引用本文： 楊紅嬌, 董昭興, 王穎. 特發性肺纖維化生物標志物的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2019, 18(2): 204-208. doi: 10.7507/1671-6205.201806001 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國呼吸與危重監護雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
特發性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）是一種慢性、進行性、纖維化性間質性肺疾病，其病因不明，好發于老年人。該病發病率較高，但起病隱匿，臨床表現缺乏特異性，確診時患者往往已處于疾病終末期，除肺移植外尚缺乏有效的治療手段，預后極差，中位生存期僅為 3～5 年[1]。因此早期診斷和治療干預對改善預后有重要意義。目前 IPF 的診斷主要依賴病史、體格檢查、肺功能、高分辨率 CT，甚至是肺活檢等，但高分辨率 CT 在診斷 IPF 上有一定的局限性，肺活檢的標本不易獲取。生物標志物測定方便，通過對 IPF 相關標志物的動態監測，可優化對 IPF 患者的臨床診治，進行疾病活動性和預后判斷。因此，亟需探索方便、安全、精確、重復性好的 IPF 生物標志物。近年來多種生物分子已被提議作為潛在的生物標志物，本文依據它們在 IPF 診斷、疾病活動性判斷和預后評估三個方面的價值對其進行綜述。
1 IPF 診斷性標志物
1.1 Ⅱ 型肺泡上皮細胞表面抗原
Ⅱ型肺泡上皮細胞表面抗原（Krebs von den Lungen 6，KL-6）又名涎液化糖鏈抗原，是 20 世紀 80 年代發現的一種大分子量糖蛋白。其主要由Ⅱ型肺泡上皮細胞分泌，可以促進成纖維細胞遷移、增殖，并抑制其凋亡，參與肺纖維化的發病機制。早有研究者提出血清 KL-6 水平升高可見于 70%～100% 的間質性肺炎患者，KL-6 不能將 IPF 從其他間質性肺炎中區別出來[2]。但我國學者朱晨等[3]比較了 KL-6 在 IPF 患者和結節病Ⅰ期患者中的差異，發現 IPF 患者的支氣管肺泡灌洗液和血清 KL-6 水平均高于對照組。Xu 等[4]發現 IPF 患者的血清 KL-6 水平較肺氣腫和肺氣腫合并肺間質纖維化患者的高，且后兩者 KL-6 水平相近。KL-6 是否在鑒別 IPF 和非 IPF 方面有足夠的敏感性和特異性尚有爭議，但如果盡可能加大樣本量研究，其有望在鑒別 IPF 和非 IPF 方面發揮重要作用。
1.2 基質金屬蛋白酶
基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteases，MMPs）是一類 Zn2+依賴性內肽酶家族，主要由激活的 Ⅱ 型肺泡上皮細胞產生，通過調控細胞外基質代謝，激活或降解生長因子、趨化因子和細胞表面受體，促進細胞遷移等在肺纖維化疾病中發揮重要作用。Sokai 等[5]發現相比于健康對照者及慢性阻塞性肺疾病患者，IPF 患者的血清中 MMPs 的多種亞型均明顯升高。Morais 等[6]分析 MMP-7 對 IPF 和其他肺纖維化疾病的鑒別診斷能力發現，IPF 患者血清 MMP-7 水平明顯高于健康對照組、普通型間質性肺炎、繼發性非特異性間質性肺炎和肉樣瘤病患者，且通過受試者工作特征曲線分析，發現當 MMP-7 臨界值為 3.91 ng/ml 時，其曲線下面積、敏感性和特異性分別為 0.73%、72.3% 和 66.3%。這表明 MMP-7 可有效區分 IPF 與其他肺纖維化疾病。
1.3 S100 蛋白 A9
S100 蛋白 A9（S100A9）是一種在粒細胞、單核細胞、巨噬細胞的初始分化階段表達，或在炎癥狀態下的角質細胞和上皮細胞中表達的蛋白。Hara 等[7]發現 IPF 患者血漿和支氣管肺泡灌洗液 S100A9 水平明顯高于非特異性間質性肺炎、隱源性機化性肺炎、膠原血管疾病及健康對照組，并且受試者工作特征曲線分析顯示 S100A9 水平具有足夠的敏感性及特異性來鑒別 IPF 和非 IPF。提示 S100A9 為潛在的 IPF 診斷生物標志物。
1.4 細胞角蛋白 18 片段
