Chest. 2003;124:2119-2125.
Исследование CC16, KL-6 и SP-D в cыворотке как маркеров болезни при легочном саркоидозе
Rob Janssen, MD; Hiroe Sato, MD, PhD; Jan C. Grutters, MD; Alfred Bernard, PhD; Heleen van Velzen-Blad, MS; Roland M. du Bois, MD, PhD and Jules M. M. van den Bosch, MD, PhD
From the Heart Lung Center Utrecht, Department of Pulmonology, St. Antonius Hospital, Nieuwegein, the Netherlands; Interstitial Lung Disease Unit, Imperial College, National Heart and Lung Institute and Royal Brompton Hospital, London, UK; Industrial Toxicology and Occupational Medicine Unit, Medical School, Catholic University Louvain, Brussels, Belgium; and Department of Medical Microbiology and Immunology, St. Antonius Hospital, Nieuwegein, the Netherlands.
Реферат
Цель исследования: определить ценность сывороточных белков клеток Клара CC16, KL-6 и сурфактантного протеина-D (SP-D) как маркеров интерстициальной болезни легкого и их способность отражать серьезность легочной болезни и прогноз при саркоидозе. Пациенты: 79 пациентов с саркоидозом и 38 индивидуумов в группе контроля. Измерения: были измерены уровни CC16, KL-6 и SP-D в сыворотке в начале болезни. Были проанализированы результаты исследования функции легких и рентгенограммы в начале болезни и после 2-х летнего наблюдения. Результаты: все маркеры коррелировали между собой, наиболее существенное различие было обнаружено между CC16, KL-6 (Krebs von den Lungen-6) и уровнями SP-D у пациентов с саркоидозом и группой контроля (p < 0.0001). Значительно более высокие уровни CC16 и KL-6 были найдены у пациентов с паренхиматозными инфильтратами (стадия II и III) по сравнению с пациентами без паренхиматозных инфильтратов (стадия I). CC16 и KL-6 обратно пропорционально коррелировали с диффузионной способностью и общей емкостью легких, KL-6 также коррелировал с жизненной емкостью легких. Кроме того, более высокие уровни KL-6 были связаны с персистированием или прогрессом паренхиматозных инфильтратов при 2-летнем наблюдении. Заключение: возможно, KL-6 является маркером, позволяющим дифференцировать пациентов с саркоидозом от здоровых индивидуумов группы контроля; однако, поскольку это неспецифический маркер для саркоидоза, вряд ли он будет полезен как диагностический инструмент. И CC16 и KL-6 могут быть полезны для отражения серьезности болезни, KL-6 связан с исходом легочной болезни.
Введение
Саркоидоз - мультиорганная гранулематозная болезнь неизвестной этиологии, воздействующая на легкие в 90 % случаев (1). Так как естественное течение и прогноз саркоидоза предсказать трудно и болезнь может усиливаться или уменьшаться, предельную важность имеет тщательный контроль за развитием болезни. До настоящего времени, ни один маркер не отражает статус легочной болезни (2). Ни один из маркеров не позволяет предсказать исход саркоидоза.
Специфические белки эпителия легкого, или пневмопротеины, предлагают новую перспективу в оценке легочного вовлечения при интерстициальных болезнях легкого (3). Тесты, позволяющие обнаруживать пневмопротеины в сыворотке, очень легко выполнить. Среди пневмопротеинов, белок клеток Клара 16 (CC16), KL-6 (Krebs von den Lungen-6) и сурфактантный протеин-D (SP-D) были найдены в сыворотке пациентов с саркоидозом (4, 5, 6). Хотя каждый маркер изучался отдельно, их полноценность при саркоидозе никогда не была сравнена. CC16 - белок с молекулярным весом приблизительно 16 kd производится бронхиолярными клетками Клара (7). Увеличенные уровни CC16 были найдены в сыворотке пациентов с саркоидозом, вероятно из-за увеличения проницаемости аэолгематического барьера (6). KL-6 - муцин-подобный гликопротеид с молекулярным весом 200 kd, экспрессирован на мембране пневмоцитов типа II (8, 9). Увеличенные уровни KL-6 также были найдены в сыворотке пациентов с саркоидозом и были связаны с интенсивностью пневмонита (4). SP-D - член суперсемейства лектинов C-типа с молекулярным весом 43 kd производится пневмоцитами типа II (5). Этот маркер немного увеличен в сыворотке пациентов с саркоидозом (5).
Ohnishi (10) оценил уровни KL-6, SP-А и SP-D в сыворотке у пациентов с различными интерстициальными болезнями легкого. KL-6 был наилучшим маркером при оценке интерстициальных болезней легкого; однако, ни один пациент с саркоидозом не был включен в это исследование. Потенциальная прогностическая ценность пневмопротеинов недавно была предположена в исследовании Greene (11). Было обнаружено, что высокие уровни SP-А и SP-D в сыворотке пациентов с идиопатическим легочным фиброзом были связаны с большей смертностью.
