引用本文： 汪倩, 韓鋒鋒. 急性加重型慢性阻塞性肺疾病外周血生物標志物研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2021, 20(2): 143-147. doi: 10.7507/1671-6205.201811040 復制
慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是一種以持續性氣道癥狀和氣流受限為特征的慢性氣道疾病，是呼吸系統疾病中的常見病和多發病，患病率和病死率均居高不下。慢阻肺急性加重是指患者在短期內出現超越日常狀況的持續惡化，并需改變慢阻肺常規用藥，在短期內咳嗽、氣短或喘息加重，痰量增多，呈膿性或者黏液膿性，可伴發熱等癥狀明顯加重的表現。然而，目前慢阻肺急性加重的診斷幾乎完全基于醫生的臨床判斷，缺乏量化指標。慢阻肺急性加重持續存在氣道及全身的炎癥反應[1]。外周血指標的檢測較為方便，短期內可反復測量，且可以較為靈敏早期發現慢阻肺患者急性加重及監測疾病的進展。大量研究提示炎性介質、免疫細胞及趨化因子等外周血的生物標志物有助于輔助臨床對的慢阻肺急性加重的診斷、評估、治療及預后評價，本文將對近年來發現慢阻肺急性加重外周血潛在的生物標志物進行綜述。
1 基質金屬蛋白酶 9
基質金屬蛋白酶 9（MMP-9）是由活化的中性粒細胞分泌，具有降解呼吸道基底膜與細胞外基質的功能。與慢阻肺的炎癥和肺重塑有關。Wells 等[2]研究發現外周血 MMP-9 升高的慢阻肺患者急性加重絕對風險增加 13%～16%，這部分患者急性加重事件發生率上升［比值比（OR）1.71，95% 可信區間（95%CI）1.00～2.90；相對發病率指數（IRR）1.45，95%CI 1.23～1.7］。MMP-9 升高的患者每年慢阻肺急性加重事件發生率的中位值更高，在慢阻肺亞人群中期結果分析（SPIROMICS）中位值為 0.33（0～0.74）比 0（0～0.80），在慢阻肺遺傳流行病學（COPDGene）中位值是 0.9（0.5～2）比 0.5（0～1.4）。MMP-9 不僅在外周血中升高與慢阻肺的急性加重相關，患者痰液中也得到證實。Chaudhuri 等[3]研究發現，與穩定期慢阻肺相比，慢阻肺急性加重患者痰液中 MMP-9 濃度和 mRNA 表達均明顯增高，差異有統計學意義（P<0.01），且痰液中 MMP-9 的濃度和活性與通過 CT 測量得出的肺氣腫嚴重程度呈明顯正相關。在中重度慢阻肺患者中，MMP-9 mRNA 表達水平與第 1 秒用力呼氣容積（FEV1）以及其與用力肺活量（FVC）的比值（FEV1/FVC）呈負相關。Wells 等[2]的研究還發現，MMP-9 除了可能作為外周血生物標志物用于早期識別慢阻肺急性加重和監測病情惡化之外，還可能作為精準的藥物治療靶點。慢阻肺急性加重時中性粒細胞活化明顯，MMP-9 分泌增加，細胞外基質破壞增加，導致肺功能的進一步損害。抑制 MMP-9 過表達能為慢阻肺的防治及延緩疾病進展提供新的思路和方法。
2 甲基化精氨酸衍生物
甲基化精氨酸衍生物包括非對稱二甲基精氨酸（ADMA）、對稱二甲基精氨酸（SDMA）。前者來源于甲基化精氨酸在一些蛋白質上的蛋白水解[4]，是一氧化氮合成酶（NOS）的競爭性抑制劑[5]。一氧化氮（NO）是一種重要的內皮源性血管活性物質，主要由 NOS 催化 L-精氨酸轉化而來，可引起血管、支氣管擴張，在維持血管結構和功能中起重要作用。ADMA 升高能減少 NO 合成，導致血管收縮、血小板凝集增加、內皮細胞黏附及血管肌細胞的增殖[6]。在慢阻肺急性加重期中，ADMA、SDMA 的升高不僅引起氣道阻塞，同時還促進炎癥反應使疾病加重。ADMA 通過誘導肺上皮細胞氧化和亞硝化應激而促進炎癥，增加下游促炎介質腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細胞介素-8（IL-8）的分泌，通過激活核因子-κβ 通路連接單核細胞與內皮細胞參與炎癥反應[7]。在感染的急性期，SDMA 顯著增加與炎癥/感染標志物呈正相關[8]。Ruzsics 等[9]研究發現慢阻肺急性加重患者 ADMA 和 SDMA 均顯著高于穩定期慢阻肺患者（P=0.004 和 P<0.001）。