引用本文: 張新靜, 肖永龍, 蔡后榮, 李妍, 徐凱峰, 郭萬華, 施斌. 自身免疫性肺泡蛋白沉積癥患者臨床影像學特征與生物學標志的關系. 中國呼吸與危重監護雜志, 2014, 13(4): 389-393. doi: 10.7507/1671-6205.2014095 復制
肺泡蛋白沉積癥(PAP)是以肺泡腔內脂蛋白沉積導致呼吸功能障礙的少見病,可分為先天性、特發性和繼發性三類,其中特發性PAP約占90%以上[1-2]。研究表明特發性PAP患者血清及肺泡灌洗液的粒-巨細胞集落刺激因子自身抗體(GMAb)水平明顯增高,而繼發性PAP、其他肺病及正常對照者GMAb水平在正常范圍[1-5],因此特發性PAP又被稱為自身免疫性PAP(APAP)。本研究旨在探討APAP患者的臨床、影像學特征及其與血清GMAb及血清細胞角蛋白碎片(CYFRA21-1)等生物標志之間的關系,以尋找診斷和評估PAP疾病嚴重度的可能生物學指標。
對象與方法
一 對象
連續觀察分析南京大學醫學院附屬鼓樓醫院2006年1月至2012年12月經臨床、影像學及肺活檢/肺泡灌洗病理診斷的PAP患者,所有患者在第1次就診時留取治療前靜脈血5 mL,離心后取血清低溫保存(-80 ℃)待測GMAb。選取排除了先天性及繼發性因素導致的PAP,臨床診斷為特發性PAP(IPAP)患者為研究組,收集其第1次就診時治療前臨床、影像學及各輔助檢查和生物學標志資料;另外選取30例體檢正常的自愿者為正常對照組,檢測對照組的血清GMAb及血清CYFRA21-1、血清癌胚抗原(CEA)及神經特異性烯醇化酶(NSE)的水平,收集其臨床及輔助檢查資料供分析。
二 方法
收集分析PAP患者的臨床、影像學、血氣分析和肺功能等指標與血GMAb、CYFRA21-1、CEA及NSE等資料,統計分析其特征及其相關關系。比較PAP組及正常對照組的職業暴露、吸煙史及年齡的差別。
1.PAP患者疾病嚴重程度評分(DSS):參考Inoue等[1]建議的方法:1分:無癥狀、PaO2≥70 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa);2分:有癥狀、PaO2≥ 70 mm Hg;3分:60 mm Hg≤PaO2<70 mm Hg;4分:50 mm Hg≤PaO2<60 mm Hg;5分:PaO2<50 mm Hg。
2.胸部高分辨率CT(HRCT)評分:參考Lee等[6]建議的方法:根據HRCT病灶的密度(opacity degree,OD)、病灶范圍(opacity extent,OE)、病灶嚴重度(opacity severity,OS)及網狀影范圍(reticulation extent,RE)4個指標進行評分。OD評分標準:輕度磨玻璃影(ground glass opacity,GGO)為1分,中度GGO為2分,實變影為3分。OE評分標準:病灶范圍<單側肺野面積的25%為1分;25%~50%為2分;50%~75%為3分;>75%為4分。OS評分標準:OD評分乘以OE評分等于OS評分。左右兩側HRCT每個層面OD評分、OE評分及OS評分的均值之和即為患者的最終HRCT評分值。RE評分方法與OE評分方法相同。
3.血清GMAb測定:GMAb測定方法采用ELISA法,參考Uchida等[7]報告的方法進行測定,單克隆GMAb標準抗體由勃林格殷格翰(Boehringer Ingelheim Company Ltd. BI01049904)免費提供。待測血清GMAb由北京協和醫院完成檢測。
4.血清CYFRA21-1、CEA及NSE測定:血清腫瘤學標志CYFRA21-1、CEA及NSE的檢測由鼓樓醫院核醫學科放射免疫檢測中心按照臨床常規檢測,檢測試劑盒為羅氏公司放射免疫試劑盒(Roche Elecsys E 601)。