細胞角蛋白是一種細胞骨架蛋白，它存在于包括肺泡上皮在內的多種細胞，這種結構蛋白的主要功能是維持上皮組織的完整性及連續性，可通過凋亡蛋白酶分解成片段而形成細胞角蛋白 18 片段（cleaved cytokeratin 18，cCK-18）。Seung-Ick 等[8]的研究中以 IPF 患者為實驗組，以過敏性肺炎組、非特異性間質性肺炎組和正常組作為對照，通過比較不同組間 cCK-18 和臨床參數的差異，發現 IPF 患者的血清 cCK-18 較非 IPF 組明顯升高，而且對照組間的血清 cCK-18 水平無差別。提示 cCK-18 可作為潛在的診斷性生物標志物。
1.5 CC-趨化因子配體 18
CC-趨化因子配體 18（CC chemokine ligand-18，CCL-18）是一種趨化因子蛋白，主要由肺泡巨噬細胞產生，可以刺激肺成纖維細胞產生膠原蛋白。Prasse 等[9]研究發現當以 150 ng/ml 的血清濃度作為其臨界值時，其診斷 IPF 的敏感性為 0.83，特異性為 0.77，提示 CCL-18 可能作為 IPF 診斷性生物標志物。
1.6 骨橋蛋白
骨橋蛋白是一種帶負電的非膠原性骨基質糖蛋白，能夠協同多種炎癥細胞分泌的細胞因子激活成纖維細胞和肺泡上皮細胞的黏附、遷移和增殖。盡管研究證明其水平增加不僅見于 IPF，也可見于其他間質性肺疾病，但是>6 ng/ml 的骨橋蛋白水平可以區分 IPF 和非 IPF 間質性肺疾病[10]。
關于 IPF 診斷標志物的研究眾多，KL-6 和 MMPs 更是近年研究的熱點，它們在診斷方面的價值也得到國內外大部分學者的認可，但目前其敏感性和特異性仍未完全達到臨床診治的理想需求。cCK-18、CCL-18、骨橋蛋白等標志物的研究大多僅簡單比照 IPF 患者和對照組，它們大多不包含重復組，因此其診斷的特異性尚存質疑。
2 IPF 活動性標志物
IPF 急性加重（acute exacerbations of IPF，AE-IPF）指 IPF 患者在無明確誘因時出現的病情急劇惡化、呼吸困難加重和肺功能下降，導致呼吸衰竭甚至死亡[11]。AE-IPF 可在 IPF 慢性過程中隨時出現，病死率高，預后極差，早期識別 AE-IPF 是關鍵，目前臨床上缺乏相關的特異性標志物來客觀判斷 IPF 患者病情活動。
2.1 KL-6
KL-6 不僅在作為潛在 IPF 診斷標志物方面得到廣泛研究，其在判斷疾病活動上的價值也備受關注。Ohshimo 等[12]分析了 77 例 IPF 患者的血清 KL-6 水平，發現經年齡、性別、吸煙病史和肺活量等參數校正后，>1 300 U/ml 的基線 KL-6 水平是患者出現急性加重的獨立危險因素。
2.2 熱休克蛋白 47
熱休克蛋白 47（heat shock protein 47，HSP47）是具有膠原蛋白特性的分子伴侶，在膠原的合成和分泌中非常重要。在 Kakugawa 等[13]的一項包含 20 例 AE-IPF 患者和 33 例穩定期 IPF 患者的研究中，研究者通過檢測患者血漿中 HSP47 水平，發現 HSP47 在 AE-IPF 患者中的血漿濃度明顯高于穩定期 IPF 組。提示 HSP47 可作為一個潛在的提示 AE-IPF 的生物標志物。
2.3 表面活性蛋白
肺表面活性蛋白（surfactant proteins，SPs）由Ⅱ型肺泡上皮細胞合成和分泌，具有降低肺泡表面張力、運輸、天然防御等生理功能。有研究發現 IPF 患者的 SP-A 和 SP-D 水平在急性加重期較穩定期升高[14]。而在最近發表的薈萃分析中，研究者報道相比于 SP-A，SP-D 與急性加重期頻率有更好的相關性[15]。由以上研究可知，雖然 SP-A、SP-D 的優劣存在一定爭議，但兩者在判斷 IPF 疾病活動方面有一定價值。
2.4 趨化因子 13
趨化因子 13（C-X-C motif chemokine 13，CXCL13）是由基質細胞產生的一種趨化因子，在炎癥病灶處 B 細胞轉運和淋巴聚集過程中發揮至關重要的作用[16]。Vuga 等[17]發現 IPF 患者的血清和肺組織中 CXCL13 表達上調，而且當合并肺動脈高壓或急性加重期時血清 CXCL13 水平升高程度更加顯著，且升高的 CXCL13 水平與 IPF 死亡率的增加相關。
2.5 T 細胞亞群