ADMA 和 SDMA 對慢阻肺急性加重的敏感性和特異性均較高，ADMA［截斷值≥0.69 μmol/L，受試者工作特征（ROC）曲線下面積（AUC）0.81，P=0.001］的敏感性為 75%，特異性為 73%，SDMA（截斷值≥0.57 μmol/L，AUC 0.91，P<0.001）的敏感性為 92%，特異性為 86%。研究還發現慢阻肺急性加重患者的毛細血管氧分壓明顯低于穩定期慢阻肺（P=0.01），毛細血管氧分壓與血清 ADMA 水平呈顯著負相關（P<0.05）。甲基化精氨酸衍生物參與慢阻肺急性加重發生，其與及疾病進展密切相關，是慢阻肺急性加重潛在生物標志物預測疾病活動。
3 IL-8
Jónsdóttir 等[10]研究表明，一些生物活性物質或細胞因子在慢阻肺急性加重患者中會升高，例如 C 反應蛋白（CRP）、表面活性蛋白-D（SP-D）、尿激酶受體（suPAR）、IL-6、IL-8 和 TNF-α。除此之外，研究還發現外周經典趨化因子 IL-8 濃度的升高不受患者基礎肺功能差異的影響，并且可以預測慢阻肺急性加重患者的死亡率以及 28 天內使用無創正壓通氣（NPPV）治療急性高碳酸血癥型呼吸衰竭的存活率。IL-8 是急性炎癥反應中的促炎趨化因子，大多由中性粒細胞或者巨噬細胞分泌，參與慢阻肺的進展過程[11-12]。隨著隨訪時間延長，血清 IL-8 濃度增高的患者肺功能均逐漸下降，因此有研究認為 IL-8 濃度與慢阻肺肺功能分級的高低呈正相關[11, 13]。雖然血清中還存在其它炎癥介質與慢阻肺急性加重進展相關聯，例如血清 IL-6 和 TNF-α，但只有血清 IL-8 濃度升高可用來識別出慢阻肺急性加重，血清 IL-8 濃度為 82 mg/L 時其敏感性為 71.79%，特異性為 61.9%，是其敏感性和特異性的最佳值[10]。
4 8-羥基-2'-脫氧鳥苷
8-羥基-2'-脫氧鳥苷（8-OHdG）是一種鳥嘌呤的氧化形式，在各種內源性及外源性因素作用下，機體產生大量活性氧自由基可導致 DNA 鍵斷裂、堿基修飾，導致 DNA 氧化損傷，8-OHdG 由位于鳥嘌呤堿基第八位碳原子與胸腺嘧啶堿基發生顛倒互換而生成[14]。8- OHdG 在體內穩定存在，其水平不受飲食等因素影響，且只能通過 DNA 氧化損傷途徑形成，對研究衰老的機制、癌癥的發生、慢性炎癥性疾病等均具有重要意義，是目前國內外公認的反映機體氧化損傷程度及氧化應激狀態的敏感指標之一[15]。氧化應激在慢阻肺的發病機制中發揮重要作用，正常狀態下，內源性抗氧化劑，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶，可以保護生物體免受氧化損傷[15]。過度的氧化應激導致的線粒體 DNA 損傷以及細胞損傷，致使慢阻肺的發生及進展[16]。Liu 等[17]發現慢阻肺急性加重患者 8-OHdG 較健康受試者和穩定期慢阻肺患者升高。氧化劑/抗氧化劑的失衡不僅促進炎癥反應過程，還會對氣道阻塞產生不利影響，加速肺功能下降[16]。研究發現 8-OHdG 水平與肺功能指標［FEV1，FEV1 占預計值百分比（FEV1%pred），FEV1/FVC）］呈負相關，加速了肺功能的惡化。同時高 8-OHdG 與改良英國醫學研究學會呼吸困難指數（mMRC）評分、慢阻肺評估測試（CAT）評分和慢阻肺級別的評估呈正相關[17]。
5 降鈣素原
降鈣素原（PCT）是降鈣素超家族的 116 個氨基酸肽成員。PCT 從甲狀腺 C 細胞中釋放出來，是降鈣素的前體。在細菌感染導致慢阻肺急性加重的病例中，PCT 已被廣泛研究可作為診斷、預后和治療的生物標志物[18]。PCT 的生物活性被認為是免疫系統復雜炎癥級聯的一部分。但在病毒感染和其他炎癥狀態中 PCT 仍保持低水平[19]。基于上述原因，有研究者提出，PCT 可以用于早期識別細菌導致慢阻肺患者急性惡化階段。常春等[20]在一項小樣本對照研究中發現，PCT 截斷點為 0.155 ng/mL，慢阻肺急性加重患者細菌感染診斷的敏感性和特異性分別為 93.3% 和 60%。Ergan 等[21]發現最佳入院 PCT 閾值為 0.25 ng/mL，以識別細菌感染的慢阻肺急性加重患者。因此 PCT 可以指導慢阻肺急性加重期間患者抗生素的使用。