三 統計學處理
數據分析采用SPSS 17.0統計學軟件,各指標參數采用中位數(四分位數間距)描述,APAP組與正常對照組各指標比較采用組間非參數檢驗或χ2檢驗,參數間相關分析采用Pearson相關性分析。P<0.05為差異具有統計學意義。
結果
一 一般資料
26例IPAP患者血清GMAb檢測水平為28.64(19.2~75.4) μg/mL,均高于2.39 μg/mL診斷界值水平,判斷為GMAb陽性,定義為APAP,臨床資料見表 1。30例正常對照組的年齡、性別、吸煙比例與APAP組比較差異無統計學意義(P>0.05)。職業吸入暴露比例APAP組為34.6%,而正常對照組為10%,兩組比較差異有統計學意義(P<0.05)。26例PAP患者中24例患者的診斷依據臨床、胸部HRCT、支氣管鏡肺活檢及肺泡灌洗液細胞病理分析結果,另外2例的診斷依據臨床、胸部HRCT及肺泡灌洗液細胞病理分析結果。PAP的胸部HRCT診斷標準參考Holbert等[8]報告的方法,肺活檢病理及肺泡灌洗液細胞病理分析結果診斷標準參考Seymour等[9]建議的標準。

二 血清GMAb結果
本研究采用單克隆GMAb(BI01049904)為標準品,北京協和醫院測定57例APAP患者及40例非PAP患者(25例健康對照者、15例疾病對照患者)血清抗GMAb水平,根據ROC曲線,曲線下面積為1.0,血清抗GMAb最佳診斷界值為2.39 μg/mL,在該診斷界值水平,該抗體對APAP診斷的敏感度、特異度均為100%。26例APAP患者血清GMAb為28.64(19.2~75.4) μg/mL,均高于正常診斷界值2.39 μg/mL;30例正常對照組血清GMAb為0.10(0.05~0.15) μg/mL,均低于正常診斷界值2.39 μg/mL。兩組血清GMAb值散點分布圖見圖 1。血清GMAb水平與胸部HRCT評分、肺功能、血氣分析及DSS評分相關性分析結果顯示均無明顯相關性(P>0.05)。

參考線為血清GMAb的參考值(2.39
三 APAP組患者胸部HRCT特征
所有APAP患者均有1次以上胸部HRCT資料,診斷PAP時胸部HRCT的OD評分、OE評分、OS評分及RE評分見表 2。24例(92.3%)APAP患者的胸部HRCT上可見鋪路石征(圖 2),26例(100%)均見病灶呈地圖樣分布特征(圖 3),僅1例(3.8%)患者的胸部HRCT上可見多發微結節影,有6例(23.1%)見縱隔淋巴結腫大。



四 APAP患者各指標相關性分析
DSS與GMAb、胸部HRCT評分、PaO2、PaCO2、肺功能指標、血清CEA、CYFRA21-1、NSE、LDH的Pearson相關性分析結果見表 2。DSS評分與OE評分及OS評分呈正相關(P<0.05),DSS評分與PaO2、FVC%pred及FEV1/FVC(%pred)呈負相關(P<0.05)。血清CEA、CYFRA21-1及NSE值與DSS、FVC%pred、TLCO%pred及PaO2的相關分析結果見表 3,結果表明均無顯著相關性(P>0.05)。HRCT的OE評分及OS評分與PaO2值呈負相關(P<0.05),以OE評分與PaO2回歸分析結果顯示OE與PaO2具有較好相關性(P<0.05)(圖 4),而與肺功能各指標均無顯著相關性(P>0.05)。


五 診斷價值分析
以3.32 ng/mL為正常界值線,96.2%的APAP患者血清CYFRA21-1值在正常界值線以上,而所有正常對照組的血清CYFRA21-1值均在正常界值線以下,其散點圖見圖 5。以Arai等[10]報告的3.8 ng/mL為正常界值上限,診斷PAP的陽性率為88.5%。依據本研究測定血清CYFRA21-1的ROC曲線計算其診斷最佳界值,如以3.32 ng/mL為診斷界值,診斷PAP的敏感度94.4%,特異度100%,診斷PAP的陽性率96.2%。

