YKL-40和NGAL联合检测在哮喘-慢性阻塞性肺疾病重叠患者中的诊断价值*

邓林锋，石建邦，徐非州，吴健卫

九江市第一人民医院/南昌大学附属九江医院:1.检验科；2.呼吸内科,江西九江 332000

2014年慢性阻塞性肺疾病(COPD)全球倡议(GOLD)和哮喘全球倡议(GINA)联合提出哮喘-COPD重叠(ACO)的概念[1]。ACO患者不但具有COPD的部分特征，而且还具有支气管哮喘的部分临床特征，而小气道结构的变化是ACO的独特病理生理特点。研究表明，与COPD或哮喘患者比较，ACO患者发作频率明显增加，病情更重，肺功能下降更快，生活质量更差，且死亡率更高，因此早期识别ACO具有重要意义[2]。目前ACO发病机制尚未完全明确，临床诊断主要依据患者疾病特征及肺功能等综合判断，缺乏可靠的诊断生物标志物。

YKL-40可由多种细胞分泌，包括中性粒细胞、活化的巨噬细胞、分化晚期的巨噬细胞、分化的血管平滑肌细胞、内皮细胞、关节炎软骨细胞等，它可诱导多种慢性炎症性疾病的发生，如骨关节炎、哮喘等[3]。YKL-40是辅助型T细胞2(Th2)介导的炎症和组织重塑的关键调节因子，可刺激树突状细胞聚集活化，并抑制T细胞和巨噬细胞凋亡。血清YKL-40水平与上皮下基底膜厚度以及气道壁中的细胞外基质沉积呈正相关，其在气道重塑中起着重要的作用[4]。MATSUURA等[5]的研究发现，吸烟的COPD患者血清YKL-40水平明显高于不吸烟的COPD患者。JAMES等[6]同样发现，与健康对照组比较，哮喘组和COPD组的血清YKL-40水平均有升高，但COPD组升高更明显。鉴于YKL-40与吸烟和气道重塑的相关性，以及ACO、COPD和哮喘患者中YKL-40水平存在差异，笔者认为YKL-40可能有助于ACO的诊断。中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(NGAL)是一种急性期反应蛋白，主要由中性粒细胞分泌，也能由各种上皮细胞，包括肺泡上皮细胞、肾脏上皮细胞、消化道内皮细胞等分泌[7]。NGAL与中性粒细胞性炎症、吸烟和支气管气道重塑有关，并可在血清和肺泡灌洗液中检测到[8]。EAGAN等[7]研究发现，COPD患者血清NGAL水平明显高于健康者，且气道阻塞程度越严重者血浆NGAL水平越高。提示NGAL对ACO的诊断有较大的临床意义，可能是诊断ACO的生物学标志物。

本研究旨在探讨血清和痰中YKL-40和NGAL水平对ACO的诊断价值，以及探讨临床特征与血清和痰中YKL-40和NGAL水平的关系，以期为临床的精准治疗提供依据。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2019年1月至2021年12月就诊于本院呼吸内科门诊的40例ACO患者(重叠组)、40例哮喘患者(哮喘组)、40例COPD患者(COPD组)，同时选取同期在健康体检中心体检的健康者，其中包括20例健康吸烟者(健康吸烟组)及20例健康不吸烟者(健康不吸烟组)。重叠组、哮喘组及COPD组纳入标准(全部满足)：(1)年龄40～80岁。(2)重叠组患者符合GINA 2014年版制订的关于ACO的诊断标准[1]，即满足以下两个诊断标准之一，①40岁之前诊断为哮喘，具备气流受限的证据[使用支气管扩张剂后第1秒用力呼气容积(FEV1)/用力肺活量(FVC)<0.7]；②既往诊断或新诊断的COPD，使用支气管扩张剂后FEV1改善>12%且绝对值>200 mL)。(3)哮喘组符合GINA 2014年制订的关于哮喘的诊断标准[1]，并处于稳定期。(4)COPD组患者符合中华医学会呼吸病分会慢性阻塞性肺疾病学组制订的《慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2013年修订版)》的诊断标准[9]，并处于稳定期。(5)自愿配合完成研究。健康吸烟组和健康不吸烟组纳入标准(全部满足)：(1)年龄40～80岁，无过敏史；(2)最近4周内无上、下呼吸道感染史；(3)无慢性呼吸道疾病或其他系统严重疾病史；(4)可完成肺功能检查及肺功能正常；(5)自愿配合完成研究。排除标准(满足其中之一)：(1)心脏动力学不稳定；(2)合并其他呼吸系统疾病，如典型支气管扩张、典型肺纤维化、睡眠呼吸暂停、肺结核等；(3)存在任何系统恶性肿瘤；(4)最近1个月病情出现急性加重并使用糖皮质激素或抗菌药物；(5)有自身免疫性疾病、精神疾病、神经肌肉疾病或严重脑血管意外后遗症。本研究经本院伦理委员会审批，所有研究对象均签署知情同意书。