Lin 等[22]在 2018 年通過 4 個隨機對照試驗包括 679 例慢阻肺急性加重患者，發現與標準治療相比，在不增加臨床治療失敗率（OR：1.10，95%CI：0.70～1.74，P=0.68；I2=0%）或死亡率（OR：0.86，95%CI：0.44～1.68，P=0.66）的基礎上，PCT 指導治療顯著降低抗生素的使用（OR：0.26，95%CI：0.14～0.50，P<0.0001），同時兩組患者在隨訪期再入院率相似。較高的 PCT 水平也與疾病的嚴重程度、需要 NPPV 以及住院時間延長有關[23]。總之，目前 PCT 在慢阻肺急性加重早期識別、疾病嚴重性和指導治療有重要的價值，對 PCT 的最佳截斷值值得進一步研究。
6 顆粒前體蛋白
顆粒前體蛋白（Pgrn）是一種多功能分泌型生長因子[24]，是分泌型糖基化蛋白前體，由 7.5 個高度保守的富含半胱氨酸的串聯重復序列組成，廣泛表達于多種細胞，多見于快速生長的細胞，包括上皮細胞和炎癥細胞[24-25]。它參與了四個主要生理過程：胚胎發育、組織損傷修復、神經退型性變和腫瘤的發生[25]。Pgrn 既有抗炎作用也有促炎作用，它可被中性粒細胞蛋白酶消化，其產物可以刺激中性粒細胞分泌 IL-8，促進炎癥反應，參與慢阻肺急性加重的疾病進展。但是在穩定期的慢阻肺中，Pgrn 濃度與細菌定植引起的氣道炎癥呈負相關，一般不會刺激呼吸道上皮細胞分泌大量的 IL-8[24, 26]。因此 Pgrn 濃度可能僅與慢阻肺急性加重進展相關。Pgrn 與 FVC、FEV1、FEV1% 預計值、急性期嗜酸性粒細胞（EOS）計數呈顯著負相關，而與中性粒細胞與淋巴細胞比值（NLR）、CRP 呈正相關[25]。慢阻肺急性加重患者在出院前一天比入院前一天 Pgrn 明顯下降，多元邏輯分析法和 ROC 曲線分析顯示 Pgrn 可作為慢阻肺急性加重獨立的預測指標，可能通過干擾炎癥反應參與慢阻肺急性加重發病過程[25-26]。
7 NLR
多數研究表明 NLR 對慢性炎癥疾病的急性感染風險及嚴重程度具有一定預測作用。Taylan 等[27]分別收集了慢阻肺急性加重患者（n=100）入院 2 h 內及 3 個月后處于穩定期患者的 NLR、白細胞計數（WBC）、CRP 和血沉（ESR）值。結果顯示，慢阻肺急性加重患者 NLR、WBC、CRP 和 ESR 值比穩定期慢阻肺患者及健康對照組（n=80）均顯著升高。NLR 與 CRP（r=0.415，P<0.001）、WBC（r=0.304，P=0.002）以及 ESR（r=0.275，P=0.035）呈正相關。NLR 截斷值為 3.29 時，預測急性加重風險的敏感性為 80.8%，特異性為 77.7%，ROC 曲線的 AUC 為 0.894（P=0.001）[27]。Furutate 等[28]發現 NLR 與 BODE 指數、肺氣腫程度和 mMRC 均呈正相關（P<0.001），與 BMI（P<0.001）和 6-MWD（P<0.001）呈負相關。一項為期 3 年納入 274 例慢阻肺患者的觀察性研究更深入地分析了 NLR 評估急性加重風險的閾值。結果表明，NLR≥2.7（n=66）比 NLR<2.7（n=199）的慢阻肺患者 BMI 更低（22.0 比 23.2，P=0.005），年齡更大（74.0 比 71.6，P=0.037），CAT 評分更高（13.9 比 11.5，P=0.039），SGRQ 評分更高（36.2 比 24.8，P<0.001），FEV1%pred 更低（55.8% 比 66.5%，P=0.0003），NLR≥2.7 可作為慢阻肺患者住院的獨立預測因子[29]。另一項納入 1066 例慢阻肺患者的回顧性研究表明，中性粒細胞浸潤型的慢阻肺［EOS 百分比（EOS%）≤2%）患者加重期 NLR 顯著高于穩定期（P<0.001）。并且當 NLR 截斷值為 3.54，判斷細菌感染的敏感性為 78%，特異性 69%。因此，當患者 NLR>3.54，中性粒細胞浸潤型的慢阻肺同時伴有臨床癥狀時，可考慮抗菌治療[30]。
8 EOS
