支气管肺发育不良早产儿血清YKL-40和HMGB1水平的变

医学论文 2020-05-09 14:27156未知xhm
  摘要:目的 探究早产儿生后外周血人软骨糖蛋白-39(YKL-40)、高迁移率族蛋白1(HMGB1)水平动态变化与支气管肺发育不良(BPD)的关系。方法 前瞻性选择2017年7月至2019年8月新生儿重症监护室收治的出生胎龄≥28周且<32周、出生体重<1 500 g的早产儿,根据诊断分为BPD组(n=35)和非BPD组(n=51)。通过酶联免疫吸附法检测早产儿生后第3、7、14天血清YKL-40和HMGB1浓度并进行比较。结果 BPD组第3、7、14天血清YKL-40浓度均低于非BPD组(P<0.001),HMGB1浓度均高于非BPD组(P<0.001)。两组第7、14天血清YKL-40及HMGB1浓度均高于第3天(P<0.017)。BPD组第14天HMGB1浓度高于第7天(P<0.017),第7、14天YKL-40浓度差异无统计学意义(P>0.017)。非BPD组第14天YKL-40浓度高于第7天(P<0.017),第7、14天HMGB1浓度差异无统计学意义(P>0.017)。结论 BPD及非BPD早产儿生后第3、7、14天外周血中YKL-40及HMGB1水平存在差异,两者可能与BPD的形成相关。[中国当代儿科杂志,2020,22(4):334-338]
  关键词:支气管肺发育不良; 人软骨糖蛋白-39; 高迁移率族蛋白1; 早产儿;

  支气管肺发育不良(bronchopulmonary dysplasia,BPD)是早产儿常见的呼吸系统疾病,随着医疗水平提高,早期早产儿存活率不断提高,但BPD的发病率也逐渐上升。BPD病死率高,存活者也常遗留不同程度的健康问题,给家庭和社会带来巨大压力[1]。BPD目前尚无有效治疗方法,以预防为主。故能早期预测BPD发生的生物标志物是近些年来研究的热点,已发现有很多生物标志物与BPD形成相关[2]。人软骨糖蛋白-39(human cartilage glycoprotein-39,YKL-40)是几丁质蛋白酶家族的成员,具有生长因子及炎症因子特征,参与炎症反应、气道高反应性、气道重塑的过程[3];还与微血管的形成密切相关[4]。高迁移率族蛋白1(high mobility group box 1,HMGB1)参与多种炎症性疾病,由被破坏的细胞释放,参与肺损伤的发生发展[5];也有研究表明其与组织纤维化密切相关[6]。很多炎症性疾病中YKL-40、HMGB1表达均增强,在支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病等呼吸系统炎症性疾病患者的血清中,二者浓度均升高[7-10],抑制二者表达可能是这些疾病潜在的治疗方向。炎症是BPD形成的重要机制,二者在BPD患儿血清中的表达也可能发生了变化。为了解二者具体的变化情况,本研究检测了早产儿不同时点血清中YKL-40、HMGB1浓度,通过比较不同时点BPD早产儿及非BPD早产儿血清中YKL-40、HMGB1水平,探讨二者在BPD形成中发挥的作用。

