慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一种致残率和致死率较高的慢性气道炎症性疾病。近年来通过分析各种生物标志物与相关临床参数、评分量表相关性，以期提出COPD新的病情评估指标和治疗靶点。关于肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、可溶性肿瘤坏死因子受体（soluble tumor necrosis factor receptor，sTNFR）水平在COPD中的研究并不少见，但大都以COPD稳定期患者为研究对象，且仅单一在血清或者诱导痰中检测TNF-α、sTNFR水平，不同研究纳入的临床参数不同。本研究在急性加重的COPD（acute exacerbation of COPD，AECOPD）患者中同时检测诱导痰和血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平，比较治疗前后、戒烟后上述炎症介质的水平变化，探讨炎症介质与肺功能、急性生理学及慢性健康状况评分-II（acute physiology and chronic health evaluation score-II，APACHE-II评分）的相关性，进行气道炎症与全身炎症的相关性分析，以期为AECOPD患者提出新的疗效及病情评估生物标志物提供理论依据。

1.   资料与方法

1.1   病例资料

1.1.1   研究对象

选择昆明医科大学第一附属医院于2019年1月至2020年12月住院的40例AECOPD患者入组，其中男性38例，女性2例，年龄57～87岁。纳入标准：（1）符合2018年GOLD指南C组和D组诊断标准^[1]：肺功能检查示吸入支气管扩张剂后第1 s用力呼气容积比用力肺活量（forced expiratory volume in one second / forced vital capacity，FEV₁/FVC） < 70%，过去1 a中重度急性加重史（≥ 2或≥ 1次导致住院）；（2）处于急性加重期^[2]；（3）既往至少有20 a以上吸烟史。排除标准：（1）合并支气管哮喘、支气管扩张、肺结核等慢性呼吸系统疾病；（2）合并严重心、肝、肾疾病，2型糖尿病，过敏性疾病，恶性肿瘤；（3）需要机械通气，需全身激素治疗，合并肺炎，治疗1周病情无明显缓解；（4）不能配合肺功能检查，不能顺利完成诱导痰及痰标本不合格；（5）已戒烟，但戒烟时间不足1 a者。

1.1.2   分组

分为治疗前（Ⅰ组）：入院当天，输液治疗前；治疗后（Ⅱ组）：入院治疗第8天且临床表现有明显好转；根据目前是否戒烟（要求至少完全戒烟1 a及以上），分为戒烟组（Ⅲ组）、吸烟组（Ⅳ组）。

1.1.3   治疗和知情同意

氧疗、抗感染、平喘、抗炎、祛痰治疗。签署知情同意书。

1.2   研究方法

1.2.1   诱导痰操作及采集

入组患者治疗前后吸入沙丁胺醇400 μg，15 min后再次测定肺功能，若第1秒用力呼气容积占预计值百分比（percentage of predicted FEV₁ value，FEV₁%pred）≥ 60%以浓度3%高渗盐水雾化，而FEV₁%pred < 60%以0.9%生理盐水雾化，参照文献^[3-4]的方法进行诱导操作。用无菌镊子夹取痰栓于离心管中，称重（≥ 0.2 g），加入4倍体积0.1%二硫苏糖醇（DTT）37 ℃温浴10 min，振荡摇匀，用300目尼龙滤网过滤后，滤液于3600 r/min离心5 min，离心后上清液置于冻存管中-80 ℃冰箱中保存待测。

1.2.2   采血

空腹外周静脉血3 mL，离心（2500 r/min，10 min）后取上清液置于冻存管中-80 ℃冰箱中保存待测。

1.2.3   TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75的测定

诱导痰上清和血清均应用江苏酶免实业有限公司人类TNF-α/TNFR酶联免疫吸附实验（ELISA）试剂盒，采用ELISA法测定TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平，操作按照试剂盒说明书进行。