調節性 T 細胞（Treg）在調節適應性免疫反應中起了重要作用。Semaphorin7a（Sema7a）是一個膜結合蛋白，調節淋巴細胞的功能。在 IPF 患者外周血和肺組織中 Treg 表達 Sema7a 增加，IPF 患者發生急性惡化時，其外周血 Sema7a+Treg 數量明顯增加[18] 。靜息 Treg 激活的比例增加也與 IPF 患者肺功能下降有關[19]。
IPF 疾病活動性標志物是現在研究的熱點之一，上述列舉的生物分子均可作為潛在的疾病活動標志物，但需要大樣本、可重復性的研究予以證實，至今還沒有發現能反映 IPF 進程且可應用于臨床判斷疾病活動的標志物。
3 IPF 預后標志物
3.1 KL-6
Wakamatsu 等[20]發現血清 KL-6 水平升高的 IPF 患者用力肺活量（forced vital capacity，FVC）以 201 ml/年的速度下降，沒有升高患者的 FVC 以 50.7 ml/年的速度下降，明顯低于前者，而且基線水平≥1 000 U/ml 且持續增加的 IPF 患者 FVC 下降幅度最大，以上兩個條件均不符合者的 FVC 下降幅度最小；兩個條件均不符合者的生存率高于 KL-6 持續增加或基線水平≥1 000 U/ml 者，而且 KL-6 增加幅度每年>51.8 U/ml 者的預后明顯比增幅小于此閾值者差。然而，最近日本的一項關于 IPF 的流行病學研究表明年齡、FVC 占預計值百分比、肺一氧化碳彌散量（diffusing capacity of the lung for carbon monoxide，DLCO）占預計值百分比才是 IPF 死亡率的重要預測因子，KL-6 并沒有類似的作用[21]。KL-6 是否可用于預測 IPF 患者的預后，目前尚存在一些爭議，這些有爭議的結果可以用下面的原因來解釋：單個時間點的血清 KL-6 并不能預測未來患者 FVC 百分比、DLCO百分比的變化，動態測定可能具有獨立于基線測量值的預后價值，這與 Sokai 等[22]的研究結論是一致的。
3.2 SPs
Kinder 等[23]在一項臨床研究中發現，血清中 SP-A 濃度每增加 49 μg/L，IPF 患者 1 年內的死亡風險增加 3.3 倍；該研究同時也發現，血清 SP-D 濃度變化與患者病死率無相關性。Takahashi 等[24]以血清中 SP-D 濃度的中位數 253 ng/ml 為界限將 82 例 IPF 患者分為兩組，SP-D 水平≥253 ng/ml 組的生存率明顯低于 SP-D<253 ng/ml 組；而當以血清中 SP-A 濃度的中位數 83.5 ng/ml 為界限將患者分為兩組時，SP-A 濃度的高低與 IPF 患者病死率并無明顯相關性。以上兩個研究似乎對 SP-A 或 SP-D 和 IPF 病死率是否相關存在爭議。可能的解釋是，前者 Kinder 等[23]分析的是 SPs 濃度的增幅和病死率的相關性，而后者 Takahashi 等[24]采用的是二分類方法，以 SPs 濃度的中位數為臨界值將 IPF 患者分組，比較兩組病死率的差異。所以 SP-A、SP-D 對判斷 IPF 的預后均有一定的價值。
3.3 端粒
端粒是真核細胞染色體末端重復的非編碼核苷酸序列，隨細胞分裂縮短，其長度決定了細胞的增殖能力和壽命[25]。端粒酶包含兩個重要的核心組件，端粒酶逆轉錄酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）和端粒酶 RNA 元件（telomerase RNA component，TERC）。Dai 等[26]檢測了 IPF 患者及健康對照者外周血淋巴細胞中的端粒長度，發現攜帶有 TERT/TERC 突變的患者端粒長度明顯短于未攜帶的患者，且未攜帶 TERT 或 TERC 突變的患者端粒長度也明顯短于年齡匹配的健康對照者；Dai 等[27]進一步隨訪研究了 94 例 IPF 患者端粒長度與死亡率的相關性，發現死亡患者中年齡校正后的端粒長度的中位數明顯短于幸存者，而且端粒長度和生存率的相關性不受年齡、性別、FVC 或 DLCO 的影響，在排除了 6 例端粒酶基因突變的患者后，端粒長度仍然是 IPF 患者存活時間的獨立預測因子。
3.4 MMPs
Tzouvelekis 等[28]發現，IPF 患者的 MMP-7 濃度和 FVC、DLCO呈負相關，當 MMP-7 血漿濃度達到或超過 12.1 ng/ml 時，其與患者的全因死亡率顯著相關，而且調整年齡、性別、吸煙病史、肺功能基線值后，血漿 MMP-7 仍然是強有力的死亡率預測因子。