EOS 是來源于骨髓造血干細胞的重要的免疫和炎癥細胞，成熟后被釋放到血液中，在暴露于促炎介質后被激活并遷移到炎癥部位。Vedel-Krogh 等[31]研究發現 IL-5 可促進 EOS 產生轉化生長因子-β（TGF-β），而 TGF-β 可以促進成纖維細胞增殖、膠原蛋白合成，使氣道發生纖維化、重塑等不可逆改變，這可能是高 EOS 組的 FEV1%pred 顯著低于低 EOS 組（P<0.0001）重要發生機制之一[31-32]。Yun 等[33]對慢阻肺的研究進行分層分析，發現 EOS≥300 個/ μL 的中重度慢阻肺患者在 COPDGene 研究中急性加重風險明顯增加（IRR 1.32，95%CI 1.10～1.63），并在慢阻肺的縱向評估預測終點事件（ECLIPSE）的研究中通過 3 年的隨訪數據得到了前瞻性驗證（IRR 1.22，95%CI 1.06～1.41）。EOS 不僅可以預測慢阻肺急性加重的風險，同時還可以預測慢阻肺急性加重患者對糖皮質激素（GC）治療的反應性，EOS 越高，GC 治療獲益越大，急性加重風險降低越多。Pascoe 等[34]在一項納入 2083 例慢阻肺回顧性研究中發現，EOS%≥2% 患者中吸入性糖皮質激素/長效 β2 受體激動劑組較長效 β2 受體激動劑組急性加重次數減少 29%（0.91 次/年比 1.28 次/年，P<0.0001），且 EOS 計數越高，治療后肺功能、CAT 評分改善更明顯，急性加重風險降低越多，呈正相關。
9 調節性 T 細胞
一些研究表明調節性 T 細胞（Tregs）在控制炎癥免疫應答和免疫耐受中起到重要的作用，但它們在慢阻肺急性加重中的作用鮮為人知。為研究 Tregs 的抗炎作用，實驗者用香煙誘導構建慢阻肺小鼠模型，暴露在煙霧中小鼠出現體重下降、肺功能下降，并且在組織學和細胞因子水平出現嚴重的炎癥反應，此時 Tregs 和 Th-17 分泌特殊的細胞因子 TGF-β 和 IL-17 來產生抗炎作用[35]。Treg 抑制 CD4+T 細胞活化，后者是調節 T 細胞活性重要的負性調節因子。當 Treg 的功能受損，會促進炎癥發生，參與慢阻肺的發病過程[36]。
10 其他生物標志物
外泌體是納米大小的囊泡（40～100 nm），由多泡內泌體向細胞外腔釋放，可在血液或唾液等體液中發現[37]。據報道，外泌體通過微泡中包含的大分子（如 microRNA 和蛋白質）的特定細胞間通信來調節免疫和炎癥。這些微囊的表面富含跨膜蛋白（即 CD9、CD63 或 CD81），是細胞間通訊的關鍵介質，并包含調控蛋白、miRNA 和 mRNAs[37-38]。香煙煙霧提取物（CSE）暴露引起外泌體的釋放，肺上皮細胞暴露于 CSE 外泌體釋放含有 CCN1（細胞外基質的相關調節蛋白家族中的一員）能夠誘導引發 IL-8 的產生[39-40]，進而促進中性粒細胞的浸潤，可能促進慢阻肺的發生和發展[41]。此外，CSE 可誘導支氣管上皮細胞產生富含 mir-210 的胞外小泡，促進肺成纖維細胞肌成纖維細胞分化，從而促進慢阻肺氣道重塑[42]。Tan 等[43]發現外泌體水平與血漿中 CRP、sTNFR1 和 IL-6 水平相關，提示外泌體可能參與慢阻肺急性加重的炎癥過程，未來可能成為慢阻肺急性加重新的生物標志物。另外一些數據表明當慢阻肺急性加重患者 IL-17/IgE<0.82 時有更多收治 ICU 的幾率、更長住院時間、更高的死亡率和在 90 天內更高的再入院率[44]。一些細胞因子水平的上升可能是慢阻肺急性加重病毒感染的重要標志，例如 γ 干擾素誘導蛋白-10（IP-10）、TNF-α 等[45-46]。上呼吸道感染會導致嚴重慢阻肺急性加重的發生和其恢復時間的延長，因此對于病毒感染的慢阻肺急性加重患者，呼吸道病毒檢測和生物標志物的篩選是極其重要的。
