特发性肺纤维化预后标志物的研究进展

徐莉莉，洪赟晢，李智慧，于宁霞，邸家琪，杨曙光，林青青，余学庆，3*

特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）是一种慢性的纤维化型间质性肺疾病，临床主要表现为刺激性干咳、进行性呼吸困难和肺功能下降［1］。有报道表明近年来IPF的发病率呈上升趋势［2］，且IPF病死率高［3］、经济负担重［4］，严重损害患者的生活质量，已成为危害社会公共健康的重大问题。在疾病早期准确评估IPF患者的预后有助于加强疾病管理、改善患者结局，但IPF患者预后较差，中位生存期仅为2.7～3.0年［5］，且IPF的自然病程具有多样性难以预测，给临床管理带来了巨大挑战。目前临床常以“临床症状”“肺生理学指标”“放射学资料”等常见指标来评估IPF患者的预后，但通过上述指标评估疾病预后的准确性较低［6］。生物标志物是一种可以客观评估机体生理、病理过程及机体对药物反应的指标。特异度高、灵敏度高、重复性好的预后标志物可以协助判断IPF患者的危险分层与结局［7］。近年来随着IPF研究的不断深入，与预后生物标志物相关的研究逐渐成为热点，许多研究揭示出可能的全新预后生物标志物。本文从蛋白、基因、微生物菌落、细胞等方面归纳总结近年来IPF预后生物标志物的研究现状，以期能够为临床高危患者的早期识别及个性化干预方案的制定提供客观指标，为IPF的精准治疗、管理提供依据。

1 蛋白标志物

1.1 本文文献检索策略 计算机检索PubMed、Web of Science、中国知网（CNKI）等数据库，检索时间设定为建库至2022年2月，中文检索词包括“特发性肺纤维化”“特发性肺间质纤维”“生物标志物”“预后”“结局”“生存”，英文检索词包括“idiopathic pulmonary fibrosis”“idiopathic pulmonary interstitial fibrosis”“bio marker”“prognostic”“prognosis”“outcome”“surv ival”。纳入标准：主题为特发性肺纤维化预后生物标志物的相关文献。排除标准：与本文主题无关联、质量差、无法获得全文的文献，最终获得文献94篇，本文纳入文献56篇。

1.2 涎 液 化 糖 链 抗 原 6（krebs von den lungen-6，KL-6） KL-6是一种在呼吸性细支气管、Ⅱ型肺泡细胞和浆液性支气管腺细胞表达的高分子量糖蛋白［8］，是一种MUC1黏蛋白，在组织的异常创伤修复和重建中发挥关键作用，可诱导肺纤维化形成，从而加重肺损伤［9］。多项对KL-6预后作用的研究发现，IPF患者体内的KL-6水平明显高于正常人，且KL-6水平较高IPF患者的生存率可能更低［10-12］。动态监测KL-6水平发现，与KL-6未持续升高或呈小幅度持续升高的IPF患者相比，KL-6水平大幅度持续升高的患者生存率明显降低［11］。虽然上述研究均认为KL-6水平与IPF的预后相关，但最新一项荟萃分析研究结果显示，KL-6水平与死亡率之间未存在明显相关性［13］。但该荟萃分析纳入的临床研究较少，且以回顾性研究为主，检测方法异质性较大，存在一定的局限性。在生物标志物联合应用方面，HAMAI等［14］发现与应用单个生物标志物预测IPF患者的生存率相比，血清KL-6和基质金属蛋白酶7（matrix metallopeptidase-7，MMP-7）联合应用的预测效果更佳。上述研究表明，虽多数研究支持KL-6是IPF的预后标志物，但仍存在一定的争议，因此今后应扩大样本量进行前瞻性纵向临床研究，以进一步验证KL-6对IPF患者预后的预测价值。另外合并肺癌的IPF患者血清KL-6水平明显升高［15］，因而使用KL-6对IPF患者进行临床病情评估时还需关注合并症对指标的影响，以辨明KL-6升高原因。

