COPD精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)

1、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的氣道性疾病生物學(xué)標(biāo)記物COPD是一類復(fù)雜的臨床實(shí)體性疾病。以往對它的診斷相關(guān)概念認(rèn)識局限，現(xiàn)在人們已經(jīng)清晰認(rèn)識到COPD是一類有著臨床和生物學(xué)異質(zhì)性的疾病進(jìn)展過程，并與其他的氣道性疾病如慢性哮喘間有重疊。正因如此，對現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化治療實(shí)踐，產(chǎn)生的全身性反應(yīng)因人而異。新的臨床指南已經(jīng)意識到這一點(diǎn)，并加入了診斷和管理方案的癥狀和危險(xiǎn)因素，來改進(jìn)這方面的不足。然而，隨著更深入地認(rèn)識COPD有關(guān)的病理生理學(xué)，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多新的生理的、細(xì)胞的、蛋白組學(xué)的和遺傳學(xué)標(biāo)記物。有些已經(jīng)被用于獨(dú)立預(yù)測某些特定的臨床病型，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)的肺損害檢測方法還無法做到的。這些預(yù)測性生物學(xué)標(biāo)記物的應(yīng)用前景無限，可

2、用于對各種患者群體進(jìn)行分層，從而改變我們的醫(yī)療方式。我們應(yīng)該要致力于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，來完善診斷和治療方案，從而管理和改進(jìn)這類疾病的臨床結(jié)果。介紹COPD是一類世界性的，威脅社會和健康管理目標(biāo)的疾病。它的影響在未來數(shù)年還將上升，這不僅僅是對于發(fā)達(dá)國家，發(fā)展中國家也難以幸免。這部分是由于持續(xù)暴露于COPD的危險(xiǎn)因素，部分是因?yàn)槿丝诘睦淆g化。在美國，COPD不僅在導(dǎo)致30天內(nèi)再入院的原因中排名第三，也是致死的第三大原因1。到2030年，在美國每年會有9,000,000人因COPD死亡，而直接和間接的醫(yī)保費(fèi)用將近36,000,000,000美元2。1959年的CIBA論壇3和1965年的Aspen肺部

3、會議首次推廣chronic obstructive pulmonary disease這個(gè)集合名詞4，此后的四十年里，我們對肺氣腫和慢性支氣管炎的病理生理學(xué)的認(rèn)識已經(jīng)有了很大的變化。然而，盡管我們對它發(fā)展的復(fù)雜多樣的機(jī)制有了更好的了解，我們很大程度上仍需依賴基礎(chǔ)的肺功能閾值，來診斷和管理這類變異性疾病5?，F(xiàn)在，隨著研究有了更新、更先進(jìn)的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫，我們可以更好理解和定義處于各種疾病階段的特定的患者類型。因此，治療的手段不再是以往接受的“一種模式適應(yīng)所有”，我們正邁入一個(gè)裁縫醫(yī)學(xué)的時(shí)代。這是模式的變遷，在呼吸領(lǐng)域，也許能說明這一點(diǎn)最好的例子就是實(shí)質(zhì)性疾病的靶向治療，如用特定的酪氨酸激酶抑制劑來

4、治療非小細(xì)胞肺癌，或是用ivacaftor作囊性纖維化跨膜電導(dǎo)調(diào)節(jié)器(CFTR)增效劑，來治療發(fā)生了G551D突變的囊性纖維化患者。當(dāng)我們對這些單基因突變案例的管理，已經(jīng)極大地轉(zhuǎn)向靶向治療，我們必須牢記，多基因疾病如COPD，存在顯著的基因、表型、環(huán)境間的交互作用，且很難明確界定。本文中提到的要真正的靶向治療的實(shí)現(xiàn)，是一個(gè)雄心勃勃、且會愈加復(fù)雜的目標(biāo)。近來，許多團(tuán)隊(duì)都嘗試用多變量統(tǒng)計(jì)分析的方法，來進(jìn)一步完善和定義怎樣將COPD的多種類別，劃分到對應(yīng)的表型的亞型。然而，當(dāng)我們嘗試將分得的COPD亞型，和可能有意義的臨床指標(biāo)，如癥狀、治療效果、惡化率、死亡情況聯(lián)系起來時(shí)，存在脫節(jié)。在這篇文章中，我

