血浆生长分化因子-11 在慢性阻塞性肺疾病预后预测中的价值

李静杰，袁志，王群，陈淼，钟成，范伟杰，唐浩威，张国平，冯马龙

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种常见、可预防和可治疗的慢性疾病，是致残和死亡的重要原因。近年来，COPD 发病率和死亡率呈上升趋势，目前证实包括遗传或环境因素在内的多种因素可能导致COPD 的发生，但吸烟仍然是COPD最危险的因素[1]。COPD 的主要病理生理表现为气道不可逆阻塞，肺功能进行性下降[2]。目前评估COPD 急性加重的发生频率、严重程度和持续时间尚无有效、标准化的监测工具，主要依据患者的主观症状和医生的判断，缺乏区分的客观指标。被视为“金标准”的一秒钟用力呼气量（FEV1）不能全面反映患者的临床状况[3]。有研究表明生长分化因子11（GDF-11）在COPD 患者肺成纤维细胞和气道上皮细胞中的含量明显降低，也可抑制香烟烟雾提取物（CSE）诱导的肺内细胞衰老和炎症反应，以及抑制弹性蛋白酶诱导的细胞衰老和肺泡间隙的扩大[4]。本研究旨在探究GDF-11 作为血浆生物标志物在COPD 预后预测中的价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2019 年7 月至2020 年8 月宁波市奉化区人民医院呼吸内科住院的下呼吸道感染患者（观察组），对照组为健康体检者。观察组纳入标准：（1）符合全球COPD倡议文件诊断标准[5]；（2）生命体征稳定；（3）最低心理状态检查评分≥27 分；（4）积极配合相关检查；（5）FEV1/用力肺活量（FVC）比值＜0.7，FEV1 ＜80%；（6）患者及家属了解本研究并签署知情同意书。排除标准：（1）合并心脏病、肺、肾、肝疾病；（2）存在先天性疾病；（3）意识障碍、精神障碍、认知或理解能力异常；（4）长期卧床；（5）自身免疫性疾病。

1.2 方法 试剂及仪器：血气分析仪、肺活量测量仪、离心机、全自动酶标仪、移液器血清脑钠肽（BNP）ELISA 试剂盒、C 反应蛋白（CRP）ELISA 试剂盒、GDF-11、ELISA 试剂盒。治疗前后采集患者静脉血，－4 ℃保存备用。采用ELISA 检测血浆中GDF-11 和D-D，血清中CRP 和BNP 水平。实验开始前根据样品数确定检测所需板孔数，样品及标准品做3 个复孔。按照梯度将7 个浓度不同的标准品加入孔中，每孔0.1 ml，以样品稀释液作为零孔，其余每孔加入0.1 ml样品，37 ℃孵育90 min。去除液体，每孔加入0.1 ml生物素化抗体工作液，37℃孵育60 min。使用浓度为0.01 M PBS缓冲液清洗3 次。每孔加入0.1 ml ABC工作液，37 ℃孵育30 min。0.01 M PBS清洗5 次。加入TMB（90 l/孔）显色液，37℃避光孵育30 min。加入TMB（0.1 ml孔）终止液，测定OD 值。采用血气分析仪检查二氧化碳分压（PaCO2）和血氧分压（PaO2），采用肺活量测量仪检测肺功能。

1.3 随访 纳入本研究观察组的患者在出院后2 个月通过门诊复诊方式进行随访，调查不同严重程度患者的预后情况。

1.4 统计方法 采用SPSS 20.0 统计软件进行分析，计量资料以均数±标准差表示，采用t检验；多因素分析采用Logistic回归分析，绘制受试者工作特征曲线（ROC）曲线，计算曲线下面积（AUC）；多组资料的趋势性采用Jonckheere-Terpstra检验。P ＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料情况 最终共纳入80例，其中观察组40 例，男19 例，女21 例；年龄25～84 岁，平均（52.3±6.5）岁。对照组40 例，男20 例，女20 例；年龄26～85 岁，平均（49.7±7.5）岁。两组一般资料差异无统计学意义（P ＞0.05）。

2.2 两组临床指标比较 观察组CRP、BNP、D-D 及PaCO2均高于对照组（均05），而血浆GDF-11 水平低于对照组（P＜0.05），两组PaO2差异无统计学意义（P ＞0.05）。见表1。