慢阻肺急性加重的是患者疾病惡化、病死率上升的主要原因，目前慢阻肺急性加重診斷僅憑臨床醫生經驗判斷，缺乏量化指標，因此慢阻肺急性加重生物標志物是近幾年來研究者關注的熱點。本文介紹了慢阻肺急性加重出現時一些與疾病相關的外周血生物標志物，包括 MMP-9、甲基化精氨酸衍生物、IL-8、8-OHdG、PCT、Pgrn、NLR、EOS、Tregs、外泌體、IP-10、TNF-α、IL-17/IgE 等，在一定程度上有助于慢阻肺急性加重的早期識別、病情評估、疾病預后判斷，同時給臨床治療提供方向。但是仍然需要更多研究尋找慢阻肺急性加重最佳的生物標志物及治療方法。在早期發現有加重傾向的慢阻肺患者，實施有效的個體化治療方法，改善疾病預后。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是一種以持續性氣道癥狀和氣流受限為特征的慢性氣道疾病，是呼吸系統疾病中的常見病和多發病，患病率和病死率均居高不下。慢阻肺急性加重是指患者在短期內出現超越日常狀況的持續惡化，并需改變慢阻肺常規用藥，在短期內咳嗽、氣短或喘息加重，痰量增多，呈膿性或者黏液膿性，可伴發熱等癥狀明顯加重的表現。然而，目前慢阻肺急性加重的診斷幾乎完全基于醫生的臨床判斷，缺乏量化指標。慢阻肺急性加重持續存在氣道及全身的炎癥反應[1]。外周血指標的檢測較為方便，短期內可反復測量，且可以較為靈敏早期發現慢阻肺患者急性加重及監測疾病的進展。大量研究提示炎性介質、免疫細胞及趨化因子等外周血的生物標志物有助于輔助臨床對的慢阻肺急性加重的診斷、評估、治療及預后評價，本文將對近年來發現慢阻肺急性加重外周血潛在的生物標志物進行綜述。
1 基質金屬蛋白酶 9
基質金屬蛋白酶 9（MMP-9）是由活化的中性粒細胞分泌，具有降解呼吸道基底膜與細胞外基質的功能。與慢阻肺的炎癥和肺重塑有關。Wells 等[2]研究發現外周血 MMP-9 升高的慢阻肺患者急性加重絕對風險增加 13%～16%，這部分患者急性加重事件發生率上升［比值比（OR）1.71，95% 可信區間（95%CI）1.00～2.90；相對發病率指數（IRR）1.45，95%CI 1.23～1.7］。MMP-9 升高的患者每年慢阻肺急性加重事件發生率的中位值更高，在慢阻肺亞人群中期結果分析（SPIROMICS）中位值為 0.33（0～0.74）比 0（0～0.80），在慢阻肺遺傳流行病學（COPDGene）中位值是 0.9（0.5～2）比 0.5（0～1.4）。MMP-9 不僅在外周血中升高與慢阻肺的急性加重相關，患者痰液中也得到證實。Chaudhuri 等[3]研究發現，與穩定期慢阻肺相比，慢阻肺急性加重患者痰液中 MMP-9 濃度和 mRNA 表達均明顯增高，差異有統計學意義（P<0.01），且痰液中 MMP-9 的濃度和活性與通過 CT 測量得出的肺氣腫嚴重程度呈明顯正相關。在中重度慢阻肺患者中，MMP-9 mRNA 表達水平與第 1 秒用力呼氣容積（FEV1）以及其與用力肺活量（FVC）的比值（FEV1/FVC）呈負相關。Wells 等[2]的研究還發現，MMP-9 除了可能作為外周血生物標志物用于早期識別慢阻肺急性加重和監測病情惡化之外，還可能作為精準的藥物治療靶點。慢阻肺急性加重時中性粒細胞活化明顯，MMP-9 分泌增加，細胞外基質破壞增加，導致肺功能的進一步損害。抑制 MMP-9 過表達能為慢阻肺的防治及延緩疾病進展提供新的思路和方法。
2 甲基化精氨酸衍生物
甲基化精氨酸衍生物包括非對稱二甲基精氨酸（ADMA）、對稱二甲基精氨酸（SDMA）。前者來源于甲基化精氨酸在一些蛋白質上的蛋白水解[4]，是一氧化氮合成酶（NOS）的競爭性抑制劑[5]。一氧化氮（NO）是一種重要的內皮源性血管活性物質，主要由 NOS 催化 L-精氨酸轉化而來，可引起血管、支氣管擴張，在維持血管結構和功能中起重要作用。ADMA 升高能減少 NO 合成，導致血管收縮、血小板凝集增加、內皮細胞黏附及血管肌細胞的增殖[6]。在慢阻肺急性加重期中，ADMA、SDMA 的升高不僅引起氣道阻塞，同時還促進炎癥反應使疾病加重。ADMA 通過誘導肺上皮細胞氧化和亞硝化應激而促進炎癥，增加下游促炎介質腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細胞介素-8（IL-8）的分泌，通過激活核因子-κβ 通路連接單核細胞與內皮細胞參與炎癥反應[7]。在感染的急性期，SDMA 顯著增加與炎癥/感染標志物呈正相關[8]。Ruzsics 等[9]研究發現慢阻肺急性加重患者 ADMA 和 SDMA 均顯著高于穩定期慢阻肺患者（P=0.004 和 P<0.001）。ADMA 和 SDMA 對慢阻肺急性加重的敏感性和特異性均較高，ADMA［截斷值≥0.69 μmol/L，受試者工作特征（ROC）曲線下面積（AUC）0.81，P=0.001］的敏感性為 75%，特異性為 73%，SDMA（截斷值≥0.57 μmol/L，AUC 0.91，P<0.001）的敏感性為 92%，特異性為 86%。研究還發現慢阻肺急性加重患者的毛細血管氧分壓明顯低于穩定期慢阻肺（P=0.01），毛細血管氧分壓與血清 ADMA 水平呈顯著負相關（P<0.05）。甲基化精氨酸衍生物參與慢阻肺急性加重發生，其與及疾病進展密切相關，是慢阻肺急性加重潛在生物標志物預測疾病活動。