5、們將關(guān)注COPD診斷的復(fù)雜性，以及隨后的生物學(xué)標(biāo)記物引導(dǎo)的治療潛在的靶點(diǎn)和含義，致力于管理和改進(jìn)這類疾病的臨床結(jié)果的靶向治療。伴隨診斷的發(fā)展除了靶向治療，伴隨診斷也越來越多地被應(yīng)用：即專門的生物學(xué)標(biāo)記物，它們可傳遞臨床生物學(xué)信息，來識別有應(yīng)答的患者亞群。如果我們能理解是什么在掌控疾病進(jìn)展的機(jī)制，我們就能去鑒別那些掌控的關(guān)鍵因素，不僅可用于伴隨診斷，也能用于藥物的發(fā)展實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的關(guān)鍵則是健全的、基礎(chǔ)的科學(xué)研究。應(yīng)用伴隨診斷益處良多不僅對患者，對健康醫(yī)療系統(tǒng)、制藥行業(yè)均有裨益。對患者來說，預(yù)測治療會有的反應(yīng)，就可以通過避免用無效的，甚至臨床上有害健康的藥物這類不必要的治療，來改善治療效果和生活質(zhì)量

6、。站在健康經(jīng)濟(jì)學(xué)角度，我們會希望靶向治療能減少藥物花銷，反過來降低整體的醫(yī)療保健費(fèi)用。從制藥領(lǐng)域來看，預(yù)測性的生物學(xué)標(biāo)記物可能提高成功率，即試驗(yàn)藥物能提供有意義的臨床結(jié)果，從而更高幾率通過監(jiān)管機(jī)構(gòu)的審批。然而，要建立能支持個(gè)體化藥物治療的實(shí)施平臺，仍挑戰(zhàn)重重。尤其在氣道性疾病，疾病相關(guān)靶點(diǎn)的缺失，以及在能使生物學(xué)標(biāo)記物有效地可重復(fù)性檢測患者的治療效果方面，所做的努力和付出的時(shí)間也不夠，這些因素都阻礙了我們的進(jìn)展。事實(shí)上，如果靶向治療在批準(zhǔn)通過前也含糊地要求伴隨診斷（就像美國的一些治療案例一樣），這可能會極大地阻礙藥物的發(fā)展，使適合的患者得不到積極的藥物治療。理想的伴隨診斷的發(fā)展概括如下，我們的

7、目標(biāo)也應(yīng)如此：即致力于“4P醫(yī)學(xué)”預(yù)測性的、預(yù)防性的、個(gè)體化的、參與性的治療（predictive, preventive, personalized, and participatory）（圖1）。COPD傳統(tǒng)的診斷和現(xiàn)今的模型COPD的病理學(xué)改變包括肺泡壁的氣腫性缺損，大的傳導(dǎo)性氣道的黏液腺增生，以及纖維化支氣管炎。這些改變與氣道和肺對有害性顆?；驓怏w的慢性炎性反應(yīng)的加強(qiáng)有關(guān)。臨床上，這會發(fā)展為不完全可逆的進(jìn)行性的氣流受限，伴隨有咳嗽、咳痰、持續(xù)性進(jìn)行性或是在運(yùn)動后加劇的呼吸困難6。惡化和并發(fā)癥可以導(dǎo)致患者（GOLD2011-2014）病情的整體加重7。COPD的急性加重期與肺和全身性的炎

8、癥加重有關(guān)。通常這被看做是疾病自然進(jìn)程中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，不同于正常的日常變異性的改變，出現(xiàn)即充分說明需要加強(qiáng)管理治療6。然而，疾病加重的進(jìn)一步分類方法仍未被建立。病情嚴(yán)重程度的進(jìn)一步可行的分類，有助于臨床醫(yī)生對加重類型和它可能的結(jié)果進(jìn)行分級：等級1可以在家治療；等級2需要入院治療；等級3呼吸衰竭。目前還是用肺功能來進(jìn)行診斷，用FEV1/FVC來說明疾病的嚴(yán)重程度，當(dāng)FEV1<50%時(shí)，疾病較重（表1）。這提供了一個(gè)合理的預(yù)測發(fā)病率8和病死率9的指標(biāo)，但是它與所處的健康階段或呼吸困難程度并沒有很好的相關(guān)性10。在美國，通過的藥物治療標(biāo)準(zhǔn)是基于FEV1的測量值，但是考慮到疾病的異質(zhì)性，它在預(yù)測疾

