慢性阻塞性肺疾病中血栓和炎症标志物的表达及相关性

曹晓明 马志益 梁荣章 吴永明 张凯俊 李友堂 谢凌燕 林钊盛 翁端丽

福建医科大学附属龙岩第一医院呼吸与危重症医学科 364000

COPD是一种以持续气流受限为特征的可以预防和治疗的疾病,COPD患者长期存在慢性气道炎症及全身系统炎症,并且常常合并血栓前状态(prethromboticstate,PTS)或深静脉血栓(deep venous thrombosis,VTE)[1-2]。血栓形成与炎症反应存在密切的关系,炎症介质参与血栓形成的许多环节,主要是通过激活外源性凝血途径而发挥作用。COPD并发血栓形成的机制非常复杂,目前尚没有COPD合并PTS或者VTE统一的特异性诊断指标,且炎症介质在COPD合并凝血功能异常中扮演何种角色还不是很清楚。因此,本研究旨在深入探索COPD中常见血栓栓塞标志物与炎症因子的表达及相关性,以提高对该疾病的认识,早期诊断及采取干预措施,以期改善患者预后。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性研究。选取2017年10月至2020年2月就诊于福建医科大学附属龙岩第一医院的158例COPD患者为研究对象,根据患者患病情况将COPD患者分为2组。其中单纯COPD患者96例,为COPD组,年龄(62.9±7.8)岁,年龄范围为46～75岁。COPD+肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension,PAH)患者62例,为COPD+PAH组,年龄(61.7±7.1)岁,年龄范围为45～74岁;并选择同期我院体检科健康体检者60名,为对照组,年龄(60.9±6.8)岁,年龄范围为47～74岁。各组研究对象一般资料比较,差异均无统计学意义(P值均>0.05),具有可比性。入选对象及相关操作均获得福建医科大学附属龙岩第一医院伦理委员会批准([2017]伦审科研第(010)号),所有患者均知情同意并签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准 相关疾病诊断标准:COPD的诊断符合2013年修订的慢性阻塞性肺疾病全球倡议(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease,GOLD)中COPD的诊断标准[3];PAH的诊断符合2015年ERS和欧洲心脏病学会联合颁布的PAH诊治指南中的诊断标准[4];超声心动图拟诊PAH的标准为肺动脉收缩压(pulmonary arterial systolic pressure,PASP)≥40 mm Hg(1 mm Hg=0.133 k Pa)。排除标准:①明显肺炎或身体其他部位有急性感染;②年龄>75岁、妊娠妇女、活动性内脏出血、既往有肝素相关性血小板减少症患者、肺栓塞、下肢静脉血栓、恶性肿瘤、冠状动脉粥样硬化性心脏病、高血脂症、血液系统疾病、脑血管疾病、慢性肝病、炎症性肠病等影响凝血功能的疾病;③近6个月内存在手术史;④第1次采血15 d内使用抗小血板或抗凝药物者。⑤其他慢性呼吸系统疾病。

1.3 研究方法

1.3.1 血液标本的采集及测定 采集所有受试者清晨空腹肘部静脉血,应用特种蛋白测定仪(Beckman Coulter AU-5800)对血清C-反应蛋白(C-reative protein,CRP)水平进行检测和比较,应用全自动血凝仪(日本希森美康CS-5100)对血浆凝血酶原时间(prothrombin time,PT)、活化部分凝血酶原时间(activated partial thromboplastin time,APTT)、纤维蛋白原(fibrinogen,Fib)指标进行检测,免疫比浊法检测D-二聚体水平。另取一管静脉血注入枸橼酸钠(1∶9)真空采血管,3 500 r/min离心15 min,立即收集上清标本(血浆),置于-80℃冰箱保存,随后采用酶联免疫吸附测定法(enzymelinked immunosorbent assay,ELISA)完成组织因子(tissue factor,TF)组织因子途径抑制物1(tissue factor pathway inhibitor-1,TFPI-1),肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)及IL-8的检测。

