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目的:慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一组重要的慢性呼吸系统疾病,以不完全可逆的气流受限为特征,气道炎症和气道壁结构重构是这类疾病的主要特点。以胶原为主的细胞外基质(ECM)在气道壁的过度沉积是引起COPD气道壁纤维化、气腔狭窄、固定性气道阻塞和不可逆气流受限的重要病理基础。基质金属蛋白酶(MMPs)及其组织型金属蛋白酶抑制物(TIMPs)是调节细胞外基质降解合成的主要酶类,与气道炎症修复、重塑密切相关。MMP-9又称明胶酶B,主要作用是参与ECM的降解和重建。MMP-9的表达与多种调控机制有关,在疾病的不同时期其表达水平不同。TIMPs是组织中MMPs主要的内源性抑制因子,能特异地抑制MMPs族的基质降解酶,参与肺气肿形成。TIMP-1是MMP-9的特异性抑制剂。转化生长因子-β(TGF-β)可以增加MMP-9表达,引起胶原沉积和纤维化。MMP-9/TIMP-1失衡可能在COPD的发病机制中起重要作用。本研究通过检测COPD不同程度患者血清:MMlP-9、TIMP-1及TGF-β浓度,旨在进一步分析这些指标在正常对照组、COPI)缓解期和急性加重期患者间的差异,以及在COPD发展过程中TGF-β与MMPs间的相互调节作用,探讨通过体外血清学检测方法可否对COPD严重程度进行早期评估并初步预测治疗的预后效果。
方法:依据我国2002年制定的COPD诊治指南标准和2004年COPD急性加重诊断标准,通过肺功能检查,选择COPD缓解期组、急性加重期组患者和正常对照组各20例,用酶联免疫吸附法同批检测各组血清MMP-9、TIMP-1和TGF-β的表达水平,探讨各组间有无差异,并分析在COPD发展过程中上述指标间的相互关系。
结果:
1 各组肺功能指标(见Table 1)FEVl%:COPD缓解期为(59.13±5.64)%,急性加重期为(34.60±4.63)%,正常对照组为(99.07±11.34)%。缓解期和急性加重期FEVl%均低于正常对照组(P<0.01),且急性加重期又低于缓解期(P<0.05)。
FEV<,1>FVC:COPD缓解期为(53.13±10.84)%,急性加重期为(31.20±11.31)%,正常对照组为(84.00±6.71)%。缓解期和急性加重期组FEV<,1>/FVC均低于正常对照组(P<0.01),且急性加重期组又低于缓解期组(P<0.05)。
2 各组血清MMP-9、TIMP-1、TGF-β浓度(见Table 2)MMP-9:COPD缓解期为(203.00±33.45)ng/ml,急性加重期为(221.73±30.38)ng/ml,正常对照组为(131.41±44.49)ng/ml。缓解期和急性加重期组患者血清MMP-9浓度均高于正常对照组(P<0.01),COPD两组间血清MMP.9浓度无显著性差异(P>0.05)。
TIMP-1:COPD缓解期为(149.85±20.12)ng/ml,急性加重期为(2 13.15±27.18)ng/ml,正常对照组为(84.12±13.99)ng/ml。COPD急性加重期患者血清TIMP-1浓度比缓解期增高(P<0.05),缓解期比正常对照组显著增高(P<0.01)。
MMP-9/TIMP-1:COPD缓解期为1.26+0.13,急性加重期为1.1 5±O.20,正常对照组为1.53±O.34。急性加重期和缓解期血清MMP-9/TIMP-1均低于正常对照组(P<0.01),COPD两组间相比,差异无统计学意义(P>0.05)。
TGF-β:COPD缓解期为(560.49±44.66)pg/ml,急性加重期为(902.54±49.20)pg/ml,正常对照组为(546.16±36.05)pg/ml。急性加重期组血清TGF-β浓度高于正常对照组(P<0.01),缓解期与对照组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。
3 各指标之间相关性COPD组血清MMP-9浓度与FEVl%呈负相关(r=-0.733,P<0.01),与FEVl/FVC呈负相关(r=-0.815,P<0.01)。
TIMP-1浓度与FEVl%呈负相关(r=--0.861,P<0.01),与FEV<,1>/FVC呈负相关(r=-0.927,P<0.01)。
MMP-9/TIMP-1与FEVl%呈正相关(r=0.565,P<0.01),与FEV<,1>/FVC呈正相关(r=0.581,P<0.01)。
TGF-β浓度与FEVl%呈负相关(r--O.552,P<0.01),与FEV<,1>/FVC呈负相关(r=-0.528,P<0.01)。
COPD急性加重期血清TGF-β浓度与TIMP-1浓度呈正相关(r--0.903,P<0.01),与MMP-9浓度呈正相关(r=0.503,P<0.01)。
结论:
1 目前临床上评价通气功能障碍主要用第一秒钟用力呼气容积(FEV<,1>)占用力肺活量(FVC)的百分比(FEV<,1>/FVC)和FEV<,1>占预计值的百分比(FEV<,1>%)这两项指标。COPD属于小气道疾病,若FEV<,1>/FVC、FEVl%下降即可诊断有气。
2 COPD缓解期和急性加重期血清MMP-9含量均明显高于正常对照组,且与。FEV<,1>%、FEV<,1>/FVC呈负相关。提示MMP-9与肺气肿的形成有关,它主要是通过破坏肺泡基质成分,使肺泡壁结构破坏、气道重塑而导致气流阻塞。
3 COPD缓解期和急性加重期患者血清TIMP-1浓度比正常对照组显著增高,且与FEV<,1>%、FEV<,1>/FVC呈负相关。TIMP-1作为体内MMP-9的生理性抑制剂,其变化表明在COPD发病中存在蛋白酶.抗蛋白酶失衡现象,由于MMlP-9/TIMP-1比例失衡,肺泡基质破坏和修复平衡被破坏,从而参与了肺气肿的发生和发展。
4 COPD急性加重期患者血清TGF-β浓度增高,缓解期与对照组相比无显著差异。TGF-β浓度与MMP-9、TIMP-1水平呈正相关。TGF-β具有刺激血管平滑肌细胞增殖,促进血管发生与形成,增加ECM、促使ECM沉积和蛋白酶抑制物的合成等作用,在体内,TGF-β与MMP-9、TIMP-1之间存在复杂的相互调节机制,共同在肺气肿血管重塑中发挥重要作用。