涎液化糖链抗原6在特发性肺纤维化患者中的研究进展

张金棒，杨庆婵，石瑜，冯靖

(1.天津医科大学总医院呼吸与危重症医学科，天津 300052； 2.天津市海河医院病理科，天津 300350)

特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)属于特发性间质性肺炎的一种最重要亚型，其病因及发病机制尚不清楚，目前缺少有效的治疗措施，预后不良[1]。IPF的病理学诊断是临床病理医师工作的难点。2011年美国胸科学会、日本呼吸学会、欧洲呼吸学会及拉丁美洲胸科学会联合发表了“IPF诊治循证指南”，进一步强调IPF最终明确的诊断需要依赖临床-影像-病理相结合[2]。与影像、病理等检测手段相比，生物学标志物检测具备操作方法简便、安全、可靠等优势。所以，寻找灵敏度及特异度更好的生物学标志物具有重要意义。涎液化糖链抗原-6(Krebs von den Lungen-6，KL-6)于1985年被发现，起初它被作为一种肿瘤标志抗原，后来研究发现其对成纤维细胞有趋化性及抗凋亡的作用[3]。KL-6表达于再生Ⅱ型肺泡上皮细胞。间质性肺炎导致Ⅱ型肺泡上皮细胞的增生，从而导致KL-6水平升高，并因为肺基膜的破坏造成血管渗透性的增加，使KL-6 进入血液中，因此IPF患者血清中的KL-6水平升高[4-5]。血清KL-6被认为是肺损伤的指标，且是诊断和评估间质性肺疾病(interstitial lung disease，ILD)严重性、急性加重和预后的有效生物标志物[5-8]。近年来其受到临床的广泛关注，在许多ILD中，已将KL-6作为纤维化的非特异性标志物进行了研究[9]。现就KL-6在IPF患者中的研究进展予以综述。

1 KL-6的结构与功能

KL-6是一种高分子量黏液唾液酸化的糖蛋白，是黏液唾液酸化的人黏蛋白1上的糖链。人黏蛋白1由1个大的细胞外结构域、1个单程跨膜区域和1个细胞内胞质尾部组成。在正常的肺组织中，KL-6是在Ⅱ型肺泡上皮细胞上表达。其在支气管肺泡灌洗液中有较高浓度，且还存在于血液循环中。血清KL-6水平在大多数ILD患者中升高。且KL-6在ILD中参与一些重要过程，如KL-6参与成纤维细胞的趋化性及抗凋亡作用，可以反映肺泡细胞的损伤和再生，且是肺纤维化的重要生物标志物。因此，KL-6被认为是诊断ILD的核心生物标志物，并与疾病活动密切相关，可以提供预后信息[10-11]。

2 KL-6在IPF鉴别诊断中的意义

2.1KL-6在IPF与感染性疾病鉴别诊断中的作用 在外周血中存在多种分子标志物可将IPF患者与对照患者区分开，这些分子包括KL-6、表面活性物质蛋白(surfactant protein，SP)A和SP-D、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)1和MMP-7[9,12]。Samukawa等[13]发现，IPF患者的血清天冬氨酸蛋白酶A、KL-6、SP-D和SP-A水平均显著高于健康对照者和肺癌患者。Hamai等[14]将KL-6与SP-D、SP-A和MMP-7共同作为IPF患者最有效的血清生物标志物，其中血清KL-6水平为872 U/mL是鉴别ILD的最佳阈值[15]。有文献报道，非结核分枝杆菌、结核分枝杆菌、曲霉菌和诺卡氏菌属是IPF患者慢性肺部感染中最常见的4种病菌[16]。因此在IPF患者的随访期间，临床医师应注意慢性肺部感染的发生，尤其是当IPF患者的动脉血氧分压<70 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)或KL-6≥2 000 U/mL时[16]。Ishikawa等[5]的研究显示，70%～100%的ILD患者血清KL-6水平升高，而在感染性肺炎患者中仅10%出现KL-6水平升高。Hamai等[14]研究指出，与细菌性肺炎患者相比，IPF患者的血清KL-6、MMP-7和SP-D水平显著升高，且IPF患者MMP-7、CC趋化因子配体18、KL-6、SP-D和SP-A的血清基线水平显著高于健康对照者，随后他们进一步评估每种生物标志物的鉴别能力，结果显示KL-6和MMP-7可以将IPF患者与细菌性肺炎患者和健康对照者区分开，表明它们具有成为诊断生物标志物的潜力；而血清KL-6和(或)MMP-7水平升高可能支持IPF的诊断，尤其是当KL-6和MMP-7两种标志物组合使用时，对识别IPF易感患者更有效。今后需进行更大规模的研究，以寻找用于诊断IPF的生物标志物的最佳组合。