1.3.2 肺动脉压力测定 由彩色超声室心脏超声专业医师使用同一型号心动超声仪完成彩色超声心动图检查,多次测量收缩期肺动脉压力,取平均值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 20.0软件进行统计学分析,计量资料以表示,多组间比较采用单因素方差分析,两两比较采用LSD法进行均数间比较,方差不齐时用Games-Howell法比较,相关性分析采用Pearson相关分析法进行分析,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组PT、APTT、Fib、D-二聚体水平比较 COPD组与COPD+PAH组患者血PT、APTT水平与对照组比较,差异均无统计学意义(P值均>0.05);COPD组与COPD+PAH组患者血Fib、D-二聚体水平高于健康对照组;COPD+PAH组患者血Fib、D-二聚体水平高于COPD组,差异均有统计学意义(P值均<0.05)。见表1。

表1 3组PT、APTT、Fib、D-二聚体检测值比较()

表1 3组PT、APTT、Fib、D-二聚体检测值比较()

注:PT为凝血酶原时间;APTT为活化部分凝血酶原时间;Fib为纤维蛋白原;与对照组比较,a P<0.05;与COPD组比较,b P<0.05

2.2 3组TF、TFPI-1及TF/TFPI值比较COPD组患者TF/TFPI均值水平虽稍高于对照组,但差异均无统计学意义(P值均>0.05)。COPD组患者血TF、TFPI-1水平均高于对照组;COPD+PAH组患者血TF、TFPI-1、TF/TFPI水平均高于对照组;COPD+PAH组患者的血TF、TF/TFPI水平均高于COPD组,TFPI-1水平低于COPD组,差异均有统计学意义(P值均<0.05)。见表2。

表2 3组血浆TF、TFPI-1及TF/TFPI值比较()

表2 3组血浆TF、TFPI-1及TF/TFPI值比较()

注:TF为组织因子;TFPI-1为组织因子途径抑制物1;与对照组比较,a P<0.05;与COPD组比较,b P<0.05

2.3 3组TNF-α、IL-8及CRP比较 COPD组与COPD+PAH组患者血TNF-α、IL-8及CRP水平均高于对照组;COPD+PAH组患者血TNF-α、IL-8及CRP水平均高于COPD组,差异均有统计学意义(P值均<0.05)。见表3。

表3 3组血TNF-α、IL-8及CRP值比较()

表3 3组血TNF-α、IL-8及CRP值比较()

注:TNF-α为肿瘤坏死因子α;CRP为C-反应蛋白;与对照组比,a P<0.05;与COPD组比,b P<0.05

2.4 相关性分析 经Pearson相关分析,所有COPD患者(包括COPD组和COPD+PAH组)血TNF-α、IL-8、CRP、PASP与TF均呈正相关;与TF/TFPI呈正相关;血TNF-α、IL-8、CRP与PASP水平均呈正相关,差异均有统计学意义(P值均<0.05),见表4。而COPD组患者TNF-α、IL-8、CRP、PASP与TFPI-1均呈正相关,COPD+PAH组患者血TNF-α、IL-8、CRP、PASP与TFPI-1均呈负相关。见表5。

表4 COPD患者血TNF-α、IL-8、CRP与TF、TF/TFPI-1、PASP的相关性(n=158)

表5 2组TNF-α、IL-8、CRP、PASP与TFPI-1的相关性

3 讨论

近年来,COPD的发病率和病死率不断升高,是一种严重危害人类健康的常见病,已然成为一个重要的公共健康问题[5]。2011年的GOLD修订版增加了并发症这一个章节,而静脉血栓栓塞症和PAH是其中两个主要并发症,强调了COPD治疗的目标既要快速缓解和减轻症状,也要注意降低未来不良健康事件的发生风险,也就是强调了对于COPD给患者造成的短期和长期影响都必须重视。

凝血分为内源性、外源性和共同凝血途径。PT是反映外源凝血系统是否正常的重要指标,APTT是反映内源凝血系统是否正常的重要指标,当血液处于高凝状态时可以表现为PT、APTT水平降低[6]。本研究结果显示,COPD患者PT、APTT水平均值略低于对照组,但差异无统计学意义(P>0.05)。究其原因可能为:机体拥有与凝血系统相对抗的纤溶系统,当COPD处于高凝状态且形成微小血栓时,纤溶系统能够对已形成的微小血栓进行溶解,当机体纤溶功能健全时尚未表现出PT、APTT的缩短;另外PT、APTT对于血栓性疾病的诊断的特异性和敏感性相对较差也是另一可能原因。所以,对于COPD高凝状态或PTS,PT和APTT的预测意义不大。