3.5 骨膜蛋白
骨膜蛋白可以促進細胞外基質的沉積、間質細胞的增殖，參與多種器官的纖維化。Okamoto[29]研究發現，IPF 患者的血清骨膜蛋白濃度明顯高于隱源性機化性肺炎組及正常對照組，并且與 IPF 患者 6 個月內肺活量和 DLCO的變化呈顯著負相關。其他研究也顯示升高的血清骨膜蛋白水平與 IPF 進展相關，而且 IPF 患者血清骨膜蛋白水平越高，其生存期則越短[30-31]。
3.6 黏蛋白 5B
黏蛋白 5B（mucin-5 subtype B，MUC5B）是一種分泌型蛋白，主要由呼吸道遠端氣道黏膜下黏液細胞產生，其主要作用是影響氣道黏液的流變特性、氣道黏膜纖毛的擺動及氣道天然宿主防御功能[32]。Jiang 等[33]以中國漢族人群為研究對象，發現 MUC5B 中 rs35705950 的單核苷酸多態性與 IPF 患者 FVC 及 DLCO的下降顯著相關；他們對研究對象進行了連續 5 年的隨訪，發現攜帶有 rs35705950 次要等位基因 T 的患者死亡率增加。與之相反的是，Peljto 等[34]研究發現，攜帶 TT 或 GT 基因型的 IPF 患者存活率較基因型為 GG 的高。
3.7 微生物組
研究發現從 IPF 患者肺部分離出來的微生物組與正常肺部的有區別，相比于對照組，IPF 患者的 BAL 中細菌負荷增加[35-37]，且鏈球菌、葡萄球菌的細菌負荷[37]或總體細菌負荷[36]較高與 IPF 更糟糕的臨床情況相關。引人注目的是，最近發表的一項研究表明，肺部微生物群可能下調 IPF 的免疫應答，宿主和微生物間的相互作用與 IPF 患者無進展生存率下降有關[38]。此外，與穩定期患者相比，AE-IPF 患者的細菌負荷增加[39]。因此肺部細菌負荷增加可能是 IPF 患者預后不良的預測因子。
3.8 線粒體 ATP 合酶亞基 6 基因
作為線粒體 DNA 的標記，線粒體 ATP 合酶亞基 6（MT-ATP6）基因是最近分子生物學的研究熱點。動物實驗結果顯示 PINK1 基因缺陷的小鼠表現出更多Ⅱ型肺泡上皮細胞的凋亡及對肺損傷和纖維化的易感性增加[40]。進一步研究發現Ⅱ型肺泡上皮細胞線粒體功能失調與其平衡調節器—PTEN 誘導激酶 1（PINK1）的表達降低有關，從而導致電子傳遞鏈復合物Ⅰ和Ⅳ活性降低，線粒體 DNA 代謝改變、自噬不足，最后導致Ⅱ型肺泡上皮細胞凋亡[40-41]。Ryu 等[42]的隊列研究探索了血漿 MT-ATP6 水平與 IPF 患者全因死亡率的關系，他們將血漿 MT-ATP6 的臨界值設為 3 614.24 拷貝/μl，其預測全因死亡率的敏感性可達 80%，特異性為 54.3%，表明其水平超過這個臨界值與死亡率顯著相關（校正HR：2.75；95%CI：1.40～5.40；P=0.012），且調整年齡、性別、種族、FVC 占預計值百分比、DLCO 占預計值百分比、GAP 指數評分等變量后，上述臨界值是一個更強的全因死亡率預測因子（調整后的HR：3.79；95% CI：1.53～9.43；P=0.004）。此外，該團隊還研究了 10 例 IPF 患者使用吡非尼酮治療后血漿中線粒體 DNA 含量的時間變化規律，其發現治療無效組平均 MT-ATP6 增加了 114 284 拷貝/μl，與無效組相比，有效組 MT-ATP6 拷貝數大約降低了 50 997 拷貝/μl。
關于 IPF 預后標志物的研究很多，但絕大多數相關生物活性物質的研究證據均存在矛盾或不充分性，應用于臨床更是需要進一步驗證。
4 小結與展望
近年來關于 IPF 生物標志物的研究取得較大進展，KL-6、SP-A、SP-D 在日本已經應用于 IPF 的臨床診治。國內開展相關分子檢測的醫院尚少，但據目前研究結果分析，KL-6、SP-A、SP-D 在 IPF 的早期診斷、疾病活動和預后評估方面均有一定價值。相關文獻還提示，隨著國內外醫學界對 MMPs 的關注度及研究報道的增加，MMPs 的臨床價值凸顯，敏感性及特異性似乎不亞于 KL-6、SPs，它們的優劣有待進一步探究。MUC5B、cCK-18、端粒長度、骨膜蛋白、骨橋蛋白、MT-ATP6 等標志物的相關研究尚少，其價值尚存在爭議。此外，由于其他間質性肺疾病的影響，目前借助非侵入性的生物標志物確診 IPF 仍然是臨床工作面臨的一大難題。而且大多數實驗缺乏對相關生物分子的動態監測，只以單個隊列 IPF 患者為研究對象，臨床意義有限，需要在多中心大樣本隊列研究中重復驗證。因此，在今后的科學研究中需要進一步對以上生物分子深入探究，或聯合使用，提高單個指標對疾病診治的敏感性和特異性，以望早期規范 IPF 的診治，改善患者生存質量及預后。
