引用本文： 汪倩, 韩锋锋. 急性加重型慢性阻塞性肺疾病外周血生物标志物研究进展. 中国呼吸与危重监护杂志, 2021, 20(2): 143-147. doi: 10.7507/1671-6205.201811040 复制
慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）是一种以持续性气道症状和气流受限为特征的慢性气道疾病，是呼吸系统疾病中的常见病和多发病，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内出现超越日常状况的持续恶化，并需改变慢阻肺常规用药，在短期内咳嗽、气短或喘息加重，痰量增多，呈脓性或者黏液脓性，可伴发热等症状明显加重的表现。然而，目前慢阻肺急性加重的诊断几乎完全基于医生的临床判断，缺乏量化指标。慢阻肺急性加重持续存在气道及全身的炎症反应[1]。外周血指标的检测较为方便，短期内可反复测量，且可以较为灵敏早期发现慢阻肺患者急性加重及监测疾病的进展。大量研究提示炎性介质、免疫细胞及趋化因子等外周血的生物标志物有助于辅助临床对的慢阻肺急性加重的诊断、评估、治疗及预后评价，本文将对近年来发现慢阻肺急性加重外周血潜在的生物标志物进行综述。
1 基质金属蛋白酶 9
基质金属蛋白酶 9（MMP-9）是由活化的中性粒细胞分泌，具有降解呼吸道基底膜与细胞外基质的功能。与慢阻肺的炎症和肺重塑有关。Wells 等[2]研究发现外周血 MMP-9 升高的慢阻肺患者急性加重绝对风险增加 13%～16%，这部分患者急性加重事件发生率上升［比值比（OR）1.71，95% 可信区间（95%CI）1.00～2.90；相对发病率指数（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发生率的中位值更高，在慢阻肺亚人群中期结果分析（SPIROMICS）中位值为 0.33（0～0.74）比 0（0～0.80），在慢阻肺遗传流行病学（COPDGene）中位值是 0.9（0.5～2）比 0.5（0～1.4）。MMP-9 不仅在外周血中升高与慢阻肺的急性加重相关，患者痰液中也得到证实。Chaudhuri 等[3]研究发现，与稳定期慢阻肺相比，慢阻肺急性加重患者痰液中 MMP-9 浓度和 mRNA 表达均明显增高，差异有统计学意义（P<0.01），且痰液中 MMP-9 的浓度和活性与通过 CT 测量得出的肺气肿严重程度呈明显正相关。在中重度慢阻肺患者中，MMP-9 mRNA 表达水平与第 1 秒用力呼气容积（FEV1）以及其与用力肺活量（FVC）的比值（FEV1/FVC）呈负相关。Wells 等[2]的研究还发现，MMP-9 除了可能作为外周血生物标志物用于早期识别慢阻肺急性加重和监测病情恶化之外，还可能作为精准的药物治疗靶点。慢阻肺急性加重时中性粒细胞活化明显，MMP-9 分泌增加，细胞外基质破坏增加，导致肺功能的进一步损害。抑制 MMP-9 过表达能为慢阻肺的防治及延缓疾病进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对称二甲基精氨酸（ADMA）、对称二甲基精氨酸（SDMA）。前者来源于甲基化精氨酸在一些蛋白质上的蛋白水解[4]，是一氧化氮合成酶（NOS）的竞争性抑制剂[5]。一氧化氮（NO）是一种重要的内皮源性血管活性物质，主要由 NOS 催化 L-精氨酸转化而来，可引起血管、支气管扩张，在维持血管结构和功能中起重要作用。ADMA 升高能减少 NO 合成，导致血管收缩、血小板凝集增加、内皮细胞黏附及血管肌细胞的增殖[6]。在慢阻肺急性加重期中，ADMA、SDMA 的升高不仅引起气道阻塞，同时还促进炎症反应使疾病加重。ADMA 通过诱导肺上皮细胞氧化和亚硝化应激而促进炎症，增加下游促炎介质肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-8（IL-8）的分泌，通过激活核因子-κβ 通路连接单核细胞与内皮细胞参与炎症反应[7]。在感染的急性期，SDMA 显著增加与炎症/感染标志物呈正相关[8]。Ruzsics 等[9]研究发现慢阻肺急性加重患者 ADMA 和 SDMA 均显著高于稳定期慢阻肺患者（P=0.004 和 P<0.001）。