低氧诱导因子1α和核因子κB水平评估急性呼吸窘迫综合征患者发生肺纤维化的价值▲

鲁 帆 杨 刚 卢 波

(湖北省荆门市第二人民医院重症医学科，湖北省荆门市 448000)

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)发病机制尚未阐明。美国每年ARDS新发病例数为19万，病死率达27%～45%，危及患者生命安全[1]。既往研究表明ARDS患者晚期常会发生肺纤维化，但最近的研究显示，早期ARDS患者也会发生肺纤维化[2]。机械通气是治疗ARDS的常用手段，但机械通气也可能会导致肺纤维化。肺纤维化与ARDS患者预后密切相关，是导致患者死亡的主要原因之一[3]。因此，寻找可早期有效预测ARDS患者发生肺纤维化的标志物十分必要。低氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α)属于氧依赖转录激活因子，可调节细胞内氧代谢，与急性肺损伤后修复有关。研究显示，HIF-1α对于肺纤维化的形成和发展具有重要作用[4]。核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)属于诱导型核转录因子，在创伤、感染等刺激下表达异常升高，并可调控肿瘤坏死因子α等促炎因子的表达，也被证实参与了ARDS的发生和发展[5]。本研究旨在检测ARDS患者外周血HIF-1α、NF-κB的表达情况，并分析二者与肺纤维化形成的关系，为早期评估、干预ARDS患者肺纤维化提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2018年1月至2019年12月我院收治的86例ARDS患者为研究对象。纳入标准：(1)符合ARDS的柏林定义[6]，且出现不同程度呼吸急促、呼吸窘迫等临床表现；(2)病程均<1周；(3)均在本院完成治疗及随访；(4)精神正常，可正常沟通交流。 排除标准：(1)合并恶性肿瘤；(2)合并肝、肾等重要脏器病变；(3)伴严重心律失常或急性心肌缺血；(4)伴凝血功能障碍；(5)合并免疫系统疾病。86例ARDS患者中男性46例、女性40例，年龄38～65(54.38±3.03)岁，合并基础疾病高血压19例、糖尿病12例，美国纽约心脏病学会(New York Heart Association，NYHA)[7]心功能分级Ⅰ级30例、Ⅱ级29例、Ⅲ级27例。本研究经我院医学伦理委员会批准，患者及其家属对本研究知情并签署同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 ARDS患者肺纤维化的评估：参照Fujimoto等[8]的方法评估ARDS患者是否发生肺纤维化。使用胸部高分辨率CT(PICKER公司，IQ2000型)检查，若出现任意一种影像学形态特征[磨玻璃影、双肺蜂窝状改变、纤维增殖灶、网格影(包括小叶间隔增厚、支气管血管束增粗、胸膜下线等)]则可判断为肺纤维化。将出现肺纤维化的患者纳入纤维化组，无肺纤维化的患者纳入无纤维化组。

1.2.2 外周血HIF-1α、转化生长因子 β、血管内皮生长因子、NF-κB水平的检测：采集所有患者入院24 h内清晨空腹外周静脉血5 mL，以5 000 r/min离心10～15 min，离心半径16 cm(离心机购自长沙湘锐离心机有限公司,型号：TG22-WS)，取上清液,采用ELISA检测患者外周血HIF-1α、转化生长因子β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、NF-κB水平，试剂盒均由R&D Systems公司提供(试剂盒生产批号分别为：20171105、20170506、20170811、20170216)，操作严格按照说明书进行。

1.3 统计学分析 采用SPSS 23.0软件进行统计学分析。计量资料以(x±s)表示，组间比较采用两独立样本t检验；计数资料以例数(百分比)表示，组间比较采用χ2检验；等级资料的比较采用秩和检验；采用Pearson检验进行相关性分析；采用Logistic回归模型分析ARDS患者发生肺纤维化的影响因素；绘制受试者工作特征曲线，并计算曲线下面积(area under the curve，AUC)，评估HIF-1α、NF-κB水平对ARDS患者发生肺纤维化风险的预测价值，AUC值>0.90表示诊断性能较高，AUC值为0.70～0.90表示有一定诊断性能，AUC值为0.50～0.69表示诊断性能较差。以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组患者一般资料和外周血检测指标的比较 86例ARDS患者中有35例患者(40.70%)发生肺纤维化。纤维化组患者外周血TGF-β1、HIF-1α、NF-κB水平均高于无纤维化组(均P<0.05)，两组患者其他一般资料的差异无统计学意义(P>0.05),见表1。

表1 两组患者一般资料和外周血检测指标的比较

2.2 影响ARDS患者发生肺纤维化的多因素分析 将肺纤维化作为因变量(1=有肺纤维化，0=无肺纤维化)，将外周血TGF-β1、HIF-1α、NF-κB水平(三者均为连续型变量)及性别(1=男性，0=女性)、合并基础疾病(1=有、0=无)、NYHA分级(1=Ⅰ级，2=Ⅱ级，3=Ⅲ级)、年龄(连续型变量)、VEGF水平(连续型变量)作为自变量，建立多因素Logistic回归模型，结果显示，外周血TGF-β1、HIF-1α、NF-κB水平是ARDS患者发生肺纤维化的影响因素(均P<0.05)。见表2。