討論
本研究結果顯示26例PAP患者的血清GMAb水平與正常對照組相比明顯增高(P<0.05),以2.39 μg/mL為診斷界值上限診斷APAP的特異度和敏感度均達100%。但把血清GMAb水平與肺功能指標、血氣分析及胸部HRCT評分相關性分析后顯示均無明顯相關性,提示血清GMAb水平可作為診斷特發PAP的良好生物學指標,但其水平高低與PAP病情嚴重度之間并無明顯相關性。本研究結果與文獻報告相似[3, 4, 7]。本研究取2.39 μg/mL作為血清GMAb的正常診斷界值是本實驗室數據的ROC曲線計算得出,比Inoue等[1]報告的0.5 μg/mL高,但比Uchida等[7]報告的5 μg/mL低。分析原因可能與前者采用的GMAb標準抗體與本研究采用的BI01049904標準抗體不同有關。Uchida等[7]在報告中報告的5 μg/mL的正常界值是采用多克隆GMAb抗體檢測方法而得出的,適用于實驗室自行提取多克隆GMAb后得出的數據。Uchida等[7]研究結果顯示采用BI01049904標準抗體進行的GMAb測定方法可靠穩定,可作為臨床常規GMAb檢測的標準抗體,有利于不同實驗室之間數據的標準化。Lin等[4]研究顯示PAP患者血清GMAb水平與患者的肺功能及胸部影像學等反映病情程度的指標無相關性,但患者肺泡灌洗液中GMAb水平則與病情程度指標有相關性,提示患者肺局部GMAb抗體濃度與疾病的嚴重程度有一定的相關性。
本研究結果顯示PAP患者的胸部HRCT病灶特征對診斷及病情評估具有重要價值,其中病灶的地圖樣分布及鋪路石征在PAP患者中檢出率分別高達92.3%和100%,因此可作為HRCT診斷PAP有價值的診斷學特征。但由于HRCT的鋪路石征及病灶地圖樣分布特征在諸如間質性肺炎及肺部感染性疾病中也可出現,故其對PAP的診斷并無特異性。然而,鑒于其在PAP患者胸部HRCT中如此高的檢出率,如果結合血清GMAb在PAP患者中的高度特異性和敏感性,則特征性HRCT加上陽性的GMAb結果對無法進行肺活檢和肺泡灌洗病理檢查的PAP的診斷具有重要價值,兩者結合后診斷APAP的特異性及敏感性有待進一步研究。胸部HRCT的病灶范圍(OE)及嚴重度評分(OS)與患者疾病嚴重程度(DSS)及PaO2值具有相關性,提示HRCT不但是PAP的重要診斷方法,還是其評估病情的重要方法。
在PAP臨床診斷過程中,患者的血清腫瘤學指標常有不同程度的增高。Arai等[10]報告了PAP患者血清CYFRA21-1明顯增高,并計算其診斷PAP的界值為3.80 ng/mL,結果顯示CYFRA21-1是PAP診斷中有用的診斷和判斷病情程度的指標,還可作為判斷患者對吸入GM-CSF治療有反應的預測指標。PAP患者血清CYFRA21-1增高的機制可能與肺泡上皮細胞的損傷和異型增生有關[10]。本研究中PAP患者血清CYFRA21-1值與正常對照組相比明顯增高(P<0.05),以3.32 ng/mL為診斷界值,其陽性率高達96.2%,但其血清水平與PAP患者病情嚴重度之間并無明顯相關性,與文獻所報告結果不同的原因尚不清楚,有待進一步大樣本研究。
本研究還發現高達34.6%的APAP患者有明確的職業吸入暴露史,與文獻報告的比例相似[1, 10],Bonella等[11]報告原發性PAP患者中職業吸入暴露比例高達54%,Cummings等[12]報道1例銦塵暴露相關性PAP患者的血清GMAb水平明顯增高,提示職業吸入暴露可能參與了機體形成GMAb的過程,但其真正機制有待進一步研究。
