中国当代儿科杂志  2017, Vol. 19 Issue (4): 425-429   PDF    
反复肺炎患儿血清YKL-40与体液免疫功能的变化及意义
马卫银, 彭韶, 张婷     
郑州大学第一附属医院儿科, 河南 郑州 450000
通信作者: 彭韶, 女, 主任医师。E-mail:pengshaodh630@126.com
摘要: 目的 研究反复肺炎患儿血清YKL-40与体液免疫功能的变化及意义。 方法 收集30例反复肺炎患儿(反复肺炎组)、30例急性肺炎患儿(急性肺炎组)、30例健康体检儿童(对照组)的血标本,采用酶联免疫吸附法检测各组血清YKL-40浓度。并进行血清YKL-40与体液免疫相关实验室指标的相关性分析。利用受试者工作特征(ROC)曲线分析血清YKL-40对反复肺炎的诊断价值。 结果 反复肺炎组血清YKL-40浓度高于急性肺炎组及对照组(P < 0.05),急性肺炎组血清YKL-40浓度高于对照组(P < 0.05)。反复肺炎组血清IgG和补体C4水平均低于急性肺炎组(P < 0.05)。血清YKL-40浓度与IgG水平呈负相关(rs=-0.309,P=0.047),与补体C4水平亦呈负相关(r=-0.324,P=0.039)。血清YKL-40诊断反复肺炎的ROC曲线下面积为0.958(95% CI:0.921~0.994)。 结论 反复肺炎患儿体液免疫功能降低;血清YKL-40可能参与了反复肺炎的发生,并可作为反复肺炎诊断的参考指标。
关键词反复肺炎     YKL-40     体液免疫功能     儿童    
Changes in serum YKL-40 level and humoral immune function and their significance in children with recurrent pneumonia
MA Wei-Yin, PENG Shao, ZHANG Ting     
Department of Pediatrics, First Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou 450000, China
Corresponding author: Peng S, Email: pengshaodh630@126.com
Abstract: Objective To investigate the changes in serum YKL-40 level and humoral immune function and their significance in children with recurrent pneumonia. Methods Blood samples were collected from 30 children with recurrent pneumonia (recurrent pneumonia group), 30 children with acute pneumonia (acute pneumonia group), and 30 healthy children (control group). Serum YKL-40 levels were measured by enzyme-linked immunosorbent assay. The correlation between serum YKL-40 level and laboratory indices related to humoral immune function was analyzed. The receiver operating characteristic (ROC) curve was used to analyze the diagnostic value of serum YKL-40 level for recurrent pneumonia. Results The recurrent pneumonia group had a significantly higher serum YKL-40 level than the acute pneumonia and control groups (P < 0.05). The acute pneumonia group had a significantly higher serum YKL-40 level than the control group (P < 0.05). Serum levels of IgG and complement 4 in the recurrent pneumonia group were significantly lower than in the acute pneumonia group (P < 0.05). Serum YKL-40 level was negatively correlated with serum IgG level (rs=-0.309, P=0.047) and serum complement 4 level (r=-0.324, P=0.039). The area under the ROC curve of serum YKL-40 level for diagnosing recurrent pneumonia was 0.958 (95%CI:0.921-0.994). Conclusions Humoral immune function is low in children with recurrent pneumonia. Serum YKL-40 may be involved in the occurrence of recurrent pneumonia and can be used as a reference index for diagnosing recurrent pneumonia.
Key words: Recurrent pneumonia     YKL-40     Humoral immune function     Child    

肺炎是小儿常见病,是住院患儿死亡的主要原因之一,部分患儿可反复多次发生肺炎[1]。反复肺炎是指1年内反复患肺炎≥2次,肺炎由肺部体征和影像学证实,两次肺炎诊断期间肺炎体征和影像学改变应完全消失[2]。反复肺炎对某些群体的小儿有着重要的临床现实意义,及时检出高危患儿并给予相应的处理十分必要。反复肺炎的病因复杂,其常见病因为先天性或获得性呼吸系统解剖结构异常、呼吸道吸入、先天性心脏病、哮喘、免疫缺陷等,仍有部分患儿病因不明[1, 3]。部分研究表明反复肺炎患儿存在体液及细胞免疫功能紊乱[4-5]。YKL-40,又称人软骨糖蛋白39(human cartilage glycoprotein-39)、几丁质酶3样蛋白1(human chitinase-3-like protein 1),是人类几丁质酶蛋白家族成员之一,因其氨基末端分别为酪氨酸(Y)、赖氨酸(K)、亮氨酸(L),分子量为40 kD,因而命名为YKL-40[6]。研究表明,YKL-40是一种急性时相蛋白,在炎症反应及多种肿瘤疾病患者中水平增高[7-8],并与肺炎病情及预后相关[9]。YKL-40是目前的研究热点,其在肺炎方面研究的主要对象为社区获得性肺炎,尚无关于反复肺炎YKL-40水平变化的研究,且无YKL-40与免疫功能相关性的研究报道。为此,本研究通过探讨反复肺炎患儿的血清YKL-40及体液免疫功能的变化,并进行YKL-40与体液免疫的相关性分析及YKL-40对反复肺炎诊断价值的分析,为反复肺炎的发生机制提供理论依据,并为反复肺炎的临床诊断寻找新的实验室参考指标。

