摘要
在慢性阻塞性肺疾病(COPD)中,炎症和修复过程之间的平衡对于维持肺内稳态非常重要。本研究的目的是确定参与炎症的生物标志物c反应蛋白(CRP)和另一参与伤口修复的生物标志物纤维连接蛋白的综合指标是否可能是预测COPD临床结局的良好指标。
作为肺健康研究的一部分,对4787名轻至中度COPD患者采血后进行了为期7年的前瞻性随访,测量了CRP和纤维连接蛋白的循环血液水平。为了评估修复和炎症之间的平衡,通过将纤维连接蛋白水平除以CRP水平来计算一个简单的比率,并使用Cox比例风险模型来确定该比率与全因和疾病特异性死亡原因之间的关系。
纤维连接蛋白与CRP比值与全因死亡率呈l型关系。调整后的危险函数呈指数衰减(即。死亡风险)随着比值的降低而降低,直到达到148,超过这一点,危害函数没有显著变化。在冠状动脉和心血管疾病死亡风险方面也观察到类似的结果。
循环纤维连接蛋白与CRP比值与COPD患者全因死亡率显著相关。然而,与其他生物标志物相比,这种关系似乎是l型的(而不是线性的),这表明阈值为150。虽然很有希望,但需要进一步的研究来验证这一简单的指标作为COPD的生物标志物。
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是西方世界的一种高度流行的疾病,影响了10-15%的45岁以上成年人1.在15年内,慢性阻塞性肺病将成为全球第三大死亡原因和第五大致残原因2.不幸的是,目前缺乏有效的治疗方法来延长COPD患者的生存期3..由于缺乏能够追踪疾病进展并预测发病率和死亡率的可靠中间终点,阻碍了COPD新型治疗化合物的开发4.美国胸科学会(ATS)/欧洲呼吸学会(ERS)工作组关于COPD药理试验结果的声明强调了对COPD治疗试验有效中间终点的迫切需求188bet官网地址5.随着人们对COPD作为一种全身性疾病的认识日益提高,生物标志物发现的重点已转向血液标本6.血清或血浆生物标志物很有吸引力,因为血液不像支气管清洗剂或刷子,很容易获得,测量也很容易标准化。迄今为止,大多数注意力都集中在与全身炎症途径相关的生物标志物上,其中一些标志物显示出前景,最显著的是c反应蛋白(CRP)。7- - - - - -9.另一个重要但研究较少的途径是伤口修复10.过表达或表达不足的修复途径可导致疾病状态11.修复系统的一个可能的血液生物标志物是纤维连接。纤维连接蛋白是一种高分子量糖蛋白,存在于体内的两种主要异构体:一种是血液中的可溶性形式,另一种是不可溶性的细胞外基质异构体12.血纤维连接蛋白具有多种功能,其主要作用是通过介导细胞黏附、运动、分化、凋亡和止血,诱导网状内皮系统,促进损伤或感染后创面修复13.这提出了一种可能性,即一套综合可测量的生物标志物,同时考虑CRP和纤连蛋白,在COPD中比单独考虑CRP或纤连蛋白表现更好。在本研究中,研究人员评估了在一组轻中度COPD患者中,将血液纤维连接蛋白的测量添加到血清CRP数据中,以创建炎症和修复的综合指标,以预测临床结果的潜在有用性。
方法
研究设计
本研究使用了来自肺健康研究(LHS)的5887名吸烟参与者的数据。参与者年龄35-60岁,肺活量测定有轻度至中度气流阻塞,前瞻性随访时间≤14.5年14.在进入时,所有参与者都表现出轻度至中度气流阻塞,其定义为一秒钟内用力呼气量(FEV)1) <90%,但≥55%的预测,存在FEV1/用力肺活量比<0.70。有癌症史者(癌症除外)原位或基底细胞癌)、心肌梗死(过去2年)、心绞痛、心力衰竭、中风(过去2年)、肾功能衰竭、需要胰岛素的糖尿病、肝硬化或其他严重肝脏疾病、肺栓塞、中枢神经系统疾病、窄角青光眼或任何其他可能影响随访的重大疾病均被排除在队列之外。