ADMA 和 SDMA 对慢阻肺急性加重的敏感性和特异性均较高，ADMA［截断值≥0.69 μmol/L，受试者工作特征（ROC）曲线下面积（AUC）0.81，P=0.001］的敏感性为 75%，特异性为 73%，SDMA（截断值≥0.57 μmol/L，AUC 0.91，P<0.001）的敏感性为 92%，特异性为 86%。研究还发现慢阻肺急性加重患者的毛细血管氧分压明显低于稳定期慢阻肺（P=0.01），毛细血管氧分压与血清 ADMA 水平呈显著负相关（P<0.05）。甲基化精氨酸衍生物参与慢阻肺急性加重发生，其与及疾病进展密切相关，是慢阻肺急性加重潜在生物标志物预测疾病活动。
3 IL-8
Jónsdóttir 等[10]研究表明，一些生物活性物质或细胞因子在慢阻肺急性加重患者中会升高，例如 C 反应蛋白（CRP）、表面活性蛋白-D（SP-D）、尿激酶受体（suPAR）、IL-6、IL-8 和 TNF-α。除此之外，研究还发现外周经典趋化因子 IL-8 浓度的升高不受患者基础肺功能差异的影响，并且可以预测慢阻肺急性加重患者的死亡率以及 28 天内使用无创正压通气（NPPV）治疗急性高碳酸血症型呼吸衰竭的存活率。IL-8 是急性炎症反应中的促炎趋化因子，大多由中性粒细胞或者巨噬细胞分泌，参与慢阻肺的进展过程[11-12]。随着随访时间延长，血清 IL-8 浓度增高的患者肺功能均逐渐下降，因此有研究认为 IL-8 浓度与慢阻肺肺功能分级的高低呈正相关[11, 13]。虽然血清中还存在其它炎症介质与慢阻肺急性加重进展相关联，例如血清 IL-6 和 TNF-α，但只有血清 IL-8 浓度升高可用来识别出慢阻肺急性加重，血清 IL-8 浓度为 82 mg/L 时其敏感性为 71.79%，特异性为 61.9%，是其敏感性和特异性的最佳值[10]。
4 8-羟基-2'-脱氧鸟苷
8-羟基-2'-脱氧鸟苷（8-OHdG）是一种鸟嘌呤的氧化形式，在各种内源性及外源性因素作用下，机体产生大量活性氧自由基可导致 DNA 键断裂、碱基修饰，导致 DNA 氧化损伤，8-OHdG 由位于鸟嘌呤碱基第八位碳原子与胸腺嘧啶碱基发生颠倒互换而生成[14]。8- OHdG 在体内稳定存在，其水平不受饮食等因素影响，且只能通过 DNA 氧化损伤途径形成，对研究衰老的机制、癌症的发生、慢性炎症性疾病等均具有重要意义，是目前国内外公认的反映机体氧化损伤程度及氧化应激状态的敏感指标之一[15]。氧化应激在慢阻肺的发病机制中发挥重要作用，正常状态下，内源性抗氧化剂，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶，可以保护生物体免受氧化损伤[15]。过度的氧化应激导致的线粒体 DNA 损伤以及细胞损伤，致使慢阻肺的发生及进展[16]。Liu 等[17]发现慢阻肺急性加重患者 8-OHdG 较健康受试者和稳定期慢阻肺患者升高。氧化剂/抗氧化剂的失衡不仅促进炎症反应过程，还会对气道阻塞产生不利影响，加速肺功能下降[16]。研究发现 8-OHdG 水平与肺功能指标［FEV1，FEV1 占预计值百分比（FEV1%pred），FEV1/FVC）］呈负相关，加速了肺功能的恶化。同时高 8-OHdG 与改良英国医学研究学会呼吸困难指数（mMRC）评分、慢阻肺评估测试（CAT）评分和慢阻肺级别的评估呈正相关[17]。
5 降钙素原
降钙素原（PCT）是降钙素超家族的 116 个氨基酸肽成员。PCT 从甲状腺 C 细胞中释放出来，是降钙素的前体。在细菌感染导致慢阻肺急性加重的病例中，PCT 已被广泛研究可作为诊断、预后和治疗的生物标志物[18]。PCT 的生物活性被认为是免疫系统复杂炎症级联的一部分。但在病毒感染和其他炎症状态中 PCT 仍保持低水平[19]。基于上述原因，有研究者提出，PCT 可以用于早期识别细菌导致慢阻肺患者急性恶化阶段。常春等[20]在一项小样本对照研究中发现，PCT 截断点为 0.155 ng/mL，慢阻肺急性加重患者细菌感染诊断的敏感性和特异性分别为 93.3% 和 60%。Ergan 等[21]发现最佳入院 PCT 阈值为 0.25 ng/mL，以识别细菌感染的慢阻肺急性加重患者。因此 PCT 可以指导慢阻肺急性加重期间患者抗生素的使用。