總之,血清GMAb及血清CYFRA21-1可作為APAP患者的診斷性血清學標記,結合胸部HRCT的病灶特征,具有重要的診斷學意義。職業吸入暴露在APAP中有較高比例,但其與APAP的關系有待進一步研究。
肺泡蛋白沉積癥(PAP)是以肺泡腔內脂蛋白沉積導致呼吸功能障礙的少見病,可分為先天性、特發性和繼發性三類,其中特發性PAP約占90%以上[1-2]。研究表明特發性PAP患者血清及肺泡灌洗液的粒-巨細胞集落刺激因子自身抗體(GMAb)水平明顯增高,而繼發性PAP、其他肺病及正常對照者GMAb水平在正常范圍[1-5],因此特發性PAP又被稱為自身免疫性PAP(APAP)。本研究旨在探討APAP患者的臨床、影像學特征及其與血清GMAb及血清細胞角蛋白碎片(CYFRA21-1)等生物標志之間的關系,以尋找診斷和評估PAP疾病嚴重度的可能生物學指標。
對象與方法
一 對象
連續觀察分析南京大學醫學院附屬鼓樓醫院2006年1月至2012年12月經臨床、影像學及肺活檢/肺泡灌洗病理診斷的PAP患者,所有患者在第1次就診時留取治療前靜脈血5 mL,離心后取血清低溫保存(-80 ℃)待測GMAb。選取排除了先天性及繼發性因素導致的PAP,臨床診斷為特發性PAP(IPAP)患者為研究組,收集其第1次就診時治療前臨床、影像學及各輔助檢查和生物學標志資料;另外選取30例體檢正常的自愿者為正常對照組,檢測對照組的血清GMAb及血清CYFRA21-1、血清癌胚抗原(CEA)及神經特異性烯醇化酶(NSE)的水平,收集其臨床及輔助檢查資料供分析。
二 方法
收集分析PAP患者的臨床、影像學、血氣分析和肺功能等指標與血GMAb、CYFRA21-1、CEA及NSE等資料,統計分析其特征及其相關關系。比較PAP組及正常對照組的職業暴露、吸煙史及年齡的差別。
1.PAP患者疾病嚴重程度評分(DSS):參考Inoue等[1]建議的方法:1分:無癥狀、PaO2≥70 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa);2分:有癥狀、PaO2≥ 70 mm Hg;3分:60 mm Hg≤PaO2<70 mm Hg;4分:50 mm Hg≤PaO2<60 mm Hg;5分:PaO2<50 mm Hg。
2.胸部高分辨率CT(HRCT)評分:參考Lee等[6]建議的方法:根據HRCT病灶的密度(opacity degree,OD)、病灶范圍(opacity extent,OE)、病灶嚴重度(opacity severity,OS)及網狀影范圍(reticulation extent,RE)4個指標進行評分。OD評分標準:輕度磨玻璃影(ground glass opacity,GGO)為1分,中度GGO為2分,實變影為3分。OE評分標準:病灶范圍<單側肺野面積的25%為1分;25%~50%為2分;50%~75%為3分;>75%為4分。OS評分標準:OD評分乘以OE評分等于OS評分。左右兩側HRCT每個層面OD評分、OE評分及OS評分的均值之和即為患者的最終HRCT評分值。RE評分方法與OE評分方法相同。
3.血清GMAb測定:GMAb測定方法采用ELISA法,參考Uchida等[7]報告的方法進行測定,單克隆GMAb標準抗體由勃林格殷格翰(Boehringer Ingelheim Company Ltd. BI01049904)免費提供。待測血清GMAb由北京協和醫院完成檢測。
4.血清CYFRA21-1、CEA及NSE測定:血清腫瘤學標志CYFRA21-1、CEA及NSE的檢測由鼓樓醫院核醫學科放射免疫檢測中心按照臨床常規檢測,檢測試劑盒為羅氏公司放射免疫試劑盒(Roche Elecsys E 601)。
三 統計學處理