2.2KL-6在IPF与非感染性疾病鉴别诊断中的作用 Ohnishi等[17]研究发现，IPF患者的最低KL-6水平显著高于胶原血管疾病相关性间质性肺炎患者。IPF与慢性变应性肺炎(chronic hypersensitivity pneumonitis，CHP)有时难以区分且经常被误诊[18]。而Bergantini等[19]研究发现，在结节病、IPF、CHP三组患者中，当KL-6的临界值为1 678 U/mL时其区分IPF和其他患者的灵敏度为75%、特异度为69.7%。同时他们还发现，当研究对象仅限于IPF和CHP患者时，KL-6和血清淀粉样蛋白A(serum amyloid A，SAA)在区分这两种疾病时具有良好的鉴别能力。目前，KL-6已被报道为结节病中肺部纤维化的潜在生物标志物，并与肺部一氧化碳弥散功能呈负相关[20-21]。由于结节病人群包括轻度肺部受累的患者，因此其KL-6预期水平低于IPF和CHP患者。有研究认为SAA是肉芽肿形成和永存的关键分子，如Vietri等[22]研究证明IPF患者的SAA水平高于健康对照者，而SAA在纤维化ILD中的作用尚未得到充分研究[22-24]。生物标志物组合可能会进一步激发ILD领域的多学科讨论。Guiot等[25]发现，IPF患者痰上清液中的KL-6水平升高，且KL-6和MMP-7蛋白水平与肺总容量呈负相关。同时他们发现，与血清相比，痰可能更适合用于评估IPF中发生的上皮和肺泡损伤。

可见，KL-6对于鉴别IPF与感染性疾病及非感染性疾病有一定意义。KL-6与不同血清生物标志物的组合加深了对ILD病理生物学的认识，并将增加其鉴别诊断的精准性。不同研究者发现在IPF患者的血清及痰液上清中KL-6水平升高[14，19]，这对于IPF的鉴别诊断有一定意义，但更广泛的应用仍需更多研究探索。

3 KL-6在评估IPF疾病严重程度和预后中的意义

IPF患者整体预后差。在IPF稳定的患者中，每年有5%～15%的患者发生急性加重，一旦发生急性加重，预后则较差，死亡率达50%～80%[26]。因此，IPF急性加重(acute exacerbation of idiopathic pulmonary fibrosis，AE-IPF)的早期诊断至关重要。

3.1KL-6在评估AE-IPF中的作用 目前KL-6已被当作AE-IPF的标志物进行广泛研究，且高血清KL-6水平已被证明与IPF患者生存期缩短相关[12]。有文献报道，血清KL-6水平变化是AE-IPF的预测指标[7]，与稳定的IPF相比，AE-IPF时的KL-6和SP-D水平显著升高[27-28]。Hisata等[29]研究认为在IPF患者中，KL-6是较SP-D更好的预后标志物。这两种生物标志物均是由Ⅱ型肺泡细胞和细支气管上皮细胞产生，其中KL-6在支气管上皮细胞及Ⅱ型肺泡上皮细胞的细胞外表面进行表达，并从这些细胞释放到肺泡内膜液中，积聚在蜂窝囊中。由于KL-6属于一种高分子量的糖蛋白(分子量>1 000 000)，无法被肺泡毛细血管清除，仅由淋巴管清除，故Hisata等[29]认为KL-6存在于淋巴管中，而不存在于肺静脉中的结论可能是合理的。相反，由于SP-D是一个很小的分子(分子量为43 000)，由4个三聚体亚基组成，因此SP-D或其片段可能会从肺泡毛细血管内皮细胞中吸收，而肺泡毛细血管内皮细胞总是与Ⅱ型肺泡上皮细胞紧密接触。SP-D分布在这些细胞的细胞质中，且存在于肺淋巴和肺静脉中。另外，由于IPF患者肺中主要用于肺泡清除的小叶间淋巴管减少，因此可以合理解释IPF患者肺泡间隙中的KL-6清除延迟并传送至血液的原因。可见，SP-D和KL-6可以有效区分高分辨CT蜂窝状患者是在稳定期还是进展期，这将为IPF的临床治疗提供参考。