特發性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）是一種慢性、進行性、纖維化性間質性肺疾病，其病因不明，好發于老年人。該病發病率較高，但起病隱匿，臨床表現缺乏特異性，確診時患者往往已處于疾病終末期，除肺移植外尚缺乏有效的治療手段，預后極差，中位生存期僅為 3～5 年[1]。因此早期診斷和治療干預對改善預后有重要意義。目前 IPF 的診斷主要依賴病史、體格檢查、肺功能、高分辨率 CT，甚至是肺活檢等，但高分辨率 CT 在診斷 IPF 上有一定的局限性，肺活檢的標本不易獲取。生物標志物測定方便，通過對 IPF 相關標志物的動態監測，可優化對 IPF 患者的臨床診治，進行疾病活動性和預后判斷。因此，亟需探索方便、安全、精確、重復性好的 IPF 生物標志物。近年來多種生物分子已被提議作為潛在的生物標志物，本文依據它們在 IPF 診斷、疾病活動性判斷和預后評估三個方面的價值對其進行綜述。
1 IPF 診斷性標志物
1.1 Ⅱ 型肺泡上皮細胞表面抗原
Ⅱ型肺泡上皮細胞表面抗原（Krebs von den Lungen 6，KL-6）又名涎液化糖鏈抗原，是 20 世紀 80 年代發現的一種大分子量糖蛋白。其主要由Ⅱ型肺泡上皮細胞分泌，可以促進成纖維細胞遷移、增殖，并抑制其凋亡，參與肺纖維化的發病機制。早有研究者提出血清 KL-6 水平升高可見于 70%～100% 的間質性肺炎患者，KL-6 不能將 IPF 從其他間質性肺炎中區別出來[2]。但我國學者朱晨等[3]比較了 KL-6 在 IPF 患者和結節病Ⅰ期患者中的差異，發現 IPF 患者的支氣管肺泡灌洗液和血清 KL-6 水平均高于對照組。Xu 等[4]發現 IPF 患者的血清 KL-6 水平較肺氣腫和肺氣腫合并肺間質纖維化患者的高，且后兩者 KL-6 水平相近。KL-6 是否在鑒別 IPF 和非 IPF 方面有足夠的敏感性和特異性尚有爭議，但如果盡可能加大樣本量研究，其有望在鑒別 IPF 和非 IPF 方面發揮重要作用。
1.2 基質金屬蛋白酶
基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteases，MMPs）是一類 Zn2+依賴性內肽酶家族，主要由激活的 Ⅱ 型肺泡上皮細胞產生，通過調控細胞外基質代謝，激活或降解生長因子、趨化因子和細胞表面受體，促進細胞遷移等在肺纖維化疾病中發揮重要作用。Sokai 等[5]發現相比于健康對照者及慢性阻塞性肺疾病患者，IPF 患者的血清中 MMPs 的多種亞型均明顯升高。Morais 等[6]分析 MMP-7 對 IPF 和其他肺纖維化疾病的鑒別診斷能力發現，IPF 患者血清 MMP-7 水平明顯高于健康對照組、普通型間質性肺炎、繼發性非特異性間質性肺炎和肉樣瘤病患者，且通過受試者工作特征曲線分析，發現當 MMP-7 臨界值為 3.91 ng/ml 時，其曲線下面積、敏感性和特異性分別為 0.73%、72.3% 和 66.3%。這表明 MMP-7 可有效區分 IPF 與其他肺纖維化疾病。
1.3 S100 蛋白 A9
S100 蛋白 A9（S100A9）是一種在粒細胞、單核細胞、巨噬細胞的初始分化階段表達，或在炎癥狀態下的角質細胞和上皮細胞中表達的蛋白。Hara 等[7]發現 IPF 患者血漿和支氣管肺泡灌洗液 S100A9 水平明顯高于非特異性間質性肺炎、隱源性機化性肺炎、膠原血管疾病及健康對照組，并且受試者工作特征曲線分析顯示 S100A9 水平具有足夠的敏感性及特異性來鑒別 IPF 和非 IPF。提示 S100A9 為潛在的 IPF 診斷生物標志物。
1.4 細胞角蛋白 18 片段
細胞角蛋白是一種細胞骨架蛋白，它存在于包括肺泡上皮在內的多種細胞，這種結構蛋白的主要功能是維持上皮組織的完整性及連續性，可通過凋亡蛋白酶分解成片段而形成細胞角蛋白 18 片段（cleaved cytokeratin 18，cCK-18）。Seung-Ick 等[8]的研究中以 IPF 患者為實驗組，以過敏性肺炎組、非特異性間質性肺炎組和正常組作為對照，通過比較不同組間 cCK-18 和臨床參數的差異，發現 IPF 患者的血清 cCK-18 較非 IPF 組明顯升高，而且對照組間的血清 cCK-18 水平無差別。提示 cCK-18 可作為潛在的診斷性生物標志物。