數據分析采用SPSS 17.0統計學軟件,各指標參數采用中位數(四分位數間距)描述,APAP組與正常對照組各指標比較采用組間非參數檢驗或χ2檢驗,參數間相關分析采用Pearson相關性分析。P<0.05為差異具有統計學意義。
結果
一 一般資料
26例IPAP患者血清GMAb檢測水平為28.64(19.2~75.4) μg/mL,均高于2.39 μg/mL診斷界值水平,判斷為GMAb陽性,定義為APAP,臨床資料見表 1。30例正常對照組的年齡、性別、吸煙比例與APAP組比較差異無統計學意義(P>0.05)。職業吸入暴露比例APAP組為34.6%,而正常對照組為10%,兩組比較差異有統計學意義(P<0.05)。26例PAP患者中24例患者的診斷依據臨床、胸部HRCT、支氣管鏡肺活檢及肺泡灌洗液細胞病理分析結果,另外2例的診斷依據臨床、胸部HRCT及肺泡灌洗液細胞病理分析結果。PAP的胸部HRCT診斷標準參考Holbert等[8]報告的方法,肺活檢病理及肺泡灌洗液細胞病理分析結果診斷標準參考Seymour等[9]建議的標準。

二 血清GMAb結果
本研究采用單克隆GMAb(BI01049904)為標準品,北京協和醫院測定57例APAP患者及40例非PAP患者(25例健康對照者、15例疾病對照患者)血清抗GMAb水平,根據ROC曲線,曲線下面積為1.0,血清抗GMAb最佳診斷界值為2.39 μg/mL,在該診斷界值水平,該抗體對APAP診斷的敏感度、特異度均為100%。26例APAP患者血清GMAb為28.64(19.2~75.4) μg/mL,均高于正常診斷界值2.39 μg/mL;30例正常對照組血清GMAb為0.10(0.05~0.15) μg/mL,均低于正常診斷界值2.39 μg/mL。兩組血清GMAb值散點分布圖見圖 1。血清GMAb水平與胸部HRCT評分、肺功能、血氣分析及DSS評分相關性分析結果顯示均無明顯相關性(P>0.05)。

參考線為血清GMAb的參考值(2.39
三 APAP組患者胸部HRCT特征
所有APAP患者均有1次以上胸部HRCT資料,診斷PAP時胸部HRCT的OD評分、OE評分、OS評分及RE評分見表 2。24例(92.3%)APAP患者的胸部HRCT上可見鋪路石征(圖 2),26例(100%)均見病灶呈地圖樣分布特征(圖 3),僅1例(3.8%)患者的胸部HRCT上可見多發微結節影,有6例(23.1%)見縱隔淋巴結腫大。



四 APAP患者各指標相關性分析
DSS與GMAb、胸部HRCT評分、PaO2、PaCO2、肺功能指標、血清CEA、CYFRA21-1、NSE、LDH的Pearson相關性分析結果見表 2。DSS評分與OE評分及OS評分呈正相關(P<0.05),DSS評分與PaO2、FVC%pred及FEV1/FVC(%pred)呈負相關(P<0.05)。血清CEA、CYFRA21-1及NSE值與DSS、FVC%pred、TLCO%pred及PaO2的相關分析結果見表 3,結果表明均無顯著相關性(P>0.05)。HRCT的OE評分及OS評分與PaO2值呈負相關(P<0.05),以OE評分與PaO2回歸分析結果顯示OE與PaO2具有較好相關性(P<0.05)(圖 4),而與肺功能各指標均無顯著相關性(P>0.05)。


五 診斷價值分析
以3.32 ng/mL為正常界值線,96.2%的APAP患者血清CYFRA21-1值在正常界值線以上,而所有正常對照組的血清CYFRA21-1值均在正常界值線以下,其散點圖見圖 5。以Arai等[10]報告的3.8 ng/mL為正常界值上限,診斷PAP的陽性率為88.5%。依據本研究測定血清CYFRA21-1的ROC曲線計算其診斷最佳界值,如以3.32 ng/mL為診斷界值,診斷PAP的敏感度94.4%,特異度100%,診斷PAP的陽性率96.2%。