1 资料与方法 1.1 研究对象

反复肺炎组:2014年10月至2016年6月于郑州大学第一附属医院住院并首次确诊的反复肺炎患儿30例,其中男20例,女10例,中位年龄4.0岁,中位体重18.0 kg。反复肺炎诊断标准:1年内反复患肺炎≥2次,肺炎须由肺部体征和影像学证实,两次肺炎诊断期间肺炎体征和影像学改变应完全消失[2]

急性肺炎组:不满足反复肺炎的诊断标准,经肺部体征和影像学证实的同期于我院住院的急性肺炎患儿30例,其中男16例,女14例,中位年龄6.0岁,中位体重19.5 kg。

对照组:同期于我院门诊体检的健康儿童30例,其中男19例,女11例,中位年龄5.0岁,中位体重18.5 kg。3组儿童的性别、年龄、体重比较差异无统计学意义(P > 0.05)。

以上3组儿童均无先天性免疫缺陷病、先天性气管支气管肺发育畸形、先天性心脏病、支气管异物、支气管哮喘、肿瘤性疾病、结缔组织病、高血压、糖尿病等疾病;本次病程不超过3 d,且院外未应用抗生素。本研究通过我院医学伦理委员会批准,并获得患儿家长书面知情同意。

1.2 血清YKL-40及体液免疫相关指标的检测

收集反复肺炎组、急性肺炎组(入院次日)及对照组空腹静脉血2 mL,离心后取上清液至EP管,分别编号并保存于-80℃冰箱待测。

血清YKL-40:应用酶联免疫吸附法测定并计算YKL-40浓度。YKL-40试剂盒由美国Quidel公司生产。血清IgG、IgA、IgE、IgM、补体C3、补体C4含量由郑州大学第一附属医院免疫室测定。

1.3 统计学分析

采用SPSS 21.0统计软件进行数据处理与分析。计量资料以均数±标准差(x± s)或中位数(四分位数间距)[MP25P75)]表示。3组间比较采用Kruskal-Wallis检验,两个独立样本组间比较采用Wilcoxon检验或t检验。相关性分析采用Pearson或Spearman相关分析。采用受试者工作特征(ROC)曲线分析血清YKL-40对反复肺炎的诊断价值。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 各组血清YKL-40浓度的比较

反复肺炎组血清YKL-40浓度高于急性肺炎组及对照组(Z值分别为-5.53,-6.65,P < 0.05);急性肺炎组血清YKL-40浓度高于对照组(Z=-5.64,P < 0.05),见表 1

表 1 各组血清YKL-40浓度的比较(x± s,ng/mL)

2.2 反复肺炎组和急性肺炎组体液免疫功能的比较

反复肺炎组血清IgG、补体C4水平均低于急性肺炎组(分别Z=-2.33,t=-2.09,均P < 0.05),而两组血清IgA、IgM、IgE、补体C3水平比较差异无统计学意义(P > 0.05),见表 2

表 2 反复肺炎组和急性肺炎组体液免疫功能的比较[MP25P75)或x± s]

2.3 血清YKL-40与体液免疫的相关性

Spearman相关分析显示,反复肺炎组及急性肺炎组患儿血清YKL-40浓度与IgG水平呈负相关(rs=-0.309,P=0.047),见图 1。血清YKL-40浓度与IgA、IgE、IgM、补体C3水平均无明显相关性(P > 0.05)。

图 1 患儿血清YKL-40与IgG的相关性

Pearson相关分析显示,反复肺炎组及急性肺炎组患儿血清YKL-40浓度与补体C4水平呈负相关(r=-0.324,P=0.039),见图 2

图 2 患儿血清YKL-40与补体C4的相关性

2.4 血清YKL-40对反复肺炎诊断价值的ROC曲线分析

血清YKL-40对反复肺炎诊断价值的ROC曲线分析显示,YKL-40诊断反复肺炎的ROC曲线下面积为0.958(95%CI:0.921~0.994),见图 3

图 3 血清YKL-40对反复肺炎诊断价值的ROC曲线

3 讨论

世界卫生组织(WHO)和联合国儿童基金会(UNICEF)的儿童流行病学专家组(CHERG)发布的“全球儿童死亡原因”分析显示,肺炎病死率为14.9%,是5岁以下儿童死亡的第一位原因[10],且部分患儿可反复多次发生肺炎,即反复肺炎,给患儿、家庭和社会带来沉重的负担。