9、病發(fā)展或結(jié)局方面，存在明顯不足。2001年的GOLD指南最初確定了傳統(tǒng)的診斷閾值，基于由FEV1測量值反映的氣流受限程度，推薦了疾病嚴(yán)重程度的分級方法。對初期指南的修正是在2011年和2014年，旨在彌補(bǔ)不足，而且GOLD委員會還發(fā)布了一份修訂的“聯(lián)合COPD評估”分類方法?，F(xiàn)在，患者都是根據(jù)癥狀分成兩個(gè)隊(duì)列（根據(jù)COPD評估測試，嚴(yán)重程度10；或是根據(jù)改良的醫(yī)學(xué)研究委員會呼吸困難量表，嚴(yán)重程度2，見于表2/附錄1），然后根據(jù)以往的惡化加重病史，和/或FEV1為基準(zhǔn)，來評估未來的風(fēng)險(xiǎn)，由此將每隊(duì)進(jìn)一步進(jìn)行分組。結(jié)果是一個(gè)四分類，即：A（低風(fēng)險(xiǎn)/癥狀較少）；B（低風(fēng)險(xiǎn)/癥狀較多）；C（高風(fēng)險(xiǎn)/癥

10、狀較少）；D（高風(fēng)險(xiǎn)/癥狀較多）。C組和D組可被進(jìn)一步劃分為“只有高風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致的頻繁的惡化加重”和“只有明顯的氣流阻滯”，或者上述二者都存在（圖2）。因此，我們已經(jīng)認(rèn)識到了COPD作為一個(gè)實(shí)體性疾病的復(fù)雜性，也轉(zhuǎn)為關(guān)注可用于診斷的某些參數(shù)，并由此奠定靶向治療的基礎(chǔ)。重要的是，我們必須牢記，盡管這些類型與不同的臨床特點(diǎn)和預(yù)后有關(guān)，但是它們來源于專家們一致的觀點(diǎn)，而不是專業(yè)的統(tǒng)計(jì)分析。COPD癥狀的臨床表型基于臨床和流行病學(xué)觀察11,12，我們共同致力于描述COPD的臨床表型，不再采用舊的“紅喘型”和“紫腫型”的影像學(xué)方法。在2010年，一個(gè)專家團(tuán)隊(duì)提出一個(gè)概念，即“能用一種單獨(dú)的或者聯(lián)合的疾病

11、特點(diǎn)來描述COPD患者個(gè)體的差異，且這些特點(diǎn)與有意義的臨床結(jié)果有關(guān)，例如癥狀、病情加重、治療效果、疾病惡化率或病死率”13。越來越多的研究采用因素分析法來識別COPD相關(guān)的獨(dú)立因素，例如運(yùn)動能力14和呼吸困難15、氣流受限16、過度通氣17、氣道炎癥18或哮喘特點(diǎn)19。在這個(gè)模式下，我們可以進(jìn)一步用更多適合的分類指標(biāo)去進(jìn)行分層，例如1-抗胰蛋白酶的缺乏，就是一個(gè)研究比較清楚的基因缺陷，該病可被一種血清生物學(xué)標(biāo)記物識別，也許可以用替代療法來治療。其他有效的COPD臨床表型可能也類似地包括患者主要在上肺葉的肺氣腫，康復(fù)后受損的運(yùn)動能力，這也是肺減容手術(shù)后出現(xiàn)的問題20。然而，盡管診斷方法各異，在臨

12、床上，COPD病情由輕到重的病人，很大比例上都有支氣管擴(kuò)張。在這些擴(kuò)張部位，以往的損傷會導(dǎo)致傳導(dǎo)性氣道的永久性的擴(kuò)張，從而破壞支氣管壁的肌性和彈性成分。這常常會出現(xiàn)類似于COPD的癥狀，但是，從機(jī)制上來說，它是一種相對特異的過程，因此對來源于現(xiàn)有的大規(guī)模組學(xué)研究的精確表型分類也有影響。因此，我們現(xiàn)階段面臨的困難是較難做到可重復(fù)地確定離散的表型，這要求表型被包含在導(dǎo)致COPD各種癥狀的異常病變范圍內(nèi)，且沒有傾向性。如果這些表型能用一些簡單有效的分類來識別，并能對不同的藥物和非藥物干預(yù)的反應(yīng)也不同，那么臨床醫(yī)生就可能可以對特定的患者進(jìn)行靶向治療。近來，在致力于識別更多可重復(fù)性的表型隊(duì)列上，三項(xiàng)主要

13、的試驗(yàn)最為出色：COPDgene23，SPIROMICS24和ECLIPSE25。這些研究的結(jié)果互補(bǔ)，盡管在研究群體中，由于研究設(shè)計(jì)的不同，不能直接比較這些表型，但是它們已經(jīng)識別了許多廣義的臨床亞類，且大多都被認(rèn)可，詳情見下?！爸丿B”或混合型COPD-哮喘（25-30%）這些患者臨床上都有哮喘/過敏或哮鳴的病史，對支氣管舒張劑或吸入性糖皮質(zhì)激素（ICS）都有反應(yīng)，且有過敏的特點(diǎn)，包括嗜酸性炎癥、IgE升高、過敏原針刺反應(yīng)陽性和高的呼出性FeNO。這些患者有頻繁的病情加重，較差的生活質(zhì)量，更急劇下降的肺功能，和較高的病死率。GOLD7和全球哮喘防治倡議（GINA）26近期都發(fā)布了混合型哮喘-CO