1.2.4   肺功能、动脉血气分析

入组患者在治疗前后均进行肺功能和动脉血气检测，包括FEV₁、FEV₁%pred、FEV₁/FVC。

1.2.5   APACHE-II评分

收集入组患者年龄、合并症，结合治疗前和治疗后生命体征、血常规、血生化、动脉血气分析、尿量进行APACHE-II评分。

1.3   统计学处理

数据分析采用SPSS25.0统计软件。计量资料服从正态分布采用均数±标准差（$\bar x \pm s $）表示；同组治疗前后比较采用配对t检验，不同组别比较用独立样本t检验。偏态分布用M（P25，P75）描述，2组间比较采用秩和检验。相关性分析，服从正态分布采用Pearson相关分析，不服从正态则用Spearman相关分析。P < 0.05为差异具有统计学意义。

2.   结果

2.1   AECOPD受试者基线资料

入组40例AECOPD患者平均年龄（72.43±8.51）岁，吸烟指数（548.00±280.42）。GOLD Ⅱ级（50%～79%）14例、Ⅲ级（30%～49%）18例、Ⅳ级（< 30%）8例。戒烟组（Ⅲ组）25例，目前吸烟组（Ⅳ组）15例。

与Ⅰ组相比、Ⅱ组患者P_aO₂、APACHE-II评分、肺功能指标明显改善。Ⅳ组肺功能较Ⅲ组差（P < 0.05）；而年龄、BMI、吸烟指数、P_aO₂、P_aCO₂、APACHE-II评分在不同组别之间差异均无统计学意义（P > 0.05），见表1。

表  1  各组一般情况比较（$ \bar x \pm s $）

Table  1.  The general situation of each group is compared （$ \bar x \pm s $）

组别	n	年龄（岁）	BMI（kg/m2）	吸烟指数	FEV1（L）	FEV1%pred	FEV1/ FVC（%）	PaO2 （mmHg）	PaCO2 （mmHg）	APACHE-II 评分
Ⅰ组	40	72.43 ± 8.51	20.29 ± 2.04	563.00 ± 308.85	0.98 ± 0.32	42.83 ± 11.94	44.68 ± 8.69	56.75 ± 3.07	39.00 ± 2.86	34.00 ± 6.03
Ⅱ组	40	72.43 ± 8.51	20.29 ± 2.04	563.00 ± 308.85	1.00 ± 0.30	44.22 ± 11.57	46.26 ± 8.31	61.28 ± 3.16	38.85 ± 3.65	31.45 ± 6.05
t		−	−	−	2.713	2.997	3.166	11.785	0.256	7.727
P		−	−	−	0.010*	0.005*	0.003*	< 0.001*	0.799	< 0.001*
Ⅲ组	25	72.72 ± 9.12	20.11 ± 1.95	560.80 ± 320.91	1.09 ± 0.27	46.62 ± 10.62	47.35 ± 7.45	56.40 ± 3.16	39.08 ± 2.81	34.24 ± 6.69
Ⅳ组	15	71.93 ± 7.68	20.20 ± 2.76	566.67 ± 298.61	0.79 ± 0.32	36.50 ± 11.64	40.23 ± 9.02	57.33 ± 2.92	38.87 ± 3.02	33.60 ± 4.93
t		0.280	−0.121	−0.057	3.078	2.816	2.706	−0.929	0.226	0.321
P		0.781	0.904	0.955	0.004*	0.008*	0.010*	0.359	0.822	0.750
*P < 0.05。

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2.2   治疗后TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75的变化

治疗后血清中TNF-α水平明显下降（t = 2.348，P = 0.024），sTNFR-55、sTNFR-75水平增加（P > 0.05）；治疗后诱导痰中TNF-α水平下降（t = 2.191，P = 0.035），而sTNFR-55（P < 0.05）和sTNFR-75（P > 0.05）水平均升高，见表2。

表  2  治疗后TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平的变化[（$ \bar x \pm s $），pg/mL]

Table  2.  Changes of TNF-α，sTNFR-55 and sTNFR-75 levels after treatment [（$ \bar x \pm s $），pg/mL]

