基线患者特征及与移植相关的因素对异基因造血干细胞移植受者移植后肺功能下降及恢复的预测作用

《Transplantation and Cellular Therapy》：Baseline patient characteristics and transplant-related factors predicting post-transplant spirometry decline and recovery in allogeneic hematopoietic stem cell transplant recipients.

　　卡桑德拉·S·汤普森 | 凯伦·拜斯 | 梅根·霍格 | 彼得·G·米德尔顿 | 大卫·戈特利布
西米德医院睡眠与呼吸医学系，新南威尔士州西米德，2145

**摘要**
**背景**
肺移植物抗宿主病（GVHD）是造血干细胞移植（HSCT）常见的严重并发症。尽管许多指南仅在肺功能测试结果低于预测值的80%时才诊断肺GVHD，但我们最近发现，肺功能测试值相比基线下降超过10%是一个重要的死亡风险标志。虽然增加肺GVHD风险的因素已经明确，但目前尚不清楚这些因素是否也能预测肺功能测试值下降≥10%的情况。

**目的**
我们的主要目的是确定预测FEV1下降≥10%的因素以及与随后恢复相关的因素。次要目的是比较FEV1下降≥10%的患者与未下降的患者之间的总体生存概率。

**研究设计**
对西米德医院接受异基因HSCT的364名患者进行了为期5年的回顾性分析。使用多变量Cox比例风险模型评估结果变量（FEV1下降≥10%、FEV1恢复≥10%、死亡以及复发或死亡）与固定基线潜在风险因素及一个时间依赖性变量之间的关联。时间依赖性协变量用于考察不同阶段死亡风险的变化：
i) 从FEV1基线下降≥10%之前的阶段；
ii) 从首次测量到FEV1最大下降的阶段；
iii) 从FEV1最大下降到恢复的阶段；
iv) FEV1恢复后的阶段。

**结果**
173名患者（47.5%）的肺功能测试值下降≥10%。5年累积死亡率为24.2%。从首次测量到FEV1下降≥10%时，死亡风险增加（HR=4.6 [2.1-9.9, 95%CI], p<0.001）；在FEV1最低值时死亡风险最高（HR=6.1 [3.2-11.4, 95%CI], p<0.001）；即使在恢复后，死亡风险仍然较高（HR=5.1 [2.6-9.9, 95%CI], p<0.001）。移植前使用卡莫司汀（HR=2.5 [1.7-3.8, 95%CI], p≤0.001）或白消安（HR=1.9 [1.4-2.7, 95%CI], p≤0.001）会增加FEV1下降≥10%的风险。接受匹配无关供体干细胞的患者比接受同胞供体干细胞的患者FEV1下降的风险更低（HR=0.7 [0.5-0.9, 95%CI], p≤0.010）。使用阿仑珠单抗可增加FEV1下降后恢复的可能性（HR=2.7 [1.1-6.2, 95%CI], p≤0.024）。

**结论**
在我们的患者队列中，FEV1下降是HSCT后死亡风险增加的最强预测因子。接受卡莫司汀和/或白消安治疗的患者FEV1下降的风险更高，因此可能需要更密切的随访监测。匹配无关供体移植与同胞供体移植之间观察到的风险差异可能是因为在审核期间后者较少使用抗T细胞制剂。少数接受阿仑珠单抗的患者更有可能实现FEV1的恢复。需要进一步研究以更好地了解HSCT幸存者FEV1下降和恢复的风险因素。改进移植前的风险分层、避免移植过程中的肺部毒性物质、早期发现呼吸系统疾病以及确定促进呼吸系统恢复的疗法，有望降低HSCT后的死亡率。