3 IL-8
Jónsdóttir 等[10]研究表明，一些生物活性物質或細胞因子在慢阻肺急性加重患者中會升高，例如 C 反應蛋白（CRP）、表面活性蛋白-D（SP-D）、尿激酶受體（suPAR）、IL-6、IL-8 和 TNF-α。除此之外，研究還發現外周經典趨化因子 IL-8 濃度的升高不受患者基礎肺功能差異的影響，并且可以預測慢阻肺急性加重患者的死亡率以及 28 天內使用無創正壓通氣（NPPV）治療急性高碳酸血癥型呼吸衰竭的存活率。IL-8 是急性炎癥反應中的促炎趨化因子，大多由中性粒細胞或者巨噬細胞分泌，參與慢阻肺的進展過程[11-12]。隨著隨訪時間延長，血清 IL-8 濃度增高的患者肺功能均逐漸下降，因此有研究認為 IL-8 濃度與慢阻肺肺功能分級的高低呈正相關[11, 13]。雖然血清中還存在其它炎癥介質與慢阻肺急性加重進展相關聯，例如血清 IL-6 和 TNF-α，但只有血清 IL-8 濃度升高可用來識別出慢阻肺急性加重，血清 IL-8 濃度為 82 mg/L 時其敏感性為 71.79%，特異性為 61.9%，是其敏感性和特異性的最佳值[10]。
4 8-羥基-2'-脫氧鳥苷
8-羥基-2'-脫氧鳥苷（8-OHdG）是一種鳥嘌呤的氧化形式，在各種內源性及外源性因素作用下，機體產生大量活性氧自由基可導致 DNA 鍵斷裂、堿基修飾，導致 DNA 氧化損傷，8-OHdG 由位于鳥嘌呤堿基第八位碳原子與胸腺嘧啶堿基發生顛倒互換而生成[14]。8- OHdG 在體內穩定存在，其水平不受飲食等因素影響，且只能通過 DNA 氧化損傷途徑形成，對研究衰老的機制、癌癥的發生、慢性炎癥性疾病等均具有重要意義，是目前國內外公認的反映機體氧化損傷程度及氧化應激狀態的敏感指標之一[15]。氧化應激在慢阻肺的發病機制中發揮重要作用，正常狀態下，內源性抗氧化劑，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶，可以保護生物體免受氧化損傷[15]。過度的氧化應激導致的線粒體 DNA 損傷以及細胞損傷，致使慢阻肺的發生及進展[16]。Liu 等[17]發現慢阻肺急性加重患者 8-OHdG 較健康受試者和穩定期慢阻肺患者升高。氧化劑/抗氧化劑的失衡不僅促進炎癥反應過程，還會對氣道阻塞產生不利影響，加速肺功能下降[16]。研究發現 8-OHdG 水平與肺功能指標［FEV1，FEV1 占預計值百分比（FEV1%pred），FEV1/FVC）］呈負相關，加速了肺功能的惡化。同時高 8-OHdG 與改良英國醫學研究學會呼吸困難指數（mMRC）評分、慢阻肺評估測試（CAT）評分和慢阻肺級別的評估呈正相關[17]。
5 降鈣素原
降鈣素原（PCT）是降鈣素超家族的 116 個氨基酸肽成員。PCT 從甲狀腺 C 細胞中釋放出來，是降鈣素的前體。在細菌感染導致慢阻肺急性加重的病例中，PCT 已被廣泛研究可作為診斷、預后和治療的生物標志物[18]。PCT 的生物活性被認為是免疫系統復雜炎癥級聯的一部分。但在病毒感染和其他炎癥狀態中 PCT 仍保持低水平[19]。基于上述原因，有研究者提出，PCT 可以用于早期識別細菌導致慢阻肺患者急性惡化階段。常春等[20]在一項小樣本對照研究中發現，PCT 截斷點為 0.155 ng/mL，慢阻肺急性加重患者細菌感染診斷的敏感性和特異性分別為 93.3% 和 60%。Ergan 等[21]發現最佳入院 PCT 閾值為 0.25 ng/mL，以識別細菌感染的慢阻肺急性加重患者。因此 PCT 可以指導慢阻肺急性加重期間患者抗生素的使用。Lin 等[22]在 2018 年通過 4 個隨機對照試驗包括 679 例慢阻肺急性加重患者，發現與標準治療相比，在不增加臨床治療失敗率（OR：1.10，95%CI：0.70～1.74，P=0.68；I2=0%）或死亡率（OR：0.86，95%CI：0.44～1.68，P=0.66）的基礎上，PCT 指導治療顯著降低抗生素的使用（OR：0.26，95%CI：0.14～0.50，P<0.0001），同時兩組患者在隨訪期再入院率相似。較高的 PCT 水平也與疾病的嚴重程度、需要 NPPV 以及住院時間延長有關[23]。總之，目前 PCT 在慢阻肺急性加重早期識別、疾病嚴重性和指導治療有重要的價值，對 PCT 的最佳截斷值值得進一步研究。
