血清及痰液MMP、TIMP及TNF-α与支气管哮喘患者气道重塑的关系

黄小龙

(湖北省武汉市第一医院 呼吸内科二病区, 湖北 武汉, 430022)



血清及痰液MMP、TIMP及TNF-α与支气管哮喘患者气道重塑的关系

黄小龙

(湖北省武汉市第一医院 呼吸内科二病区, 湖北 武汉, 430022)

摘要:目的分析血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平与支气管哮喘患者气道重塑的相关性。方法纳入支气管哮喘患者123例，根据临床特点分为急性发作期组、稳定期组、缓解期组，另选择同期健康体检者40例为对照组。4组患者行纤维支气管镜检测，测定网状基底膜厚度。采用ELISA试剂盒对受试者血清及痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平进行检测，采用Spearman分析上述指标与支气管黏膜网状基底膜厚度的关系。结果稳定期组、缓解期组及急性发作期组患者血清及痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平均显著高于对照组(P<0.05)；急性发作期组患者血清及痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平又显著高于稳定器和缓解期组(P<0.05)。支气管哮喘患者血清及痰液中MMP、TIMP水平与网状基底膜厚度成正相关(P<0.05)。结论支气管哮喘患者气道重塑与血清及痰液中MMP、TIMP水平呈正相关，与TNF-α无明显相关性。

关键词:支气管哮喘; 气道重塑; MMP; TIMP; TNF-α

支气管哮喘是全世界范围内常见的呼吸道疾病，近年来由于空气污染加剧，全世界范围内支气管哮喘的发病率、死亡率均呈不断上升态势。据统计[1]，目前全球约有3亿人患哮喘，每年有高达18万人因哮喘而死亡，支气管哮喘给患者、患者家庭及社会造成了沉重的负担。气道重塑即气道持续性的损伤和结构异常，是支气管哮喘的特征性表现，如果不及时给予干预，会发展成不可逆气道阻塞，威胁患者的生命[2]。目前，临床上多采用纤支镜黏膜活检来评估气道重塑，虽然其能直观反映气道重塑情况，但它是有创检查，不能常规使用。因此，通过检测炎性介质、细胞因子等指标来诊断气道重塑，已经成为国内外研究的热点。有研究[3-5]证实血清和痰液中转化生长因子(TGF-β)、内皮素-1(ET-1)及一些炎性细胞因子能反映气道重塑。本研究探讨血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平与支气管哮喘患者气道重塑的相关性，现报告如下。

1资料与方法

1.1一般资料

选取2014年2月—2015年3月本院就诊的支气管哮喘患者。纳入标准：符合全球支气管哮喘防治创议(GINA，2009版)制定的哮喘诊断标准；年龄在18～65岁。排除标准：有吸烟史者；近1个月有上呼吸道感染史者；合并有心脏病、糖尿病者或肝肾功能异常者；合并有其他肺部疾病者；支气管哮喘急性发作期危重患者。

共纳入符合标准支气管哮喘患者123例，根据临床特点分为急性发作期组58例、稳定期组32例、缓解期组33例；选择同时期健康体检者40例为对照组。其中急性发作期组男32例，女26例；平均年龄(38.71±9.62)岁；平均体质量(58.97±8.32) kg。稳定期组男17例，女15例；平均年龄(40.02±9.57)岁；平均体质量(59.34±8.77) kg。缓解期组男19例，女14例；平均年龄(38.87±8.42)岁；平均体质量(58.42±8.01) kg。对照组男23例，女17例；平均年龄(39.24±8.33)岁；平均体质量(58.12±8.41) kg。各组患者性别、年龄及体质量等基线资料无显著差异，具有可比性。

1.2观察指标

所有受试者均接受组胺激发试验，3 d后采用纤维支气管镜行支气管黏膜活检，分别在右、中、下支气管取材，测定支气管黏膜网状基底膜厚度，取平均值。

所有受试者均空腹取静脉血6 mL，分离血清后至于-70℃冰箱冷藏待测。待收集完所有标本后，采用ELISA试剂盒检测血清中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平。

痰液标本收集方法：晨起后将气道内陈旧痰咳出，漱口，采用3%的高渗性盐水行超声雾化，并鼓励患者咳嗽、咳嗽，将咳出的痰液收集至塑料平皿。取3 mL加入等量的1%DTT涡旋震荡混匀后，离心取上清，分离血清后至于-70℃冰箱冷藏待测。待收集完所有标本后，采用ELISA试剂盒检测痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平。

1.3统计学处理

采用SPSS17.0软件进行统计分析。两组间计量资料比较采用t检验，计数资料比较采用卡方检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。痰液和血清中MMP、TIMP、TNF-α水平与网状基底膜厚度相关性采用Spearman直线相关法。

2结果

2.1各组血清中MMP、TIMP、TNF-α水平比较

稳定期组、缓解期组及急性发作期组患者血清中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平均显著高于对照组(P<0.05); 急性发作期组患者血清中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平又显著高于稳定期和缓解期组(P<0.05)。见表1。

表1　各组血清中MMP、TIMP、TNF-α水平比较

与对照组比较, *P<0.05; 与稳定期组比较, #P<0.05; 与缓解期组比较, △P<0.05。

2.2各组痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平比较

稳定期组、缓解期组及急性发作期组患者痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平均显著高于对照组(P<0.05)；急性发作期组患者痰液中MMP-9、TIMP-1、TNF-α水平又显著高于稳定期和缓解期组(P<0.05)。见表2。