Lin 等[22]在 2018 年通过 4 个随机对照试验包括 679 例慢阻肺急性加重患者，发现与标准治疗相比，在不增加临床治疗失败率（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）的基础上，PCT 指导治疗显著降低抗生素的使用（OR：0.26，95%CI：0.14～0.50，P<0.0001），同时两组患者在随访期再入院率相似。较高的 PCT 水平也与疾病的严重程度、需要 NPPV 以及住院时间延长有关[23]。总之，目前 PCT 在慢阻肺急性加重早期识别、疾病严重性和指导治疗有重要的价值，对 PCT 的最佳截断值值得进一步研究。
6 颗粒前体蛋白
颗粒前体蛋白（Pgrn）是一种多功能分泌型生长因子[24]，是分泌型糖基化蛋白前体，由 7.5 个高度保守的富含半胱氨酸的串联重复序列组成，广泛表达于多种细胞，多见于快速生长的细胞，包括上皮细胞和炎症细胞[24-25]。它参与了四个主要生理过程：胚胎发育、组织损伤修复、神经退型性变和肿瘤的发生[25]。Pgrn 既有抗炎作用也有促炎作用，它可被中性粒细胞蛋白酶消化，其产物可以刺激中性粒细胞分泌 IL-8，促进炎症反应，参与慢阻肺急性加重的疾病进展。但是在稳定期的慢阻肺中，Pgrn 浓度与细菌定植引起的气道炎症呈负相关，一般不会刺激呼吸道上皮细胞分泌大量的 IL-8[24, 26]。因此 Pgrn 浓度可能仅与慢阻肺急性加重进展相关。Pgrn 与 FVC、FEV1、FEV1% 预计值、急性期嗜酸性粒细胞（EOS）计数呈显著负相关，而与中性粒细胞与淋巴细胞比值（NLR）、CRP 呈正相关[25]。慢阻肺急性加重患者在出院前一天比入院前一天 Pgrn 明显下降，多元逻辑分析法和 ROC 曲线分析显示 Pgrn 可作为慢阻肺急性加重独立的预测指标，可能通过干扰炎症反应参与慢阻肺急性加重发病过程[25-26]。
7 NLR
多数研究表明 NLR 对慢性炎症疾病的急性感染风险及严重程度具有一定预测作用。Taylan 等[27]分别收集了慢阻肺急性加重患者（n=100）入院 2 h 内及 3 个月后处于稳定期患者的 NLR、白细胞计数（WBC）、CRP 和血沉（ESR）值。结果显示，慢阻肺急性加重患者 NLR、WBC、CRP 和 ESR 值比稳定期慢阻肺患者及健康对照组（n=80）均显著升高。NLR 与 CRP（r=0.415，P<0.001）、WBC（r=0.304，P=0.002）以及 ESR（r=0.275，P=0.035）呈正相关。NLR 截断值为 3.29 时，预测急性加重风险的敏感性为 80.8%，特异性为 77.7%，ROC 曲线的 AUC 为 0.894（P=0.001）[27]。Furutate 等[28]发现 NLR 与 BODE 指数、肺气肿程度和 mMRC 均呈正相关（P<0.001），与 BMI（P<0.001）和 6-MWD（P<0.001）呈负相关。一项为期 3 年纳入 274 例慢阻肺患者的观察性研究更深入地分析了 NLR 评估急性加重风险的阈值。结果表明，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），年龄更大（74.0 比 71.6，P=0.037），CAT 评分更高（13.9 比 11.5，P=0.039），SGRQ 评分更高（36.2 比 24.8，P<0.001），FEV1%pred 更低（55.8% 比 66.5%，P=0.0003），NLR≥2.7 可作为慢阻肺患者住院的独立预测因子[29]。另一项纳入 1066 例慢阻肺患者的回顾性研究表明，中性粒细胞浸润型的慢阻肺［EOS 百分比（EOS%）≤2%）患者加重期 NLR 显著高于稳定期（P<0.001）。并且当 NLR 截断值为 3.54，判断细菌感染的敏感性为 78%，特异性 69%。因此，当患者 NLR>3.54，中性粒细胞浸润型的慢阻肺同时伴有临床症状时，可考虑抗菌治疗[30]。
8 EOS