**引言**
造血干细胞移植（HSCT）用于治疗骨髓疾病，这些疾病可能是血液学、免疫学、代谢或酶学性质的。在异基因HSCT中，造血干细胞来自完全或部分人类白细胞抗原（HLA）匹配的供体。异基因供体来源的免疫功能可降低移植后恶性肿瘤复发的风险，但会导致移植物抗宿主病（GVHD）引起的器官损伤。慢性GVHD的呼吸系统表现与高发病率和死亡率相关。虽然闭塞性细支气管炎综合征（BOS）是唯一被正式认可的肺GVHD表现，但人们对其他呼吸系统表型的认识正在增加。据报道，多种因素会增加BOS的风险，包括基线肺功能异常、移植后的呼吸道病毒感染、其他器官的GVHD病史、外周血干细胞来源以及男性受者接受女性供体等。还有一些证据表明，年龄增长、血清IgG水平降低、复发病史、使用包括白消安在内的髓系清除治疗方案以及不进行T细胞清除的GVHD预防措施也会增加BOS的风险。虽然预测BOS发作的因素已经明确，但目前尚不清楚这些因素是否也能预测不符合NIH诊断标准的显著FEV1下降。我们最近发现，FEV1下降≥10%与全因死亡率增加有关——这提出了一个新的、高度敏感的FEV1下降阈值，值得进一步研究。在我们的第一项研究中，我们进行了简单的比值比分析，比较了FEV1下降、BOS发生以及部分患者FEV1恢复的情况与从未出现下降的情况。在此研究中，我们使用新的多变量模型和时间依赖性分析，识别出预测FEV1下降≥10%、下降后的FEV1恢复、总体生存率和无复发生存率的相关治疗因素。更好地理解与FEV1下降相关的因素可能有助于制定减少HSCT后呼吸系统并发症的策略。

**方法**
数据来源
数据提取方法如前所述。研究对象为2013年1月至2019年12月在西米德医院（澳大利亚西悉尼地方卫生区）接受异基因HSCT、移植后存活≥100天、移植前及移植后至少进行过一次肺功能测试的患者，并对其进行了5年的随访。提取的数据包括：患者人口统计信息（性别、种族、年龄）、供体类型（匹配同胞、匹配无关、单倍基因型相同）、干细胞来源（外周血或骨髓）、移植前处理方案强度（减低强度或髓系清除）、处理方案成分（全身放疗、氟达拉滨、美法仑、白消安）、GVHD预防措施（使用T细胞抗体、环孢素或他克莫司、甲氨蝶呤、霉酚酸酯）、第一秒用力呼气量（FEV1绝对值和预测百分比）、从移植到FEV1基线下降≥10%的时间、FEV1基线最大下降百分比、从首次FEV1下降到恢复的时间（定义为FEV1相对增加≥10%）。

**统计分析**
使用IBM SPSS Statistics 27（IBM统计软件包）进行分析。频率和百分比用于总结分类数据。时间依赖性Cox比例风险（PH）模型用于评估结果变量与固定基线潜在风险因素之间的关联（表1）。右删失的结果变量包括从HSCT到最后一次随访的死亡时间（“总体生存率”（OS）和从HSCT到复发或死亡的复合终点的时间（“无复发生存率”（RFS））。时间依赖性协变量用于考察呼吸系统事件发生时死亡风险的变化，分为四个阶段：
i) 从HSCT到首次FEV1下降≥10%的时间；
ii) 从首次下降到FEV1最大下降的时间；
iii) 从FEV1最大下降到恢复的时间；
iv) FEV1恢复后的时间；其中“阶段1”作为参考（见图1）。使用竞争风险分析确定以下结果的潜在基线风险因素：
i) 从HSCT到首次FEV1下降≥10%的时间；
ii) 从首次下降到恢复的时间（仅限于首次出现下降的患者）。所有在p<0.2水平上与研究结果相关的变量都被考虑纳入多变量Cox比例风险（PH）模型。通过似然比测试（p > 0.1）进行逐步变量选择，以确定最佳拟合模型和独立预测因子。使用95%置信区间（95% CI）表示风险比（HR），以量化关联强度。