  1 资料与方法

  1.1 研究对象
  前瞻性选择2017年7月至2019年8月徐州医科大学附属医院新生儿重症监护室(NICU)收治的早产儿为研究对象。纳入标准:(1)出生胎龄≥28周且<32周;(2)出生体重<1 500 g;(3)出生后至第14天均需要呼吸支持;(4)至少存活至生后第28天;(5)排除合并严重感染、先天发育畸形、严重先天性心脏病、先天性肿瘤、遗传代谢性疾病等。
  根据《实用新生儿学》第4版中BPD诊断标准:任何氧依赖(浓度>21%)超过28 d的新生儿[11]。将入选早产儿分为BPD组和非BPD组。
  本研究已通过我院医学伦理委员会审核(AF-45/5.1),并征得患儿家长同意并签署知情同意书。
  1.2 研究方法
  收集患儿出生胎龄、出生体重、Apgar评分、性别及出生方式等资料。于生后第3、7、14天分别采集动脉血1 mL,凝胶促凝管保存,血液凝固20 min内离心20 min(4℃、2 000 r/min、离心半径为10 cm,此步骤在我院检验科完成),待检验科完成生化检查后尽快收集血清于-80℃冰箱保存。采用酶联免疫吸附法(ELISA)测量血清YKL-40、HMGB1浓度,试剂盒均购自中国上海将来实业股份有限公司(JL11964、JL13963),严格按照试剂盒说明书进行操作,计算样品浓度。
  1.3 统计学分析
  采用SPSS 21.0对数据进行统计学分析。符合正态分布计量资料采用均数±标准差表示,两组间比较采用两样本t检验。两组间不同时点YKL-40、HMGB1浓度比较采用重复测量方差分析,进一步采用Bonferroni法对各时点指标进行两两比较。非正态分布计量资料以中位数(四分位数间距)[M(P25,P75)]表示,两组间比较采用MannWhitney U秩和检验。计数资料采用例数或百分率(%)表示,组间比较采用χ2检验。Bonferroni法以P<0.017为差异有统计学意义,余P<0.05为差异有统计学意义。

  2 结果

  2.1 BPD组与非BPD组一般资料比较
  共纳入86例早产儿,其中BPD组35例,非BPD组51例。两组患儿的出生胎龄、出生体重、1 min及5 min Apgar评分、性别、出生方式的差异均无统计学意义(P>0.05),见表1。

  表1 两组早产儿一般资料比较
  
  2.2 BPD组与非BPD组YKL-40水平比较
  经重复测量方差分析显示,不同组间YKL-40浓度差异有统计学意义(F=534.042,P<0.001);不同时点YKL-40浓度差异有统计学意义(F=114.490,P<0.001);时点与组间有交互效应(F=12.982,P<0.001),提示两组YKL-40浓度随时间变化程度不同。两两比较结果显示,BPD组及非BPD组第7、14天时YKL-40浓度均高于第3天;非BPD组第14天时YKL-40浓度高于第7天(P<0.017);BPD组第7天与第14天YKL-40浓度差异无统计学意义(P>0.017)。同一时点两组间血清YKL-40浓度,经两样本t检验结果显示,非BPD组第3、7、14天YKL-40浓度均明显高于BPD组(P<0.05)。见表2。
  表2 两组患儿各时点YKL-40水平比较
  
  2.3 BPD组与非BPD组HMGB1水平比较
  经重复测量方差分析显示,不同组间HMGB1浓度差异有统计学意义(F=204.511,P<0.001);不同时点HMGB1浓度差异有统计学意义(F=43.280,P<0.001);时点与组间有交互效应(F=14.101,P<0.001),提示两组HMGB1浓度随时间变化程度不同。两两比较结果显示,BPD组及非BPD组第7、14天时HMGB1浓度均高于第3天;BPD组第14天时HMGB1浓度高于第7天(P<0.017);非BPD组第7天与第14天HMGB1浓度差异无统计学意义(P>0.017)。同一时点两组间血清HMGB1浓度,经两样本t检验结果显示,BPD组第3、7、14天HMGB1浓度均明显高于非BPD组(P<0.05)。见表3。
  表3 两组患儿各时点HMGB1水平比较
  

