生长分化因子-15可能预示使用含利奈唑胺治疗方案治疗的结核病患者血红蛋白水平下降

《The Clinical Respiratory Journal》：Growth Differentiation Factor-15 Could Predict Decreased Hemoglobin in Tuberculosis Treated With Linezolid-Containing Regimen

　　**摘要**

**背景**
利奈唑胺能有效治疗利福平耐药结核病（RR-TB），但可能因造血干细胞中的线粒体功能障碍而引起显著的血液系统毒性。生长分化因子-15（GDF-15）已被确定为这种功能障碍的潜在生物标志物。本研究旨在确定基线GDF-15水平是否可以预测接受利奈唑胺治疗的RR-TB患者的骨髓抑制情况。

**方法**
研究纳入了来自三家转诊医院的RR-TB患者，这些患者至少接受了4周的含利奈唑胺的治疗方案。在治疗开始时以及第2周和第4至8周时测量了血液学参数和GDF-15水平。

**结果**
共97名患者参与了这项研究。在利奈唑胺治疗第2周时，GDF-15水平从基线的635.58 (407.31–1583.65) pg/ml显著升高至708.96 (378.09–2408.89) pg/ml（p = 0.003）。在第4至8周时，65%的患者出现了骨髓抑制。基线GDF-15水平与第4至8周期间的血红蛋白下降之间存在相关性（r = 0.4，p < 0.001）。基线GDF-15水平超过950 pg/mL的患者中，有超过25%的血红蛋白下降（AUC 0.756，95% CI 0.659–0.838）。

**结论**
基线GDF-15水平与利奈唑胺治疗第4至8周期间的血红蛋白变化相关。这些水平可以预测接受长期利奈唑胺治疗的RR-TB患者的骨髓抑制情况。

**缩写**
AUC：曲线下面积
BMI：体重指数
CFU-E：红系祖细胞克隆形成单位
CFU-GM：粒系/巨噬细胞克隆形成单位
CI：置信区间
ELISA：酶联免疫吸附测定
GDF-15：生长分化因子-15
GP：糖蛋白
Hb：血红蛋白
IQR：四分位距
MDR-TB：多重耐药结核病
RR-TB：利福平耐药结核病
TB：结核病
WHO：世界卫生组织
XDR-TB：广泛耐药结核病
βTGF-β：转化生长因子在治疗第4周时，血红蛋白发生了变化，而GDF-15的水平在第2周就已经开始升高。基线GDF-15水平高于950 pg/mL的患者，在AUC为0.756（95% CI 0.659–0.838）的情况下，可以被识别为血红蛋白水平会降低至基线值的75%以下。这些发现表明GDF-15在利奈唑胺治疗的MDR/XDR结核病患者中可能具有预测血红蛋白变化的潜力。基线GDF-15水平本来就高于正常值，并且个体间存在较大差异[635.58 (407.31–1583.65) pg/ml]，其中61%的患者的GDF-15水平超出正常范围。据我们所知，这是首次关于MDR-TB患者GDF-15水平的报道。生长分化因子-15（GDF-15）属于转化生长因子细胞因子超家族[22]。根据Tsai等人的研究，这种细胞因子可能被用作线粒体功能障碍的生物标志物[23]。在线粒体功能障碍和利奈唑胺的作用机制中，线粒体都起着重要作用[24]。结核分枝杆菌（M. tb）会引起线粒体的大小、数量、形态、分布和片段化的改变[9]。Liu X等人报告称，在治疗前，结核病患者的GDF-15水平高于健康对照组[25]。治疗前GDF-15水平的升高有助于区分脊柱结核和机械性背痛[26]。利奈唑胺通过干扰细菌的线粒体来抑制蛋白质合成并进一步阻碍细菌生长[27]。正如预期的那样，接受含利奈唑胺治疗方案的患者在第2周时GDF-15水平显著升高。利奈唑胺对造血干细胞的线粒体具有毒性，会干扰骨髓中的集落形成单位-红细胞（CFU-E）和红细胞的生成，从而导致血红蛋白水平下降[12]。我们的研究表明，在利奈唑胺治疗第2周后，GDF-15水平的升高伴随着血红蛋白在第4至8周的下降。骨髓中的红细胞生成过程持续14天，而网织红细胞发展为红细胞则需要3天[28]。基线GDF-15水平与红细胞生成功能障碍有中等程度的相关性，但与MDR-TB患者的其他类型的骨髓抑制无关。除了基线GDF-15水平外，血红蛋白水平的变化还受BMI的影响。基线GDF-15水平高于950 pg/mL的患者，在利奈唑胺治疗第4至8周后血红蛋白水平降低至基线值的75%以下的比例较高，这一指标具有较好的筛查敏感性。高水平的GDF-15通过诱导红细胞前体细胞凋亡和成熟障碍导致红细胞生成失败。高GDF-15水平是增殖中的红细胞为了减少红细胞过度生成而产生的调节反应。在造血系统中，GDF-15的表达主要限于红细胞谱系，并且其表达模式会随着红细胞成熟阶段的变化而改变[29]。生长分化因子-15（GDF-15）在多种病理状态下上调，这些病理状态的特点包括氧化应激、内皮功能障碍、组织衰老和慢性炎症[30]。研究表明，高浓度的GDF-15会导致铁调素的合成减少[31]。铁调素是铁代谢的核心调节肽，与炎症性贫血相关。铁调素受炎症细胞因子（尤其是白细胞介素-6）的调控，在慢性炎症中其水平会增加[32]。所有这些先前的研究结果可以进一步解释利奈唑胺引起的线粒体功能障碍、GDF-15升高、铁调素改变以及血红蛋白水平下降之间的相互作用。GDF-15水平的升高是由于全身炎症和慢性疾病负担造成的。由于这些生物过程与营养不良有关，较高的血清GDF-15浓度通常伴随着营养状况的恶化[33]。GDF-15还参与食欲和代谢的调节，这可能有助于解释患者出现的厌食和体重减轻[34]。我们有一半的患者存在营养不良，这些因素可能导致基线GDF-15水平升高。在本研究中，GDF-15水平与粒细胞生成或巨核细胞生成障碍无关。这可能是由于药物引起的骨髓抑制机制与其他因素有关，例如骨髓中集落形成单位-粒细胞-巨噬细胞（CFU-GM）的干扰。药物引起的中性粒细胞减少可能是通过免疫机制（药物-半抗原抗体）和骨髓间质细胞的干扰造成的[35-37]。除了干扰骨髓中的巨核细胞生成外，利奈唑胺还会通过增加肌细胞轻链2的磷酸化并抑制巨核细胞释放血小板来导致血小板减少[38-40]。与奎宁/奎尼丁引起的血小板减少类似的免疫机制也在利奈唑胺引起的血小板减少中起作用。血小板膜上的糖蛋白（GP）Ib/IX和GP IIb/IIIa存在相应的抗体，这会导致血小板破坏增加[39]。我们发现骨髓抑制的发病率与以往研究存在差异，这可能是由于不同定义的骨髓抑制、遗传因素、研究人群的疾病类型（结核病 vs. 非结核病）以及观察时间的不同[21, 41-44]。在本研究中，6%（6/97）的利奈唑胺治疗患者出现红细胞生成障碍。在这6名出现红细胞生成障碍的患者中，有2人在停止利奈唑胺治疗后第4周血红蛋白水平得到改善，并接受了红细胞输注。随后以半剂量（300 mg）重新使用利奈唑胺，这3名患者均未再次出现贫血[45]。三分之一的患者出现巨核细胞生成障碍，但由于血小板数量较多，这些变化在临床上并不显著。本研究的一个优点是在三家不同的医疗机构进行，涵盖了多种种族。目前尚无关于MDR-TB和pre-XDR-TB患者GDF-15水平的相关研究。本研究的结论应在考虑多项限制因素的基础上进行解读。我们认识到研究中存在一些局限性，包括样本量较小，无法评估年龄、性别、糖尿病、高血压和可能的日变化等可能影响GDF-15水平的因素。此外，我们也没有研究利奈唑胺治疗期间骨髓环境中的其他可能影响血液学变化的因素。未来的研究可以通过验证该公式来探索基于GDF-15水平和BMI预测血红蛋白变化的临床应用。