**表1. 作为风险因素输入的患者基线特征**

**数据提取变量**
- 移植时年龄：≤35岁 22人（22.5%），35.1-50岁 89人（24.5%），50.1-60岁 81人（22.3%），≥60岁 112人（30.8%）
- 性别：出生时指定为男性 20人（95.7%），女性 15人（54.2%）
- 疾病诊断：急性髓系白血病/MDS 19人（25.2%），急性淋巴细胞白血病 34人（9.3%），慢性髓系白血病 11人（3.0%），慢性淋巴细胞白血病 10人（2.8%），霍奇金淋巴瘤 12人（3.3%），非霍奇金淋巴瘤 5人（14.6%），骨髓纤维化 14人（3.8%），再生障碍性贫血 15人（4.1%）
- 处理强度：减低强度 23人（86.5%），髓系清除 12人（63.4%）
- 移植类型：同胞供体 11人（73.2%），匹配无关供体 20人（55.5%），单倍基因型相同供体 4人（12.4%）
- 干细胞来源：骨髓 25人（69.6%），外周血 33人（99.3%）
- 化疗方案强度：减低强度 23人（86.5%），髓系清除 12人（63.4%）
- 移植类型：同胞供体 11人（73.2%），匹配无关供体 20人（55.5%），单倍基因型相同供体 4人（12.4%）
- 药物使用：卡莫司汀 49人（13.5%），白消安 9人（12.5%），环孢素 30人（28.3%），甲氨蝶呤 23人（63.5%），霉酚酸酯 10人（52.9%），他克莫司 5人（15.2%），多克隆T细胞抗体 19人（65.4%），阿仑珠单抗 17人（4.7%）
- 移植前FEV1百分比：<80% 49人（13.5%），80-89% 68人（18.7%），≥90% 22人（96.3%）

**图1.** 给定个体的时间依赖性协变量示意图。基于不同呼吸系统事件的发生，考察了死亡风险随时间的变化，分为四个阶段：
i) 从HSCT到首次FEV1下降≥10%的时间；
ii) 从首次下降到FEV1最大下降的时间；
iii) 从FEV1最大下降到恢复的时间（如果没有恢复，则到最后一次随访）；
iv) FEV1恢复后的时间；其中“阶段1”作为参考。

**患者人口统计**
表1列出了作为基线风险因素输入的患者特征，以及测量结果（肺功能下降、复发和死亡）的频率。由于样本人群的分布偏差，种族未纳入分析。吸烟状况未纳入分析，因为该变量依赖于自我报告数据且报告的年吸烟包数不一致。人群样本的种族和吸烟状况已在先前研究中公布。

**FEV1下降、FEV1恢复、复发和死亡率的发生率**
图2显示了364名患者中FEV1下降、恢复、复发和死亡的发生率。其中173人（47.5%）的肺功能下降，而191人（52.5%）未下降。FEV1下降≥10%的患者死亡率较高（173人中的58人，33.5%），而未下降的患者中死亡率为30人（191人中的15.7%）。首次测量到FEV1下降≥10%的中位时间为3.0个月（IQR=3.0）。FEV1最大下降的中位时间为6.0个月（IQR=8.5）。

**图2.** 接受HSCT患者的FEV1下降、恢复和死亡结果。67人（18.4%）出现复发或疾病持续存在，死亡率高（71.6%）。总体而言，复发中位时间为17.7个月（IQR=28.4）。死亡患者的中位时间为17.6个月（IQR=23.5）。使用Kaplan-Meier曲线和95%置信区间显示了OS、RFS、FEV1下降患者和未下降患者的生存概率。

**表2.** 基于多变量PH建模的FEV1下降、FEV1恢复、复发和死亡显著预测因子。单变量关联在“补充文件1”中报告。基线变量与FEV1下降的单变量关联包括移植时年龄（每十年增加一个单位）、移植前FEV1（升），急性淋巴细胞白血病、处理强度、移植类型、氟达拉滨、白消安、卡莫司汀、甲氨蝶呤和多克隆T细胞抗体的使用（补充文件1-表1）。在FEV1下降的患者中，基线变量与FEV1恢复的单变量关联包括氟达拉滨、美法仑、阿仑珠单抗和干细胞来源（补充文件1-表2）。基线变量与OS的单变量关联包括移植时年龄、性别、霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、处理强度、干细胞来源、氟达拉滨使用、美法仑使用和白消安使用（补充文件1-表3）。基线变量与RFS的单变量关联包括性别、霍奇金淋巴瘤、处理强度、干细胞来源、氟达拉滨使用和白消安使用（补充文件1-表4）。基于Cox PH多变量模型的预测FEV1下降、FEV1恢复和生存率的因素。