在登记和基线测量后,研究参与者被要求每年访问研究中心进行随访。在这些访问中,为了客观地验证参与者的吸烟状况,测量了唾液可替宁水平。如果参与者在每年的访问中被生物化学验证为不吸烟者,他们就被归类为持续戒烟者。在每年的随访中吸烟者被归类为持续吸烟者。行为各异的人被归类为间歇性戒烟者。
最初的LHS涉及5年的随访,这一阶段的研究结果此前已发表15,16.在第五次年度访问中,对参与者进行了静脉穿刺。在这次访问中,有5413名受试者活着并符合静脉穿刺的条件。其中,4803人提供了血清样本(89%的合格参与者),其中4787人有足够的血清量用于纤维连接蛋白和CRP测量。在这次访问中,参与者还被要求同意进行额外的随访(LHS 3)。在LHS 3的随访中,参与者的生命状态每半年被捕获一次。一个独立的死亡率和发病率委员会(Minneapolis, MN, USA)审查了死亡证明、尸检报告、相关医院记录和主治医生或目击者的访谈摘要,并确定了所有在研究期间死亡的参与者的死亡原因。这些数据通过与国家死亡指数(Hyattsville, MD, USA)的关联得到补充,该指数提供了从美国到2001年底所有研究参与者的死亡日期和死因。98.3%的参与者成功确定了生命状态14.死亡率终点分类如下:冠心病(CHD);心血管疾病(CVD),也包括冠心病;肺癌;其他癌症;呼吸道疾病(肺癌除外);其他;和未知。由于血液样本是在第5年采集的,在LHS随访的前5年和血液采样之前死亡的个体被排除在本分析之外。
测量CRP和纤维连接蛋白
采集后,血液样本被分离成各种成分,转移到LHS数据协调中心,放在干冰上,并在-70°C下保存,直到使用。解冻血清样本,用探照灯蛋白质组阵列检测CRP和纤连蛋白TM该系统(Pierce Biotechnology Inc., Rockford, IL, USA)是一种高灵敏度的化学发光复合三明治ELISA分析仪,可以同时定量测量来自同一种血清的纤维连接蛋白和CRP。
统计分析
为了评估CRP和纤维连接蛋白的联合作用,通过将体循环中的纤维连接蛋白水平除以CRP水平来计算一个简单的比率,类似于使用低密度脂蛋白胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇的比率来评估一般人群的CVD风险17.主要感兴趣的关系是血清纤维连接蛋白与CRP比值与全因死亡率之间的关系。其他终点被认为是次要的。所有随访5前死亡或失访的患者均被排除在外。纤维连接蛋白与CRP比值的值从最低到最高分为五分位数。使用Cox比例风险模型对随访期间五分之一组的全因死亡率风险进行比较,其中对以下协变量进行了调整:年龄;性;竞赛;体重指数(BMI);多年的吸烟; biochemically validated smoking status (即。持续吸烟、持续戒烟或间歇性戒烟);和预测正常值FEV的百分比1(在昆泰)。为了构建简约模型,采用逐步选择方法,当变量p值≤0.25时考虑进一步评估,当变量在多变量分析中p值≤0.15时保留在模型中。对各种死亡原因也采用了类似的方法。对CRP、纤连蛋白和纤连蛋白与CRP比值进行对数变换,以达到正态分布,并减弱极端异常值的影响,这些异常值可能人为地扭曲数据并产生误导性结果。连续变量以均数±表示sd除非另有说明。p值<0.05为差异有统计学意义。
