CRP、TNF-α在COPD急性加重期有指导意义。观察组患者急性加重期及出院后2个月复查病情处于稳定情况下组织蛋白酶L表达水平均高于对照组，提示组织蛋白酶L对COPD的发病、急性加重均有预测意义。

综上所述，本研究显示血清组织蛋白酶L与COPD存在良好的相关性，提示组织蛋白酶L可以作为COPD潜在的生物学标志物，对COPD的病情评估及治疗存在一定的指导意义。本研究的不足之处：（1）血清组织蛋白酶L的来源及其活化程度尚无法确定，需多种组织标本检测组织蛋白酶L水平；（2）影响血清组织蛋白酶水平的因素较多，如血糖、血脂、肾功能等，需进一步细化研究方案降低干扰因素的作用；（3）需进一步研究血清组织蛋白酶L与COPD相关的机制通路，深入理解组织蛋白酶L的作用机制。