  3 讨论

  BPD是一种以早期肺损伤为主要特征的呼吸系统疾病,表现为肺发育不成熟,肺泡、肺微血管发育障碍和肺组织损伤后异常修复、纤维化[12]。BPD的发病机制尚未明确,但多种危险因素与其发生密切相关,包括早产和低出生体重、机械通气损伤、炎症反应、遗传因素等[13]。目前已有多种生物标志物被证实与BPD的形成相关,但大多未得到广泛认可并应用于实际临床工作中。
  YKL-40是一种分泌性糖蛋白,属于18糖基水解酶家族,其相对分子质量为40 000,肽链氨基酸起始端包含酪氨酸(Y)、赖氨酸(K)和亮氨酸(L),故命名为YKL-40。YKL-40参与细胞增殖、迁移、分化及组织重塑过程[14]。本研究中BPD组和非BPD组第7、14天YKL-40水平均较第3天升高,这可能与机械压力作用于气道上皮细胞时,激活上皮细胞生长因子受体信号通路,增强YKL-40表达有关[15]。YKL-40可以通过MAPK和NF-κB信号通路促进支气管上皮细胞表达IL-8,并促进支气管平滑肌细胞迁移、增殖[16],且YKL-40表达量与平滑肌细胞增生呈正相关[17],这也是支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病气道重塑过程的可能机制。支气管平滑肌增生是BPD病理改变之一,YKL-40可能也参与了这一过程,但非BPD组YKL-40水平持续较BPD组高,可能是YKL-40在BPD形成中发挥的作用不仅局限于促进支气管平滑肌增生,也可能是BPD中支气管平滑肌增生并不主要由YKL-40引起。YKL-40也是滑膜成纤维细胞、胎肺成纤维细胞等细胞的生长因子[18],与胎肺发育密切相关。早产儿出生时往往伴随肺发育不成熟,本研究纳入对象按胎龄估计肺发育大部分处于小管期或囊泡期[19]。可能正是由于缺乏YKL-40生长因子作用导致早产儿未成熟的肺发育受到影响,最后导致肺泡数目减少及结构简单化。目前血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)与BPD的相关研究较多,VEGF作为肺微血管生成的生物标志物,可促进肺微血管的形成,其基因多态性与BPD形成密切相关,对BPD形成有一定预测作用[20]。YKL-40同VEGF一样具有促进微血管形成的作用,同时YKL-40可促使内皮细胞膜上syn-1与整合素αvβ5结合,激活胞内FAK与ERK1/2信号通路,使VEGF表达增强[21];也可诱导VEGF受体2表达,增强内皮细胞对VEGF的敏感性[22]。国内有研究发现第7、14天时BPD早产儿外周血中VEGF水平均明显低于非BPD早产儿[23]。VEGF的变化趋势与YKL-40相似,提示YKL-40可能通过与VEGF相似方式直接或通过影响VEGF的表达间接参与BPD形成过程,YKL-40也和VEGF一样对BPD形成有一定预测作用。一项国外动物研究发现乳腺退化蛋白39(breast regression protein 39,BRP-39)可抑制高氧所致的小鼠急性肺损伤,而高氧环境也会抑制BRP-39的表达。YKL-40是BRP-39的人类同源物,使用转基因YKL-40可改善高氧所致的小鼠肺损伤。该研究也发现BPD患儿气管吸出液中YKL-40水平较非BPD患儿低[24]。由此推测,YKL-40也可能通过抑制高氧所致的肺损伤来抑制BPD形成,有可能成为BPD治疗的一个措施。
  HMGB1是具有促炎效应的细胞因子,主要存在于细胞核中,可由坏死细胞被动释放,也可由被激活的单核细胞、巨噬细胞主动释放。大量研究表明,HMGB1与急性肺损伤、支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺纤维化等一系列肺部疾病有关,且其表达水平往往与疾病严重程度有关。机械通气可激活肺组织表皮生长因子受体,通过p38 MAPK信号通路诱导HMGB1表达增加[25]。而HMGB1通过与内源性配体晚期糖基化终末产物和外源性配体Toll样受体相结合,激活活性氧、髓样分化因子88、PI3K通路,最终活化NF-κB,释放IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-8等炎症因子,进而引起炎症反应的发生和放大,进一步导致急性肺损伤的发生,HMGB1与炎症反应程度呈正相关[26]。本研究中BPD组HMGB1水平始终较非BPD组高,可能由BPD组在机械通气刺激下HMGB1过度表达引起。HMGB1持续高表达也加重了炎症反应和肺损伤,使损伤和修复失衡,导致BPD的形成。动物实验显示HMGB1可引起BPD模型小鼠肺泡的弹性蛋白沉积异常,导致肺泡纤维化的形成,而使用HMGB1中和抗体可改善这种情况[27]。本研究中BPD组HMGB1的长期高表达,可能是BPD纤维化形成的一个原因。HMGB1可能参与了BPD形成中肺损伤及纤维化过程,BPD组HMGB1持续高表达提示HMGB1增高可能也会增加BPD形成风险。抑制HMGB1可成为BPD治疗研究的一个方向,目前发现丙酮酸乙酯可抑制HMGB1的释放从而对肺损伤具有保护作用[28],其已通过Ⅰ期临床试验,由此可以展望丙酮酸乙酯及其他HMGB1抑制剂在BPD治疗上的前景。