1.5 CC-趨化因子配體 18
CC-趨化因子配體 18（CC chemokine ligand-18，CCL-18）是一種趨化因子蛋白，主要由肺泡巨噬細胞產生，可以刺激肺成纖維細胞產生膠原蛋白。Prasse 等[9]研究發現當以 150 ng/ml 的血清濃度作為其臨界值時，其診斷 IPF 的敏感性為 0.83，特異性為 0.77，提示 CCL-18 可能作為 IPF 診斷性生物標志物。
1.6 骨橋蛋白
骨橋蛋白是一種帶負電的非膠原性骨基質糖蛋白，能夠協同多種炎癥細胞分泌的細胞因子激活成纖維細胞和肺泡上皮細胞的黏附、遷移和增殖。盡管研究證明其水平增加不僅見于 IPF，也可見于其他間質性肺疾病，但是>6 ng/ml 的骨橋蛋白水平可以區分 IPF 和非 IPF 間質性肺疾病[10]。
關于 IPF 診斷標志物的研究眾多，KL-6 和 MMPs 更是近年研究的熱點，它們在診斷方面的價值也得到國內外大部分學者的認可，但目前其敏感性和特異性仍未完全達到臨床診治的理想需求。cCK-18、CCL-18、骨橋蛋白等標志物的研究大多僅簡單比照 IPF 患者和對照組，它們大多不包含重復組，因此其診斷的特異性尚存質疑。
2 IPF 活動性標志物
IPF 急性加重（acute exacerbations of IPF，AE-IPF）指 IPF 患者在無明確誘因時出現的病情急劇惡化、呼吸困難加重和肺功能下降，導致呼吸衰竭甚至死亡[11]。AE-IPF 可在 IPF 慢性過程中隨時出現，病死率高，預后極差，早期識別 AE-IPF 是關鍵，目前臨床上缺乏相關的特異性標志物來客觀判斷 IPF 患者病情活動。
2.1 KL-6
KL-6 不僅在作為潛在 IPF 診斷標志物方面得到廣泛研究，其在判斷疾病活動上的價值也備受關注。Ohshimo 等[12]分析了 77 例 IPF 患者的血清 KL-6 水平，發現經年齡、性別、吸煙病史和肺活量等參數校正后，>1 300 U/ml 的基線 KL-6 水平是患者出現急性加重的獨立危險因素。
2.2 熱休克蛋白 47
熱休克蛋白 47（heat shock protein 47，HSP47）是具有膠原蛋白特性的分子伴侶，在膠原的合成和分泌中非常重要。在 Kakugawa 等[13]的一項包含 20 例 AE-IPF 患者和 33 例穩定期 IPF 患者的研究中，研究者通過檢測患者血漿中 HSP47 水平，發現 HSP47 在 AE-IPF 患者中的血漿濃度明顯高于穩定期 IPF 組。提示 HSP47 可作為一個潛在的提示 AE-IPF 的生物標志物。
2.3 表面活性蛋白
肺表面活性蛋白（surfactant proteins，SPs）由Ⅱ型肺泡上皮細胞合成和分泌，具有降低肺泡表面張力、運輸、天然防御等生理功能。有研究發現 IPF 患者的 SP-A 和 SP-D 水平在急性加重期較穩定期升高[14]。而在最近發表的薈萃分析中，研究者報道相比于 SP-A，SP-D 與急性加重期頻率有更好的相關性[15]。由以上研究可知，雖然 SP-A、SP-D 的優劣存在一定爭議，但兩者在判斷 IPF 疾病活動方面有一定價值。
2.4 趨化因子 13
趨化因子 13（C-X-C motif chemokine 13，CXCL13）是由基質細胞產生的一種趨化因子，在炎癥病灶處 B 細胞轉運和淋巴聚集過程中發揮至關重要的作用[16]。Vuga 等[17]發現 IPF 患者的血清和肺組織中 CXCL13 表達上調，而且當合并肺動脈高壓或急性加重期時血清 CXCL13 水平升高程度更加顯著，且升高的 CXCL13 水平與 IPF 死亡率的增加相關。
2.5 T 細胞亞群
調節性 T 細胞（Treg）在調節適應性免疫反應中起了重要作用。Semaphorin7a（Sema7a）是一個膜結合蛋白，調節淋巴細胞的功能。在 IPF 患者外周血和肺組織中 Treg 表達 Sema7a 增加，IPF 患者發生急性惡化時，其外周血 Sema7a+Treg 數量明顯增加[18] 。靜息 Treg 激活的比例增加也與 IPF 患者肺功能下降有關[19]。