组别	血清				诱导痰
	TNF-α	sTNFR-55	sTNFR-75		TNF-α	sTNFR-55	sTNFR-75
Ⅰ组	72.47 ± 8.57	1088.89 ± 240.54	1531.50 ± 323.48		75.86 ± 14.99	873.00 ± 183.96	1581.67 ± 351.72
Ⅱ组	71.07 ± 9.31	1097.99 ± 250.55	1540.07 ± 325.04		73.00 ± 14.95	932.00 ± 204.02	1591.17 ± 348.28
t	2.348	1.859	1.762		2.191	3.044	1.920
P	0.024*	0.071	0.086		0.035*	0.004*	0.062
*P < 0.05。

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2.3   戒烟后TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平的变化

Ⅲ组诱导痰中TNF-α水平低于Ⅳ组（Z = -2.626，P = 0.008），而sTNFR-55、sTNFR-75水平高于Ⅳ组（t = 2.716，P = 0.01；Z = -2.696，P = 0.006）。血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平在2组患者之间无明显差异（P > 0.05），见表3。

表  3  戒烟后诱导痰和血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75的变化[$ \bar x \pm s $/M（P25，P75）]

Table  3.  The changes of TNF-α，sTNFR-55 and sTNFR-75 in sputum and serum were induced after smoking cessation [$ \bar x \pm s $/M（P25，P75）]

分组	AECOPD		Z/t	P
	Ⅲ戒烟组（n = 25）	Ⅳ目前吸烟组（n = 15）
痰上清
TNF-α（pg/mL）	77.60（59.48，80.77）	85.99（76.95，95.47）	−2.626	0.008*
STNFR-55（pg/mL）	929.73 ± 181.12	778.47 ± 150.71	2.716	0.010*
sTNFR-75（pg/mL）	1679.56（1476.90，2000.26）	1283.44（1021.31，1675.90）	−2.696	0.006*
血清
TNF-α（pg/mL）	72.32 ± 9.06	72.73 ± 8.00	−0.145	0.885
sTNFR-55（pg/mL）	1046.38 ± 243.01	1159.74 ± 226.59	−1.464	0.151
sTNFR-75（pg/mL）	1531.13 ± 296.11	1532.11 ± 375.74	−0.009	0.993
*P < 0.05。

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2.4   TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75与肺功能、APACHE-II评分的相关性分析

诱导痰中，TNF-α水平与FEV₁、FEV₁%pred、FEV₁/FVC呈负相关（r分别-0.827、-0.865、-0.868，P < 0.001），sTNFR-55水平与FEV₁、FEV₁%pred、FEV₁/FVC呈正相关（r_s分别0.415、0.330、0.305，P < 0.05），sTNFR-75水平与FEV₁、FEV₁%pred、FEV₁/FVC呈正相关（r_s分别0.903、0.969、0.965，P < 0.001），TNF-α水平与APACHE-II评分呈正相关（r = 0.374，P = 0.001），sTFR-55、sTNFR-75水平与APACHE-II评分呈负相关（r分别为-0.227、-0.341，P<0.05）；而血清中，TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平与肺功能指标、APACHE-II评分均不存在相关性（P > 0.05），见表4。

表  4  TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平与肺功能、APACHE-II评分的相关性分析（r/r_s）

Table  4.  Correlation analysis of TNF-α，sTNFR-55，sTNFR-75 levels with lung function and APACHE-II score （r/r_S）

指标	诱导痰			血清
	TNF-α	sTNFR-55	sTNFR-75	TNF-α	sTNFR-55	sTNFR-75
FEV1	−0.827*	0.415*	0.903*	0.166	0.086	−0.016
FEV1%pred	−0.865*	0.330*	0.969*	0.149	0.092	−0.059
FEV1%FVC	−0.868*	0.305*	0.965*	0.162	0.101	−0.069
APACHE-II评分	0.374*	−0.227*	−0.341*	−0.160	−0.082	−0.083
*P < 0.05。

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2.5   诱导痰和血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平的相关性分析

诱导痰与血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平之间均不存在相关性（P > 0.05），见表5。

表  5  诱导痰与血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平相关性分析

Table  5.  Correlation analysis between induced sputum and serum levels of TNF-α，sTNFR-55 and sTNFR-75

诱导痰与血清	AECOPD
	rs	P
TNF-α	−0.160	0.156
sTNFR-55	−0.004	0.972
sTNFR-75	−0.080	0.480

