嗜中性粒细胞弹性蛋白酶和α1-抗胰蛋白酶在慢性阻塞性肺疾病急性加重期的动态变化及临床价值

董新颖，李振军，李永库，高丽娟，杨艺宁

慢性阻塞性肺疾病（COPD）以持续、进行性发展气流受限为特征，其发病机制尚未完全明确，炎症、氧化应激、蛋白酶和抗蛋白酶失衡、细支气管周围和间质纤维化均参与了其病理改变［1-2］。中性粒细胞分泌嗜中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）、组织蛋白酶G等丝氨酸蛋白酶，α-1抗胰蛋白酶（α1-AT）是NE主要的抑制剂［3］。但是，NE/α1-AT在COPD稳定期和COPD急性加重期的变化国内报道明显不一致。王嘉等［4］报告COPD稳定期和急性加重期血清α1-AT水平显著低于健康对照组，COPD急性加重期血清α1-AT水平低于稳定期。陈颖等［5］的研究则认为COPD急性加重期和稳定期血清α1-AT水平显著高于健康对照组，且COPD急性加重期血清α1-AT水平高于稳定期。学者们从检测方法、入组标准等角度分析了产生差异的原因，推测COPD急性加重期患者NE/α1-AT是动态变化的，检测时点不同可能是产生差异的重要原因［6-7］。本研究观察老年慢性阻塞性肺疾病急性加重期（AECOPD）患者不同预后的患者血清NE、α1-AT动态变化。

1 对象与方法

1.1 对象 研究通过本院伦理委员会审批，选取2018年11月～2021年1月上海交通大学医学院附属苏州九龙医院收治的AECOPD患者共62例。AECOPD患者纳入标准：（1）符合慢性阻塞性肺疾病诊治指南慢阻肺急性加重的诊断标准，呼吸系统症状恶化超出日间的变异，因COPD急性加重入院治疗［8］；（2）年龄≥60岁；（3）有吸烟史；（4）亲属了解研究方案，知情同意。排除标准：（1）合并哮喘、肺间质纤维化、肺结核等其他肺部疾病；（2）合并骨髓抑制等导致中性粒细胞减少疾病；（3）合并自身免疫性疾病；（4）合并严重肝肾功能不全；（5）合并严重心脑血管疾病；（6）合并恶性肿瘤。（7）入院7 d内死亡患者。同期招募健康对照组40例，要求年龄≥60岁，有吸烟史；未合并严重心脑、肝肾、血液系统疾病，无肺部疾病，无恶性肿瘤，采集血样前30 d无感染等影响NE、α1-AT水平事项。

1.2 方法 患者入院24 h内、入院第3、5、7天抽取晨起空腹静脉血5 ml，2 h内完成离心取上清液，于-70°C冰箱冻存待检。使用泉州市九邦生物科技有限公司生产的人中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）elisa试剂盒和泉州市睿信生物科技有限公司提供的人α1抗胰蛋白酶（α1-ATAAT）elisa试剂盒检测患者入院第1、3、5、7天的NE、α1-AT水平。严格按照标准进行质控。比较健康对照组与AECOPD患者入院第1天的NE、α1-AT水平。记录AECOPD患者第1、3、5、7天NE、α1-AT，根据转归情况将死亡与存活患者分为2组，观察其NE、α1-AT动态变化。分别对死亡与存活患者的NE、α1-AT进行相关性分析。

1.3 统计学处理 采用SPSS25.0软件，NE、α1-AT以（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，连续变量相关性分析采用Spearman相关分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 AECOPD患者与健康对照组一般资料比较AECOPD组年龄、性别与健康对照组差异无统计学意义（P>0.05）。AECOPD组入院首日WBC、中性粒细胞百分比均高于健康对照组，Hb低于健康对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

表1 AECOPD组与健康对照组一般资料比较

2.2 AECOPD患者与健康对照组NE、α1-AT水平比较 AECOPD组入院首日NE、α1-AT水平（182.37±42.09）ng/ml、（4.38±0.77）mg/ml，高于健康对照组（84.68±27.93）ng/ml、（2.73±0.69）mg/ml，差异有统计学意义（P<0.05）。

2.3 AECOPD患者NE、α1-AT水平动态变化 62例患者中12例死亡，50例好转出院，根据患者转归分为存活组和死亡组。存活组患者NE水平呈降低趋势，第7天低于第1天，差异有统计学意义（P<0.05）。死亡组NE水平在第3天下降，第5天、第7天上升，第7天高于第1天差异有统计学意义（P<0.05）。存活组患者α1-AT水平呈降低趋势，第7天低于第1天，差异有统计学意义（P<0.05）。死亡组α1-AT水平变化不明显，趋势线较平缓。