6 顆粒前體蛋白
顆粒前體蛋白（Pgrn）是一種多功能分泌型生長因子[24]，是分泌型糖基化蛋白前體，由 7.5 個高度保守的富含半胱氨酸的串聯重復序列組成，廣泛表達于多種細胞，多見于快速生長的細胞，包括上皮細胞和炎癥細胞[24-25]。它參與了四個主要生理過程：胚胎發育、組織損傷修復、神經退型性變和腫瘤的發生[25]。Pgrn 既有抗炎作用也有促炎作用，它可被中性粒細胞蛋白酶消化，其產物可以刺激中性粒細胞分泌 IL-8，促進炎癥反應，參與慢阻肺急性加重的疾病進展。但是在穩定期的慢阻肺中，Pgrn 濃度與細菌定植引起的氣道炎癥呈負相關，一般不會刺激呼吸道上皮細胞分泌大量的 IL-8[24, 26]。因此 Pgrn 濃度可能僅與慢阻肺急性加重進展相關。Pgrn 與 FVC、FEV1、FEV1% 預計值、急性期嗜酸性粒細胞（EOS）計數呈顯著負相關，而與中性粒細胞與淋巴細胞比值（NLR）、CRP 呈正相關[25]。慢阻肺急性加重患者在出院前一天比入院前一天 Pgrn 明顯下降，多元邏輯分析法和 ROC 曲線分析顯示 Pgrn 可作為慢阻肺急性加重獨立的預測指標，可能通過干擾炎癥反應參與慢阻肺急性加重發病過程[25-26]。
7 NLR
多數研究表明 NLR 對慢性炎癥疾病的急性感染風險及嚴重程度具有一定預測作用。Taylan 等[27]分別收集了慢阻肺急性加重患者（n=100）入院 2 h 內及 3 個月后處于穩定期患者的 NLR、白細胞計數（WBC）、CRP 和血沉（ESR）值。結果顯示，慢阻肺急性加重患者 NLR、WBC、CRP 和 ESR 值比穩定期慢阻肺患者及健康對照組（n=80）均顯著升高。NLR 與 CRP（r=0.415，P<0.001）、WBC（r=0.304，P=0.002）以及 ESR（r=0.275，P=0.035）呈正相關。NLR 截斷值為 3.29 時，預測急性加重風險的敏感性為 80.8%，特異性為 77.7%，ROC 曲線的 AUC 為 0.894（P=0.001）[27]。Furutate 等[28]發現 NLR 與 BODE 指數、肺氣腫程度和 mMRC 均呈正相關（P<0.001），與 BMI（P<0.001）和 6-MWD（P<0.001）呈負相關。一項為期 3 年納入 274 例慢阻肺患者的觀察性研究更深入地分析了 NLR 評估急性加重風險的閾值。結果表明，NLR≥2.7（n=66）比 NLR<2.7（n=199）的慢阻肺患者 BMI 更低（22.0 比 23.2，P=0.005），年齡更大（74.0 比 71.6，P=0.037），CAT 評分更高（13.9 比 11.5，P=0.039），SGRQ 評分更高（36.2 比 24.8，P<0.001），FEV1%pred 更低（55.8% 比 66.5%，P=0.0003），NLR≥2.7 可作為慢阻肺患者住院的獨立預測因子[29]。另一項納入 1066 例慢阻肺患者的回顧性研究表明，中性粒細胞浸潤型的慢阻肺［EOS 百分比（EOS%）≤2%）患者加重期 NLR 顯著高于穩定期（P<0.001）。并且當 NLR 截斷值為 3.54，判斷細菌感染的敏感性為 78%，特異性 69%。因此，當患者 NLR>3.54，中性粒細胞浸潤型的慢阻肺同時伴有臨床癥狀時，可考慮抗菌治療[30]。
8 EOS