1.3 表面活性蛋白 表面活性蛋白A（surfactant protein A，SP-A）、表面活性蛋白-D（surfactant protein D，SP-D）均为亲水性蛋白，主要分布于肺泡表面，由Ⅱ型肺泡上皮细胞及克氏细胞分泌，参与机体的多种免疫调节过程，并与IPF的预后相关［16］。研究表明，IPF患者的血清SP-A和SP-D水平明显升高，且血清SP-A和SP-D水平较高的IPF患者死亡风险较高［17-18］。然而血清SP-A和SP-D对IPF预后是否具有预测价值仍存在争议。TAKAHASHI等［19］发现血清SP-D水平较高的IPF患者生存率较低，而血清SP-A水平对IPF患者的生存率无明显影响。KINDER等［20］发现血清SP-A水平高的IPF患者早期死亡率高，而血清SP-D水平对患者的早期死亡率无明显影响。因SP-A与SP-D预后的预测价值尚存争议，未来可进一步开展相关研究以明确二者的预后价值，以期为临床应用提供参考。

1.4 基 质 金 属 蛋 白 酶（matrix metalloproteinases，MMPs） MMPs是一类含锌的内肽酶，可参与基膜破坏、细胞外基质重塑、上皮细胞凋亡等多种病理、生理过程。MMP-7是MMPs家族中重要一员，可通过释放潜在的转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）促进胶原蛋白合成及纤维母细胞生长，加快纤维化进程［21］。RICHARDS等［22］最早提出血浆MMP-7基线水平可预测IPF患者的生存期，血浆MMP-7水平较高的IPF患者中位生存期仅约2年，水平较低的IPF患者中位生存期约为4年。SONG等［23］进一步研究发现，血浆MMP-7水平较高（≥12.1µg/L）的IPF患者全因死亡率明显升高，并提出MMP-7、SP-A和KL-6联合预测优于单个标志物预测的准确性。一项前瞻性队列研究对SONG等［23］的研究结果进行验证，结果表明当血浆MMP-7水平阈值为12.1 µg/L时，预测IPF患者全因死亡率的灵敏度和特异度分别为95.2%和63.2%，提示MMP-7可作为早期识别IPF预后情况的生物标志物［24］。在血清MMP-7的动态检测方面，一项多中心、前瞻性、发病率-死亡率试验首次证明了血清MMP-7水平连续变化模式也可预测IPF疾病恶化风险率［25］。MMP-10可表达于肺泡上皮细胞和肺泡巨噬细胞中，在细胞外基质降解和重塑过程中起着重要作用。SOKAI等［26］开展了一项小样本、单中心的前瞻性队列研究，发现血清MMP-10水平较高的IPF患者死亡率明显升高。目前MMP-7在预后方面研究较多，且研究结果一致，是较为可靠的预后标志物，未来或有望实现临床应用。MMP-10可能是IPF潜在的预后标志物，但鉴于相关临床研究较少，仍有待大样本、多中心的临床研究验证。

1.5 趋化因子 趋化因子13（chemotactic factor 13，CXCL13）主要由次级淋巴组织、淋巴结及滤泡树突状细胞分泌，可趋化B细胞因子，并参与组织的损伤修复［27］。近年来有学者发现CXCL13可参与IPF的发病过程并与预后相关。研究表明，IPF患者肺组织和外周血中CXCL13的比例均明显增加［28-29］，外周血CXCL13水平与IPF患者的肺功能水平呈负相关，与HRCT评分呈正相关［28］，且CXCL13水平较高的IPF患者的无移植生存期（transplant-free survival，TFS）明显缩短，死亡率也明显升高［30-31］。因此，CXCL13可能是IPF的预后标志物。

趋化因子配体18（chemokine ligand 18，CCL18）属于CC型趋化因子之一，主要由巨噬细胞产生，可参与机体免疫调节、炎性反应及胶原蛋白合成的过程［32］。研究表明IPF患者的血清和支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中CCL18均升高，基线血清CCL18水平较高的IPF患者死亡率明显升高［32-33］。研究还发现无论是否经抗纤维化治疗，CCL18均可用于预测IPF患者的生存率和疾病进展［34-35］。上述研究表明CCL18也可能是与免疫相关的IPF预后标志物。

