慢性阻塞性肺病氣道可逆性差異與氧化應(yīng)激的相關(guān)性研究

陶然 趙敏 劉翱

慢性阻塞性肺疾?。–OPD）是一種可以預(yù)防和治療的常見疾病，其特征是持續(xù)存在的氣流受限。氣流受限呈進(jìn)行性發(fā)展，伴有有害顆?；驓怏w所致的氣道和肺慢性炎癥反應(yīng)的增加。急性加重和合并癥影響患者整體疾病的嚴(yán)重程度[1]。COPD在全世界范圍內(nèi)是一種發(fā)病率和死亡率較高的重要疾病，其造成的經(jīng)濟(jì)和社會負(fù)擔(dān)不斷增加[2]。我國2007年流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示：中國40歲以上人群的COPD發(fā)病率為8.2%，其中男性12.4%，高于女性的5.1%，農(nóng)村為8.8%，高于城市的7.8%[3]。

COPD是累及氣道、肺實(shí)質(zhì)以及肺血管的慢性炎癥?；罨难装Y細(xì)胞釋放各種炎性介質(zhì)，以及其他可以引起肺組織損傷的炎癥因子，不論急性發(fā)作期還是緩解期都有氣道炎癥的存在，但程度隨疾病嚴(yán)重級別而異[4]。

COPD又是具有肺和多種肺外效應(yīng)的多系統(tǒng)疾病，因此，患者在臨床表現(xiàn)、生理學(xué)、影像學(xué)、對治療的反應(yīng)、肺功能下降速度和死亡等方面存在明顯的異質(zhì)性。對COPD的診斷、評估和治療面臨著困境，解決這個(gè)問題的有效方法是對COPD綜合征的重要組成部分進(jìn)行識別和分組，形成亞組（既表型，phenotype），這種亞組能反映疾病的預(yù)后，并指導(dǎo)患者的治療[5-6]。

本研究結(jié)合肺功能，通過對穩(wěn)定期COPD對支氣管舒張?jiān)囼?yàn)的不同反應(yīng)將COPD分成舒張?jiān)囼?yàn)陽性組和陰性組，檢測呼出氣冷凝液（EBC）中有代表性的氧化應(yīng)激標(biāo)記物8-異前列腺素，以哮喘組和健康者作為對照組，來評價(jià)這兩組患者在氣道炎癥中的的差異，討論這兩個(gè)生物標(biāo)志物對COPD表型判定的價(jià)值和意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料 COPD組：選取2011年10-12月就診于成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院呼吸科門診非急性發(fā)作的COPD患者，年齡44～75歲，平均（62.52±9.88）歲，F(xiàn)EV1占預(yù)計(jì)值的百分比為（62.85±14.17）%，診斷標(biāo)準(zhǔn)參照中華醫(yī)學(xué)會呼吸學(xué)分會慢性阻塞性肺病診治指南（2007年修訂版）[2]。支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陽性11例，陰性9例。哮喘組：選取2011年10-12月就診于成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院呼吸科門診非急性發(fā)作患者10例，年齡30～74歲，平均（50.60±15.53）歲，F(xiàn)EV1占預(yù)計(jì)值的百分比為（76.31±20.32）%，診斷標(biāo)準(zhǔn)參照2010年GINA哮喘防治指南推薦標(biāo)準(zhǔn)[6]。健康對照組：健康對照組15例，來自成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院健康體檢者，性別和年齡，吸煙史與COPD組匹配，平均年齡（61.38±18.02）歲，入選標(biāo)準(zhǔn)為FEV1占預(yù)計(jì)值的80%～120%，無器質(zhì)性疾病，無過敏史及過敏性疾病，無風(fēng)濕免疫系統(tǒng)疾病。

1.2 方法

1.2.1 觀察指標(biāo) EBC中8-異前列腺素濃度；肺功能指標(biāo)：FEV1%、 FVC%、FEV1/FVC；支氣管舒張?jiān)囼?yàn)。

1.2.2 呼出氣冷凝液的收集方法 平靜呼吸，將氣體呼入低溫環(huán)境中凝結(jié)即形成EBC。此次應(yīng)用的是專業(yè)的EBC收集設(shè)備，JAEGER公司生產(chǎn)的Ecoscreen。