14、PD重疊癥狀的定義、特點(diǎn)、診斷和治療?，F(xiàn)在對重疊癥狀提倡的診斷標(biāo)準(zhǔn)是兩份主要標(biāo)準(zhǔn)或一份主要標(biāo)準(zhǔn)加兩份次要的標(biāo)準(zhǔn)。主要標(biāo)準(zhǔn)是：（1）支氣管擴(kuò)張劑提示有可逆性（>15%且FEV1>400ml）；（2）哮喘病史（年齡<40歲）；（3）痰標(biāo)本呈嗜酸性。次要的標(biāo)準(zhǔn)是：（1）兩項(xiàng)獨(dú)立情況下均提示有可逆性（FEV1>12%且>200ml）；（2）過敏史；（3）整體血清IgE的升高。這個(gè)分類能幫助我們識別對吸入性糖皮質(zhì)激素反應(yīng)增強(qiáng)的一小部分患者。這些患者在疾病自然進(jìn)程的早期，就需要用ICS進(jìn)行聯(lián)合治療。然而迄今為止，對不同的標(biāo)準(zhǔn)和COPD治療效果之間的關(guān)系仍缺乏總結(jié)性的證據(jù)，所以

15、有前瞻性的研究應(yīng)該要側(cè)重這一點(diǎn)。頻繁的加重發(fā)作頻繁加重發(fā)作的表型是指患者每年有兩次或以上的加重發(fā)作。ECLIPSE研究表明，過往頻繁加重發(fā)作的病史，是對每年會有兩次或以上加重發(fā)作的最好的預(yù)測指標(biāo)27。此外，觀察3年的數(shù)據(jù)，頻繁的加重發(fā)作（定義為每年2次以上的加重發(fā)作）是一類相對穩(wěn)定的表型。這項(xiàng)研究還證實(shí)了下降的FEV1值是加重發(fā)作的危險(xiǎn)因素27。這些分析也提到了沒有加重發(fā)作的患者亞組。在第1年和第2年沒有經(jīng)歷加重發(fā)作的患者，有75%的可能不會在第3年病情加重27。頻繁的加重發(fā)作的特點(diǎn)是，氣道性和全身性的中性粒細(xì)胞炎癥28,29，動態(tài)變化的肺過度通氣30，較低氣道的細(xì)菌繁殖31和其他全身性表現(xiàn)，

16、包括肥胖、心血管疾病、糖尿病、抑郁、肌病和返流。它們都和短期內(nèi)的高病死率有關(guān)32,33。因此，從治療角度來說，頻繁的加重發(fā)作可以用ICS和長效受體激動劑（LAMA）聯(lián)合治療，這和現(xiàn)有的治療指南也一致。然而，其他的研究工作也提示，抗菌藥物的使用可對加重發(fā)作起到預(yù)防作用。與安慰劑的使用相比，大環(huán)內(nèi)酯類藥物的維持療法34,35和莫西沙星的間斷沖擊療法36，也證實(shí)可以降低病情加重的發(fā)作率。因此，這些也都可以考慮用于COPD頻繁加重發(fā)作型的治療。但是這種方式會存在導(dǎo)致個(gè)體和社會產(chǎn)生細(xì)菌耐藥的風(fēng)險(xiǎn)，故目前并不被廣泛推薦。全身性的炎癥 ECLIPSE生物學(xué)標(biāo)記物的隊(duì)列研究中，用持續(xù)升高的生物學(xué)標(biāo)記物水平，來

17、識別COPD患者的一類亞組。盡管有著相似的肺損害改變，但是這類亞組的加重發(fā)作的幾率更高，生存率也更差，說明這種類型是COPD的一個(gè)新表型37。這類表型的特點(diǎn)即全身性的炎癥反應(yīng)（或inflammome，這一點(diǎn)稍后會詳述）。這種表型的病人與對照組完全不同，而且有一小部分病人存在全身性炎癥，這會導(dǎo)致更加糟糕的預(yù)后。而且，持續(xù)的炎癥可導(dǎo)致并發(fā)癥，包括心血管疾病，高血壓，和糖尿病。 COPD表型的常規(guī)識別采用多因素分析，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了表型相關(guān)的特點(diǎn)與臨床結(jié)果之間的平行關(guān)系。這些特點(diǎn)可以識別潛在的COPD表型（例如，頻繁的加重發(fā)作），會產(chǎn)生一些有趣的結(jié)果，但是它是基于較少變量的臨床觀察，可能會漏掉一些更復(fù)雜的