**FEV1下降的预测因素：**
- 卡莫司汀（Carmustine）：2.51（95% CI：1.68–3.76），P值<0.001
- 白消安（Busulfan）：1.90（95% CI：1.35–2.68），P值<0.001

**FEV1恢复的预测因素：**
- 阿仑木单抗（Alemtuzumab）：2.66（95% CI：1.14–6.22），P值<0.024
- 弗卢达拉滨（Fludarabine）：0.68（95% CI：0.46–1.02），P值<0.063

**总体死亡率的预测因素：**
- **基于FEV1的时间段：**
- **FEV1下降≥10%后**：4.60（95% CI：2.14–9.87），P值<0.001
- **FEV1达到最低点后**：6.07（95% CI：3.24–11.40），P值<0.001
- **FEV1恢复≥10%后**：5.08（95% CI：2.61–9.89），P值<0.001
- **移植类型**：0.036
- **同胞供体与单倍基因相同供体相比**：1.26（95% CI：0.76–2.09），P值=0.37
- **MUD（混合骨髓移植）与单倍基因相同供体相比**：0.83（95% CI：0.50–1.36），P值=0.45
- **MUD与同胞供体相比**：0.66（95% CI：0.48–0.90），P值=0.01

**年龄与死亡率的关系：**
- 移植时年龄每增加十年**：1.37（95% CI：1.09–1.72），P值=0.007
- **出生时指定为男性**：2.65（95% CI：1.43–4.90），P值=0.002

**非霍奇金淋巴瘤（Non-Hodgkin Lymphoma）**：2.16（95% CI：1.26–3.69），P值=0.005
- **骨髓清除性预处理（Myeloablative conditioning）**：2.00（95% CI：1.02–3.94），P值=0.044
- **移植前FEV1（L）每单位增加**：0.64（95% CI：0.44–0.94），P值=0.022
- **美法仑（Melphalan）**：0.54（95% CI：0.30–0.97），P值=0.039
- **骨髓干细胞来源（Bone Marrow stem cell source）**：0.20（95% CI：0.03–1.42），P值=0.106

**无复发生存率的预测因素：**
- **基于FEV1的时间段：**
- **FEV1下降≥10%后**：3.66（95% CI：1.84–77.27），P值<0.001
- **FEV1达到最低点后**：4.44（95% CI：2.56–7.68），P值<0.001
- **FEV1恢复≥10%后**：3.37（95% CI：1.87–6.05），P值<0.001
- **移植时年龄每增加十年**：1.22（95% CI：0.98–1.51），P值=0.072
- **出生时指定为男性**：2.59（95% CI：1.44–4.65），P值=0.001
- **非霍奇金淋巴瘤**：1.70（95% CI：1.01–2.86），P值=0.044
- **骨髓清除性预处理**：1.71（95% CI：0.92–3.21），P值=0.092
- **移植前FEV1（L）每单位增加**：0.68（95% CI：0.48–0.98），P值=0.036
- **美法仑**：0.56（95% CI：0.32–0.98），P值=0.043

**时间依赖性协变量：**
- **以FEV1变化为基础**：
- **“时期1”（从HSCT到首次测量FEV1下降≥10%的时间）作为参考组（N=364）。
- **时期2**：从FEV1首次下降到最大下降的时间（N=173）。
- **时期3**：从FEV1最大下降到FEV1恢复或最后一次随访的时间（如果未恢复）（N=173）。
- **时期4**：FEV1恢复后的时间（N=108）。

**讨论：**
我们最近的研究表明，在异基因HSCT后5年内FEV1下降10%或更多与全因死亡率增加有关，如果这种下降持续超过6个月，则肺功能无法恢复。值得注意的是，只有少数患者符合NIH慢性肺GVHD的诊断标准，这表明FEV1下降10%是检测HSCT后肺功能下降和死亡风险升高的敏感方法——尽管它作为肺GVHD的标志物不如传统的NIH标准具体。在这里，我们使用多变量模型分析了预测FEV1下降≥10%和FEV1恢复的风险因素，以及我们队列中的死亡风险因素。此外，我们扩展了之前的分析，使用Cox比例风险模型来更准确地估计风险，该模型考虑了FEV1随时间的变化，并适当处理了失访患者。