反复肺炎的发生率高,据既往流行病学统计,反复肺炎占肺炎的8%左右[1, 11],且反复肺炎病因复杂,其常见病因为先天性或获得性呼吸系统解剖结构异常、呼吸道吸入、先天性心脏病、哮喘、免疫缺陷等,仍有部分患儿病因不明[1, 3]。部分研究表明,反复肺炎患儿存在体液及细胞免疫功能低下,尤其是辅助性T淋巴细胞功能异常、免疫球蛋白IgG等减少及炎性因子IL-8、IL-17增高[4, 5, 12]。本研究结果也显示反复肺炎存在体液免疫功能低下,尤其是免疫球蛋白IgG及补体C4的减低。

YKL-40是几丁质酶蛋白家族成员之一,是由中性粒细胞、巨噬细胞、血管平滑肌细胞、软骨细胞、滑膜细胞及多种肿瘤细胞(如大肠癌、肾癌、肺癌、卵巢癌等)分泌的促炎细胞因子,参与多种急慢性炎症反应[13-17]。国内外研究表明社区获得性肺炎患儿的血清YKL-40水平升高,且与疾病的严重程度及预后相关[9, 18]。本研究发现反复肺炎患儿的血清YKL-40水平较急性肺炎患儿及正常儿童明显升高,且ROC曲线提示YKL-40可作为反复肺炎诊断的指标,可见YKL-40参与反复肺炎的发生,但YKL-40在反复肺炎中的作用机制目前尚不明确。Lee等[19]发现YKL-40在抗原致敏、免疫球蛋白E的诱导、树突状细胞及巨噬细胞的激活中发挥重要作用,且可以通过抑制Fas的表达、激活蛋白激酶B(PKB/AKT)、诱导Faim 3,抑制炎症细胞的凋亡,在Th2型炎症反应起始及效应过程中发挥重要的调节作用,而无YKL-40时,IL-13诱导组织炎症和纤维化的能力也显著降低。Letuve等[20]认为TNF-α可促进慢性阻塞性肺疾病患者肺泡巨噬细胞合成YKL-40,而巨噬细胞在YKL-40的作用下促进IL-8、MCP-1、MIP-1α和金属蛋白酶-9的释放,有助于组织炎症和重塑。Ober等[21]认为CHI3L1启动子(编码YKL-40的基因)中的单核苷酸多态性与循环YKL-40水平及哮喘患病率有关,其中rs12141494和rs4950928的G等位基因与较低的YKL-40水平及较高的FEV1%预计值相关联,rs12141494的风险等位基因A与哮喘严重性及气道高水平YKL-40有关。另有研究发现用YKL-40处理的支气管上皮细胞通过MAPK和NF-κB途径的激活,导致IL-8的产生显著增加,YKL-40诱导的IL-8进一步刺激支气管平滑肌细胞的增殖和迁移,并在去除IL-8后这一作用被抑制[22]。本研究发现血清YKL-40水平与免疫球蛋白IgG及补体C4呈负相关,但YKL-40与IgG及补体C4的具体相互作用过程仍需进一步研究。

综上所述,反复肺炎患儿存在体液免疫功能低下,表现为免疫球蛋白IgG及补体C4水平减低。YKL-40可能参与了反复肺炎的发生,但其具体作用机制尚需进一步研究。YKL-40可作为反复肺炎诊断的参考指标,但反复肺炎诊断的YKL-40浓度参考值仍需大样本研究确定。

