基于代谢组学探究COPD患者KTR与CAT评分的相关性

田永建,崔顺顺,周 玲,谭立明,王 伟△

1.安徽省阜阳市人民医院检验科,安徽阜阳 236000;2.安徽省阜阳市人民医院呼吸与危重症医学科,安徽阜阳 236000;3.南昌大学第二附属医院检验科/江西省医学检验重点实验室,江西南昌330006

色氨酸(Trp)是人体必需氨基酸,主要通过日常饮食获取。约95%的Trp通过犬尿氨酸途径(KP)代谢为犬尿氨酸(Kyn)。Kyn可与芳香烃受体结合,促进CD4+T淋巴细胞分化,产生调节性T淋巴细胞,影响细胞因子分泌,发挥免疫抑制和炎症调节作用[1-2]。慢性阻塞性肺疾病(COPD)以气道内气流持续受阻为临床特征,并伴有肺部气道长期慢性炎症和氧化应激加重[3-4]。COPD评估量表(CAT)在临床常被用来评估COPD患者病情严重程度和生活质量水平[5]。有研究表明,当免疫系统被激活,吲哚胺2,3-二氧酶(IDO)活性增强时,KP的代谢会明显改善,血浆Trp浓度可降低25%～50%,Kyn/Trp比值(KTR)将继续升高[6]。目前少见COPD患者血浆Trp、Kyn、KTR水平变化及其与CAT评分的相关性研究报道,有待进一步探讨。本研究旨在探讨COPD患者KP代谢相关标志物水平变化及其与肺功能损害严重程度相关性的临床应用价值。现将结果报道如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取阜阳市人民医院2021年6月至2022年9月收治的85例COPD患者作为COPD组,另选取同年龄段健康体检者60例作为对照组。COPD组男53例,女32例;年龄52～89岁,平均(70.75±9.05)岁。对照组男40例,女20例,年龄56～84岁,平均(68.37±8.21)岁。纳入标准:(1)纳入患者均符合2020年全球GOLD指南[7]中关于COPD的诊断标准;(2)患者有相应的症状和体征,如:气流阻塞、喘息、乏力等;(3)患者吸入支气管舒张剂如沙丁胺醇后,肺功能指标第1秒用力呼气容积(FEV1)/用力肺活量(FVC)的比值<70%。排除标准:(1)合并其他肺部疾病者,如肺结核、肺纤维化、支气管哮喘;(2)合并内分泌代谢和免疫功能异常者;(3)合并肝肾功能严重损害者;(4)合并其他炎症性疾病者。两组年龄、性别比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。本研究经阜阳市人民医院医学伦理委员会批准(2021-141),符合1964年《赫尔辛基宣言》及其后来的修正案,并获得了所有符合条件的参与者的书面知情同意。

1.2方法

1.2.1血液样本检测 取所有受检者空腹8 h静脉血3 mL,以3 500 r/min离心10 min后分离血浆。采用美国Waters公司提供的超高效液相色谱串联质谱仪检测Trp和Kyn水平。色谱柱为cortecs uplc C18 (规格:1.7 m,2.1 mm×150.0 mm);流动相A为0.1%甲酸/水溶液,流动相B为0.1%甲酸/乙腈溶液,流速为0.5 mL/min,柱温为60 ℃;样本体积为2 μL。梯度洗脱:流动相B 0.0～1.0 min,1% ～ 1%;1.0～2.0 min,1% ～ 12%;2.0～5.5 min,12%～14%;5.5～6.5 min,14%～95%;6.5～7.5 min,95%～95%。质谱法选择电喷雾电离正离子模式扫描和多反应监测(MRM)模式检测。数据分析使用MassLynx V4.2数据处理系统(Waters公司,美国)。试剂由美国Sigma-Aldrich公司和中国上海ANPEL公司提供,并严格按照试剂说明书操作。

1.2.2肺功能指标检测 采用德国耶格Master Screen Diffusion肺功能仪检测受检者肺功能指标:FEV1、FVC、FEV1/FVC比值,操作严格按照美国胸科学会质量控制标准[8]检测肺通气功能。分别测定3次FEV1和FVC,以肺功能最优值为结果。

1.2.3CAT评分 CAT的项目包括咳嗽、咳痰、胸闷、气喘、家务活动、外出信心、睡眠和精力。每项得分为0～5分,总分为0～40分。按0～10分、>10～20分、>20～30分、>30～40分,将COPD患者分为轻度组、中度组、重度组和极重度组。

2 结 果

2.1COPD组与对照组肺功能及血浆指标水平比较 COPD组FEV1、FVC、Trp水平及FEV1/FVC比值低于对照组,KTR高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 COPD组与对照组肺功能及血浆指标水平比较或M(P25,P75)]

2.2不同CAT评分组患者肺功能及血浆指标水平比较 85例COPD患者根据CAT评分分为轻度组(11例)、中度组(31例)、重度组(27例)和极重度组(16例)。4组FEV1、FVC、Trp、Kyn水平,KTR和FEV1/FVC比值比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。极重度组和重度组FEV1、FVC、Trp水平及FEV1/FVC比值低于轻度组和中度组,差异均有统计学意义(P<0.05);极重度组的Kyn水平和KTR高于轻度组、中度组和重度组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 不同CAT评分组患者肺功能及血浆指标水平比较或M(P25,P75)]