18、表型。相關(guān)的影響因素呈增多的趨勢，可以用其他的數(shù)學(xué)方法將它們進(jìn)行整合，例如聚類分析，它受預(yù)先假定的影響更小，故而偏差也小。這個(gè)模型很有意思，而且已經(jīng)在其他COPD研究中有所應(yīng)用。它合并了各種信息，所以能將來源于不同變量的數(shù)據(jù)，分成相對同類的組。然而，只有一個(gè)證實(shí)了識別的群與縱向所得的明顯的結(jié)果間存在相關(guān)性。Garcia-Amyerich等人38研究了首次入院的COPD患者的加重發(fā)作期，并根據(jù)明顯的臨床差異分成三類人群（分別是呼吸系統(tǒng)嚴(yán)重受損的COPD，呼吸系統(tǒng)中度受損的COPD，呼吸系統(tǒng)輕度受損但是更多患肥胖、心血管和代謝性疾病的COPD）。這些臨床差異可以預(yù)測未來的病死率和住院需求程度。Va

19、nfleteren等人39近期也做了類似的研究，他們根據(jù)明顯出現(xiàn)的并發(fā)癥情況（較少并發(fā)癥的；心血管疾病的；惡病質(zhì)的；代謝性疾病的；心理性疾病的），識別出五類COPD的群。盡管這些并發(fā)癥都有相似的肺損害表現(xiàn)，但是它們相關(guān)的疾病是處于不同的健康階段。因此，聚類分析更適于探究多變量的分析40，而且所得的結(jié)果應(yīng)該在病人的多組隊(duì)列的臨床相關(guān)終點(diǎn)中得到驗(yàn)證。網(wǎng)絡(luò)相關(guān)理論網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療是一種新型的研究手段，它能全身性檢查某種特定疾病的復(fù)雜的分子學(xué)特點(diǎn)，從而識別疾病相關(guān)的模式和通路，以及在特異的病理表型間的分子學(xué)聯(lián)系。網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療也能探究疾病的異質(zhì)性，可以作為新的疾病分類的基礎(chǔ)，來揭示根本的發(fā)病機(jī)制，指導(dǎo)合理的治療和預(yù)

20、防。最近的一項(xiàng)研究闡釋了這種方法發(fā)展的可能性。全身性炎癥（the inflammome）Agusti等人最近描述了COPD患者的全身性炎性反應(yīng)，用一組含六種的血清學(xué)標(biāo)記物，驗(yàn)證了吸煙誘發(fā)的全身性炎癥與COPD的炎癥不同37。標(biāo)記物包括白細(xì)胞計(jì)數(shù)，CRP，IL-6，IL-8，TNF-和纖維蛋白原。吸煙誘發(fā)的炎癥特點(diǎn)是循環(huán)中白細(xì)胞、IL-8、TNF-水平升高。這和COPD的吸煙患者也不相同（他們的特點(diǎn)是白細(xì)胞的升高更顯著，且伴異常的CRP、IL-6和纖維蛋白原的血清學(xué)水平）。事實(shí)上，他們的研究發(fā)現(xiàn)，至少30的COPD患者沒有基礎(chǔ)的全身性炎癥反應(yīng)，甚至一年以后也沒有。有趣的是，在他們研究的隊(duì)列中，大

21、約20的COPD患者有持續(xù)的炎癥，更重要的是他們的病情加重的可能性是沒有炎癥反應(yīng)的患者的兩倍。另外，他們3年的病死率也增加了六倍。這項(xiàng)研究通過一種簡單的網(wǎng)絡(luò)途徑，識別了COPD的一類亞組。該亞組的患者，肺受損的程度相似，但是預(yù)后完全不同。毫無疑問，我們需要進(jìn)一步研究這種COPD的表型，確定治療的方案。COPD假定的生物學(xué)標(biāo)記物將伴隨診斷應(yīng)用于臨床氣道性疾病的領(lǐng)域，方法顯然很復(fù)雜，尤其是像COPD這樣的多樣的實(shí)體性疾病。如圖3描述的網(wǎng)絡(luò)學(xué)醫(yī)療手段，綜合性強(qiáng)，且側(cè)重于疾病的發(fā)病機(jī)制，這種方法能否更加可靠地對所有納入的COPD患者進(jìn)行臨床表型分類呢？遺傳危險(xiǎn)性變異可以通過漫長的途徑發(fā)展為一類復(fù)雜疾病