1.6 潜在转化生长因子结合蛋白2（Laten-transforming growth factor β-binding protein-2，LTBP-2） LTBP-2是一种细胞外基质蛋白，主要表达于肺部、皮肤和大血管中，与肺、心脏、皮肤等多个器官的组织重塑或纤维化有关［36-37］。ENOMOTO等［38］开展了一项小型回顾性队列研究，结果显示血清LTBP-2水平较高（≥18µg/L）的IPF患者全因死亡风险明显升高，证明血清LTBP-2可作为IPF潜在的预后标志物。张致苍等［39］回顾性分析120例IPF患者时发现，血清LTBP-2水平较高（≥12.25 µg/L）的IPF患者预后不佳。丁丽丽等［40］进一步研究了血清LTBP-2水平与IPF预后的关系，认为LTBP-2、高迁移率族蛋白B1（high mobility group protein B1，HMGB1）、晚期糖基化终末产物（advanced glycation end product，AGE）/AGE受体联合预测IPF预后效果优于LTBP-2单独预测。以上研究均提示血清LTBP-2可能是IPF的预后标志物，但由于目前相关研究较少且以回顾性研究为主，LTBP-2的预后价值有待进一步研究验证。

1.7 S100蛋白 S100蛋白又称钙结合蛋白，参与机体钙平衡、细胞凋亡、增殖等过程［41］。S100A4、S100A8、S100A9和S100A12是S100蛋白家族中的重要成员。S100A4表达于巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞等细胞中，可活化肺成纤维细胞，从而促进肺纤维化的形成［42］。有研究发现，与正常人相比IPF患者血清S100A4水平明显升高［43］。AKIYAMA等［44］研究表明，基线血清S100A4水平较低（<22.3 µg/L）的IPF患者2年累计存活率为77.0%，但血清S100A4水平较高（≥22.3µg/L）的IPF患者为41.7%，提示S100A4水平较高的IPF患者预后可能更差。S100A8和S100A9均可表达于单核细胞和中性粒细胞，S100A8/A9异源二聚体与肺纤维化进展密切相关［45］。据报道，IPF患者BALF中的S100A9水平明显高于健康人及其他间质性肺病患者，S100A9水平与IPF患者的肺功能恶化及晚期情况相关［46-48］。S100A12主要在单核细胞中表达［49］。研究表明S100A12水平较高的IPF患者TFS明显缩短，死亡风险明显增高［22］。LI等［50］从基因角度对 S100A12、S100A8和S100A9与IPF的预后进行分析，结果显示S100A12、S100A8或S100A9高表达的IPF患者的无进展生存期（progression-free survival，PFS）、TFS更短，且在IPF患者的预后预测方面，S100A12优于S100A8和S100A9。以上研究提示S100A4、S100A8、S100A9、S100A12可能是IPF患者潜在的预后标志物。

1.8 血管生成素 2（angiopoietin-2，Ang-2） Ang-2作为血管生长因子家族的重要一员，参与肺血管生成及血管通透性的调控过程［51］，可能是IPF的潜在预后标志物。日本一项纳入75例IPF患者的回顾性研究显示，Ang-2高浓度组（≥1.9 µg/L）IPF患者的5年生存率明显降低［52］。我国一项纳入91例IPF患者的临床研究显示，预后不良组患者Ang-2水平明显升高，Cox分析提示Ang-2水平对IPF患者预后的预测能力良好［53］，这与前期研究结果一致［52］。以上研究提示Ang-2可能是IPF的预后标志物，但限于这两项研究均为单中心、回顾性研究，且样本量不大、证据级别较低，尚需进一步开展多中心、前瞻性、大样本的临床研究去验证。