  综上所述,YKL-40虽有炎症因子作用,但其也具有促进微血管生成,促进胎肺成纤维细胞生长,促进肺损伤修复的生长因子作用。BPD组YKL-40表达低下提示YKL-40主要发挥生长因子作用抑制BPD形成。而HMGB1并不像YKL-40一样具有生长因子功能,其主要作为炎症因子参与BPD的肺损伤及纤维化过程,在BPD中表达升高。本研究结果显示在所检测的各个时点,BPD及非BPD组血清中的YKL-40及HMGB1水平均有明显差异,这反映了二者作为BPD预测生物标志物的潜力。BPD组早期YKL-40的持续低表达和HMGB1高表达也提示了通过增加YKL-40及抑制HMGB1以防止BPD形成的可能。然而本研究样本量较小,未在独立人群中验证结果,不能为相应胎龄早产儿提供YKL-40及HMGB1正常值参考范围。且仅测得部分时点YKL-40、HMGB1水平,无法准确反映整个病程中二者的变化情况,有待于更大样本、更长时间的研究深入探讨YKL-40及HMGB1在BPD中的意义。
  参考文献
  [1] Strueby L, Thébaud B. Advances in bronchopulmonary dysplasia[J]. Expert Rev Respir Med, 2014, 8(3):327-338.
  [2] Brener Dik PH, Niño Gualdron YM, Galletti MF, et al.Bronchopulmonary dysplasia:incidence and risk factors[J].Arch Argent Pediatr, 2017, 115(5):476-482.
  [3] Rehli M, Niller HH, Ammon C, et al. Transcriptional regulation of CHI3L1, a marker gene for late stages of macrophage differentiation[J]. J Biol Chem, 2003, 278(45):44058-44067.
  [4] Francescone RA, Scully S, Faibish M, et al. Role of YKL-40 in the angiogenesis, radioresistance, and progression of glioblastoma[J]. J Biol Chem, 2011, 286(17):15332-15343.
  [5] Fan E, Brodie D, Slutsky AS. Acute respiratory distress syndrome:advances in diagnosis and treatment[J]. JAMA, 2018,319(7):698-710.
  [6] Lotze MT, Tracey KJ. High-mobility group box 1 protein(HMGB1):nuclear weapon in the immune arsenal[J]. Nat Rev Immunol, 2005, 5(4):331-342.
  [7] Chupp GL, Lee CG, Jarjour N, et al. A chitinase-like protein in the lung and circulation of patients with severe asthma[J]. N Engl J Med, 2007, 357(20):2016-2027.
  [8] Sakazaki Y, Hoshino T, Takei S, et al. Overexpression of chitinase 3-like 1/YKL-40 in lung-specific IL-18-transgenic mice, smokers and COPD[J]. PLoS One, 2011, 6(9):e24177.
  [9] Hou C, Zhao H, Liu L, et al. High mobility group protein Bl(HMGB1)in asthma:comparison of patients with chronic obstructive pulmonary disease and healthy controls[J]. Mol Med, 2011, 17(7-8):807-815.
  [10] Zhou Y, Jiang YQ, Wang WX, et al. HMGB1 and RAGE levels in induced sputum correlate with asthma severity and neutrophil percentage[J]. Hum Immunol, 2012, 73(11):1171-1174.
  [11]邵肖梅,叶鸿瑁,丘小汕.实用新生儿学[M].第4版.北京:人民卫生出版社, 2011:340-347.
  [12] Jiménez J, Richter J, Nagatomo T, et al. Progressive vascular functional and structural damage in a bronchopulmonary dysplasia model in preterm rabbits exposed to hyperoxia[J]. Int J Mol Sci, 2016, 17(10). pii:E1776.
  [13]陈超,袁琳.早产儿支气管肺发育不良的病因及危险因素[J].中国实用儿科杂志, 2014, 29(1):5-7.
  [14] Shao R, Taylor SL, Oh DS, et al. Vascular heterogeneity and targeting:the role of YKL-40 in glioblastoma vascularization[J].Oncotarget, 2015, 6(38):40507-40518.