EOS 是来源于骨髓造血干细胞的重要的免疫和炎症细胞，成熟后被释放到血液中，在暴露于促炎介质后被激活并迁移到炎症部位。Vedel-Krogh 等[31]研究发现 IL-5 可促进 EOS 产生转化生长因子-β（TGF-β），而 TGF-β 可以促进成纤维细胞增殖、胶原蛋白合成，使气道发生纤维化、重塑等不可逆改变，这可能是高 EOS 组的 FEV1%pred 显著低于低 EOS 组（P<0.0001）重要发生机制之一[31-32]。Yun 等[33]对慢阻肺的研究进行分层分析，发现 EOS≥300 个/ μL 的中重度慢阻肺患者在 COPDGene 研究中急性加重风险明显增加（IRR 1.32，95%CI 1.10～1.63），并在慢阻肺的纵向评估预测终点事件（ECLIPSE）的研究中通过 3 年的随访数据得到了前瞻性验证（IRR 1.22，95%CI 1.06～1.41）。EOS 不仅可以预测慢阻肺急性加重的风险，同时还可以预测慢阻肺急性加重患者对糖皮质激素（GC）治疗的反应性，EOS 越高，GC 治疗获益越大，急性加重风险降低越多。Pascoe 等[34]在一项纳入 2083 例慢阻肺回顾性研究中发现，EOS%≥2% 患者中吸入性糖皮质激素/长效 β2 受体激动剂组较长效 β2 受体激动剂组急性加重次数减少 29%（0.91 次/年比 1.28 次/年，P<0.0001），且 EOS 计数越高，治疗后肺功能、CAT 评分改善更明显，急性加重风险降低越多，呈正相关。
9 调节性 T 细胞
一些研究表明调节性 T 细胞（Tregs）在控制炎症免疫应答和免疫耐受中起到重要的作用，但它们在慢阻肺急性加重中的作用鲜为人知。为研究 Tregs 的抗炎作用，实验者用香烟诱导构建慢阻肺小鼠模型，暴露在烟雾中小鼠出现体重下降、肺功能下降，并且在组织学和细胞因子水平出现严重的炎症反应，此时 Tregs 和 Th-17 分泌特殊的细胞因子 TGF-β 和 IL-17 来产生抗炎作用[35]。Treg 抑制 CD4+T 细胞活化，后者是调节 T 细胞活性重要的负性调节因子。当 Treg 的功能受损，会促进炎症发生，参与慢阻肺的发病过程[36]。
10 其他生物标志物
外泌体是纳米大小的囊泡（40～100 nm），由多泡内泌体向细胞外腔释放，可在血液或唾液等体液中发现[37]。据报道，外泌体通过微泡中包含的大分子（如 microRNA 和蛋白质）的特定细胞间通信来调节免疫和炎症。这些微囊的表面富含跨膜蛋白（即 CD9、CD63 或 CD81），是细胞间通讯的关键介质，并包含调控蛋白、miRNA 和 mRNAs[37-38]。香烟烟雾提取物（CSE）暴露引起外泌体的释放，肺上皮细胞暴露于 CSE 外泌体释放含有 CCN1（细胞外基质的相关调节蛋白家族中的一员）能够诱导引发 IL-8 的产生[39-40]，进而促进中性粒细胞的浸润，可能促进慢阻肺的发生和发展[41]。此外，CSE 可诱导支气管上皮细胞产生富含 mir-210 的胞外小泡，促进肺成纤维细胞肌成纤维细胞分化，从而促进慢阻肺气道重塑[42]。Tan 等[43]发现外泌体水平与血浆中 CRP、sTNFR1 和 IL-6 水平相关，提示外泌体可能参与慢阻肺急性加重的炎症过程，未来可能成为慢阻肺急性加重新的生物标志物。另外一些数据表明当慢阻肺急性加重患者 IL-17/IgE<0.82 时有更多收治 ICU 的几率、更长住院时间、更高的死亡率和在 90 天内更高的再入院率[44]。一些细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标志，例如 γ 干扰素诱导蛋白-10（IP-10）、TNF-α 等[45-46]。上呼吸道感染会导致严重慢阻肺急性加重的发生和其恢复时间的延长，因此对于病毒感染的慢阻肺急性加重患者，呼吸道病毒检测和生物标志物的筛选是极其重要的。
慢阻肺急性加重的是患者疾病恶化、病死率上升的主要原因，目前慢阻肺急性加重诊断仅凭临床医生经验判断，缺乏量化指标，因此慢阻肺急性加重生物标志物是近几年来研究者关注的热点。本文介绍了慢阻肺急性加重出现时一些与疾病相关的外周血生物标志物，包括 MMP-9、甲基化精氨酸衍生物、IL-8、8-OHdG、PCT、Pgrn、NLR、EOS、Tregs、外泌体、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识别、病情评估、疾病预后判断，同时给临床治疗提供方向。但是仍然需要更多研究寻找慢阻肺急性加重最佳的生物标志物及治疗方法。在早期发现有加重倾向的慢阻肺患者，实施有效的个体化治疗方法，改善疾病预后。