討論
本研究結果顯示26例PAP患者的血清GMAb水平與正常對照組相比明顯增高(P<0.05),以2.39 μg/mL為診斷界值上限診斷APAP的特異度和敏感度均達100%。但把血清GMAb水平與肺功能指標、血氣分析及胸部HRCT評分相關性分析后顯示均無明顯相關性,提示血清GMAb水平可作為診斷特發PAP的良好生物學指標,但其水平高低與PAP病情嚴重度之間并無明顯相關性。本研究結果與文獻報告相似[3, 4, 7]。本研究取2.39 μg/mL作為血清GMAb的正常診斷界值是本實驗室數據的ROC曲線計算得出,比Inoue等[1]報告的0.5 μg/mL高,但比Uchida等[7]報告的5 μg/mL低。分析原因可能與前者采用的GMAb標準抗體與本研究采用的BI01049904標準抗體不同有關。Uchida等[7]在報告中報告的5 μg/mL的正常界值是采用多克隆GMAb抗體檢測方法而得出的,適用于實驗室自行提取多克隆GMAb后得出的數據。Uchida等[7]研究結果顯示采用BI01049904標準抗體進行的GMAb測定方法可靠穩定,可作為臨床常規GMAb檢測的標準抗體,有利于不同實驗室之間數據的標準化。Lin等[4]研究顯示PAP患者血清GMAb水平與患者的肺功能及胸部影像學等反映病情程度的指標無相關性,但患者肺泡灌洗液中GMAb水平則與病情程度指標有相關性,提示患者肺局部GMAb抗體濃度與疾病的嚴重程度有一定的相關性。
本研究結果顯示PAP患者的胸部HRCT病灶特征對診斷及病情評估具有重要價值,其中病灶的地圖樣分布及鋪路石征在PAP患者中檢出率分別高達92.3%和100%,因此可作為HRCT診斷PAP有價值的診斷學特征。但由于HRCT的鋪路石征及病灶地圖樣分布特征在諸如間質性肺炎及肺部感染性疾病中也可出現,故其對PAP的診斷并無特異性。然而,鑒于其在PAP患者胸部HRCT中如此高的檢出率,如果結合血清GMAb在PAP患者中的高度特異性和敏感性,則特征性HRCT加上陽性的GMAb結果對無法進行肺活檢和肺泡灌洗病理檢查的PAP的診斷具有重要價值,兩者結合后診斷APAP的特異性及敏感性有待進一步研究。胸部HRCT的病灶范圍(OE)及嚴重度評分(OS)與患者疾病嚴重程度(DSS)及PaO2值具有相關性,提示HRCT不但是PAP的重要診斷方法,還是其評估病情的重要方法。
在PAP臨床診斷過程中,患者的血清腫瘤學指標常有不同程度的增高。Arai等[10]報告了PAP患者血清CYFRA21-1明顯增高,并計算其診斷PAP的界值為3.80 ng/mL,結果顯示CYFRA21-1是PAP診斷中有用的診斷和判斷病情程度的指標,還可作為判斷患者對吸入GM-CSF治療有反應的預測指標。PAP患者血清CYFRA21-1增高的機制可能與肺泡上皮細胞的損傷和異型增生有關[10]。本研究中PAP患者血清CYFRA21-1值與正常對照組相比明顯增高(P<0.05),以3.32 ng/mL為診斷界值,其陽性率高達96.2%,但其血清水平與PAP患者病情嚴重度之間并無明顯相關性,與文獻所報告結果不同的原因尚不清楚,有待進一步大樣本研究。
本研究還發現高達34.6%的APAP患者有明確的職業吸入暴露史,與文獻報告的比例相似[1, 10],Bonella等[11]報告原發性PAP患者中職業吸入暴露比例高達54%,Cummings等[12]報道1例銦塵暴露相關性PAP患者的血清GMAb水平明顯增高,提示職業吸入暴露可能參與了機體形成GMAb的過程,但其真正機制有待進一步研究。
總之,血清GMAb及血清CYFRA21-1可作為APAP患者的診斷性血清學標記,結合胸部HRCT的病灶特征,具有重要的診斷學意義。職業吸入暴露在APAP中有較高比例,但其與APAP的關系有待進一步研究。