**结论**
基线测得的GDF-15水平可能用于预测MDR/pre-XDR-TB患者在接受利奈唑胺治疗期间的血红蛋白水平变化。在治疗第4至8周内，我们观察到血红蛋白、中性粒细胞和血小板计数显著下降，而GDF-15水平在第2周显著升高。基线GDF-15水平高于950 pg/mL的患者，在AUC为0.756的情况下，可以被识别为血红蛋白水平会降低至基线值的75%以下。

**作者贡献**
Amaylia Oehadian：概念构思、数据整理、数据分析、方法研究、监督、验证、数据可视化、初稿撰写、修订及编辑。
Prayudi Santoso：概念构思、数据分析、方法研究、监督、验证、修订及编辑。
Delita Prihatni：修订及编辑。
Andini Kartikasari：修订及编辑。
Ida Parwati：修订及编辑。
Diah Handayani：数据整理、数据分析、修订及编辑。
Thomas Handoyo：数据整理、数据分析、修订及编辑。
Noorwati Sutandiyo：修订及编辑。
Bachti Alisjahbana：数据分析、方法研究、修订及编辑。
Dick Menzies：概念构思、数据分析、方法研究、修订及编辑。
Rovina Ruslami：概念构思、数据整理、数据分析、方法研究、监督、验证、数据可视化、初稿撰写、修订及编辑。
**致谢**
作者感谢所有参与研究的MDR/Pre-XDR-TB患者以及为这项研究提供热情支持的结核病诊所的医护人员。同时感谢Claudia Selviyanti和Agnesya MD在数据收集方面的工作。本研究的出版费用由Unpad通过印度尼西亚教育捐赠基金（LPDP）资助，该基金代表印度尼西亚高等教育、科学和技术部，并在EQUITY计划下管理（合同编号：4303/B3/DT.03.08/2025和3927/UN6.RKT/HK.07.00/2025）。

**资金支持**
本研究得到了University of Padjadjaran内部研究生 Dissertation Research Program（项目编号：1595/UN6.3.1/PT.00/2021）、ALG（Academic Leadership Program，项目编号：3855/UN.C/LT/2019）以及印度尼西亚教育捐赠基金（LPDP，项目编号：4303/B3/DT.03.08/2025和3927/UN6.RKT/HK.07.00/2025）的支持。

**伦理声明**
本研究已获得University of Padjadjaran研究伦理委员会（编号：559/UN6.KEP/EC/2021）的批准。所有研究程序均符合机构研究委员会的伦理标准以及赫尔辛基宣言的要求。

**知情同意**
所有参与者均签署了书面知情同意书。

**利益冲突**
作者声明没有利益冲突。

**数据可用性**
数据将在合理请求下提供。经相关作者许可，我们可以提供不包含姓名和标识符的参与者数据。相关作者有权根据研究目的和计划决定是否共享数据。