表1 两组临床指标比较

2.3 多因素 Logistic 回归分析GDF-11 为COPD 的保护因素，CRP、BNP、D-D 及PaCO2为COPD 的独立危险因素（均P ＜0.05），见表2。

表2 多因素Logistic 回归分析

2.4 ROC曲线分析 GDF-11联合CRP诊断COPD的AUC为0.84，95%CI为0.74～0.93；单纯采用GDF-11 诊断COPD 的最佳截断值为306.48 ng/ml，AUC 为0.71，95%CI为0.44～0.826。GDF-11 联合CRP 的AUC高于单纯采用GDF-11（P ＜0.05）。见图1。

图1 ROC 曲线分析

2.5 GDF-11 和CRP对患者预后的价值在患者出院2 个月后通过门诊复诊方式对患者进行随访，检测患者血浆GDF-11水平及FEV1，本研究随访率为100%。根据血浆GDF-11 水平，利用四分位法将数据分成A 组（M0～M25）、B 组（M26～M74）及C 组（M75～M100）。以2 个月内再次因COPD住院和/或FEV1≤40%作为不良预后标准。3 组预后差异有统计学意义（t=6.48，P ＜0.05）。见表3。

表3 血浆GDF-11 水平对患者预后的评价

3 讨论

COPD 目前是全球第四大死亡原因，有研究证实肺细胞衰老可能与COPD 的发展和进展有关[6]。据统计，全世界有3.84亿人患有COPD，2017 年有320 万人死于COPD，到2040年，这一数字预计将达到每年440 万人[7]。2013 年我国COPD 死亡患者占据了全球总死亡人数的1/3，是严重危害人民身体健康的慢性呼吸系统疾病[8]。GDF-11在1997年首次被麦克弗伦等在实验中发现，经过研究证实GDF-11 在神经系统、肺、肾、脑、心脏和血液中均有表达，但在不同组织中的mRNA 和蛋白水平不同[9]。GDF-11 在哺乳动物的生长发育过程中发挥着多种作用。血浆中GDF-11表达水平随年龄增长而减少，GDF-11 抗衰老能力也随之减弱。Hikichi 等[10]的研究证实GDF-11 可作为分子标志物用于诊断和预测COPD 的发生和预后。

临床中FEV1 可以检测患者最大有氧能力，被视为诊断COPD的“金标准”，但疾病的发生发展受多种因素影响，而且需要考虑病情恶化的症状，以确定疾病的严重性和风险群体。目前尚无准确诊断COPD 有意义的或预测COPD 恶化的生化指标，COPD 严重程度分级依赖于临床FEV1 预计值和症状。有研究认为FEV1作为预测COPD预后情况的指标，其预测效果并不理想且存在较大的误差[11]。还有研究发现血浆GDF-11 水平高的COPD 患者恶化率及死亡率高，肺功能下降严重，尤其是FEV1 值[12]。因此，在COPD患者中寻找新型且有代表意义的血清标志物是非常重要的，对进一步预测患者疾病进展及预后有重要的参考价值。

本研究结果显示GDF-11 为COPD的保护因素，CRP、BNP、D-D 及PaCO2 为COPD 的独立危险因素。ROC 曲线分析结果发现GDF-11 联合CRP 诊断方案的AUC、灵敏度及特异度均高于单纯采用GDF-11 诊断。由此可见GDF-11 联合CRP诊断方案不仅可以提高COPD 的检出率，而且还可以提高检测的灵敏度和特异度。本研究在患者出院后2个月时进行随访，发现血浆GDF-11 水平可预测COPD预后，通过趋势性检测发现血浆GDF-11 水平越低COPD患者预后越差，不良预后的发生率越高，GDF-11 水平与不良预后的发生呈负相关。Tang 等[13]研究也证实，GDF-11 的表达下调时通过AKT信号通路调节导致COPD患者FEV 1 下降并预测COPD 的不良结局的发生情况，与本研究结果相似。

综上所诉，GDF-11 为COPD的保护因素，CRP、BNP、D-D 及PaCO2为COPD的独立危险因素。GDF-11 联合CRP 对COPD 的发展及预后有预测作用。