表2 不同转归AECOPD患者NE水平比较（ng/ml，±s）

表2 不同转归AECOPD患者NE水平比较（ng/ml，±s）

注：与第1天比较，a P<0.05

组别 例数存活组 50死亡组 12第1天 第3天 第5天 第7天179.61±40.51 176.03±47.82 156.44±43.49a 137.27±37.11a 192.24±47.36 187.78±45.03 203.63±52.06 251.56±53.75a

表3 不同转归AECOPD患者α1-AT水平比较（mg/ml，±s）

表3 不同转归AECOPD患者α1-AT水平比较（mg/ml，±s）

注：与第1天比较，a P<0.05

组别 例数存活组 50死亡组 12第1天 第3天 第5天 第7天4.92±0.86 4.81±0.59 4.37±0.71 3.35±0.58a 4.45±0.41 4.64±0.63 4.70±0.88 4.53±0.79

2.4 NE与α1-AT相关性分析 存活组NE与α1-AT弱相关，相关系数r=0.194，P=0.045。死亡组NE与α1-AT无相关关系。

3 讨论

NE是丝氨酸蛋白酶家族的重要成员，其可溶解以弹性蛋白为主的多种蛋白，消融肺组织、破坏肺泡间隔、扩大肺泡腔导致COPD发生［9］。国外的一项研究对COPD患者痰中NE进行定量检测，数据显示，随着病情加重，痰中NE水平显著升高，在AECOPD缓解后，NE水平下降，他们认为NE是慢阻肺患者急性加重期一个很好的生物标志物［10］。NE可诱导黏液细胞的分化和化生，是目前已知最强的促黏液分泌剂，大量的黏液会导致纤毛清除功能障碍和局部防御功能的损害，加重气道阻塞，使气道通气功能下降［11］。NE可以降解弹性蛋白、胶原蛋白、蛋白多糖、可溶性蛋白等多种成分，使上皮细胞凋亡，破坏肺泡及小气道组织结构；同时还可诱导上皮细胞释放白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-8（IL-8）等多种促炎因子，形成级联放大网络效应［12］。Stockley等［13］的研究报告，支气管扩张症患者口服NE抑制剂4周后，FEV1增加了100 ml，肺活量、血浆IL-8和痰液中的IL-6中也观察到了显著变化。

人体内存在的抗蛋白酶系统中α1-AT是活性最强的一种，占血清中抑制蛋白酶活力的90%左右，能对抗多种蛋白酶［14］。而且，α1-AT的血管通透性较强，在肺组织中的浓度比其他丝氨酸蛋白酶抑制因子要高，其抑制NE的作用十分强大，起到抑制细胞被蛋白酶降解，抗感染和炎症，维持机体环境稳定的作用。对于α1-AT缺乏症的COPD患者使用外源性的α1-AT治疗可以取得非常好的疗效。国外研究表明，60岁以上的α1-AT缺乏症患者与60岁以下缺乏者不同，60岁以上COPD患者的个体症状急性加重的频率均较少，并且生活质量评分也高于同等情况的年轻患者［15］。为了减少年龄因素对α1-AT水平的影响，本研究方案设计仅纳入60岁以上患者。

本研究结果显示，入院后1～7天，存活组患者NE水平呈降低趋势，而死亡组患者的NE水平在第3天下降，第5天、第7天上升，并且死亡组患者的NE平均水平始终高于存活组。这可能是由于虽然治疗过程中NE略有下降，但无法有效降低死亡组患者嗜中性粒细胞分泌NE，持续增加的NE进一步加重了肺组织损伤，最终导致死亡。存活组患者α1-AT水平呈降低趋势，死亡组α1-AT水平变化不明显，趋势线较平缓。相关性分析也体现死亡组NE与α1-AT无相关关系。这说明死亡组患者无法分泌足量α1-AT，拮抗NE，肺部蛋白酶和抗蛋白酶系统失衡，是患者死亡的原因之一。

总之，AECOPD患者血清NE、α1-AT水平高于健康对照组，NE/α1-AT系统失衡可能是病情恶化的部分原因，AECOPD患者NE、α1-AT水平动态变化可能是预测患者预后的指标之一。