此外，Cao等[30]发现AE-IPF患者KL-6和瘦素水平显著高于稳定期IPF患者或健康对照者。Yano等[31]研究发现，AE-IPF患者的术前KL-6水平高于无AE-IPF患者；且在接受肺部分切除的患者中，即使 KL-6水平较高，急性加重也不会发生。因此，在有高急性加重风险的IPF患者(如有高KL-6值的患者)中，局限手术可能成为预防急性加重发生的一种选择。Ohshimo等[7]在一项纳入77例IPF患者的研究中发现，AE-IPF患者的血清KL-6基线水平显著高于稳定期IPF患者，且当血清KL-6水平为1 300 U/mL时，其预测AE-IPF的特异度、灵敏度及准确度分别为61%、92%、66%，因此该研究将KL-6的临界值定为1 300 U/mL，而以往研究将KL-6的临界值定为1 000 U/mL[32]。KL-6的临界值相对较高可能与遗传差异有关[33]。研究认为，rs4072037基因型的分布与血清KL-6水平的范围有关，该基因在白种人和日本人队列中有差异，白种人的正常值高于日本人[32-33]。

3.2KL-6在评估IPF纤维化程度及预后判断中的作用 以往研究认为，KL-6是能反映肺纤维化病变严重程度的一种有效标志物[14]。Wakamatsu等[34]研究报道，随访期间血清KL-6水平升高的患者用力肺活量(forced vital capacity，FVC)占预测值百分比下降的比例显著高于KL-6水平未升高的患者，提示血清KL-6可能是FVC系列变化中有效的生物标志物。Collard等[35]报道，基于症状的呼吸困难评分、FVC占预计值百分比和肺泡-动脉氧分压差是IPF患者总体生存的预测指标，而血清KL-6水平的连续变化与生理变量(如基于症状的呼吸困难评分)的变化有关，且可以预测IPF病例的存活率。Okuda等[36]研究发现，血清KL-6>1 000 U/mL的IPF患者的生存率低于血清KL-6水平较低患者。朱晨等[37]发现，IPF患者血清及肺泡灌洗液中的KL-6水平显著升高，且血清KL-6水平与FVC、弥散功能及高分辨CT中的网格影和蜂窝影的评分相关，故KL-6可能成为提示IPF患者临床诊断的一种指标。另有研究发现，血清KL-6与IPF患者的病情发展和预后有明显相关性，IPF患者的血清KL-6基线水平越高预后越差[38]。