Настоящее исследование было разработано, чтобы сравнить ценность CC16, KL-6 и SP-D как серологических маркеров при легочном саркоидозе; поэтому, мы оценили ценность CC16, KL-6 и SP-D у пациентов с саркоидозом по сравнению со здоровыми индивидууами в группе контроля. Впоследствии, серологические уровни пневмопротеинов были проанализированы в связи с клиническими параметрами серьезности, чтобы установить их ценность как маркеров серьезности болезни. Наконец, было выполнено дополнительное исследование, чтобы проанализировать потенциальную прогностическую ценность каждого пневмопротеина.
Пациенты
В исследовании участвовали пациенты с саркоидозом, диагностированные в Department of Pulmonology of the St. Antonius Hospital Nieuwegein между 1989 и 1999 г. У всех пациентов диагноз саркоидоз был основан на клинических результатах, гистологических свидетельствах наличия неказеозных эпителиоидноклеточных гранулем и исключении известных причин гранулематозных болезней. За 3 месяца до и во время проведения исследования, ни один пациент не получал кортикостероиды.
У всех пациентов производилась оценка саркоидоза включавшая рентгенограмму легких и тесты легочной функции. Образцы сыворотки были получены в одно время у всех пациентов и сохранены при - 80°C. Каждый образец был проанализирован на CC16, KL-6 и SP-D. Протокол исследования был одобрен комитетом по этике.
Дополнительное исследование
Все пациентов с саркоидозом, включенные в это исследование, наблюдались в течение 2 лет, в течение которых через определенные промежутки времени проводилась рентгенограмма и исследования функции легких. Это дало возможность оценить прогностическую ценность каждого пневмопротеина относительно функциональных и рентгенологических результатов. Рентгенологическое улучшение или ухудшение было определено как изменение рентгенограммы к более низкой или более высокой рентгенографической стадии, соответственно. На основании этих данных, мы категоризировали всех пациентов в 2 группы: пациенты с ухудшением или стабилизацией рентгенографической стадии (группа 1) или пациенты с улучшением рентгенографической стадии (группа 2). Кроме того, все пациенты были категоризированы на основании изменений паренхиматозных инфильтратов, прогресса или стабилизации (группа A), улучшения (группа B) или отсутствия паренхиматозных инфильтратов в начале исследования и при наблюдении (группа C). Для этого, только очевидные изменения легочных инфильтратов на дополнительной рентгенограмме по сравнению с начальной рентгенограммой были классифицированы как ''прогресс'' или ''улучшение'', сомнительные случаи были интерпретированы как ''стабилизация''.
Наконец, поскольку лечение кортикостероидами может влиять на функциональный и рентгенологический результат, леченные и нелеченные пациенты были проанализированы отдельно. Решение о начале лечения было основано на следующих критериях: (1) прогрессирующее ухудшение легочной функции, (2) прогрессирующие изменения на рентгенограмме или обширное легочное вовлечение, (3) вовлечение органов, иных чем легкое, и (4) персистирующие симптомы в комбинации с параметрами активности болезни.
Результаты
Клинические характеристики
79 пациентов с саркоидозом (43 мужчин и 36 женщин; средний возраст 39 ± 12 лет; 56 некурящих и 23 курящих), и 38 индивидуумов в группе контроля (19 мужчин и 19 женщин; средний возраст 37 ± 10 лет; все некурящие).
Один пациент с саркоидозом имел рентгенографическую стадию 0, 28 пациентов стадию I, 36 пациентов стадию II, 12 пациентов стадию III и 2 пациента стадию IV болезни. Так как курение влияет на уровни пневмопротеинов, серологические уровни для каждого маркера были рассчитаны для всей группы и для подгрупп согласно статуса курения (15, 16, 17).
ROC анализ
Существенное различие было найдено между уровнями CC16, KL-6 и SP-D у некурящих пациентов с саркоидозом и группой контроля (p < 0.0001). Кривые ROC использовались, чтобы оценить прогностическую ценность CC16, KL-6 и SP-D при саркоидозе (у некурящих). Уровни KL-6 дали самую большую площадь под кривой: CC16, 0.83 (доверительный интервал 95 % [CI], от 0.74 до 0.91); KL-6, 0.88 (95 % CI, от 0.81 до 0.96); SP-D, 0.75 (95 % CI, от 0.65 до 0.85). Различие для CC16 и KL-6, CC16 и SP-D не было существенным (p = 0.22 для обоих различий), но различие между KL-6 и SP-D было существенным (p = 0.018).