22、，涉及到一系列的機(jī)制，包括轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)和其他組學(xué)。這些整合起來，就可能構(gòu)成臨床表型的特點(diǎn)。在COPD有很多研究所關(guān)注的，且有用的生物學(xué)標(biāo)記物，有些概述如下。重要的是，許多在此描述的生物學(xué)標(biāo)記物在臨床上具有無創(chuàng)或容易獲得的優(yōu)點(diǎn)。生理學(xué)測量近來，隨著對COPD自身復(fù)雜特性的認(rèn)識的加深，許多評分方法問世并發(fā)揮作用。包括BODE指數(shù)（體重指數(shù)，F(xiàn)EV1，呼吸困難和運(yùn)動能力），ADO指數(shù)（年齡，呼吸困難，F(xiàn)EV1），DOSE指數(shù)（呼吸困難，F(xiàn)EV1，吸煙程度，加重發(fā)作的頻率）。其中最有價(jià)值的是BODE指數(shù)：即一份10分的量表，得分越高，病情越嚴(yán)重41（見表3）。BODE得分在預(yù)測一年內(nèi)各種病因?qū)е?/p>

23、的病死率方面，比FEV1更有效41。近來越來越多的研究已經(jīng)將BODE指數(shù)作為住院的預(yù)測指標(biāo)（同樣優(yōu)于FEV142），其他的數(shù)據(jù)也表明BODE指數(shù)可作為評估治療干預(yù)效果的有用參數(shù)43-45。ADO指數(shù)是基于常規(guī)的GOLDFEV1標(biāo)準(zhǔn)，年齡和呼吸困難情況，可以用于預(yù)測3年病死率（表4）。DOSE指數(shù)能預(yù)測COPD病情未來的主要后果，包括住院，呼吸衰竭，加重發(fā)作；加重的階段和吸煙程度這兩項(xiàng)內(nèi)容，是DOSE有別于其他綜合評分體系（表5）47。然而，和ADO一樣，它也不能評估治療效果。蛋白質(zhì)ECLIPSE研究基于以往研究，或相關(guān)機(jī)制例如組織的破壞/修復(fù)、或改造，研究了34種來源于外周血的蛋白標(biāo)記物48。

24、他們還研究了炎癥相關(guān)的標(biāo)記物，包括血漿中的CRP、纖維蛋白原、IL-8，以及肺來源的生物學(xué)標(biāo)記物（或肺炎球菌蛋白）例如表面活性蛋白D（SP-D），肺泡損傷標(biāo)記物；clara細(xì)胞分泌蛋白16（CC16）是上皮細(xì)胞損傷的重要提示物；以及肺部活化調(diào)節(jié)因子（PARC-9或CCL18）。在ECLIPSE和其他研究的基礎(chǔ)上，血漿纖維蛋白原是迄今最有效的生物學(xué)標(biāo)記物。它與癥狀、運(yùn)動能力、加重發(fā)作率、BODE指數(shù)、病死率49,50關(guān)系密切。例如，我們知道，COPD患者的基礎(chǔ)血漿纖維蛋白原水平3.3g/L，此時(shí)肺功能已經(jīng)受損，且住院風(fēng)險(xiǎn)增加51。將纖維蛋白原連同其他血中生物學(xué)標(biāo)記物一起評估，如CRP、白細(xì)胞計(jì)數(shù)

25、，外周血中這三者水平的一同升高，提示頻繁加重發(fā)作的風(fēng)險(xiǎn)增加。這個(gè)發(fā)現(xiàn)同樣適用于輕度的COPD患者，和以前沒有頻繁加重發(fā)作病史的患者52?；诖耍獫{纖維蛋白原可能成為藥物發(fā)展中貢獻(xiàn)最為突出的生物學(xué)標(biāo)記物53。在文獻(xiàn)的其他蛋白標(biāo)記物中，纖連蛋白/CRP比值與增加的病死率獨(dú)立相關(guān)54，CC16與肺功能下降和肺氣腫程度的相關(guān)性較差55-57，SP-D與COPD加重發(fā)作間也不太相關(guān)，但可反映口服或吸入糖皮質(zhì)激素的治療效果58。在對ECLIPSE和肺健康研究隊(duì)列的綜合分析中，發(fā)現(xiàn)血清CCL18（PARC）與心血管疾病住院的風(fēng)險(xiǎn)增加以及病死率有關(guān)59。定量CT成像人們早就發(fā)現(xiàn)，影像學(xué)發(fā)現(xiàn)與病人多種臨床癥狀