结果
研究参与者
研究参与者的平均年龄为53.5±6.8岁;男性3036例(62.9%),平均FEV1第5年访时为2.54±0.67 L(71.0±12.4% pred)。平均吸烟包年数为40.2±18.7包年;1,363人(28.0%)为间歇性戒烟者,2,607人(54.0%)为连续吸烟者。其余的人是长期戒烟者。中位数(四分位范围(IQR))纤维连接蛋白水平为316 (227-456)mg·L−1.中位(IQR) CRP水平为3.12 (1.26 ~ 7.30)mg·L−1纤维连接蛋白与CRP的中位数(IQR)为107.2(45.29-253.70)。研究参与者的纤连蛋白与CRP比率的五分之一的特征如表1所示⇓.纤维连接蛋白与CRP比值与以下变量显著相关:参与者是否吸烟;年龄(每增加1岁:β-系数= -0.0075,p = 0.019);BMI(每1 kg·m−2增量:β系数= -0.0666,p = 0.0021);吸烟包年(每包年:β-系数= -0.0033,p<0.0001);收缩压(每mmHg: β-系数= -0.0036,p = 0.005);和FEV1(每增加1 l: β-系数= 0.4365,p<0.0001)。与持续戒烟者相比,间歇性戒烟者和持续吸烟者的比值降低(间歇性戒烟者:β-系数= -0.1255,p = 0.021;持续吸烟者:β-系数= -0.2729,p<0.0001)。
纤连蛋白与CRP的比值与死亡率
随访时间的中位数(范围)为7.5年(21天至7.5年)。随访期间,有329例死亡,占队列的6.82%。血清纤维连接蛋白水平与全因死亡率呈负相关,但这种相关性未达到统计学意义(纤维连接蛋白水平单对数增加的危险比为0.84,95%可信区间为0.70-1.00;p = 0.055;补充表1⇑).纤维连接蛋白水平与冠心病(p = 0.163)、癌症(p = 0.232)或呼吸特异性死亡率(p = 0.570)无关。相反,血清CRP水平与全因(p = 0.004)、CHD- (p = 0.037)和cvd特异性死亡率(p = 0.017)呈正相关,如先前报道(补充表2)⇓)9.
纤维连接蛋白与CRP比值与全因死亡率呈l型关系。在最后三个五分位数中观察到最低的死亡风险,而在五分位数1中观察到最高的风险(图1)⇓表2⇑).一项分析进一步支持了这一结论,其中纤维连接蛋白与CRP的比值被评估为对数连续变量,而不是五分位数。危险函数随着比值的增加而减小,直到达到148(图1)⇓).超过这一水平,危害函数无显著变化。c统计量(即。曲线下面积)在148处最大,为这一点的阈值提供了补充证据(补充图2⇓).同样,冠心病和心血管疾病死亡的风险在五分之一组1和2中最高(表2)⇑图2⇓).
拟合调整死亡率曲线,评估纤连蛋白(F)与c反应蛋白(CRP)比值与全因死亡率的危险函数之间的关系。使用Cox比例风险模型生成风险函数,其中评估F/CRP比率(作为连续变量)与全因死亡率之间的关系,并对各种协变量进行调整。拟合曲线给出了F/CRP的对数值和自然值。箭头表示F/CRP自然值为~ 150的潜在阈值,超过此值,危害函数不会发生显著变化。通过确定F/CRP (如。2.7;····),并除以参考F/CRP值(如。148;-)。在本例中,风险比为3。
