支气管哮喘患者外周血蛋白磷酸酶1A 水平与气道重塑的关系

徐 蕾 贺新华 陈 昂 谭 宪

1.广东省中山市博爱医院呼吸内科，广东中山 528403；2.广东省中山市博爱医院科教科，广东中山 528403；3.广东省中山市博爱医院数据中心，广东中山 528403

支气管哮喘是一种病程多变的复杂的气道炎症疾病，肥大细胞、嗜酸性粒细胞、淋巴细胞等多种细胞参与其中，且伴免疫功能紊乱[1]。气道重塑是支气管哮喘一个不可逆过程，严重影响肺功能[2]。现有研究发现TGF-β/Smad 信号通路被研究证实参与气道重塑的发病机制[3]。蛋白磷酸酶1A（protein phosphatase magnesium-dependent 1A，PPM1A）是TGF-β/Smad 信号通路的重要调控蛋白，能抑制TGF-β 转录介导的气道平滑肌细胞增殖，PPM1A 表达缺失与TGF-β/Smad 信号通路过度活化有关[4]。推测PPM1A 可能参与支气管哮喘气道重塑过程，为此本研究探讨了支气管哮喘患者外周血PPM1A 水平与气道重塑的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017 年8 月至2020 年1 月广东省中山市博爱医院（以下简称“我院”）收治的114 例支气管哮喘患者，纳入标准：①符合相关诊断标准[5]；②年龄18～80 岁；③配合实验室检查、肺功能检查和CT 影像检查。排除标准：①慢性阻塞性肺疾病、支气管扩张、肺结核、肺部感染等疾病；②过敏性、免疫性、感染性疾病；③近期服用免疫抑制剂治疗；④合并恶性肿瘤。参考全球哮喘倡议中哮喘分级标准[6]将患者分为重度支气管哮喘（重度组，51 例），轻中度哮喘（轻中度组，63 例）。另选择同期我院50 名门诊体检的健康志愿者为对照组。三组年龄、男性占比、体重指数、吸烟史比较，差异无统计学意义（P ＞0.05），具有可比性。患者及其家属均知情同意并签署同意书。本研究获得我院医学伦理委员会批准。见表1。

表1 三组一般资料比较

1.2 研究方法

支气管哮喘患者入院后24 h 内采集肘静脉血5 ml（对照组体检当日），离心20 min（4℃，3000 r/min，离心半径为10 cm）取血清上机检测，RT6000 酶标仪（深圳霄杜生命科学有限公司）应用酶链免疫吸附试验检测血清PPM1A 和炎症因子[白细胞介素（interleukin，IL）-4、IL-17A、IL-13] 水平，PPM1A 试剂盒购自上海酶联生物技术有限公司（批号：170204），IL-17A、IL-13、IL-4 试剂盒购自上海博华生物试剂公司（批号分别为170103、160818、170209）。

1.3 气道重塑检测

支气管哮喘患者入院后24 h 内（对照组体检当日）检测气道重塑，采用西门子128 层螺旋CT 扫描胸部主动脉弓层面上下各3 个层面，图像传至后台工作站，骨算法进行图像重建，每个层面选取2 个影像清晰区域进行气道测量，测量指标包括气道内径、气道外径、气道腔面积、气道总面积，每个指标测量3 次，取平均值。气道壁厚度=（气道外径-气道内径）/2，气道壁面积=气道总面积-气道腔面积，气道壁厚度/气道外径百分比=气道壁厚度/气道外径×100%，气道壁面积占气道总面积百分比=（气道总面积-气道腔面积）/气道总面积×100%，取气道壁厚度/气道外径百分比、气道壁面积占气道总面积百分比为评价气道重塑指标。

1.4 肺功能检测

支气管哮喘患者入院后24 h 内（对照组体检当日）检测肺功能，MICROQUARK 肺功能仪（意大利科时迈公司），检测前休息15 min，确认无高热、剧烈咳嗽、咳血等禁忌证，在医师指导下进行平静呼吸训练。测量肺功能指标，包括第1 秒用力呼气容积（forced expiratory volume in one second，FEV1），计算FEV1与用力肺活量（forced vital capacity，FVC）的比值（FEV1/FVC）、FEV1占预计值百分数（FEV1%pred）。

1.5 统计学方法

采用SPSS 25.0 统计学软件对所得数据进行分析，计量资料采用均数±标准差（）表示，多组间比较采用单因素方差分析，两组间比较采用t 检验，计数资料采用例数或百分率表示，组间比较采用χ2检验。采用多重线性回归进行相关性分析。以P ＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组炎症指标、肺功能、气道重塑指标比较

三组炎症指标、肺功能、气道重塑指标比较，差异有统计学意义（P ＜0.05）。重度组和轻中度组血清PPM1A 水 平、FEV1、FEV1/FVC、FEV1%pred 低于对照组，重度组血清PPM1A 水平、FEV1、FEV1/FVC、FEV1%pred低于轻中度组，差异有统计学意义（P ＜0.05）。重度组和轻中度组IL-4、IL-13、IL-17A 水平，气道壁厚度/气道外径百分比、气道壁面积占气道总面积百分比高于对照组，重度组IL-4、IL-13、IL-17A 水平，气道壁厚度/气道外径百分比、气道壁面积占气道总面积百分比高于轻中度组，差异有统计学意义（P ＜0.05）。见表2。

表2 三组炎症指标、肺功能、气道重塑指标比较（）

表2 三组炎症指标、肺功能、气道重塑指标比较（）

注：与对照组比较，aP ＜0.05，与轻中度组比较，bP ＜0.05。PPM1A：蛋白磷酸酶1A；IL：白细胞介素；FEV1：第1 秒用力呼气容积；FVC：用力肺活量；FEV1%pred：FEV1 占预计值百分数