Wakamatsu等[34]报道了KL-6水平的逐渐升高与生存能力差和FVC的快速下降有关。Sokai等[39]的研究显示，肺功能下降与KL-6值在治疗6个月时增加显著相关，而与SP-D值无关，且6个月中KL-6值的逐步增加是预测死亡率更有效的生物标志物。同时他们发现，初诊时IPF患者血清KL-6水平升高(KL-6>1 000 U/mL)与死亡率增加相关。Yokoyama等[32]在日本进行的一项针对27例IPF患者的研究发现，血清KL-6基线水平为1 000 U/mL是预测死亡率最佳的临界值(灵敏度为90.0%，特异度为70.6%)，且血清KL-6<1 000 U/mL的患者中位生存时间是血清KL-6>1 000 U/mL患者的两倍。Gui等[40]研究发现，稳定状态IPF患者的KL-6水平为909 U/mL，而AE-IPF患者的KL-6水平可达1 744 U/mL，且血清骨桥蛋白和KL-6水平高的IPF患者的死亡率高于低水平IPF患者。与稳定状态(ΔKL-6/IPF稳定期KL-6≤0.211)相比，血清KL-6水平升高是多灶型IPF患者的不良预后因素[41]。Sokai等[39]指出，血清KL-6水平升高是IPF患者死亡的重要预测指标，血清KL-6半年变化值≥140 U/mL的患者预后显著恶化。同时他们提出，IPF患者血清KL-6的系列变化与FVC占预计值百分比和一氧化碳弥散率占预计值百分比的变化显著相关，且血清KL-6的系列变化较在单个时间点测得的血清KL-6值更能预测死亡率。Hamai等[14]发现，不同MMP-7、CC趋化因子配体18及KL-6水平IPF患者的存活率显著不同。在单变量分析中，较低的肺活量百分比，使用免疫抑制剂以及较高水平的血清MMP-7和KL-6与IPF患者存活率低有关；在多变量分析中，仅MMP-7及KL-6可作为IPF患者5年死亡率的独立预测因子，是可提示IPF患者预后的有前景的标志物。此外，KL-6作为IPF患者尤其是AE-IPF患者的经典生物标志物也得到了证实，可用于评估IPF的急性加重，并可以预测存活率。

4 KL-6在IPF治疗反应中的意义

IPF常用的治疗药物包括类固醇、吡菲尼酮、尼达尼布等。有研究证实，每周接受类固醇治疗的IPF患者的KL-6水平治疗1周及3周时均有下降[8]。然而，Feng等[42]研究发现，吡非尼酮治疗IPF患者1年后KL-6水平略有下降，但没有明显下降。Ikeda等[43]报道在吡菲尼酮治疗IPF期间，在血清SP-D和KL-6低水平亚组中IPF患者的无进展生存期延长。Yoshikawa等[44]研究发现，与基线值相比，治疗3个月和治疗6个月时稳定组患者的血清SP-A和KL-6水平显著降低，而进展组升高；且在治疗6个月时，稳定组的KL-6水平显著低于进展组。Nakano等[45]报道了IPF患者应用尼达尼布治疗13个月后，FVC从3.07 L上升至3.43 L，血清KL-6水平下降至正常水平。Koga等[46]对家族性IPF病例进行研究发现，抗纤维化剂(如吡非尼酮)可能对其治疗有效。此外，纤维化标志物KL-6、SP-D和骨膜素的差异性变化提示吡非尼酮对IPF抗纤维化作用的可能机制。Tomioka和Takata[47]报道了AE-IPF患者血清KL-6和SP-D水平升高，而应用尼达尼布治疗后，血清KL-6和SP-D水平均降低，且继续服用尼达尼布并未明显增加副作用，表明尼达尼布疗法可能在AE-IPF中有益处。

5 小 结

IPF是特发性间质性肺炎中最重要的一种亚型，预后差。而KL-6水平变化与IPF鉴别诊断、急性加重、治疗效果及预后有一定的相关性，但KL-6不能明确鉴别各类ILD。2018年，美国胸科学会/欧洲呼吸学会/日本呼吸学会/拉丁美洲胸科协会共同发布了IPF的诊断指南，提出对于临床怀疑有IPF的不明原因ILD患者，不建议用血清MMP-7、SP-D、CC趋化因子配体18或KL-6来区分IPF与其他ILD[48]。KL-6的临床应用局限性可能可以通过以下解释。首先，血清KL-6不是IPF的特有生物标志物。癌症、急性肺损伤和其他ILD均可能导致血清KL-6水平升高，从而使血清KL-6测定的结果解释复杂化。其次，尽管肺泡上皮损伤是IPF的主要致病因素，但其程度(可以由血清KL-6代表)可能不是IPF的全部预后因素。如Sokai等[39]的研究显示，单个时间点的血清KL-6无法预测未来6个月内FVC占预计值百分比或一氧化碳弥散率占预计值的百分比变化，血清KL-6的单次检测不能代替FVC占预计值百分比和一氧化碳弥散率占预计值的百分比的连续检测。未来，KL-6有望成为IPF的一种良好的生物学标志物，但目前其在临床中的应用仍存在一定局限性，还需更多研究验证。