2 基因标志物

2.1 MUC5B基因启动子单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP） MUC5B基因编码黏蛋白5B，有助于气道黏液的产生和平衡，并在气道防御中起关键作用［54］。MUC5B启动子位点rs868903和rs35705950不仅与IPF患者的易感性相关，而且与IPF患者的预后密切相关。在MUC5B启动子rs868903的研究方面，WANG等［55］的研究表明，与携带MUC5B rs868903的TT基因型的IPF患者相比，携带CT和CC基因型的患者的平均总生存期（overall survival，OS）明显缩短。然而宋永娜等［56］研究发现，与携带MUC5B rs868903的TT基因型IPF患者相比，携带CT和CC基因型患者的OS差异无统计学意义，这与WANG等［55］的研究结果矛盾。据报道我国携带MUC5B启动子rs35705950T等位基因IPF患者OS明显缩短、5年死亡率明显增加［56-57］；但另有研究发现无论是否经抗纤维化治疗，携带MUC5B启动子rs35705950T等位基因的的IPF患者死亡率更低，存活期更长［58-60］。上述研究表明，MUC5B启动子rs868903和rs35705950多态性的具体预后作用存在争议，仍需开展大规模的临床研究以进一步验证。

2.2 TOLLIP基因启动子SNP TOLLIP基因编码一种Toll作用蛋白TOLLIP。TOLLIP蛋白是一种重要的免疫蛋白，主要表达于巨噬细胞、Ⅱ型肺泡和基底细胞，可调节TGF-β和Toll样受体信号通路介导的免疫反应［61］。在一个大样本、多中心的全基因组关联研究中，首次证明了一种新的位于11p15.5的TOLLIP基因的易感性遗传变异，并发现携带TOLLIP启动子rs5743890G等位基因的IPF患者死亡率明显升高［61］。STERCLOVA等［62］在随访IPF患者18个月后，发现携带TOLLIP启动子rs111521887G等位基因的IPF患者肺功能下降更明显。另一项研究结果显示，与携带TOLLIP启动子rs5743890的TT基因型患者相比，携带CT基因型的患者生存率和中位疾病进展时间明显降低［63］。以上研究表明，TOLLIP启动子 rs5743890、rs111521887、rs5743890多态性可能是IPF的预后标志物，但限于相关研究较少，缺乏验证性研究，未来仍需进一步明确其预后价值。

2.3 端粒长度（telomere length，TL）和端粒酶基因端粒是位于染色体末端的特殊结构，由多个重复的非编码核苷酸序列组成，可保持染色体的完整性。据报道，TL的过度缩短与衰老、异常组织修复相关［64-66］。多项研究表明，白细胞TL较短的IPF患者高分辨CT显示其肺蜂窝程度较重，TFS明显缩短，生存率明显降低［67-69］。有学者发现Ⅱ型肺泡细胞TL较短的患者生存率也明显降低［70］。端粒酶是一种逆转录酶，包含端粒 酶 RNA组 分（telomerase RNA component，TERC）和端粒酶反转录酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）两个核心部分。ZHENG等［71］的研究首次发现，携带TERT基因罕见变异的IPF患者生存期短，且患者发生急性恶化的风险高，推测可能与携带TERT突变载体的IPF患者TL明显缩短有关［72］。综上所述，TL和TERT基因突变可能是IPF患者的预后标志物。