Корреляция между уровнями пневмопротеинов в сыворотке
Все 3 серологических маркера сильно коррелировали у некурящих пациентов с саркоидозом и в общей группе (CC16 и KL-6, r = 0.33, p = 0.003 [общая группа], r = 0.43, p = 0.001 [некурящие]; CC16 и SP-D, r = 0.37, p = 0.001 [общая группа], r = 0.42, p = 0.001 [некурящие]; KL-6 и SP-D, r = 0.40, p < 0.0001 [общая группа], r = 0.36, p = 0.006 [некурящие]), но только KL-6 и SP-D коррелировали в группе курящих пациентов с саркоидозом (r = 0.44, p = 0.038). В группе контроля, существенная корреляция была найдена между CC16 и SP-D (r = 0.32, p = 0.048). Кроме того, корреляция была найдена при объединении всех некурящих индивидуумов (пациенты и группа контроля) CC16 и KL-6, r = 0.58, p < 0.0001; CC16 и SP-D, r = 0.45, p < 0.0001; KL-6 и SP-D, r = 0.48, p < 0.0001). Не было найдено корреляции между серологическими уровнями АПФ и любым из пневмопротеинов.
Анализ CC16, KL-6 и SP-D в сыворотке как маркеров серьезности болезни
Рентгенография
Анализ рентгенографических групп относительно серологических уровней пневмопротеинов показал существенно более высокие уровни CC16 и KL-6 в начале болезни у пациентов со стадиями II или III болезни, то есть, паренхиматозные инфильтраты по сравнению со стадией I (p = 0.007 и p < 0.0001, соответственно). У пациентов со стадией I, средний уровень CC16 был 14.7 ng/mL (диапазон от 10.0 до 17.1 ng/mL), принимая во внимание, средний уровень CC16 у пациентов со стадией II/III болезни был 18.5 ng/mL (диапазон от 13.4 до 24.0 ng/mL). Для KL-6 эти значения были 269 U/mL (диапазон от 233 до 309 U/mL) и 451 U/mL (диапазон от 313 до 577 U/mL). Никаких существенных различий не было найдено для SP-D.
Легочная функция
Слабая ассоциация была найдена между CC16 и KL-6 и параметрами легочной функции, но уровни SP-D не коррелировали с любым из проверенных параметров. CC16 у некурящих пациентов с саркоидозом коррелировал с DLCO (r = - 0.42, p = 0.001) и TLC (r = - 0.34, p = 0.011). Уровни KL-6 коррелировали с DLCO у курящих и некурящих пациентов (r = - 0.65, p = 0.001 и r = - 0.30, p = 0.028, соответственно), и с IVC только у некурящих пациентов с саркоидозом (r = - 0.32, p = 0.017). KL-6 коррелировал с TLC у некурящих (r = - 0.35, p = 0.008).
Анализ CC16, KL-6 и SP-D в сыворотке как прогностических маркеров
При наблюдении, 8 пациентов имели более высокую рентгенографическую стадию, по сравнению с началом болезни и 57 пациентов имели неизменную рентгенографическую стадию (группа 1). У 14 пациентов, наблюдалась более низкая рентгенографическая стадия (группа 2). Никаких существенных различий в уровнях CC16, KL-6 или SP-D между группами 1 и 2 найдено не было.
23 пациента с паренхиматозными инфильтратами на начальной рентгенограмме имели прогресс или стабилизацию инфильтратов и у 1 пациента без паренхиматозных инфильтратов они развились в течение периода наблюдения (группа A). 27 пациентов с паренхиматозными инфильтратами в начале болезни показали улучшение ненормальностей в течение периода наблюдения (группа B). 28 пациентов с саркоидозом не имели паренхиматозной болезни в начале болезни и после периода наблюдения (группа C). Группа А показала значительно более высокие уровни KL-6 по сравнению с группой B (p = 0.045), и группа B показала значительно более высокие уровни KL-6 пос сравнению с группой C (p = 0.008). Для CC16 и SP-D, никаких существенных различий не было найдено между группой А и B, и между группами B и C. 20 пациентов лечили кортикостероидами в течение периода наблюдения, 59 пациентов не лечили. Анализ леченных и нелеченных пациентов показал подобные результаты для уровней KL-6. Дальнейший анализ изменений легочной функции в течение периода наблюдения не показал никаких существенных корреляций между %TLC, %IVC или %DLco и начальными уровнями CC16, KL-6 и SP-D.