根据纤连蛋白与c反应蛋白比例的五分位数对轻度至中度慢性阻塞性肺疾病参与者的累积心血管死亡率进行分层。生存曲线之间存在显著差异(log-rank检验p<0.001)。五分位数1,3,5:n = 957;五分位数2和4:n = 958。CVD:心血管疾病。——:五分位数1;- - -:五分位数2;- - - -:五分位数3;····:五分位数4;五分位数5。
表3⇓,根据获得血清样本时的吸烟类别,总结了死亡率与纤维连接蛋白与CRP比值之间的关系。纤维连接蛋白与CRP比值与死亡率之间的关系适用于间歇性和持续吸烟者,但不适用于持续戒烟者,尽管缺乏统计力量可能是造成这种情况的原因。
模型比较
使用贝叶斯信息准则(BIC)和赤池信息准则(AIC;详情见补充表3⇑及补充方法)。一般情况下,AIC和BIC最低的模型是首选。例如,仅含有纤维连接蛋白的死亡模型的AIC为5268.32,而含有纤维连接蛋白与CRP比值的模型的AIC为5254.87。由于两个模型具有相同数量的参数,AIC的差异(13.45)相当于832.98的似然比,这表明包含纤维连接蛋白与CRP比值的模型比仅包含纤维连接蛋白的模型具有更好的数据拟合和更大的判别能力(p<0.001;详情见补充材料)。事实上,对于所有终点,在五分之一组中包含纤维连接蛋白与CRP比值的模型具有最低的AIC和BIC值,这表明在五分之一组中使用纤维连接蛋白与CRP比值获得了最佳模型拟合,而不是仅使用纤维连接蛋白或CRP。
讨论
在本研究中,纤连蛋白相对于CRP水平的降低与全因和CVD死亡率的增加有关。总体而言,这种关系呈l型。随着比值的增加,危险函数呈指数衰减,直到达到~ 150。超过这一点,危险函数没有显著变化,建议在这个值上有一个阈值。未来的研究将需要在各种不同的临床环境中验证这一阈值(如。严重COPD人群)。类似的L型或反L型关系在其他条件下也有描述。例如,在BMI为28 kg·m之前,死亡风险相对稳定−2达到,超过这一点风险会急剧增加18.同样,只有当血清CRP水平超过3 mg·L时,CVD死亡的风险才会呈指数增长−119.虽然目前的作者观察到血液中纤维连接蛋白/CRP水平与死亡率之间的关系,但尚不确定循环血液中肺修复和炎症是如何反映的,以及这些分子如何导致受试者死亡率和发病率的增加。
c反应蛋白和纤维连接蛋白在组织损伤和修复中都起着重要作用。CRP是一种急性期蛋白,主要由肝细胞合成。CRP激活补体作为先天免疫反应的一部分,增强巨噬细胞对颗粒和微生物的调理,并促进内皮细胞的激活20..CRP局部过表达可放大心肌和脑梗死组织损伤,增大梗死面积21.相反,纤维连接蛋白是一种黏附糖蛋白,通过促进止血和伤口愈合来限制组织损伤并介导组织损伤后的细胞修复22,23.此外,循环纤维连接蛋白上调抗凋亡蛋白,如b细胞白血病-2,从而防止细胞死亡和限制缺血损伤后的梗死大小24.循环纤维连接蛋白还增强了巨噬细胞吞噬颗粒和微生物的能力。纤维连接蛋白的减少会增加肺中血源性颗粒和微生物的沉积,这可能会导致肺微循环的中断25,26.有趣的是,CRP通过与纤维连接蛋白结合来启动修复过程,从而形成一个负反馈循环27.
据目前作者所知,目前还没有关于纤维连接蛋白/CRP比值的发表研究。然而,也有修复生物标记物的例子(如。纤维连接蛋白)和炎症(如。CRP或白介素(IL)-6与不良临床结果相关。例如,血液纤维连接蛋白降低与冠状动脉疾病有关,而冠状动脉疾病通常与CRP水平升高有关28.在脑膜炎球菌病中,预后最差的儿童是那些血液纤维连接蛋白水平降低但血清IL-6水平升高的儿童29.同样,在脓毒症综合征中,血纤维连接蛋白水平最低的患者通常预后最差,而几乎所有患者的CRP水平都升高30.,31.