3 微生物菌落标志物

人体呼吸道上皮表面存在特定的微生物菌落，肺部微生物菌落多样性及细菌负荷的改变可影响IPF的发生、发展。研究表明，IPF患者BALF微生物菌落的多样性明显降低，细菌负荷明显增加［73-74］。HAN等［73］发现IPF患者BALF中特定葡萄球菌和链球菌的操作分类单元（operational taxonomic units，OTU）与IPF疾病进展明显相关，但葡萄球菌属和链球菌属中具体哪些特定菌种与疾病进展相关尚需进一步研究确定。陈存荣等［74］研究发现，BALF中肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌、奈瑟球菌、溶血葡萄球菌的检出率与IPF患者的预后呈负相关。也有学者对细菌负荷研究后发现，细菌负荷较高的IPF患者死亡率明显增加，携带MUC5B启动子rs35705950T等位基因的IPF患者细菌负荷较低［58］，推测其原因可能与黏蛋白对气道黏液分泌及黏液纤毛清除功能的影响有关，若黏液纤毛清除功能减退，细菌则可在下呼吸道持续存在，从而导致细菌负荷升高。肺微生菌落的多样性与IPF患者的预后也存在一定的相关性，肺微生组多样性减少的IPF患者，肺功能下降较快，诊断1年后的死亡率较高［75］。MOLYNEAUX等［76］运用加权基因共表达网络分析等方法，对宿主转录组和微生物组的特征进行综合分析，结果显示蓝色模块与IPF患者的奈瑟菌属OTU、存活率呈负相关；绿松石色模块与IPF患者存活率呈正相关，且该模块BALF的细菌负荷明显降低。该研究首次证明了在IPF患者中存在宿主与微生物环境之间的相互作用关系，且二者与IPF患者生存率也存在相关性。综上所述，微生物菌落及菌落多样性可能是IPF患者的预后标志物。

4 纤维细胞

血液中的纤维细胞是一类来源于骨髓的间充质干细胞，表达胶原蛋白1、白细胞CD45和造血干细胞CD34等表面标志，产生各种细胞外基质蛋白和细胞因子，可促进肺纤维化进程［77-78］。研究表明IPF患者体内的循环纤维细胞明显增加，且当纤维细胞计数高于血液总白细胞计数的5%时，IPF患者的中位生存期明显缩短［79-80］。一项前瞻性、多中心、纵向队列研究［81］使用与MOELLER等［80］相同的标准对纤维细胞的预后作用进行验证，发现当基线血清纤维细胞计数≥总白细胞计数的2.2%时，IPF患者的3年死亡风险增加，这与MOELLER等［80］研究一致，提示纤维细胞可能是IPF预后标志物。然而有研究表明，IPF急性加重患者的纤维细胞计数明显高于IPF稳定患者［80-81］，因此未来使用纤维细胞作为IPF患者预后评估指标时，仍需进一步定量研究急性加重对于该指标的影响。

5 思考与展望

综上所述，IPF预后标志物的研究已经取得一定进展，但整体研究仍存在许多不足。临床对多数生物标志物（Ang-2、LTBP-2、TOLLIP启动子SNP、微生物菌落等）开展的预后研究数量较少，且以单中心、小样本、回顾性研究为主，缺乏大样本、多中心、前瞻性的临床研究验证。临床对部分生物标志物（KL-6、SP-A、SP-D、MUC5B启动子SNP）开展的预后研究数量相对较多，但这些生物标志物的预后作用尚存争议，未来仍需进一步研究。仅有个别生物标志物（MMP-7、TL、纤维细胞）开展的预后研究数量较多，且研究结果的一致性较高，是目前较为可靠的IPF预后标志物。除本文详述的预后标志物外，也有学者认为骨桥蛋白、透明质酸、层黏连蛋白、抗凝血酶Ⅲ、肿瘤标志物等生物标志物均与IPF的预后相关，但由于其相关研究少，循证医学证据不足，预后价值有待进一步确定。此外，与单个生物标志物的预测相比，多个生物标志物联合预测的准确性可能更佳［14，23，41］，但相关研究较少。因此，未来仍需对上述IPF预后标志物进行单个或多个联合的多中心、大样本、前瞻性的临床研究，以进一步验证其临床价值，并积极运用到临床中，以期辅助临床进行IPF的危险分层，协助预测IPF的临床结局，为IPF早期干预方案的制定提供依据，进而改善IPF患者的结局。

作者贡献：徐莉莉、余学庆负责文章的构思与设计，对文章整体负责，监督管理；徐莉莉制定检索策略并撰写论文；洪赟晢、李智慧、于宁霞负责文献检索和整理；洪赟晢、林青青负责论文修订；邸家琪、杨曙光负责文章的质量控制及审校。

本文无利益冲突。