26、之間存在相關(guān)性，這一點(diǎn)為影像學(xué)可以作為病人表型的一種生物學(xué)標(biāo)記物的理論增加了籌碼。后來，定量CT成像在這方面的應(yīng)用引發(fā)了人們很大的興趣。CT結(jié)果已經(jīng)表明與臨床癥狀有關(guān)CT所測得的肺氣腫程度與氣道厚度，都與根據(jù)預(yù)測FEV1降低百分?jǐn)?shù)調(diào)整后的呼吸困難獨(dú)立相關(guān)，這就提示這兩個(gè)因素對于病情發(fā)展的貢獻(xiàn)是相同的。此外，研究表明氣道厚度與咳嗽和氣喘的發(fā)病有明顯相關(guān)性60。重度COPD病人的高分辨率CT結(jié)果提示，肺氣腫破壞區(qū)域的肺組織中氣道數(shù)量減少，BODE指數(shù)的預(yù)計(jì)得分較高61。這些結(jié)果表明，在吸煙患者中，基于CT的氣道數(shù)量計(jì)數(shù)可能成為一類獨(dú)特的COPD表型。功能性CT成像反應(yīng)參數(shù)圖（PRM）是一種評估CO

27、PD表型的體素圖像分析工具。Galban等人分析了COPD基因研究中194個(gè)獨(dú)立的COPD患者的吸氣和呼氣時(shí)的全肺CT掃描。PRM能夠定量測量正常肺實(shí)質(zhì)，也能夠確定功能性小氣道疾病以及肺氣腫的程度。他們提供了一些基于影像學(xué)的證據(jù)，證明當(dāng)COPD病情加重時(shí)，功能性小氣道病變先于肺氣腫發(fā)生。因此，反應(yīng)參數(shù)圖是一種靈活的影像學(xué)生物標(biāo)記物，通過提供關(guān)于病變分布以及解剖學(xué)定位相關(guān)的空間信息，能夠識別疾病嚴(yán)重程度和表型62。反應(yīng)參數(shù)圖對于特定的COPD表型的鑒別能力，能夠讓診斷更為準(zhǔn)確，也更便于監(jiān)測個(gè)體病例和患者隊(duì)列?；蚪M學(xué)/轉(zhuǎn)錄組學(xué)一些大規(guī)模隊(duì)列研究（ECLIPSE 25, NAS63和NETT64,

28、 GenKOLS 65和COPDgene 23）在全基因組范圍內(nèi)，識別了幾個(gè)與COPD患病敏感性有關(guān)的基因位點(diǎn)以及危險(xiǎn)的基因座，包括在染色體15q25上的CHRNA3/CHRNA5/IREB2，染色體4q31上的HHIP和在染色體4q22上的FAM13A。大規(guī)模的全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）的Meta研究在患者的一般人群中，識別出一些與肺功能水平相關(guān)的類似基因，包括HHIP和FAM13A66。在染色體15q25上，煙堿型膽堿能受體CHRNA3和CHRNA5均與吸煙行為有關(guān)67，而且，事實(shí)上，調(diào)控分析的探究證明，CHRNA3/5的變異似乎很大程度上受吸煙所調(diào)控68。然而，位于人類肺上皮細(xì)胞纖毛邊

29、界處的鐵反應(yīng)元件結(jié)合蛋白2（IREB2）的變異，與COPD有關(guān)，不受吸煙所影響69。這項(xiàng)研究提示，雖然有些含糊證據(jù)證明染色體15q25位點(diǎn)與COPD疾病所處階段之間的關(guān)系可能受尼古丁影響，但是也有證據(jù)顯實(shí)其不受吸煙所影響。編碼HHIP（脊椎動物所特有的HHIP蛋白，是一種與肺部形態(tài)發(fā)育以及肺部損傷細(xì)胞反應(yīng)相關(guān)的通路下調(diào)因子）的染色體4q31被認(rèn)為是另外一種COPD的危險(xiǎn)基因位點(diǎn)。然而，在第一個(gè)COPDGWAS中，HHIP位點(diǎn)一直被檢測到但是并沒有達(dá)到全基因組顯著意義70。隨后的研究在歐洲血統(tǒng)的一般人群中發(fā)現(xiàn)了HHIP與FEV1/FVC比值之間的全基因組顯著意義 71, 72，故而強(qiáng)調(diào)了HHIP