利益冲突：本文不涉及任何利益冲突。
慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）是一种以持续性气道症状和气流受限为特征的慢性气道疾病，是呼吸系统疾病中的常见病和多发病，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内出现超越日常状况的持续恶化，并需改变慢阻肺常规用药，在短期内咳嗽、气短或喘息加重，痰量增多，呈脓性或者黏液脓性，可伴发热等症状明显加重的表现。然而，目前慢阻肺急性加重的诊断几乎完全基于医生的临床判断，缺乏量化指标。慢阻肺急性加重持续存在气道及全身的炎症反应[1]。外周血指标的检测较为方便，短期内可反复测量，且可以较为灵敏早期发现慢阻肺患者急性加重及监测疾病的进展。大量研究提示炎性介质、免疫细胞及趋化因子等外周血的生物标志物有助于辅助临床对的慢阻肺急性加重的诊断、评估、治疗及预后评价，本文将对近年来发现慢阻肺急性加重外周血潜在的生物标志物进行综述。
1 基质金属蛋白酶 9
基质金属蛋白酶 9（MMP-9）是由活化的中性粒细胞分泌，具有降解呼吸道基底膜与细胞外基质的功能。与慢阻肺的炎症和肺重塑有关。Wells 等[2]研究发现外周血 MMP-9 升高的慢阻肺患者急性加重绝对风险增加 13%～16%，这部分患者急性加重事件发生率上升［比值比（OR）1.71，95% 可信区间（95%CI）1.00～2.90；相对发病率指数（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发生率的中位值更高，在慢阻肺亚人群中期结果分析（SPIROMICS）中位值为 0.33（0～0.74）比 0（0～0.80），在慢阻肺遗传流行病学（COPDGene）中位值是 0.9（0.5～2）比 0.5（0～1.4）。MMP-9 不仅在外周血中升高与慢阻肺的急性加重相关，患者痰液中也得到证实。Chaudhuri 等[3]研究发现，与稳定期慢阻肺相比，慢阻肺急性加重患者痰液中 MMP-9 浓度和 mRNA 表达均明显增高，差异有统计学意义（P<0.01），且痰液中 MMP-9 的浓度和活性与通过 CT 测量得出的肺气肿严重程度呈明显正相关。在中重度慢阻肺患者中，MMP-9 mRNA 表达水平与第 1 秒用力呼气容积（FEV1）以及其与用力肺活量（FVC）的比值（FEV1/FVC）呈负相关。Wells 等[2]的研究还发现，MMP-9 除了可能作为外周血生物标志物用于早期识别慢阻肺急性加重和监测病情恶化之外，还可能作为精准的药物治疗靶点。慢阻肺急性加重时中性粒细胞活化明显，MMP-9 分泌增加，细胞外基质破坏增加，导致肺功能的进一步损害。抑制 MMP-9 过表达能为慢阻肺的防治及延缓疾病进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对称二甲基精氨酸（ADMA）、对称二甲基精氨酸（SDMA）。前者来源于甲基化精氨酸在一些蛋白质上的蛋白水解[4]，是一氧化氮合成酶（NOS）的竞争性抑制剂[5]。一氧化氮（NO）是一种重要的内皮源性血管活性物质，主要由 NOS 催化 L-精氨酸转化而来，可引起血管、支气管扩张，在维持血管结构和功能中起重要作用。ADMA 升高能减少 NO 合成，导致血管收缩、血小板凝集增加、内皮细胞黏附及血管肌细胞的增殖[6]。在慢阻肺急性加重期中，ADMA、SDMA 的升高不仅引起气道阻塞，同时还促进炎症反应使疾病加重。ADMA 通过诱导肺上皮细胞氧化和亚硝化应激而促进炎症，增加下游促炎介质肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-8（IL-8）的分泌，通过激活核因子-κβ 通路连接单核细胞与内皮细胞参与炎症反应[7]。在感染的急性期，SDMA 显著增加与炎症/感染标志物呈正相关[8]。Ruzsics 等[9]研究发现慢阻肺急性加重患者 ADMA 和 SDMA 均显著高于稳定期慢阻肺患者（P=0.004 和 P<0.001）。ADMA 和 SDMA 对慢阻肺急性加重的敏感性和特异性均较高，ADMA［截断值≥0.69 μmol/L，受试者工作特征（ROC）曲线下面积（AUC）0.81，P=0.001］的敏感性为 75%，特异性为 73%，SDMA（截断值≥0.57 μmol/L，AUC 0.91，P<0.001）的敏感性为 92%，特异性为 86%。研究还发现慢阻肺急性加重患者的毛细血管氧分压明显低于稳定期慢阻肺（P=0.01），毛细血管氧分压与血清 ADMA 水平呈显著负相关（P<0.05）。甲基化精氨酸衍生物参与慢阻肺急性加重发生，其与及疾病进展密切相关，是慢阻肺急性加重潜在生物标志物预测疾病活动。
