探讨水通道蛋白5对哮喘慢阻肺重叠的诊断价值

孙莹 王涛 肖祖琳 侯硕 王红梅 宋晓萍

哮喘-慢阻肺重叠(asthma-COPD overlap，ACO)是在2014年慢阻肺全球倡议和哮喘全球倡议联合提出的一个气道疾病[1]。ACO的诊断主要依据专家共识中提及的病史特征及肺功能，缺乏简单易行的标志物进行诊断。ACO的病理特征是气道黏液腺的高分泌状态及气道的高反应性[2]。研究发现上述病理表现与气道上皮细胞中水通道蛋白5(Aquaporin 5， AQP5)有关[3]。AQP5是水通道蛋白家族成员一种，广泛分布在肺组织，具有清除气道上皮细胞内水分，降低气道阻力的生理作用[4-5]。这表明AQP5 表达下降可阻碍气道粘液的消除，使气流明显受限。在本研究中拟观察血清AQP5在ACO及其他气道疾病中的表达情况，分析AQP5与ACO临床特征、肺功能的相关性，明确AQP5诊断ACO的临床价值，为将来纳入临床指南提供新的理论依据。

资料与方法

一、研究对象

选取2017年3月至2020年7月在大连大学附属中山医院就诊的ACO患者30例、慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者50例、哮喘患者40例及健康未吸烟者30例，本研究设计有：ACO组、COPD组、哮喘组和对照组。所有受试者均没有α1-抗胰蛋白酶家族史，并且纳入研究前14天内均无急性加重或呼吸道感染。参与本项目研究的所有受试者年龄为20～80岁。

二、入组标准

ACO患者的诊断需符合以下条件中的任何1条：① 既往有哮喘病史，具有气流受限的临床特点，应用支气管舒张剂后一秒钟用力呼气容积(forced expiratory volume in one second，FEV1)/用力肺活量(forced vital capacity，FVC)<0.70；②既往诊断或新诊断的慢阻肺，应用支气管舒张剂后FEV1改善>200 mL，且绝对值>12%。慢阻肺和哮喘受试者符合GOLD指南[6]。未吸烟的健康人为对照组，且肺功能正常(即FEV1%≥80%，FEV1/FVC<0.70)。

所有受试者需除外下述疾病：支气管扩张、间质性肺疾病、肺癌等其他呼吸道或合并其他脏器疾病(如充血性心力衰竭、肝肾功能障碍、贫血等)。本研究经大连大学附属中山医院伦理委员会审批，所有受试者或受试者家属均知情并签署同意书。

三、研究方法

1 一般资料

收集所有受试者的一般资料，具体包括年龄、性别、吸烟史、体重指数(body mass index，BMI)及肺功能测定等信息。肺功能的具体指标包括FEV1、FVC、FEV1/FVC、使用支气管舒张剂之后的FEV1(ΔFEV1)。

2 血清AQP5的测定

ELISA法测定所有受试者血清中AQP5表达水平，试剂盒购于美国R&D Systems公司，具体操作步骤按试剂盒说明书进行。

3 统计方法

结 果

一、临床资料的比较

ACO组、COPD组、哮喘组、对照组在年龄情况有统计学差异P<0.05)，在性别、BMI情况无统计学差异(P>0.05)。COPD和ACO组吸烟人数高于哮喘组，且高吸烟指数主要集中在吸烟人群中，(P<0.05)(见表1)。根据上述结果将具有统计学差异的变量进行两两比较。结果发现：ACO组与COPD组吸烟人数情况无统计学差异(P>0.05)。正常组与哮喘组，ACO组与COPD组年龄情况无统计学差异(P>0.05)(见表2)。

二、肺功能结果比较

ACO组FEV1值与FVC值低于健康对照组、哮喘组、COPD组，与COPD组之间无统计学差异(P>0.05)。ACO组FEV1/FVC值低于健康对照组、哮喘组、COPD组，与COPD组之间无统计学差异(P>0.05)。ACO组支气管舒张试验前后FEV1的差异值(ΔFEV1)低于哮喘组，高于对照组和COPD组，但与COPD组之间无统计学差异(P>0.05)(见表1、表2)。

表1 一般资料与肺功能的比较

表2 临床资料与肺功能组间比较结果(P值)