虽然肺局部纤维连接蛋白的表达通常增加32自相矛盾的是,COPD患者全身(循环)水平下降33.降低的水平与疾病症状和严重程度的增加有关33.全身水平的降低可能反映了循环纤维连接蛋白外渗到局部损伤部位的增加和慢性炎症导致的加速周转34.吸烟是慢性阻塞性肺病的主要原因,它可能通过抑制局部纤维连接蛋白的产生而进一步降低纤维连接蛋白的水平35.然而,基于目前的研究,尚不清楚纤维连接蛋白与CRP比值的降低是COPD的原因还是影响。
目前的研究有几个含义。首先,它强调了在评估COPD患者健康风险时考虑炎症和修复途径的重要性。CRP和纤维连接蛋白与COPD进展有关,但似乎不是进展的主要驱动因素。其次,与炎症和修复的其他标记物不同,CRP和纤维连接蛋白是对COPD患者风险分层唯一有用的生物标记物,因为它们在很长一段时间内是稳定的,日变化很小,并且可以用市上可用的测定方法相对便宜地测量36,37.传统上,FEV1已被用作确定COPD患者预后的“金标准”。目前的分析表明,纤维连接蛋白与CRP的比值提供了增量和独立的预后信息,而不是FEV1单独,证明了这一比率在风险分层和预测中的效用。
目前的研究有几个局限性。首先,仅在一个时间点测量血清CRP和纤维连接蛋白水平。因此,CRP和纤连蛋白水平随时间的变化对COPD患者死亡率的影响尚不清楚。由于暴露变量的错误分类而产生的任何偏差都将稀释生物标记物与死亡率之间的关系。因此,目前的研究结果可能是保守的。此外,尚不确定这些分子的血液水平如何与COPD肺部疾病的病理联系在一起。值得注意的是,CRP和纤连蛋白都不是肺特异性的;因此,他们的血液水平可能与肺部发生的情况无关。其次,基于目前的工作,尚不确定CRP或纤连蛋白是导致COPD患者死亡的原因途径之一,还是炎症和/或修复途径中其他更显著分子的副现象。第三,目前尚不清楚目前的数据是否适用于其他有心脏事件风险的患者人群(如。糖尿病或肥胖症患者)。为了确定纤维连接蛋白与CRP比值在预测这些患者心脏事件方面的潜在效用,还需要对这些特定人群进行未来的研究。此外,由于本研究只研究了COPD患者,因此不可能将目前的研究结果与一般人群的研究结果进行比较。正如ATS/ERS工作组建议的那样,未来需要进行大规模的基于人群的研究,以建立血液生物标志物的“规范”值5.最后,由于目前的研究患者为轻中度COPD,目前的研究结果可能不适用于严重疾病患者。
总之,在一组特征明确的轻中度慢性阻塞性肺疾病患者中,经过7年以上的随访,发现纤维连接蛋白与c反应蛋白的比例与死亡率(尤其是心脏死亡率)独立相关,且呈l型关系。提高该比值可能有助于临床医生和研究人员对轻中度慢性阻塞性肺疾病患者进行风险分层,以进行预后和干预。
支持声明
这项工作由加拿大卫生研究所(CIHR;渥太华,ON,加拿大)和葛兰素史克(GlaxoSmithKline)通过CIHR大学-行业合作伙伴计划。肺健康研究由国家心脏、肺和血液研究所(NHLBI;Bethesda, MD,美国)。D.D. Sin是加拿大慢性阻塞性肺疾病研究主席(渥太华),也是迈克尔·史密斯健康研究基金会(加拿大BC省温哥华)的高级学者。J.E. Connett获得了美国国立卫生研究院(Bethesda)的资助和合同,特别是NHLBI和国家过敏和传染病研究所的研究支持。J.E. Connett还在NHLBI和国家眼科研究所赞助的七项研究的数据监测委员会任职。
权益声明书
S.F.P. Man, R. Vessey, T.G. Walker, B.R. Celli和研究本身的兴趣声明可以在www.www.qdcxjkg.com/misc/statements.shtml
致谢
作者要感谢肺健康研究的参与者和调查者以及当前手稿的三位匿名审稿人,他们的意见对提高质量和可读性非常宝贵。
作者的隶属关系如下。S.F.P. Man和D.D. Sin: James Hogg iCAPTURE心血管和肺部研究中心,圣保罗医院,和肺学部,英属哥伦比亚大学,温哥华,加拿大。邢良、张欣:加拿大温哥华圣保罗医院James Hogg iCAPTURE心血管和肺部研究中心。J.E. Connett:美国明尼苏达州明尼阿波利斯市明尼苏达大学公共卫生学院。N.R. Anthonisen:加拿大马尼托巴大学医学系。R.A. Wise:约翰霍普金斯大学医学院,巴尔的摩,医学博士,美国。D.P. Tashkin:加州大学洛杉矶分校医学院,美国加州洛杉矶。R. Vessey和T.G. Walker:发现医学,高通量生物学和生物医学数据科学,葛兰素史克研发,普鲁士国王,PA,美国。B.R. Celli:美国马萨诸塞州波士顿塔夫茨大学医学院明爱圣伊丽莎白医学中心肺部和重症监护室。
脚注
编辑评论见第1426页。
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- 收到了2007年11月14日。
- 接受2008年8月27日。
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