3 IL-8
Jónsdóttir 等[10]研究表明，一些生物活性物质或细胞因子在慢阻肺急性加重患者中会升高，例如 C 反应蛋白（CRP）、表面活性蛋白-D（SP-D）、尿激酶受体（suPAR）、IL-6、IL-8 和 TNF-α。除此之外，研究还发现外周经典趋化因子 IL-8 浓度的升高不受患者基础肺功能差异的影响，并且可以预测慢阻肺急性加重患者的死亡率以及 28 天内使用无创正压通气（NPPV）治疗急性高碳酸血症型呼吸衰竭的存活率。IL-8 是急性炎症反应中的促炎趋化因子，大多由中性粒细胞或者巨噬细胞分泌，参与慢阻肺的进展过程[11-12]。随着随访时间延长，血清 IL-8 浓度增高的患者肺功能均逐渐下降，因此有研究认为 IL-8 浓度与慢阻肺肺功能分级的高低呈正相关[11, 13]。虽然血清中还存在其它炎症介质与慢阻肺急性加重进展相关联，例如血清 IL-6 和 TNF-α，但只有血清 IL-8 浓度升高可用来识别出慢阻肺急性加重，血清 IL-8 浓度为 82 mg/L 时其敏感性为 71.79%，特异性为 61.9%，是其敏感性和特异性的最佳值[10]。
4 8-羟基-2'-脱氧鸟苷
8-羟基-2'-脱氧鸟苷（8-OHdG）是一种鸟嘌呤的氧化形式，在各种内源性及外源性因素作用下，机体产生大量活性氧自由基可导致 DNA 键断裂、碱基修饰，导致 DNA 氧化损伤，8-OHdG 由位于鸟嘌呤碱基第八位碳原子与胸腺嘧啶碱基发生颠倒互换而生成[14]。8- OHdG 在体内稳定存在，其水平不受饮食等因素影响，且只能通过 DNA 氧化损伤途径形成，对研究衰老的机制、癌症的发生、慢性炎症性疾病等均具有重要意义，是目前国内外公认的反映机体氧化损伤程度及氧化应激状态的敏感指标之一[15]。氧化应激在慢阻肺的发病机制中发挥重要作用，正常状态下，内源性抗氧化剂，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶，可以保护生物体免受氧化损伤[15]。过度的氧化应激导致的线粒体 DNA 损伤以及细胞损伤，致使慢阻肺的发生及进展[16]。Liu 等[17]发现慢阻肺急性加重患者 8-OHdG 较健康受试者和稳定期慢阻肺患者升高。氧化剂/抗氧化剂的失衡不仅促进炎症反应过程，还会对气道阻塞产生不利影响，加速肺功能下降[16]。研究发现 8-OHdG 水平与肺功能指标［FEV1，FEV1 占预计值百分比（FEV1%pred），FEV1/FVC）］呈负相关，加速了肺功能的恶化。同时高 8-OHdG 与改良英国医学研究学会呼吸困难指数（mMRC）评分、慢阻肺评估测试（CAT）评分和慢阻肺级别的评估呈正相关[17]。
5 降钙素原
降钙素原（PCT）是降钙素超家族的 116 个氨基酸肽成员。PCT 从甲状腺 C 细胞中释放出来，是降钙素的前体。在细菌感染导致慢阻肺急性加重的病例中，PCT 已被广泛研究可作为诊断、预后和治疗的生物标志物[18]。PCT 的生物活性被认为是免疫系统复杂炎症级联的一部分。但在病毒感染和其他炎症状态中 PCT 仍保持低水平[19]。基于上述原因，有研究者提出，PCT 可以用于早期识别细菌导致慢阻肺患者急性恶化阶段。常春等[20]在一项小样本对照研究中发现，PCT 截断点为 0.155 ng/mL，慢阻肺急性加重患者细菌感染诊断的敏感性和特异性分别为 93.3% 和 60%。Ergan 等[21]发现最佳入院 PCT 阈值为 0.25 ng/mL，以识别细菌感染的慢阻肺急性加重患者。因此 PCT 可以指导慢阻肺急性加重期间患者抗生素的使用。Lin 等[22]在 2018 年通过 4 个随机对照试验包括 679 例慢阻肺急性加重患者，发现与标准治疗相比，在不增加临床治疗失败率（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）的基础上，PCT 指导治疗显著降低抗生素的使用（OR：0.26，95%CI：0.14～0.50，P<0.0001），同时两组患者在随访期再入院率相似。较高的 PCT 水平也与疾病的严重程度、需要 NPPV 以及住院时间延长有关[23]。总之，目前 PCT 在慢阻肺急性加重早期识别、疾病严重性和指导治疗有重要的价值，对 PCT 的最佳截断值值得进一步研究。