参考文献
[1] Saad K, Mohamed SA, Metwallety KA. Recurrent/Persistent pneumonia among children in Upper Egypt[J]. Mediterr J Hematol Infect Dis, 2013, 5 (1): e2013028. DOI:10.4084/mjhid.2013.028
[2] 中华医学会儿科学分会呼吸学组, 《中华儿科杂志》编辑委员会. 反复呼吸道感染的临床概念和处理原则[J]. 中华儿科杂志, 2008, 46 (2): 108–110.
[3] 李惠民, 江载芳, 江沁波, 等. 小儿反复肺炎的基础疾病和诊断分析[J]. 中国实用儿科杂志, 2004, 19 (3): 153–155.
[4] 张立梅. 儿童反复肺炎与机体免疫功能和炎性相关因子的关系研究[J]. 河北医药, 2016, 38 (9): 1333–1335.
[5] Owayed AF, Campbell DM, Wang EE. Underlying causes of recurrent pneumonia in children[J]. Arch Pediatr Adolesc Med, 2000, 154 (2): 190–194. DOI:10.1001/archpedi.154.2.190
[6] Johansen JS, Williamson MK, Rice JS, et al. Identification of proteins secreted by human osteoblastic cells in culture[J]. J Bone Miner Res, 1992, 7 (5): 501–512.
[7] Libreros S, Iragavarapu-Charyulu V. YKL-40/CHI3L1 drives inflammation on the road of tumor progression[J]. J Leukoc Biol, 2015, 98 (6): 931–936. DOI:10.1189/jlb.3VMR0415-142R
[8] Roslind A, Johansen JS. YKL-40:a novel marker shared by chronic inflammation and oncogenic transformation[J]. Methods Mol Biol, 2009, 511 (7): 159–184.
[9] Wang HL, Hsiao PC, Tsai HT, et al. Usefulness of plasma YKL-40 in management of community-acquired pneumonia severity in patients[J]. Int J Mol Sci, 2013, 14 (11): 22817–22825. DOI:10.3390/ijms141122817
[10] Liu L, Oza S, Hogan D, et al. Global, regional, and national causes of child mortality in 2000-13, with projections to inform post-2015 priorities:an updated systematic analysis[J]. Lancet, 2015, 385 (9966): 430–440. DOI:10.1016/S0140-6736(14)61698-6
[11] Patria F, Longhi B, Tagliabue C, et al. Clinical profile of recurrent community-acquired pneumonia in children[J]. BMC Pulm Med, 2013, 13 : 60. DOI:10.1186/1471-2466-13-60
[12] 王萍, 周戎, 何永涛, 等. 反复呼吸道感染患儿血清免疫指标的观察分析[J]. 中国医院感染学杂志, 2016, 26 (15): 3554–3556.
[13] Volck B, Price PA, Johansen JS, et al. YKL-40, a mammalian member of the chitinase family, is a matrix protein of specific granules in human neutrophils[J]. Proc Assoc Am Physicians, 1998, 110 (4): 351–360.
[14] Hakala BE, White C, Recklies AD. Human cartilage gp-39, a major secretory product of articular chondrocytes and synovial cells, is a mammalian member of a chitinase protein family[J]. J Biol Chem, 1993, 268 (34): 25803–25810.
[15] Malinda KM, Ponce L, Kleinman HK, et al. Gp38k, a protein synthesized by vascular smooth muscle cells, stimulates directional migration of human umbilical vein endothelial cells[J]. Exp Cell Res, 1999, 250 (1): 168–173. DOI:10.1006/excr.1999.4511
[16] Salvatore V, Focaroli S, Teti G, et al. Changes in the gene expression of co-cultured human fibroblast cells and osteosarcoma cells:the role of microenvironment[J]. Oncotarget, 2015, 6 (30): 28988–28998.
[17] Senetta R, Duregon E, Sonetto C, et al. YKL-40/c-Met expression in rectal cancer biopsies predicts tumor regression following neoadjuvant chemoradiotherapy:a multi-institutional study[J]. PLoS One, 2015, 10 (4): e0123759. DOI:10.1371/journal.pone.0123759
[18] 孙海斌, 王晓雷, 李征瀛, 等. ROC曲线评价血清人软骨糖蛋白39在儿童社区获得性肺炎诊断和预测并发症中的应用[J]. 东南大学学报 (医学版), 2014, 33 (6): 768–771.
[19] Lee CG, Hartl D, Lee GR, et al. Role of breast regression protein 39(BRP-39)/chitinase 3-like-1 in Th2 and IL-13-induced tissue responses and apoptosis[J]. J Exp Med, 2009, 206 (5): 1149–1166. DOI:10.1084/jem.20081271
[20] Letuve S, Kozhich A, Arouche N, et al. YKL-40 is elevated in patients with chronic obstructive pulmonary disease and activates alveolar macrophages[J]. J Immunol, 2008, 181 (7): 5167–5173. DOI:10.4049/jimmunol.181.7.5167
[21] Ober C, Tan Z, Sun Y, et al. Effect of variation in CHI3L1 on serum YKL-40 level, risk of asthma, and lung function[J]. N Engl J Med, 2008, 358 (16): 1682–1691. DOI:10.1056/NEJMoa0708801
[22] Tang H, Sun Y, Shi Z, et al. YKL-40 induces IL-8 expression from bronchial epithelium via MAPK (JNK and ERK) and NF-κB pathways, causing bronchial smooth muscle proliferation and migration[J]. J Immunol, 2013, 190 (1): 438–446. DOI:10.4049/jimmunol.1201827