纤溶亢进也是高凝状态的重要表现之一,Fib和D-二聚体是反映机体存在纤溶亢进和处于高凝状态的相对特异的指标[7]。Fib主要在肝脏中合成,是人体血循环中含量最高的凝血因子,血浆中Fib的增高常常说明机体处于高凝状态。D-二聚体是纤维蛋白单体经活化因子ⅩⅢ交联后,再被纤溶酶水解所产生的一种特异性降解产物,在血栓性疾病的急性期及血栓前状态中明显升高。本研究结果也显示,COPD患者中Fib、D-二聚体高于对照组(P<0.05)。但是COPD本身除了可能存在高凝状态外,其也存在系统性炎症,且Fib、D-二聚体在炎症性疾病中亦可出现升高,因此到底是血液高凝引起的两者升高,还是COPD本身的系统性炎症所致,尚无法判定,因此用Fib、D-二聚体来预测COPD的高凝状态或PTS也欠合理。

TF也被称为凝血因子Ⅲ,是体内重要的促凝因子,在炎症、机体缺氧及恶性肿瘤等情况下,血管内皮细胞可高表达TF[8-9]。TF也是重要的血栓栓塞性疾病标志物之一,维也纳癌症和血栓中心的一项前瞻性研究表明,TF可作为预测静脉血栓形成的重要指标[10]。本研究结果显示,在COPD患者中TF表达相对健康人群有明显的升高,究其原因可能是COPD患者长期处于缺氧并且存在慢性气道炎症,导致血管内皮细胞损伤,因此TF表达量增加,进而可启动外源凝血系统,在COPD高凝状态中发挥重要作用。

TFPI-1是一新型抗凝蛋白,它是抑制TF活性的最重要生理活性物质。在TF活化的起始阶段,TFPI-1能对凝血因子Ⅶa/TF复合物进行抑制,从而阻断凝血因子Ⅹ和凝血因子Ⅸ的活化,避免了凝血因子及抗凝血酶Ⅲ的大量消耗,防止血栓的形成,在凝血的负反馈调节中发挥着非常重要的作用[11]。本研究结果显示,在COPD患者中TFPI-1表达高于健康人群,且单纯COPD患者血TFPI-1与PASP水平呈正相关,这可能是由于COPD患者中TF表达升高,TIPI-1作为TF升高的一种代偿机制,也相应的升高,因此两者达到一定平衡,不至于发生血栓性事件。同时本研究结果还显示,COPD合并PAH患者TFPI-1表达水平低于单纯COPD患者,且COPD合并PAH患者血TFPI-1与PASP水平呈负相关,究其原因可能是COPD患者由于长期缺氧及局部微动脉血栓形成,进而导致PAH形成,而在局部的微血栓形成过程中,TF与TFPI-1平衡被打破,出现TFPI-1的持续消耗,导致COPD合并PAH患者TFPI-1水平会低于不合并PAH的COPD患者。因此,TFPI-1在COPD对抗血栓的过程中发挥着重要作用,且COPD合并PAH患者血液的高凝状态更加明显。

正常状态下,TF和TFPI-1均呈低水平表达且处于平衡制约,但当两者平衡破坏后则明显增加血栓的风险。本研究显示,单纯COPD及COPD合并PAH患者TF、TFPI-1水平均高于健康人群,但是单纯COPD患者与对照组TF/TFPI-1值无明显差异,说明单纯COPD患者虽然存在TF、TFPI-1的升高,但是升高的TFPI-1尚可抵抗TF的凝血作用,因此尚未出现TF/TFPI-1失衡。因此,单一的TF、TFPI-1对于临床评估COPD患者并发血栓高风险可能存在一定的局限性。本研究还提示,在COPD合并PAH人群中,TF/TFPI-1值较单纯COPD患者及健康人群均有明显升高,且COPD患者中TF/TFPI-1值与PASP水平呈正相关。因此有理由相信,TF/TFPI-1值比单一的TF和TFPI-1更加能够反映COPD患者体内的凝血状态。