6 颗粒前体蛋白
颗粒前体蛋白（Pgrn）是一种多功能分泌型生长因子[24]，是分泌型糖基化蛋白前体，由 7.5 个高度保守的富含半胱氨酸的串联重复序列组成，广泛表达于多种细胞，多见于快速生长的细胞，包括上皮细胞和炎症细胞[24-25]。它参与了四个主要生理过程：胚胎发育、组织损伤修复、神经退型性变和肿瘤的发生[25]。Pgrn 既有抗炎作用也有促炎作用，它可被中性粒细胞蛋白酶消化，其产物可以刺激中性粒细胞分泌 IL-8，促进炎症反应，参与慢阻肺急性加重的疾病进展。但是在稳定期的慢阻肺中，Pgrn 浓度与细菌定植引起的气道炎症呈负相关，一般不会刺激呼吸道上皮细胞分泌大量的 IL-8[24, 26]。因此 Pgrn 浓度可能仅与慢阻肺急性加重进展相关。Pgrn 与 FVC、FEV1、FEV1% 预计值、急性期嗜酸性粒细胞（EOS）计数呈显著负相关，而与中性粒细胞与淋巴细胞比值（NLR）、CRP 呈正相关[25]。慢阻肺急性加重患者在出院前一天比入院前一天 Pgrn 明显下降，多元逻辑分析法和 ROC 曲线分析显示 Pgrn 可作为慢阻肺急性加重独立的预测指标，可能通过干扰炎症反应参与慢阻肺急性加重发病过程[25-26]。
7 NLR
多数研究表明 NLR 对慢性炎症疾病的急性感染风险及严重程度具有一定预测作用。Taylan 等[27]分别收集了慢阻肺急性加重患者（n=100）入院 2 h 内及 3 个月后处于稳定期患者的 NLR、白细胞计数（WBC）、CRP 和血沉（ESR）值。结果显示，慢阻肺急性加重患者 NLR、WBC、CRP 和 ESR 值比稳定期慢阻肺患者及健康对照组（n=80）均显著升高。NLR 与 CRP（r=0.415，P<0.001）、WBC（r=0.304，P=0.002）以及 ESR（r=0.275，P=0.035）呈正相关。NLR 截断值为 3.29 时，预测急性加重风险的敏感性为 80.8%，特异性为 77.7%，ROC 曲线的 AUC 为 0.894（P=0.001）[27]。Furutate 等[28]发现 NLR 与 BODE 指数、肺气肿程度和 mMRC 均呈正相关（P<0.001），与 BMI（P<0.001）和 6-MWD（P<0.001）呈负相关。一项为期 3 年纳入 274 例慢阻肺患者的观察性研究更深入地分析了 NLR 评估急性加重风险的阈值。结果表明，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），年龄更大（74.0 比 71.6，P=0.037），CAT 评分更高（13.9 比 11.5，P=0.039），SGRQ 评分更高（36.2 比 24.8，P<0.001），FEV1%pred 更低（55.8% 比 66.5%，P=0.0003），NLR≥2.7 可作为慢阻肺患者住院的独立预测因子[29]。另一项纳入 1066 例慢阻肺患者的回顾性研究表明，中性粒细胞浸润型的慢阻肺［EOS 百分比（EOS%）≤2%）患者加重期 NLR 显著高于稳定期（P<0.001）。并且当 NLR 截断值为 3.54，判断细菌感染的敏感性为 78%，特异性 69%。因此，当患者 NLR>3.54，中性粒细胞浸润型的慢阻肺同时伴有临床症状时，可考虑抗菌治疗[30]。
8 EOS