IPF 疾病活動性標志物是現在研究的熱點之一，上述列舉的生物分子均可作為潛在的疾病活動標志物，但需要大樣本、可重復性的研究予以證實，至今還沒有發現能反映 IPF 進程且可應用于臨床判斷疾病活動的標志物。
3 IPF 預后標志物
3.1 KL-6
Wakamatsu 等[20]發現血清 KL-6 水平升高的 IPF 患者用力肺活量（forced vital capacity，FVC）以 201 ml/年的速度下降，沒有升高患者的 FVC 以 50.7 ml/年的速度下降，明顯低于前者，而且基線水平≥1 000 U/ml 且持續增加的 IPF 患者 FVC 下降幅度最大，以上兩個條件均不符合者的 FVC 下降幅度最小；兩個條件均不符合者的生存率高于 KL-6 持續增加或基線水平≥1 000 U/ml 者，而且 KL-6 增加幅度每年>51.8 U/ml 者的預后明顯比增幅小于此閾值者差。然而，最近日本的一項關于 IPF 的流行病學研究表明年齡、FVC 占預計值百分比、肺一氧化碳彌散量（diffusing capacity of the lung for carbon monoxide，DLCO）占預計值百分比才是 IPF 死亡率的重要預測因子，KL-6 并沒有類似的作用[21]。KL-6 是否可用于預測 IPF 患者的預后，目前尚存在一些爭議，這些有爭議的結果可以用下面的原因來解釋：單個時間點的血清 KL-6 并不能預測未來患者 FVC 百分比、DLCO百分比的變化，動態測定可能具有獨立于基線測量值的預后價值，這與 Sokai 等[22]的研究結論是一致的。
3.2 SPs
Kinder 等[23]在一項臨床研究中發現，血清中 SP-A 濃度每增加 49 μg/L，IPF 患者 1 年內的死亡風險增加 3.3 倍；該研究同時也發現，血清 SP-D 濃度變化與患者病死率無相關性。Takahashi 等[24]以血清中 SP-D 濃度的中位數 253 ng/ml 為界限將 82 例 IPF 患者分為兩組，SP-D 水平≥253 ng/ml 組的生存率明顯低于 SP-D<253 ng/ml 組；而當以血清中 SP-A 濃度的中位數 83.5 ng/ml 為界限將患者分為兩組時，SP-A 濃度的高低與 IPF 患者病死率并無明顯相關性。以上兩個研究似乎對 SP-A 或 SP-D 和 IPF 病死率是否相關存在爭議。可能的解釋是，前者 Kinder 等[23]分析的是 SPs 濃度的增幅和病死率的相關性，而后者 Takahashi 等[24]采用的是二分類方法，以 SPs 濃度的中位數為臨界值將 IPF 患者分組，比較兩組病死率的差異。所以 SP-A、SP-D 對判斷 IPF 的預后均有一定的價值。
3.3 端粒
端粒是真核細胞染色體末端重復的非編碼核苷酸序列，隨細胞分裂縮短，其長度決定了細胞的增殖能力和壽命[25]。端粒酶包含兩個重要的核心組件，端粒酶逆轉錄酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）和端粒酶 RNA 元件（telomerase RNA component，TERC）。Dai 等[26]檢測了 IPF 患者及健康對照者外周血淋巴細胞中的端粒長度，發現攜帶有 TERT/TERC 突變的患者端粒長度明顯短于未攜帶的患者，且未攜帶 TERT 或 TERC 突變的患者端粒長度也明顯短于年齡匹配的健康對照者；Dai 等[27]進一步隨訪研究了 94 例 IPF 患者端粒長度與死亡率的相關性，發現死亡患者中年齡校正后的端粒長度的中位數明顯短于幸存者，而且端粒長度和生存率的相關性不受年齡、性別、FVC 或 DLCO 的影響，在排除了 6 例端粒酶基因突變的患者后，端粒長度仍然是 IPF 患者存活時間的獨立預測因子。
3.4 MMPs
Tzouvelekis 等[28]發現，IPF 患者的 MMP-7 濃度和 FVC、DLCO呈負相關，當 MMP-7 血漿濃度達到或超過 12.1 ng/ml 時，其與患者的全因死亡率顯著相關，而且調整年齡、性別、吸煙病史、肺功能基線值后，血漿 MMP-7 仍然是強有力的死亡率預測因子。
3.5 骨膜蛋白
骨膜蛋白可以促進細胞外基質的沉積、間質細胞的增殖，參與多種器官的纖維化。Okamoto[29]研究發現，IPF 患者的血清骨膜蛋白濃度明顯高于隱源性機化性肺炎組及正常對照組，并且與 IPF 患者 6 個月內肺活量和 DLCO的變化呈顯著負相關。其他研究也顯示升高的血清骨膜蛋白水平與 IPF 進展相關，而且 IPF 患者血清骨膜蛋白水平越高，其生存期則越短[30-31]。