2.2 血清PPM1A 水平与肺功能、气道重塑、炎症指标的关系

以血清PPM1A 水平为因变量，肺功能、气道重塑、炎症指标为自变量，建立多重线性回归方程，线性回归方程为PPM1A=2.035+0.492 IL-4-0.671 IL-17A -0.503 IL-13+0.586 FEV1+0.416 FEV1/FVC +0.356 FEV1%pred -0.725 气道壁厚度/气道外径百分比-0.783 气道壁面积占气道总面积百分比（R2=0.786，调整后R2=0.753，F=39.265，P ＜0.001）。结果显示支气管哮喘患者PPM1A 水平与FEV1、FEV1/FVC、FEV1%pred 呈正相关（P ＜0.05），与IL-4、IL-17A、IL-13、气道壁厚度/气道外径百分比、气道壁面积占气道总面积百分比呈负相关（P ＜0.05）。见表3。

表3 PPM1A 水平与肺功能、气道重塑、炎症指标的多重线性回归分析

3 讨论

全世界约有3 亿哮喘患者，中国有超过3000 万患者，死亡率位居世界首位[7]。气道重塑是哮喘气道高反应性和肺功能紊乱的主要原因，其病理特征包括气道平滑肌肥大/增生、网状基底膜增厚介导的上皮纤维化，上皮黏液化生和血管生成、细胞外基质过度沉积等气道结构改变[8-9]。气道重塑发病机制复杂，炎症因子、免疫细胞、趋化因子等均参与气道结构改变过程[10-12]。

PPM1A 是一种常见蛋白磷酸酶，与多种蛋白结合使其磷酸化发挥调控细胞生长、应激、免疫、肿瘤形成等广泛生物学作用[11]。PPM1A 对TGF-β/Smad 信号通路有调节作用[13]，TGF-β 被认为是哮喘气道重塑易感的候选基因[2]，可上调气道因子表达，并通过影响MAP 激酶活性和Ca2+内稳态促使气道平滑肌细胞增殖分化，引起气道壁增厚[14]。TGF-β 还可调节炎症因子诱导哮喘气道炎症和肺纤维化[15]。TGF-β/Smad 信号通路通过调节细胞内信号转导水平非特异性调节气管收缩过程[16]。PPM1A 是TGF-β/Smad 信号通路关键调控因子，对TGF-β 起到负性调控作用[17]，因此PPM1A 可能通过调控TGF-β/Smad 信号通路参与支气管哮喘气道重塑过程。本研究观察血清PPM1A 水平在支气管哮喘患者中明显降低，PPM1A 水平与气道壁厚度/气道外径百分比、气道壁面积占气道总面积百分比呈负相关，提示PPM1A 参与使气道重塑越严重。分析其机制为：PPM1A 特异性对活化p-smad2/smad3蛋白去磷酸化，促使smad2/smad3 蛋白出核，进而抑制TGF-β/Smad 信号通路及其介导的气道重塑过程，相反敲除PPM1A 则增强TGF-β/Smad 信号通路[4]。PPM1A 同时对smad1 去磷酸化，可调节TGF-β 超家族之骨形态蛋白信号通路[18]。此外，PPM1A 也可与smad2/smad3 出核转运子结合，去磷酸化Ser58，进而促使smad2/smad 转运出核，抑制TGF-β/Smad 信号通路[19]。因此PPM1A 表达缺失可能导致TGF-β/Smad信号通路激活，促使气道重塑进程。近期报道显示，PPM1A 对TGF-β/Smad 信号通路调节可能依赖于上游细胞因子TRIM52，TRIM52 是一种去泛素酶，能影响PPM1A 蛋白的积累调控肝细胞纤维化进程[20]，但TRIM52/PPM1A/TGF-β/Smad 信号通路是否参与支气管哮喘气道上皮纤维化机制尚不清楚。

本研究结果显示PPM1A 与支气管哮喘患者FEV1、FEV1/FVC、FEV1%pred 呈正相关，与IL-4、IL-17A、IL-13呈负相关，FEV1、FEV1/FVC 是反映阻塞性通气功能障碍的敏感指标[21]，提示PPM1A 表达缺失可能介导气道炎症反应，导致呼气功能下降。IL-13 可刺激气道上皮细胞基质金属蛋白酶-9 分泌，导致细胞外基质沉淀，参与气道重塑[22-23]。IL-17A 由感染或应激状态下CD4+T 淋巴细胞分泌，IL-17A 高表达可促使炎症因子大量释放，发生炎症级联反应。体外研究发现TGF-β/Smad 信号通路在IL-17 诱导的肺纤维进程中发挥重要作用，IL-17可上调TGF-β表达，抑制TGF-β/Smad 信号通路可抑制IL-17 介导的肺上皮细胞纤维化进程[24-25]。推测PPM1A 可能通过TGF-β/Smad 信号通路参与IL-17A 调控。IL-4 可促进B 细胞增殖诱导免疫应答和变态反应，给予IL-4 突变体可降低TGF-β 表达，抑制气道重塑[26]。以上结果提示PPM1A 可能通过参与气道炎症反应与免疫应答参与气道重塑的发病机制。

综上，与健康人群比较，支气管哮喘患者外周血PPM1A 水平明显下降，PPM1A 表达缺失与肺呼气功能降低，炎症反应加剧有关，PPM1A 可能与IL-4、IL-17A、IL-13 发挥相互拮抗作用机制参与支气管哮喘气道重塑过程。