2.3血浆Trp、Kyn水平,KTR与肺功能指标及CAT评分的相关性分析 FEV1、FVC、FEV1/FVC比值与Trp呈正相关,与Kyn、KTR呈负相关(P<0.05);CAT评分与Trp呈负相关(P<0.05),与Kyn、KTR呈正相关(P<0.05)。见表3。

表3 血浆Trp、Kyn水平,KTR与肺功能指标及CAT评分的相关性

2.4入院和出院时COPD患者CAT评分与KTR比较 COPD患者出院时CAT各项评分及KRT比入院时明显下降,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表4。

表4 入院和出院时COPD患者CAT评分及KTR比较分)

3 讨 论

COPD是肺部慢性炎症性疾病,气道的炎症细胞长期浸润及异常激活是导致病情严重程度加重、生活质量下降、预后不良的主要诱因[9-10]。Trp不仅在蛋白质的合成中发挥重要作用,而且是炎症反应、氧化应激、免疫代谢过程中的重要分子底物[11-12]。

本研究发现,COPD组FEV1、FVC、Trp水平及FEV1/FVC比值低于对照组,KTR高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。这与以往报道肺部感染患者KTR升高的研究结果相符[13]。MEIER等[13]对纳入研究的患者经过18个月的短期随访,发现KTR升高与肺功能指标下降及患者病死率相关,对短期不良结局也有很好的预测作用。既往研究认为临床医生在处理住院肺部感染患者时,可以通过分析常见临床指标与病情严重程度的相关性,准确判断病情,给出准确的初始护理和治疗方案[14]。此外,本研究比较了不同CAT评分组患者Kyn和Trp水平,其中最重要的是提供了COPD患者血浆中分解代谢物Trp、Kyn和KTR变化与病情严重程度相关性的最新证据,即重度和极重度COPD患者血浆中Kyn水平和KTR进一步升高,而Trp水平明显降低,提示KP代谢活性升高。CHEONG等[15]在动物实验中发现小鼠Trp水平降低会导致Kyn水平升高,且能诱导T淋巴细胞凋亡和抑制T淋巴细胞的免疫应答。由于Trp水平与T淋巴细胞的增殖发育密切相关,当COPD患者气道内炎症反应长期存在或反应程度加重时,IDO活性增强,T淋巴细胞周围Trp减少,Kyn水平升高。当Trp水平降低时,效应T淋巴细胞和自然杀伤细胞的增殖和杀伤功能不断受到抑制,导致机体消除病原体感染的能力下降,COPD患者易出现肺功能急剧下降和病情加重[16]。这些证据与之前关于COPD患者气道存在持续性炎症过程的观点一致。另外本研究发现Trp、Kyn水平和KTR在不同疾病严重程度阶段发生变化,这进一步支持KP代谢相关产物Trp、Kyn和KTR可作为预测COPD严重程度和疾病进展的生物标志物。

CAT评分是一种较为全面、多维度的评价方法,能较灵敏地反映COPD急性加重的发生及对疾病预后的影响,与FEV1、FVC等反映疾病严重程度的常用临床指标有较强的相关性[17-18]。GIL等[19]也报道了CAT评分在评估COPD肺功能损害程度、并发症发生率、再入院率和重症监护病房(ICU)占用率方面具有高灵敏度。本研究对COPD患者血浆Kyn、Trp水平与CAT评分的相关性进行了分析,结果显示CAT评分与Trp水平呈负相关(P<0.05),与Kyn、KTR呈正相关(P<0.05)。王述红等[20]研究表明,急性加重期COPD患者肺功能下降较多,CAT评分明显升高,与本研究结果相似。同时,通过检测患者出院时的CAT评分和KTR水平,发现患者出院时的CAT评分和KTR明显下降,患者的生活质量明显改善,与入院时相比有很大变化。MICHAELIS等[21]通过对252例入院后呼吸道感染患者进行随访研究,发现当患者Trp水平降低,Kyn水平升高,KTR明显升高时,重症和极重症患者比例明显增加。同时,患者入院后1周内血浆中Kyn水平也有明显变化,提示患者体内Trp和Kyn水平与疾病严重程度及预后有关。由此可见,随着KTR的升高,COPD患者的CAT评分升高,疾病严重程度也随之升高,提示Trp和Kyn水平与疾病严重程度及生活质量有明显关系,可以更好地评价患者的整体健康状况。因此,结合CAT评分检测Trp代谢水平可作为综合监测和评价COPD严重程度的主要方法之一。

COPD患者KTR是临床监测疾病进展的一种新的生物标志物,与CAT评分结合可以更好地评估疾病严重程度和预后生活质量。未来的研究仍需要进行多中心研究和增加样本量,并仔细划分样本来验证本研究的发现和结论。