三、血清AQP5在各组间的表达变化

ACO组血清中AQP5表达水平为(50.80±21.95)ng/mL，均低于COPD组(81.44±17.69)ng/mL、哮喘组(107.00±17.33)ng/mL和对照组(183.8.±13.97)ng/mL，具有统计学差异(P<0.05)。Games-Howell结果显示血清AQP5的表达水平在ACO与各组之间的两两比较，均有统计学差异(P<0.001，P<0.001，P<0.001，P<0.001，P<0.001，P<0.001)。

四、AQP5与临床资料的相关性分析

Pearson直线相关性分析显示AQP5的表达与肺功能呈正相关、与年龄和吸烟指数负相关，具有统计学意义(P<0.05)(见表3)。因AQP5表达水平可能受到表1中有统计意义的变量因素的影响，进一步统计了AQP5与年龄、吸烟、肺功能等因素的多元回归分析，统计结果显示仅有吸烟指数、FEV1、ΔFEV1对AQP5表达有影响(P=0.001，P=0.000，P=0.001)(见表4)。

表3 AQP5表达水平与年龄、 吸烟指数及肺功能Pearson 直线相关分析

表4 AQP5与吸烟指数、肺功能等因素的多元逐步线性回归分析结果

五、根据AQP5表达水平进行ROC曲线分析

ROC曲线分析AQP5表达水平在区分ACO和非ACO的诊断中的临床价值，结果显示血清AQP5水平的AUC为0.7736(P<0.001，95%CI=0.69163～0.856)(图1)。

图1 AQP5诊断ACO的敏感度及特异度

讨 论

COPD和哮喘都属于气流受限的慢性气道疾病，ACO除了表现有明显气流受限之外，病理上还出现了气道黏膜细胞的大量增生，使黏液腺处于高分泌状态，故ACO患者的憋喘症状明显[7-9]。目前依据临床症状及辅助的肺功能对鉴别ACO、COPD和哮喘存在一定的局限性，所以本项目拟寻找生物标志物对上述三种气道疾病的精准诊断提供线索。

研究发现ACO出现憋喘的主要原因是气道黏膜水肿及痰液的产生有关，与AQP关系密切，其中AQP5是在肺脏中表达最广泛，也是十分重要的一种水分子转运跨膜蛋白，对调节细胞内外水平衡、维持水转运发挥重要的生理作用[10-12]。最新的基础研究报道：在大鼠ACO模型中AQP5表达下调，且ACO的出现临床症状加重的原因主要是表达下调后的AQP5无法及时清除细胞间多余的水分[13-15]。由此本项目推测：AQP5可能在ACO发生发展过程中发挥重要作用，AQP5可能是精确诊断ACOS的生物标志物。

因为ACO、COPD、哮喘同属于气道疾病，要明确AQP5在临床诊断ACO的临床价值，需观察上述气道疾病的临床资料及肺功能的特征性变化。结果发现在哮喘、COPD和ACO各组的年龄、吸烟指数和肺功能的部分指标之间有统计学差异。在ACO组年龄及吸烟指数高于对照组、哮喘组，但与COPD组无差异；在肺功能的比较中，ACO组FEV1、FVC与FEV1/FVC值低于对照组、哮喘组、COPD组，但与COPD组无统计学差异；ACO组支气管舒张试验前后FEV1的差异值(ΔFEV1)低于哮喘组，高于对照组和COPD组，但与COPD组间依然无差异。这说明单纯依靠肺功能，难以对气道疾病进行鉴别。

本研究进一步检测AQP5在不同气道疾病中的表达情况，结果显示AQP5在不同组之间的表达有统计学意义，其中AQP5表达水平在ACO组中最低，两两比较结果也有统计学差异。这说明虽然ACO、COPD、哮喘同属于气道疾病，但AQP5的不同表达水平可对其进行区分。为明确AQP5在诊断ACO的临床价值，进一步分析有统计学差异的变量与AQP5水平的相关性，结果显示AQP5的表达水平与肺功能正相关，与年龄、吸烟指数负相关，且仅有FEV1、ΔFEV1、吸烟指数可影响血清AQP5表达水平。ROC曲线结果也显示出AQP5的表达对诊断ACO有较好的特异性及敏感性。因此，AQP5的表达可以对哮喘、COPD和ACO进行鉴别。

在本项目的研究中也存在不足之处。首先，本研究涉及样本量小，需依靠多中心、多样本量进一步验证。其次，AQP5影响ACO病情进展的基础研究仍需阐明，以充实“AQP5用于诊断ACO临床价值”这一观点的理论依据。