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3.   讨论

TNF-α是一种强大的促炎介质，在AECOPD炎症驱动中发挥重要作用^[5]。sTNFR是循环和气道中的潜在抗炎介质，可阻断炎症反应，高浓度时缓解TNF-α诱导的炎症反应，低浓度时则可以作为炎症状态标志物^[6]。COPD患者血清、诱导痰中均检测到TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平升高^[7]。

本研究结果与Zeng^[8]和Vernooy等^[9]的研究相符，治疗后诱导痰和血清中促炎介质TNF-α水平下降，抗炎介质sTNFR水平上升，气道炎症与气流受限密切相关，诱导痰TNF-α水平越高，肺功能损伤程度越重。一项横断面研究^[10]分析比较COPD急性加重期及稳定期、健康对照者3组受试者血清TNF-α、sTNFR水平差异，发现COPD患者中TNF-α、sTNFR水平较健康对照组均有升高，其中TNF-α表达在急性加重期组升高，在稳定期组降低；而sTNFR表达在急性加重期组下降，在稳定期组上升。表明在COPD不同时期均存在气道和全身促炎与抗炎介质动态变化，治疗后或疾病恢复后二者恢复平衡。不同的是，这项研究中血清TNF-α、sTNFR水平与肺功能指标存在相关性，可能与该研究纳入的AECOPD患者肺功能更差、病情更重有关。

本研究发现APACHE-II评分与诱导痰中TNF-α水平呈正相关，与sTNFR-55、sTNFR-75水平呈负相关，而与血清中3种炎症介质水平不存在相关性，提示气道炎症能而非全身炎症能一定程度反映AECOPD病情严重程度。

本研究结果表明诱导痰和血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平之间不存在相关性，仅诱导痰中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平与肺功能指标存在相关性，提示全身炎症的存在可能并不是由于局部炎症的溢出，气道及全身炎症反应的调控机制可能不同。Sapey等^[11]研究同样指出血清和诱导痰中的TNF-α无直接关联，没有证据支持任何一种细胞因子直接从肺部溢出至血液中。然而，一种细胞因子可能通过自分泌及旁分泌局部释放，引起另一种细胞因子释放至血液循环中从而引起全身炎症，例如IL-6释放引起CRP产生^[12]。近年来研究^[13]指出全身炎症表型作为COPD一个新的表型，并非所有患者均存在持续系统炎症反应，长期随访过程中炎症反应并不稳定，而且不同COPD研究中炎症标志物种类均不同，各种气道和全身炎症介质的代谢途径尚未完全清楚。COPD全身炎症与气道炎症之间的联系尚不清楚，并不能通过简单“溢出”原理来解释，目前并未发现能解释两个部位炎症联系的标志物及炎症通路，可能存在特定的全身炎症表型也尚不可知，有待进一步研究。

本研究结果表明戒烟后诱导痰中TNF-α水平降低，sTNFR-55、sTNFR-75水平升高，而血清中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR水平则不存在上述改变，与Vernooy等^[9]研究结果相符，提示COPD患者戒烟后气道炎症并未减轻。Willemse等^[14]一项前瞻性研究，观察28名COPD吸烟者戒烟1 a后气道炎症变化，结果发现支气管活检中气道炎症持续存在，痰液中中性粒细胞比例和IL-8水平均增加，进一步证实COPD患者戒烟后气道炎症仍在进行，可能与持续微生物刺激和自身免疫机制有关^[15]。目前认为戒烟是COPD预防和治疗的重要措施，既往研究^[16]表明戒烟能减缓FEV₁下降，改善呼吸系统症状和气道高反应性，关于戒烟对疾病影响的潜在机制尚不可知，可能与气道炎症及气道重塑过程受到影响有关。

综上，诱导痰中TNF-α、sTNFR-55、sTNFR-75水平有望作为AECOPD疗效、病情严重程度评估的炎症标志物。COPD全身与气道炎症可能存在不同的调节机制，二者之间的联系尚不清楚，可能存在特定的全身炎症表型。戒烟后COPD患者气道炎症仍在进展。