COPD不仅存在慢性气道炎症,也存在全身炎症反应,即慢性炎症综合征。在众多炎症因子中,TNF-α是一种由单核细胞和巨噬细胞分泌的强有力的致炎因子,可上调多种其他炎症因子如IL-1和IL-6的表达,促进中性粒细胞脱颗粒、蛋白水解酶释放,导致呼吸爆发。文献报道在COPD的发生过程中TNF-α大量释放,参与炎症反应、氧化应激等过程,最终导致脏器衰竭[12]。IL-8是IL家族的成员之一,是中性粒细胞、T细胞及嗜碱粒细胞等的趋化因子,其主要通过促进中性粒细胞的变化而在炎症反应中发挥促进作用,进而对COPD的发生、发展起到促进作用[13]。CRP是由IL-6诱导肝脏合成的,被认为最有价值的急性时相蛋白。正常状态下CRP在血液中含量甚微,当机体受到感染或刺激时,外周血中CRP明显升高,参与局部或全身的炎症反应,其升高常常提示许多炎症事件的发生,在COPD的发生发展中也起着促进作用[13]。本研究结果显示COPD患者中TNF-α、IL-8、CRP均有明显升高,与上述结果一致。同时本研究还显示,COPD合并PAH患者TNF-α、IL-8、CRP表达水平高于单纯COPD患者,且COPD患者中TNF-α、IL-8、CRP表达水平与肺动脉压呈正相关,提示上述炎症介质参与了COPD的发生、发展及相关PAH的形成。

血液高凝与炎症反应存在密切的关系,炎症介质可通过多种方式影响体内凝血功能[14],其中之一为:炎症介质不仅可诱导内皮细胞、单核细胞表达TF增多,还能导致血管内皮细胞发生损伤,且损伤的内皮细胞可暴露更多的TF,引起血液高凝,甚至血栓形成。也有研究显示,激活的凝血系统也可以介导炎症介质的释放,如凝血酶可增强血管通透性,增加PAF、IL-8、生长因子及基质金属蛋白酶等可溶性介质的释放;同时可刺激单核细胞、成纤维细胞和上皮细胞表达IL-6、IL-8、人巨噬细胞趋化蛋白1等促炎症介质,加重炎症反应。因此,越来越多的研究证实“炎症-凝血-炎症”循环回路的存在,即炎症引发TF的表达增高,进而导致血液高凝,高凝状态又导致炎症不断扩大,二者互相循环[15]。本研究结果显示COPD患者中TNF-α、IL-8、CRP与TF、TF/TFPI-1值均呈正相关,且COPD合并PAH患者中TNF-α、IL-8、CRP与TFPI-1呈负相关,提示COPD患者中炎症状态与凝血平衡也存在密切关系,炎症水平越高,体内的凝血平稳就越容易被打破,血栓性事件发生的风险亦越大。

综上所述,COPD患者体内高表达血栓栓塞标志物TF、TFPI-1及炎症标志物TNF-α、IL-8、CRP,并且两者具有良好的相关性;同时COPD合并PAH患者具有更高水平的炎症反应及凝血失衡,说明血液高凝和炎症反应作为COPD最重要的两个疾病状态,COPD患者体内亦存在“炎症-凝血-炎症”循环,该循环会使炎症反应不断加重,血液进一步高凝,二者共同促进COPD的进一步恶化,引起相关并发症。因此如果能联合检测上述指标,及早的识别并及时的干预,对于改善COPD患者的预后具有重要意义。

本研究也存在一定的局限性:(1)本次入选的COPD患者大部分为急性加重期患者,稳定期患者相对较少,因此未分开阐述;(2)本研究中肺动脉压力的测定依靠心脏彩色超声完成,准确性不如右心导管检查;(3)本研究例数较少,将来希望通过大样本、多中心、随机对照实验能更科学地评估凝血失衡和炎症反应在COPD发生、发展中的地位,从而更好地指导临床工作,改善患者预后。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突