  [15] Park JA, Drazen JM, Tschumperlin DJ. The chitinase-like protein YKL-40 is secreted by airway epithelial cells at base line and in response to compressive mechanical stress[J]. J Biol Chem, 2010, 285(39):29817-29825.
  [16] Rathcke CN, Johansen JS, Vestergaard H. YKL-40, a biomarker of inflammation, is elevated in patients with type 2 diabetes and is related to insulin resistance[J]. Inflamm Res, 2006, 55(2):53-59.
  [17] Bara I, Ozier A, Girodet PO, et al. Role of YKL-40 in bronchial smooth muscle remodeling in asthma[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2012, 185(7):715-722.
  [18] Zhu Z, Zheng T, Homer RJ, et al. Acidic mammalian chitinase in asthmatic Th2 inflammation and IL-13 pathway activation[J].Science, 2004, 304(5677):1678-1682.
  [19] Miura T. Models of lung branching morphogenesis[J]. J Biochem, 2015, 157(3):121-127.
  [20] Been JV, Debeer A, van Iwaarden JF, et al. Early alterations of growth factor patterns in bronchoalveolar lavage fluid from preterm infants developing bronchopulmonary dysplasia[J].Pediatr Res, 2010, 67(1):83-89.
  [21] Matsuura H, Hartl D, Kang MJ, et al. Role of breast regression protein-39 in the pathogenesis of cigarette smoke-induced inflammation and emphysema[J]. Am J Respir Cell Mol Biol,2011, 44(6):777-786.
  [22] Francescone RA, Scully S, Faibish M, et al. Role of YKL-40 in the angiogenesis, radioresistance, and progression of glioblastoma[J]. J Biol Chem, 2011, 286(17):15332-15343.
  [23]祁媛媛,姜茜,陈超,等.外周血内皮祖细胞与极低出生体重早产儿并发症发生相关性[J].中国循证儿科杂志, 2013,8(5):369-373.
  [24] Sohn MH, Kang MJ, Matsuura H, et al. The chitinase-like proteins breast regression protein-39 and YKL-40 regulate hyperoxia-induced acute lung injury[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2010, 182(7):918-928.
  [25]唐春林,丁宁,程傲冰. EGFR-p38 MAPK信号通路参与机械通气肺损伤大鼠肺组织HMGB1的表达[J].中国病理生理杂志, 2013, 29(6):1029-1033.
  [26] Gong Q, Xu JF, Yin H, et al. Protective effect of antagonist of high-mobility group box 1 on lipopolysaccharide-induced acute lung injury in mice[J]. Scand J Immunol, 2009, 69(1):29-35.
  [27] Yu B, Li X, Wan Q, et al. High-mobility group box-1 protein disrupts alveolar elastogenesis of hyperoxia-injured newborn lungs[J]. J Interferon Cytokine Res, 2016, 36(3):159-168.
  [28]马杰飞,何义舟,罗哲,等.高迁移率族蛋白1在呼吸机相关性肺损伤大鼠中的表达变化[J].中国临床医学, 2015, 22(1):29-32.

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