1.2方法 所有研究对象均记录血常规、红细胞沉降率(ESR)、C反应蛋白(CRP)、性别、肺功能(FEV1和FVC)、吸烟史等。(1)血液标本：分别收集研究对象清晨空腹外周静脉血于EDTA 抗凝管中(2管，5 mL)，常温下静置30 min，然后分别以8 cm离心半径，3 000 r/min离心10 min，分别留取血清于-80 ℃冰箱保存待测。(2)痰标本：通过超声雾化吸入高渗(3%)盐水诱导患者咳出痰液(合格痰标本满足痰直接涂片光镜下每低倍镜视野下痰标本的白细胞数>25个、鳞状上皮细胞<10个，或鳞状上皮细胞数∶白细胞数<1∶2.5)；合格痰标本予以0.1%二硫苏糖醇磷酸盐缓冲液(PBS)处理后离心，吸取上清液于EP管中，-80 ℃保存待测。(3)采用酶联免疫吸附试验检测血清和痰上清液中YKL-40及NGAL水平,试剂盒购自美国R&D公司，试验步骤严格按照说明书操作。

2 结 果

2.1各组研究对象一般临床特征和生物标志物水平比较 所有研究对象年龄、性别比例、ESR、CRP、白细胞计数及淋巴细胞计数比较差异均无统计学意义(P>0.05)。与重叠组和哮喘组比较，COPD组吸烟指数更高(P<0.05)，嗜酸性粒细胞计数、呼出气一氧化氮(FeNO)和血清总IgE水平更低(P<0.05)。与哮喘组比较，重叠组和COPD组FEV1、FEV1/预计值、FVC及FEV1/FVC更低(P<0.05)。重叠组、哮喘组及COPD组血清YKL-40水平明显高于健康吸烟组和健康不吸烟组(P<0.05)，重叠组和哮喘组血清YKL-40水平明显低于COPD组(P<0.05)，重叠组和哮喘组之间及健康吸烟组和健康不吸烟组之间血清YKL-40水平比较差异均无统计学意义(P>0.05)。重叠组和COPD组痰YKL-40水平明显高于哮喘组、健康吸烟组和健康不吸烟组(P<0.05)，重叠组痰YKL-40水平明显高于COPD组(P<0.05)，哮喘组和健康吸烟组痰YKL-40水平明显高于健康不吸烟组(P<0.05)，而哮喘组和健康吸烟组痰YKL-40水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。重叠组和COPD组血清NGAL水平明显高于哮喘组、健康吸烟组和健康不吸烟组(P<0.05)，哮喘组和健康吸烟组血清NGAL水平明显高于健康不吸烟组(P<0.05)，而哮喘组和健康吸烟组之间及COPD组和重叠组之间血清NGAL水平比较差异均无统计学意义(P>0.05)。重叠组和COPD组痰NGAL水平明显高于哮喘组、健康吸烟组和健康不吸烟组(P<0.05)，哮喘组和健康吸烟组痰NGAL水平明显高于健康不吸烟组(P<0.05)，而哮喘组和健康吸烟组之间及COPD组和重叠组之间痰NGAL水平比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 各组研究对象一般临床特征和生物标志物水平比较

2.2血清和痰YKL-40和NGAL水平鉴别ACO的价值 血清YKL-40水平可以鉴别ACO和COPD[曲线下面积(AUC)=0.944，P<0.01]，而不能鉴别ACO和哮喘；血清NGAL水平可以鉴别ACO和哮喘(AUC=0.763，P<0.01)，而不能鉴别ACO和COPD。痰YKL-40水平既可以鉴别ACO与COPD(AUC=0.868，P<0.01)，也可鉴别ACO和哮喘(AUC=0.973，P<0.01)；痰NGAL水平可以鉴别ACO和哮喘(AUC=0.982，P<0.01)，而不能鉴别ACO和COPD。见表2。

表2 血清和痰YKL-40和NGAL鉴别ACO的ROC曲线分析

2.3血清及痰YKL-40和NGAL水平与临床特征之间的关系分析 将重叠组、哮喘组和COPD组患者生物标志物汇集分析，采用多元逐步线性回归分析方法分析作为依赖因素的生物标志物水平与临床变量之间的关系。结果显示，血清总IgE、吸烟指数和FEV1/预计值均是血清和痰YKL-40的影响因素(P<0.05)；而FEV1/预计值是血清和痰NGAL的影响因素(P<0.05)。见表3。