表2 ARDS患者发生肺纤维化的影响因素分析

2.3 外周血HIF-1α水平与NF-κB水平的相关性 Pearson相关分析结果显示，ARDS患者外周血HIF-1α水平与NF-κB水平呈正相关(r=0.410，P<0.001)。

2.4 外周血HIF-1α、NF-κB水平单独及联合预测ARDS患者发生肺纤维化的价值 将ARDS患者发生肺纤维化情况作为状态变量(1=有肺纤维化，0=无肺纤维化)，外周血HIF-1α、NF-κB水平作为检验变量，绘制受试者工作特征曲线，见图1。结果显示，当外周血HIF-1α、NF-κB的截断值分别取70.025 ng/L、68.525 pg/mL时，外周血HIF-1α、NF-κB水平单独评估ARDS患者发生肺纤维化风险的AUC分别为0.874、0.866，二者联合的AUC为0.919，说明外周血HIF-1α、NF-κB水平对ARDS患者发生肺纤维化均有一定预测价值，但三者间的诊断效能差异无统计学意义(HIF-1α与NF-κB的AUC比较，z=0.151、P=0.440；HIF-1α与联合检测的AUC比较，z=0.949、P=0.171；NF-κB与联合检测的AUC比较，z=1.095、P=0.137)。见表3、图1。

表3 外周血HIF-1α、NF-κB水平单独及联合预测ARDS患者发生肺纤维化的价值

图1 外周血HIF-1α、NF-κB水平单独及联合预测ARDS患者发生肺纤维化的受试者工作特征曲线图

3 讨 论

ARDS患者体内的抗蛋白酶及炎症因子等相互作用，易增加胶原合成，加速胶原沉积，进而诱发肺纤维化[9]，而肺纤维化的形成是导致ARDS患者死亡的重要原因之一，与患者预后及生活质量具有密切联系[10]。但肺纤维化发病隐匿，寻找能够早期有效预测ARDS患者发生肺纤维化的指标对降低ARDS患者病死率、改善患者预后、提高其生活质量均有重要意义。

TGF-β1是一种具有多种功能的蛋白质，其活性强，分布广，参与促进心肌纤维化、心肌肥大等多种病理过程[11]。在TGF-β超家族成员中，TGF-β1是致纤维化因子，其可参与TGF-β/Smads纤维性疾病信号通路传导，引起胶原蛋白及细胞外基质沉积，促进纤维化形成[12-13]。本研究结果显示，纤维化组患者外周血TGF-β1水平高于无纤维化组(P<0.05)，Logistic回归分析结果显示，外周血TGF-β1水平升高可能是ARDS患者发生肺纤维化的独立危险因素(P<0.05)，提示TGF-β1可能参与ARDS患者肺纤维化的发生，但该指标在肺纤维化发生和发展过程中的具体作用机制还需进一步研究。

HIF-1α是具有转录活性的核蛋白，在缺氧组织新生血管生成、细胞增殖、铁代谢、红细胞生成等过程中均起关键作用[14]。正常氧环境下，HIF-1α处于低表达状态，而在炎症状态下，HIF-1α活性增加，参与机体的能量代谢过程[15]。研究显示，HIF-1α对肺组织纤维化的发生具有一定的促进作用，抑制其表达，可减轻肺纤维化程度[16]。NF-κB主要存在于胞浆内，其在炎症反应调控中具有重要作用，可以调控细胞增殖和凋亡，参与炎症免疫反应[17]。研究显示，NF-κB对参与ARDS发生和发展的多种炎症介质及细胞因子具有调控作用，抑制NF-κB的活性或下调炎症介质的产生，可延缓ARDS的发生和发展[18]。本研究结果显示，纤维化组患者外周血HIF-1α、NF-κB水平高于无纤维化组(P<0.05)；Logistic回归分析结果显示，外周血HIF-1α、NF-κB表达水平升高是ARDS患者发生肺纤维化的危险因素(P<0.05)，提示HIF-1α、NF-κB可能参与ARDS患者肺纤维化的发生。其机制可能是，ARDS患者肺纤维化的形成是抗蛋白酶与炎症介质相互作用的结果[19]，而HIF-1α表达水平升高可促进缺氧组织的血管生成和炎症反应的发生和发展，反之，其表达降低可在一定程度上降低炎症反应[20]。NF-κB是调控炎症的关键指标，对炎症介质及细胞因子具有调控作用，可在NF-κB信号通路的上游调控炎症反应[21]。本研究结果显示外周血HIF-1α水平与NF-κB水平呈正相关(P<0.05)，这说明两者可能共同参与肺纤维化的形成，但这一关系的具体机制尚未明确，具体结论还需进一步证实。本研究结果还显示，外周血HIF-1α、NF-κB水平单独及联合对评估ARDS患者发生肺纤维化均有一定的价值，且当二者分别取截断值70.025 ng/L、68.525 pg/mL时，可获得最佳评估价值。

综上所述，ARDS患者外周血TGF-β1、HIF-1α、NF-κB水平升高，三者是ARDS患者发生肺纤维化的影响因素，HIF-1α、NF-κB水平有助于评估ARDS患者发生肺纤维化的风险。