30、在COPD發(fā)病機(jī)制中可能充當(dāng)?shù)慕巧?。此外，在惡性COPD患者的組織樣本的mRNA和蛋白水平中，我們都發(fā)現(xiàn)了HHIP的表達(dá)減低73，而且體外HHIP的表達(dá)下調(diào)，也支持基因表達(dá)能夠影響細(xì)胞增殖和細(xì)胞外基質(zhì)的沉積這一論述74，這與現(xiàn)在所接受的COPD病理生理學(xué)過程是相符合的。編碼FAM13A基因的染色體4q22是大型GWAS中復(fù)制最多的基因之一，在這些研究中發(fā)現(xiàn)這一基因與FEV1的降低有關(guān)75-77，同時(shí)在研究早發(fā)型COPD的隊(duì)列研究中也有該發(fā)現(xiàn)78。至今，F(xiàn)AM13的特征描述，以及它在COPD發(fā)病機(jī)制中的功能依然處于早期階段。然而，對409份肺/血液樣本的肺部表達(dá)數(shù)量性狀基因座（QTL）的分析，支

31、持FAM13A是一種COPD致病基因的結(jié)論 79。另外，COPD病人的隊(duì)列研究證實(shí)通過胸部CT測量的肺容量和肺氣腫程度與FAM13A有關(guān)80。其他的基因和基因區(qū)，包括ADAM19，F(xiàn)GF7和SP-D，均被證實(shí)與吸煙者的COPD病情發(fā)展可能有關(guān)，但是依然需要對更多人群的研究來驗(yàn)證。此外，為了探究基因?qū)τ贑OPD異質(zhì)性的影響，在ECLIPSE隊(duì)列研究中，人們檢測了在上述COPD GWAS識別的范圍內(nèi)，幾處關(guān)鍵的單核苷酸多態(tài)性（SNPs）與幾個(gè)COPD臨床相關(guān)特點(diǎn)的關(guān)系。這也在國際COPD遺傳學(xué)網(wǎng)絡(luò)（ICGN）隊(duì)列研究的結(jié)果中被證實(shí)81。在上述兩個(gè)研究的人群中，均發(fā)現(xiàn)CHRNA3/5 SNPs與累計(jì)

32、香煙暴露量（包年）、肺氣腫以及氣流阻滯間的相關(guān)性81。相反的是，ECLIPSE研究顯示，HHIP與煙暴露量無關(guān)，但是SNPs與FEV1/FVC比值、體脂含量以及COPD加重發(fā)作頻率相關(guān)81。GWAS也曾經(jīng)試圖鑒定另一種有肺功能急劇下降的COPD表型。Hansel等人完成過一項(xiàng)為期5年的GWAS，主要探究這5年內(nèi)由輕度向中度轉(zhuǎn)化的COPD病人的FEV1變化，識別了幾個(gè)基因座，包括在10號染色體上的錨定蛋白3（ANK3）和跨膜蛋白（TMEM26）和14號染色體上的叉頭框蛋白1（FOXA1）。有趣的是，這些基因位點(diǎn)在之前的COPD GWAS中，亦或是肺功能的橫斷面研究中，并未被識別出，但是可能代表了

33、一類新的COPD敏感性基因82。在另一個(gè)有關(guān)痰液的基因轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究中，揭示了某些SNPs會影響循環(huán)中一些保護(hù)性的肺炎球菌蛋白的水平，這些SNPs包括CC16和SP-D，它們與CC16在痰液中的mRNA表達(dá)有關(guān)，提示CC16在全身和肺組織的調(diào)控是協(xié)調(diào)的83。Menche等人84已經(jīng)完成了更為深入的探索工作，他們利用一種新型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，聯(lián)合ECLISPSE原始隊(duì)列研究中140個(gè)COPD患者的臨床特征和功能特點(diǎn)，以及痰液轉(zhuǎn)錄組學(xué)（Affymetrix公司）微陣列技術(shù)，進(jìn)行基因表達(dá)的研究。人們首次運(yùn)用雙交叉法，檢測臨床表型隊(duì)列中兩個(gè)極端的四分位數(shù)的基因差異表達(dá)，而這些隊(duì)列是由專家決定，是根據(jù)病人有支氣管炎，COPD加重發(fā)作病史，BMI，氣流受限程度以及CT顯示有肺氣腫或氣道疾病。這個(gè)方法檢測了6049個(gè)基因的表達(dá)情況，除了氣流阻塞的嚴(yán)重程度有所變化外，并未發(fā)現(xiàn)任何不同。因此，我們可以總結(jié)得出，輕/中度COPD和重度/極危重COPD類型是與痰液中不同的轉(zhuǎn)錄組標(biāo)記物有關(guān)的。其次，他們使用一種新式的無偏向的生物信息學(xué)算法名為VIStA