表2　各组痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平比较

与对照组比较, *P<0.05; 与稳定期组比较, #P<0.05; 与缓解期组比较, △P<0.05。

2.3血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平与网状基底膜厚度相关性

稳定期组、缓解期组、急性发作期组和对照组网状基底膜厚度分别为(9.76±2.36) μm、(10.13±2.65)μm、(10.92±2.87)μm、(4.32±1.09)μm，支气管哮喘患者无论是稳定期、缓解期还是急性发作期，网状基底膜厚度均高于对照组(P<0.05)，但稳定期组、缓解期组、急性发作期组间网状基底膜厚度差异无统计学意义(P>0.05)。

Spearman分析结果显示，支气管哮喘患者血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平与网状基底膜厚度成正相关，其中MMP、TIMP与网状基底膜厚度的有显著相关性。见表3。

表3　血清及痰液中MMP、TIMP、TNF-α水平与网状基底膜厚度相关性

3讨论

支气管网状基底膜厚度增加是支气管哮喘的特征性变化，有研究[6-7]显示网状基底膜厚度与肺功能成负相关，与哮喘病程及发病次数呈正相关，随着网状基底膜厚度的增加，支气管哮喘患者临床症状呈逐渐加重趋势。作者研究结果也显示，支气管哮喘患者网状基底膜厚度远高于正常人群，但不同疾病分期患者间网状基底膜厚度无明显差异。为此作者选择网状基底膜厚度作为支气管哮喘患者气道重塑的评价标准，用以分析MMP、TIMP、TNF-α与哮喘气道重塑的相关性。

MMP-9为基质金属蛋白酶家属中的一员，属于Ⅳ型胶原酶，其主要参与细胞外基质的降解与重建过程，MMP-9可切断细胞外基质，直接或间接参与组织模型再塑及创伤修复过程。正常情况下，MMP-9以前酶原形式由巨噬细胞、中性粒细胞或血管内皮细胞合成，当炎症发生后支气管组织内噬细胞、中性粒细胞和血管内皮细胞被激活，促进了MMP-9的合成与释放，导致细胞外基质被过度降解，基底膜破坏，而导致气道重塑[8-10]。TIMP为金属蛋白酶组织抑制剂，TIMP与MMP的平衡调节着细胞外基质的降解和胶原的沉积、内环境的稳定。TIMP能抑制基质降解，引发细胞外基质沉积，TIMP-1是所有TIMP亚类中活性最强的活性形式，为MMP-9的内源性抑制剂，抑制 MMP-9 对细胞外基质成分的降解，导致其降解产物如胶原、纤维结合素在黏膜下层的聚集，引起气道增厚，促进气道重塑的发生发展[11-12]。作者研究发现，支气管哮喘患者血清、痰液中MMP-9、TIMP-1水平均显著高于正常健康人群，而哮喘人群中又以急性发作期为最高；血清及痰液中MMP-9、TIMP-1水平与网状基底膜厚度呈正相关，说明MMP-9、TIMP-1可作为气道重塑的辅助诊断指标。

随着对支气管哮喘研究的深入，慢性炎症在支气管哮喘发生发展中的作用也逐渐受到重视，一般认为细胞外基质聚集、新生血管生成、气道重塑都是在长期慢性炎性细胞刺激下造成的[13]。TNF-α是多种细胞产生具有广泛生物活性的一种前炎症细胞因子，可以诱导促进炎性细胞浸润与活化，导致炎性介质释放而加重哮喘的发作。另外TNF-α还可以激活成纤维母细胞分泌胶原纤维，刺激气道平滑肌收缩，引发气道细胞异常增殖而推进气道重塑过程[6，14]。作者研究结果显示，哮喘患者血清中TNF-α水平显著高于健康人群，而且急性发作期患者TNF-α水平又高于稳定期和缓解期哮喘患者，但TNF-α不能很好反映网状基底膜厚度，作为气道重塑的辅助诊断指标意义不大。

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Relationship between levels of MMP, TIMP and TNF-α in serum and sputum and airway remodeling in patients with bronchial asthma

HUANG Xiaolong

(DepartmentofRespiratoryMedicine,WuhanFirstHospital,Wuhan,Hubei, 430022)

ABSTRACT：ObjectiveTo analyze the correlation between levels of MMP, TIMP and TNF-α in serum and sputum and airway remodeling of patients with bronchial asthma. MethodsA total of 123 patients with bronchial asthma were divided into acute exacerbation group, stable group, remission group according to the clinical features, and 40 healthy people were selected as control group. The patients in four groups were detected by fiberoptic bronchoscopy to measure the thickness of reticular basement membrane (RBM). The levels of MMP-9, TIMP-1 and TNF-α in serum and sputum were detected by ELISA, and the relationship between the indexes and the thickness of RBM were analyzed by the Spearman. ResultsThe levels of MMP-9, TIMP-1 and TNF-α in serum and sputum of acute exacerbation group, stable group and remission group were significantly higher than those in the control group (P<0.05), and these indexes of acute exacerbation group were significantly higher than those in the stable group and the remission group (P<0.05). The levels of MMP-9, TIMP-1 in serum and sputum of patients with bronchial asthma were positively correlated with RBM (P<0.05). ConclusionAirway remodeling of patients with bronchial asthma are positively correlated with levels of MMP, TIMP in serum and sputum, but has no significant correlation with TNF-α.

KEYWORDS:bronchial asthma; airway remodeling; MMP; TIMP; TNF-α

收稿日期:2015-11-26

中图分类号:R 562.2

文献标志码:A

文章编号:1672-2353(2016)01-052-04

DOI:10.7619/jcmp.201601016