EOS 是來源于骨髓造血干細胞的重要的免疫和炎癥細胞，成熟后被釋放到血液中，在暴露于促炎介質后被激活并遷移到炎癥部位。Vedel-Krogh 等[31]研究發現 IL-5 可促進 EOS 產生轉化生長因子-β（TGF-β），而 TGF-β 可以促進成纖維細胞增殖、膠原蛋白合成，使氣道發生纖維化、重塑等不可逆改變，這可能是高 EOS 組的 FEV1%pred 顯著低于低 EOS 組（P<0.0001）重要發生機制之一[31-32]。Yun 等[33]對慢阻肺的研究進行分層分析，發現 EOS≥300 個/ μL 的中重度慢阻肺患者在 COPDGene 研究中急性加重風險明顯增加（IRR 1.32，95%CI 1.10～1.63），并在慢阻肺的縱向評估預測終點事件（ECLIPSE）的研究中通過 3 年的隨訪數據得到了前瞻性驗證（IRR 1.22，95%CI 1.06～1.41）。EOS 不僅可以預測慢阻肺急性加重的風險，同時還可以預測慢阻肺急性加重患者對糖皮質激素（GC）治療的反應性，EOS 越高，GC 治療獲益越大，急性加重風險降低越多。Pascoe 等[34]在一項納入 2083 例慢阻肺回顧性研究中發現，EOS%≥2% 患者中吸入性糖皮質激素/長效 β2 受體激動劑組較長效 β2 受體激動劑組急性加重次數減少 29%（0.91 次/年比 1.28 次/年，P<0.0001），且 EOS 計數越高，治療后肺功能、CAT 評分改善更明顯，急性加重風險降低越多，呈正相關。
9 調節性 T 細胞
一些研究表明調節性 T 細胞（Tregs）在控制炎癥免疫應答和免疫耐受中起到重要的作用，但它們在慢阻肺急性加重中的作用鮮為人知。為研究 Tregs 的抗炎作用，實驗者用香煙誘導構建慢阻肺小鼠模型，暴露在煙霧中小鼠出現體重下降、肺功能下降，并且在組織學和細胞因子水平出現嚴重的炎癥反應，此時 Tregs 和 Th-17 分泌特殊的細胞因子 TGF-β 和 IL-17 來產生抗炎作用[35]。Treg 抑制 CD4+T 細胞活化，后者是調節 T 細胞活性重要的負性調節因子。當 Treg 的功能受損，會促進炎癥發生，參與慢阻肺的發病過程[36]。
10 其他生物標志物
外泌體是納米大小的囊泡（40～100 nm），由多泡內泌體向細胞外腔釋放，可在血液或唾液等體液中發現[37]。據報道，外泌體通過微泡中包含的大分子（如 microRNA 和蛋白質）的特定細胞間通信來調節免疫和炎癥。這些微囊的表面富含跨膜蛋白（即 CD9、CD63 或 CD81），是細胞間通訊的關鍵介質，并包含調控蛋白、miRNA 和 mRNAs[37-38]。香煙煙霧提取物（CSE）暴露引起外泌體的釋放，肺上皮細胞暴露于 CSE 外泌體釋放含有 CCN1（細胞外基質的相關調節蛋白家族中的一員）能夠誘導引發 IL-8 的產生[39-40]，進而促進中性粒細胞的浸潤，可能促進慢阻肺的發生和發展[41]。此外，CSE 可誘導支氣管上皮細胞產生富含 mir-210 的胞外小泡，促進肺成纖維細胞肌成纖維細胞分化，從而促進慢阻肺氣道重塑[42]。Tan 等[43]發現外泌體水平與血漿中 CRP、sTNFR1 和 IL-6 水平相關，提示外泌體可能參與慢阻肺急性加重的炎癥過程，未來可能成為慢阻肺急性加重新的生物標志物。另外一些數據表明當慢阻肺急性加重患者 IL-17/IgE<0.82 時有更多收治 ICU 的幾率、更長住院時間、更高的死亡率和在 90 天內更高的再入院率[44]。一些細胞因子水平的上升可能是慢阻肺急性加重病毒感染的重要標志，例如 γ 干擾素誘導蛋白-10（IP-10）、TNF-α 等[45-46]。上呼吸道感染會導致嚴重慢阻肺急性加重的發生和其恢復時間的延長，因此對于病毒感染的慢阻肺急性加重患者，呼吸道病毒檢測和生物標志物的篩選是極其重要的。
慢阻肺急性加重的是患者疾病惡化、病死率上升的主要原因，目前慢阻肺急性加重診斷僅憑臨床醫生經驗判斷，缺乏量化指標，因此慢阻肺急性加重生物標志物是近幾年來研究者關注的熱點。本文介紹了慢阻肺急性加重出現時一些與疾病相關的外周血生物標志物，包括 MMP-9、甲基化精氨酸衍生物、IL-8、8-OHdG、PCT、Pgrn、NLR、EOS、Tregs、外泌體、IP-10、TNF-α、IL-17/IgE 等，在一定程度上有助于慢阻肺急性加重的早期識別、病情評估、疾病預后判斷，同時給臨床治療提供方向。但是仍然需要更多研究尋找慢阻肺急性加重最佳的生物標志物及治療方法。在早期發現有加重傾向的慢阻肺患者，實施有效的個體化治療方法，改善疾病預后。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。