**化疗药物的影响：**
- 卡莫司汀和白消安在移植预处理中的使用与移植后FEV1下降≥10%的风险增加相关。尽管它们是我们队列中死亡率的显著预测因素，但年龄、性别、骨髓清除性预处理和基线肺疾病并不是FEV1下降或恢复的显著预测因素。卡莫司汀和白消安都与肺毒性、纤维化肺损伤和长期死亡率有关。卡莫司汀与FEV1下降的关系最为密切，主要用于自体干细胞移植的BEAM预处理方案中，但也常与其他预处理药物（如氟达拉滨和美法仑）联合使用，以增强抗肿瘤效果。在我们的队列中，卡莫司汀从2013年1月到2015年10月被添加到氟达拉滨和美法仑的预处理方案中。在欧洲和美国，氟达拉滨与白消安或美法仑的组合是常用的预处理方案，卡莫司汀尚未成为标准治疗。虽然关于卡莫司汀副作用的报道不多，但大多数研究都是小规模的单臂研究，随访时间有限，可能未能识别其对肺功能的延迟影响。一项关于异基因移植后闭塞性细支气管炎风险因素的研究发现，接受高剂量卡莫司汀治疗的年轻患者风险增加。我们的数据表明，在其他场所重新引入卡莫司汀到预处理方案中时，需要密切监测移植后的肺功能。

**其他相关因素：**
- 白消安作为单一药物或多种药物预处理方案的一部分时，也与FEV1下降风险增加相关。在一项随机试验中，与环磷酰胺联合使用时，白消安增加了闭塞性细支气管炎的发病率。白消安对肺功能的影响可能是延迟的，这强调了移植后超过12个月继续监测肺功能的重要性。在我们的患者队列中，来自无关供体的受者的肺功能丧失风险低于来自同胞供体的受者。这令人惊讶，因为之前的研究表明无关供体使用与闭塞性细支气管炎和隐源性组织性肺炎的风险增加有关。一个可能的混杂因素是，在审计期间，接受匹配同胞移植的患者中ATG的使用更为一致（176例（87.1%）接受了T细胞抗体治疗，而来自同胞供体的移植中只有19例（16.2%）。最初在无关供体移植中证实了T细胞抗体对慢性GVHD的好处，后来才在匹配同胞移植中得到证实，这导致在研究招募期间延迟将ATG作为标准治疗。

**其他因素：**
- 单变量分析显示，环磷酰胺与FEV1下降10%或更多的风险增加无关。我们的研究检查了截至2019年12月接受移植的患者队列，当时环磷酰胺仍用于骨髓清除性移植预处理。在大多数情况下，它并不用于移植后移植物抗宿主病预防。近年来，无论是HLA匹配还是不匹配的移植，在骨髓清除性和低强度预处理后，移植后使用环磷酰胺已经变得普遍。我们的数据不排除移植后环磷酰胺对肺功能下降的潜在影响，未来的研究需要探讨这一点，特别是在使用白消安等可能导致该并发症的预处理药物后使用环磷酰胺的情况下。

**FEV1恢复的预测因素：**
- 在FEV1下降后，接受阿仑木单抗作为GVHD预防的患者几乎全部实现了FEV1恢复。然而，这一发现基于的小样本量（N=17）值得注意。在这些患者中，阿仑木单抗主要作为霍奇金淋巴瘤预处理的组成部分使用，其他因素可能影响了我们的结果。阿仑木单抗是一种单克隆抗体，可结合表达在白细胞（包括T淋巴细胞、NK细胞和单核细胞）上的CD52。在异基因干细胞移植的预处理中使用它可以降低慢性GVHD和移植后闭塞性细支气管炎的风险。在接受阿仑木单抗的肺移植患者中也观察到闭塞性细支气管炎发病率降低和生存率提高。尽管阿仑木单抗在减少GVHD方面有益，但由于其使用与感染和复发率增加有关，因此并未广泛用于GVHD预防。