EOS 是来源于骨髓造血干细胞的重要的免疫和炎症细胞，成熟后被释放到血液中，在暴露于促炎介质后被激活并迁移到炎症部位。Vedel-Krogh 等[31]研究发现 IL-5 可促进 EOS 产生转化生长因子-β（TGF-β），而 TGF-β 可以促进成纤维细胞增殖、胶原蛋白合成，使气道发生纤维化、重塑等不可逆改变，这可能是高 EOS 组的 FEV1%pred 显著低于低 EOS 组（P<0.0001）重要发生机制之一[31-32]。Yun 等[33]对慢阻肺的研究进行分层分析，发现 EOS≥300 个/ μL 的中重度慢阻肺患者在 COPDGene 研究中急性加重风险明显增加（IRR 1.32，95%CI 1.10～1.63），并在慢阻肺的纵向评估预测终点事件（ECLIPSE）的研究中通过 3 年的随访数据得到了前瞻性验证（IRR 1.22，95%CI 1.06～1.41）。EOS 不仅可以预测慢阻肺急性加重的风险，同时还可以预测慢阻肺急性加重患者对糖皮质激素（GC）治疗的反应性，EOS 越高，GC 治疗获益越大，急性加重风险降低越多。Pascoe 等[34]在一项纳入 2083 例慢阻肺回顾性研究中发现，EOS%≥2% 患者中吸入性糖皮质激素/长效 β2 受体激动剂组较长效 β2 受体激动剂组急性加重次数减少 29%（0.91 次/年比 1.28 次/年，P<0.0001），且 EOS 计数越高，治疗后肺功能、CAT 评分改善更明显，急性加重风险降低越多，呈正相关。
9 调节性 T 细胞
一些研究表明调节性 T 细胞（Tregs）在控制炎症免疫应答和免疫耐受中起到重要的作用，但它们在慢阻肺急性加重中的作用鲜为人知。为研究 Tregs 的抗炎作用，实验者用香烟诱导构建慢阻肺小鼠模型，暴露在烟雾中小鼠出现体重下降、肺功能下降，并且在组织学和细胞因子水平出现严重的炎症反应，此时 Tregs 和 Th-17 分泌特殊的细胞因子 TGF-β 和 IL-17 来产生抗炎作用[35]。Treg 抑制 CD4+T 细胞活化，后者是调节 T 细胞活性重要的负性调节因子。当 Treg 的功能受损，会促进炎症发生，参与慢阻肺的发病过程[36]。
10 其他生物标志物
外泌体是纳米大小的囊泡（40～100 nm），由多泡内泌体向细胞外腔释放，可在血液或唾液等体液中发现[37]。据报道，外泌体通过微泡中包含的大分子（如 microRNA 和蛋白质）的特定细胞间通信来调节免疫和炎症。这些微囊的表面富含跨膜蛋白（即 CD9、CD63 或 CD81），是细胞间通讯的关键介质，并包含调控蛋白、miRNA 和 mRNAs[37-38]。香烟烟雾提取物（CSE）暴露引起外泌体的释放，肺上皮细胞暴露于 CSE 外泌体释放含有 CCN1（细胞外基质的相关调节蛋白家族中的一员）能够诱导引发 IL-8 的产生[39-40]，进而促进中性粒细胞的浸润，可能促进慢阻肺的发生和发展[41]。此外，CSE 可诱导支气管上皮细胞产生富含 mir-210 的胞外小泡，促进肺成纤维细胞肌成纤维细胞分化，从而促进慢阻肺气道重塑[42]。Tan 等[43]发现外泌体水平与血浆中 CRP、sTNFR1 和 IL-6 水平相关，提示外泌体可能参与慢阻肺急性加重的炎症过程，未来可能成为慢阻肺急性加重新的生物标志物。另外一些数据表明当慢阻肺急性加重患者 IL-17/IgE<0.82 时有更多收治 ICU 的几率、更长住院时间、更高的死亡率和在 90 天内更高的再入院率[44]。一些细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标志，例如 γ 干扰素诱导蛋白-10（IP-10）、TNF-α 等[45-46]。上呼吸道感染会导致严重慢阻肺急性加重的发生和其恢复时间的延长，因此对于病毒感染的慢阻肺急性加重患者，呼吸道病毒检测和生物标志物的筛选是极其重要的。
慢阻肺急性加重的是患者疾病恶化、病死率上升的主要原因，目前慢阻肺急性加重诊断仅凭临床医生经验判断，缺乏量化指标，因此慢阻肺急性加重生物标志物是近几年来研究者关注的热点。本文介绍了慢阻肺急性加重出现时一些与疾病相关的外周血生物标志物，包括 MMP-9、甲基化精氨酸衍生物、IL-8、8-OHdG、PCT、Pgrn、NLR、EOS、Tregs、外泌体、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识别、病情评估、疾病预后判断，同时给临床治疗提供方向。但是仍然需要更多研究寻找慢阻肺急性加重最佳的生物标志物及治疗方法。在早期发现有加重倾向的慢阻肺患者，实施有效的个体化治疗方法，改善疾病预后。
利益冲突：本文不涉及任何利益冲突。