3.6 黏蛋白 5B
黏蛋白 5B（mucin-5 subtype B，MUC5B）是一種分泌型蛋白，主要由呼吸道遠端氣道黏膜下黏液細胞產生，其主要作用是影響氣道黏液的流變特性、氣道黏膜纖毛的擺動及氣道天然宿主防御功能[32]。Jiang 等[33]以中國漢族人群為研究對象，發現 MUC5B 中 rs35705950 的單核苷酸多態性與 IPF 患者 FVC 及 DLCO的下降顯著相關；他們對研究對象進行了連續 5 年的隨訪，發現攜帶有 rs35705950 次要等位基因 T 的患者死亡率增加。與之相反的是，Peljto 等[34]研究發現，攜帶 TT 或 GT 基因型的 IPF 患者存活率較基因型為 GG 的高。
3.7 微生物組
研究發現從 IPF 患者肺部分離出來的微生物組與正常肺部的有區別，相比于對照組，IPF 患者的 BAL 中細菌負荷增加[35-37]，且鏈球菌、葡萄球菌的細菌負荷[37]或總體細菌負荷[36]較高與 IPF 更糟糕的臨床情況相關。引人注目的是，最近發表的一項研究表明，肺部微生物群可能下調 IPF 的免疫應答，宿主和微生物間的相互作用與 IPF 患者無進展生存率下降有關[38]。此外，與穩定期患者相比，AE-IPF 患者的細菌負荷增加[39]。因此肺部細菌負荷增加可能是 IPF 患者預后不良的預測因子。
3.8 線粒體 ATP 合酶亞基 6 基因
作為線粒體 DNA 的標記，線粒體 ATP 合酶亞基 6（MT-ATP6）基因是最近分子生物學的研究熱點。動物實驗結果顯示 PINK1 基因缺陷的小鼠表現出更多Ⅱ型肺泡上皮細胞的凋亡及對肺損傷和纖維化的易感性增加[40]。進一步研究發現Ⅱ型肺泡上皮細胞線粒體功能失調與其平衡調節器—PTEN 誘導激酶 1（PINK1）的表達降低有關，從而導致電子傳遞鏈復合物Ⅰ和Ⅳ活性降低，線粒體 DNA 代謝改變、自噬不足，最后導致Ⅱ型肺泡上皮細胞凋亡[40-41]。Ryu 等[42]的隊列研究探索了血漿 MT-ATP6 水平與 IPF 患者全因死亡率的關系，他們將血漿 MT-ATP6 的臨界值設為 3 614.24 拷貝/μl，其預測全因死亡率的敏感性可達 80%，特異性為 54.3%，表明其水平超過這個臨界值與死亡率顯著相關（校正HR：2.75；95%CI：1.40～5.40；P=0.012），且調整年齡、性別、種族、FVC 占預計值百分比、DLCO 占預計值百分比、GAP 指數評分等變量后，上述臨界值是一個更強的全因死亡率預測因子（調整后的HR：3.79；95% CI：1.53～9.43；P=0.004）。此外，該團隊還研究了 10 例 IPF 患者使用吡非尼酮治療后血漿中線粒體 DNA 含量的時間變化規律，其發現治療無效組平均 MT-ATP6 增加了 114 284 拷貝/μl，與無效組相比，有效組 MT-ATP6 拷貝數大約降低了 50 997 拷貝/μl。
關于 IPF 預后標志物的研究很多，但絕大多數相關生物活性物質的研究證據均存在矛盾或不充分性，應用于臨床更是需要進一步驗證。
4 小結與展望
近年來關于 IPF 生物標志物的研究取得較大進展，KL-6、SP-A、SP-D 在日本已經應用于 IPF 的臨床診治。國內開展相關分子檢測的醫院尚少，但據目前研究結果分析，KL-6、SP-A、SP-D 在 IPF 的早期診斷、疾病活動和預后評估方面均有一定價值。相關文獻還提示，隨著國內外醫學界對 MMPs 的關注度及研究報道的增加，MMPs 的臨床價值凸顯，敏感性及特異性似乎不亞于 KL-6、SPs，它們的優劣有待進一步探究。MUC5B、cCK-18、端粒長度、骨膜蛋白、骨橋蛋白、MT-ATP6 等標志物的相關研究尚少，其價值尚存在爭議。此外，由于其他間質性肺疾病的影響，目前借助非侵入性的生物標志物確診 IPF 仍然是臨床工作面臨的一大難題。而且大多數實驗缺乏對相關生物分子的動態監測，只以單個隊列 IPF 患者為研究對象，臨床意義有限，需要在多中心大樣本隊列研究中重復驗證。因此，在今后的科學研究中需要進一步對以上生物分子深入探究，或聯合使用，提高單個指標對疾病診治的敏感性和特異性，以望早期規范 IPF 的診治，改善患者生存質量及預后。