**临床意义：**
- 尽管本研究未直接测量生活质量，但FEV1下降在HSCT存活者中被广泛认为是具有临床意义的。FEV1下降通常与运动耐受性降低、功能能力下降以及由于劳累性呼吸困难、疲劳和呼吸系统并发症易感性增加有关。总体而言，肺功能下降会导致长期发病率和生存质量下降。最重要的是，我们的发现表明，即使绝对肺功能阈值尚未达到慢性肺GVHD的定义标准，小范围的相对下降也会显著增加死亡风险。

**临床应用：**
- 将FEV1下降≥10%作为早期、敏感的不良结局标志物，可以在移植后护理中有多种潜在应用。首先，常规的纵向肺功能监测可以及早识别出呼吸功能恶化和死亡风险较高的患者，促使及时转诊进行专业呼吸评估、影像学检查或感染性和非感染性肺并发症的调查。其次，接受卡莫司汀或白消安等肺毒性预处理药物的患者可能属于高风险亚群，需要在随访期间加强呼吸系统监测。最后，我们的数据表明，仅依赖固定的肺功能阈值可能会延迟对临床相关肺损伤的识别。将FEV1的相对变化纳入生存监测框架可以及早干预，从而可能防止肺疾病的进展。

**局限性：**
- 本研究证实了我们之前的研究结果，即FEV1下降≥10%可以预测总体死亡率，并通过使用Cox PH模型（考虑了肺功能的时间依赖性变化和失访患者的处理）提供了更准确的风险估计。然而，我们的研究存在局限性，包括单中心、回顾性分析、样本量相对较小，以及使用的预处理方案和GVHD预防措施可能不适用于所有中心。我们的结果可能反映了我们机构的偏见或对特定GVHD方案的偏好。不同患者组之间的其他基线特征（如使用环孢素/甲氨蝶呤和干细胞来源）也存在差异，这些差异可能影响结果。此外，由于样本量较小，未能完成复发风险因素的建模。需要进一步的大规模研究来确认阿仑木单抗与FEV1恢复之间的关联。

**结论：**
- 接受白消安和/或卡莫司汀治疗的患者，或使用匹配同胞供体细胞且未使用ATG进行移植的患者，FEV1下降的风险最高，可能需要更密切地监测FEV1的变化。希望更好地了解增加FEV1下降风险的因素并提高FEV1恢复的机会，将有助于临床医生快速识别高风险人群并提供早期干预。未来的研究应探讨最佳治疗方案，以最大限度地促进这些患者的呼吸功能恢复，并评估该方案对全因死亡率及无复发死亡率改善的影响。

**利益冲突/财务披露**
以下作者无需声明任何利益冲突：Cassandra Thompson、Karen Byth 和 Megan Hogg。
David Gottlieb 收到了来自 MRFF、新南威尔士州卫生部门（NSW Health）和新南威尔士州癌症委员会（Cancer Council NSW）的资助；同时获得了 Haemalogix P/L 提供的演讲费、稿件撰写费或教育活动酬金；他还参与了 Haemalogix P/L 的顾问委员会工作，并在其他董事会、协会、委员会或倡导组织中担任领导或受托职务（无论是否获得报酬），包括新南威尔士州临床创新骨髓移植与细胞治疗网络（NSW Agency for Clinical Innovation BMT and Cell Therapies Network）的指导委员会成员。
Peter Middleton 收到了来自 MRFF、HCF Australia 和加拿大卫生研究院（Canadian Institutes of Health）的资助；作为多项研究的首席研究员（PI），他还从 Vertex Pharmacy 获得了咨询费；此外，他还从 Vertex Pharma、AstraZeneca、Limbic 和 MedEd 等机构获得了关于囊性纤维化（CF）、哮喘、COVID-19 等主题的演讲费或酬金；Shine Lawyers 公司也为其提供了与本项目无关的医学法律意见服务；新南威尔士州卫生部门（NSW Health）在其雇佣合同中提供了会议出席和/或差旅费用支持；他在其他董事会、协会、委员会或倡导组织中担任领导或受托职务（无论是否获得报酬），包括澳大利亚支气管扩张症登记处（Australian Bronchiectasis Registry）、澳大利亚囊性纤维化数据登记处（Australian CF Data Registry）、澳大利亚囊性纤维化护理标准委员会（Australian CF Standards of Care Committee）以及 ECFS 护理标准委员会（ECFS Standards of Care Committee）的指导委员会成员。