表3 血清和痰YKL-40和NGAL与临床变量的多元逐步线性回归分析

2.4血清及痰中YKL-40和NGAL相关性分析 血清YKL-40与痰YKL-40水平呈正相关(r=0.231，P=0.003)；而血清NGAL与痰NGAL水平呈正相关(r=0.472，P<0.01)。

3 讨 论

本研究探讨了血清和痰中YKL-40和NGAL作为生物标志物从哮喘和COPD中鉴别ACO的能力，结果显示，COPD患者血清YKL-40水平明显高于ACO和哮喘患者；而哮喘患者血清NGAL水平明显低于ACO患者。ACO患者痰YKL-40水平明显高于哮喘和COPD患者，ACO患者痰NGAL水平明显高于哮喘患者。与COPD患者比较，ACO患者血清YKL-40水平较低，而痰YKL-40水平较高；与哮喘患者比较，ACO患者血清和痰NGAL水平较高，且痰YKL-40水平较高。ACO是同时具有哮喘和COPD特征的一类疾病，具有独特的病理生理特征；血清和痰YKL-40和NGAL水平可能是鉴别ACO与哮喘和COPD的有价值的生物标志物。

YKL-40是Th2介导的炎症反应和组织重塑的关键调节剂[10]。有研究表明，在支气管哮喘患者血清及肺组织中YKL-40水平明显升高，且与疾病的严重程度及气道重塑有关[11]。本研究表明，ACO、哮喘和COPD患者血清YKL-40水平均明显高于健康吸烟者和健康不吸烟者，但哮喘和ACO患者之间血清YKL-40水平差异无统计学意义(P>0.05)。而JAMES等[6]的研究报道，COPD患者YKL-40水平的升高较哮喘患者更明显，这也与本研究结果相似。本研究结果显示，健康吸烟者血清YKL-40水平高于健康不吸烟者，这表明血清YKL-40可能与吸烟引起气道或系统性炎症有关。国外研究表明，血清YKL-40水平可用于鉴别ACO和COPD[12]，这与本研究结果相似。笔者通过多元逐步线性回归分析发现，血清总IgE、吸烟指数和FEV1/预计值均是血清和痰YKL-40的影响因素(P<0.05)。重叠组、哮喘组、COPD组及健康吸烟组痰YKL-40水平均明显高于健康不吸烟组，且重叠组明显高于哮喘组和COPD组，这提示ACO患者气道炎症反应可能更严重，从而导致ACO患者更易出现急性加重的情况。而血清和痰YKL-40水平仅呈弱相关，这可能与本研究所有入组患者均为稳定期及纳入标本量有限有关。因此，YKL-40可能是临床上鉴别ACO的潜在生物标志物[13]，将来需要进行更多多中心前瞻性的研究以阐明YKL-40在慢性气道疾病发病机制中的作用。

目前研究表明，NGAL与吸烟和慢性感染相关疾病的炎症和肺气肿高度相关[7]。而ACO在长期吸烟和反复发作的哮喘患者中很常见，特别是在老年患者中[14]。本研究表明，重叠组、哮喘组、COPD组及健康吸烟组血清NGAL水平均明显高于健康不吸烟组，COPD组和重叠组均高于哮喘组，但在COPD组和重叠组之间差异无统计学意义(P>0.05)。重叠组和COPD组中痰NGAL水平均明显高于哮喘组、健康吸烟组和健康不吸烟组。ROC曲线分析结果显示，血清和痰NGAL均可用于鉴别ACO和哮喘。多元逐步线性回归分析结果显示，FEV1/预计值是血清和痰NGAL的影响因素(P<0.05)。且血清与痰NGAL呈正相关，这表明肺功能越差的患者血清及痰NGAL水平可能更高。COPD患者的气道炎症细胞以中性粒细胞、CD8+T淋巴细胞为主，血清和痰NGAL水平的升高与气道中性粒细胞炎症反应和呼吸道上皮持续损伤有关。本研究结果也证实了ACO具有与COPD相似的炎症反应，且与哮喘之间存在差异，这与以往研究结果相似[15]。

目前关于ACO前瞻性治疗相关研究较少，未来需要基于不同表型的患者制订最佳的治疗方案[16]。血清和痰YKL-40是鉴别ACO和COPD有价值的生物标志物，同时血清和痰NGAL是鉴别ACO和哮喘有价值的标志物，因此可通过YKL-40和NGAL的联合检测来鉴别ACO，这些对于早期识别ACO及随后的靶向干预具有重要临床意义。在未来需要进一步研究这些生物标志物在疾病发病机制中的可能作用，同时增加样本量来进一步确定YKL-40和NGAL的鉴别意义，并通过疾病严重程度的分层研究进一步分析生物标志物在ACO、哮喘及COPD治疗指导和预防判断等多方面的可能价值。