Обсуждение
В этом исследовании мы сравнили ценность CC16, KL-6, и SP-D как серологических маркеров при легочном саркоидозе. Хотя уровни всех трех пневмопротеинов были значительно увеличены у пациентов с саркоидозом, ROC анализ показал лучшую чувствительность у KL-6. Этот результат согласуется с недавним исследованием Ohnishi (10), который продемонстрировал, что KL-6 лучше по сравнению с SP-D позволяет обнаруживать интерстициальную болезнь легкого. Однако, это исследование не включало пациентов с саркоидозом и не оценивало CC16, который является новым маркером для интерстициальных болезней легкого. Наше сравнительное исследование трех пневмопротеинов показало, что KL-6 является наиболее полезным серологическим маркером при оценке саркоидоза. Однако, этот маркер не является полезным для постановки диагноза. Маловероятно, что CC16, KL-6, и SP-D могут использоваться для дифференцирования саркоидоза от других интерстициальных болезней легкого, потому что предыдущие исследования (5, 9) показали их увеличенные уровни при других болезнях, например при идиопатическом легочном фиброзе. Поэтому, мы считаем, что возможности CC16, KL-6 и SP-D при диагностировании саркоидоза ограничены.
Однако, мы продемонстрировали, что значительно более высокие уровни CC16 и KL-6 наблюдаются у пациентов с паренхиматозными инфильтратами (стадия II и III) по сравнению с пациентами без паренхиматозных инфильтратов (стадия I). Эти результаты согласуются с исследованием Hermans (6), который наблюдал увеличенные уровни CC16 у пациентов с более высокими рентгенографическими стадиями, то есть, стадиями II и III. Kobayashi и Kitamura (4) продемонстрировали подобную связь для KL-6: увеличенные серологические уровни KL-6 для пациентов с саркоидозом с паренхиматозной болезнью. В целом, эти результаты говорят, что CC16 также как KL-6 - полезные маркеры для определения серьезности рентгенографической болезни при саркоидозе.
Интересно, что слабая связь была найдена между увеличенными уровнями CC16 и KL-6 и серьезностью нарушения функции легкого, то есть, уменьшением IVC и DLco. Предыдущие исследования (18, 19) продемонстрировали подобные результаты для KL-6 при бериллиозе и системном склерозе, но по нашим данным, ни одно исследование не описало подобную корреляцию для KL-6 или CC16 при саркоидозе. Очевидно, имеется некоторое противоречие между тем, что газообмен ухудшается, в то время как проникновение пневмопротеинов через аэрогематический барьер увеличивается. Однако, мы предполагаем, что DLco и уровни пневмопротеинов отражают параметры двух различных процессов при саркоидозе. Диффузия газов сильно зависит от толщины и общей площади альвеолярно-капиллярных мембран, а проницаемость для пневмопротеинов более вероятно зависит от отношения между весом молекулы и размером пор по всей эпителиально-эндотелиальной поверхности.
Помимо потенциальной ценности как маркеров серьезности болезни, мы также рассматривали прогностическую ценность каждого пневмопротеина и обнаружили, что пациенты с прогрессирующей или не улучшающейся паренхиматозной болезнью легкого имели заметно более высокие уровни KL-6 в начале болезни. Возможности рентгенографии по отражению изменений паренхиматозных инфильтратов в стадиях II и III ограничены. Этот результат предполагает, что более высокие уровни KL-6 в сыворотке отражают более серьезные формы легочного саркоидоза с более высоким риском прогресса болезни. Поэтому, мы предлагаем добавить измерение уровней KL-6 к обычной рентгенографической оценке, однако, необходимо проведение проспективного исследования с использованием КТВР.
Хотя пневмопротеины потенциально полезны как маркеры воспаления, некоторые сообщения указывают, что они также участвуют в клеточных процессах, приводящих к фиброзу. Hirasawa (8) обнаружил, что KL-6 является фактором хемотаксиса для человеческих фибробластов in vitro, наряду с тромбоцитарным фактором роста, фактором роста фибробластов и фибронектином. Интересно, что для CC16 был описан противоположный эффект, то есть, CC16 способен ингибировать хемотаксис фибробластов in vitro (20). Это предполагает, что баланс KL-6 и CC16 может влиять на риск развития фиброза при саркоидозе. Поэтому, изучение уровней CC16 и KL-6 в сыворотке и БАЛ в связи с отдаленным результатом болезни, может быть полезным для объяснения роли этих маркеров в развитии саркоидоза.
Возможно, KL-6 является хорошим маркером для дифференцирования пациентов с саркоидозом от здоровых индивидуумов; однако, поскольку это маркер неспецифический, вряд ли, он будет использоваться в клинической практике. CC16 и KL-6 отражают некоторые аспекты серьезности легочной болезни, особенно присутствие легочных инфильтратов на рентгенограмме. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить полезность этих параметров как истинных маркеров серьезности легочной болезни и установить, коррелируют ли последовательные измерения этих маркеров с изменениями функции легкого или рентгенограммы.