1.2.3 肺功能及支氣管舒張?jiān)囼?yàn)的測定 利用肺功能計(jì)量器（Ms-PFT； Jaeger； Analyzer， Unit），由經(jīng)過訓(xùn)練的專業(yè)技術(shù)人員測定COPD患者、哮喘患者、對照組的肺通氣功能，COPD患者同時(shí)進(jìn)行支氣管舒張?jiān)囼?yàn)，具體方法如下：采用德國耶格公司的肺功能儀測定肺功能的有關(guān)參數(shù)，用沙丁胺醇?xì)忪F劑（葛蘭素史克公司制造）為支氣管舒張藥物，APS氣霧給藥方式。當(dāng)FEV1增加率≥15%并且FEV1絕對值增加≥200 ml時(shí)，被認(rèn)為是支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陽性。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 17.0軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)符合正態(tài)分布，以（±s）表示，兩兩比較用t檢驗(yàn)；多組間比較先進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)后用方差分析，進(jìn)一步兩組間比較用q檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 EBC中人8-異前列腺素 8-異前列腺素在所有受試者的EBC中均可檢測到。哮喘組、COPD組、健康對照組的8-異前列腺素分別為（32.101±5.386）pg/ml、（32.133±4.743）pg/ml、（23.992±5.163）pg/ml，哮喘組和COPD組的8-異前列腺素均較健康對照組高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001），COPD組與哮喘組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。COPD組支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陽性組、陰性組的8-異前列腺素分別為（36.761±4.223）pg/ml、（28.606±2.939）pg/ml，陽性組較陰性組高，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001）。COPD支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陽性組的8-異前列腺素與哮喘組比較差異無統(tǒng)計(jì)意義（P>0.05）；陰性組與哮喘組比較差異有統(tǒng)計(jì)意義（P<0.05）。

2.2 相關(guān)性分析 采用多重回歸逐步法對EBC中8-異前列腺素影響較大的因素進(jìn)行分析，加入標(biāo)準(zhǔn)為P<0.05，排除標(biāo)準(zhǔn)為P>0.1，以8-異前列腺素為自變量，以FEV1%、FVC、FEV1/FVC等因素為因變量，其中計(jì)量資料為原始值，得出結(jié)果：EBC中對8-異前列腺素影響較大的因素是FEV1%（r=-0.53，P<0.001）。

3 討論

3.1 COPD與氣道炎癥和氧化應(yīng)激的關(guān)系 氧化應(yīng)激（oxidative stress）是指機(jī)體活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生過多或/和機(jī)體抗氧化能力下降，ROS清除不足，導(dǎo)致ROS在體內(nèi)增多并引起細(xì)胞氧化損傷的病理過程。氧化應(yīng)激和氣道炎癥共同形成了一個(gè)惡性循環(huán)，這個(gè)惡性循環(huán)對COPD的病理進(jìn)程起了重要作用。氧化應(yīng)激的損傷作用逐年累積，導(dǎo)致了氣道高反應(yīng)和炎癥及氣道上皮細(xì)胞的損傷，蛋白酶抑制劑和活性物質(zhì)被破壞。ROS導(dǎo)致上皮細(xì)胞膜的脂質(zhì)過氧化作用，損害了細(xì)胞膜的功能，提高了細(xì)胞通透性，導(dǎo)致了組織損傷。由脂質(zhì)過氧化物作用形成活性的醛類如丙烯醛和4-羥基-2-丙烯醛，導(dǎo)致了上皮細(xì)胞的損傷。

異前列腺素是前列腺素樣復(fù)合物，在體內(nèi)由環(huán)加氧酶（COX）單獨(dú)合成，主要由花生四烯酸自由基團(tuán)誘導(dǎo)過氧化作用生成。由于8-異前列腺素的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，是脂質(zhì)過氧化作用的特殊產(chǎn)物，這類化合物被認(rèn)為是氧化應(yīng)激的最好的標(biāo)記物，它在體內(nèi)合成，存在于所有的正常組織和體液中，并且含量可以被檢測到，因此正常值確定，在氧化損傷的動物模型中水平大量升高。8-異前列腺素有較強(qiáng)的極性，可導(dǎo)致細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能受損，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。此外，8-異前列腺素在呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生重要的生物活性，例如能收縮氣道，引起氣道阻塞、加強(qiáng)氣道非特異性高反應(yīng)性等。8-異前列腺素由花生四烯酸的自由基過氧化作用生成，是肺部氧化應(yīng)激水平的一個(gè)一般認(rèn)定的標(biāo)記物。

筆者報(bào)道了支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陽性COPD患者的8-異前列腺素水平高于支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陰性的COPD患者和對照組，這個(gè)差異可能主要因?yàn)闅獾雷枞赡嫘缘谋憩F(xiàn)，支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陰性COPD患者的8-異前列腺素低于哮喘患者，筆者認(rèn)為COPD患者可能和哮喘患者在氧化應(yīng)激方面有一些共同的機(jī)制。

3.2 氧化應(yīng)激和肺通氣功能 肺功能檢查是COPD和哮喘診斷治療的必要的檢查手段。氣流受限時(shí)，F(xiàn)EV1%和FEV1/FVC均降低，F(xiàn)EV1/FVE是COPD的一項(xiàng)敏感指標(biāo)，可檢出輕度氣流受限，F(xiàn)EV1占預(yù)計(jì)值的百分比是中重度氣流受限的良好指標(biāo)。檢查結(jié)果顯示EBC中對8-異前列腺素影響較大的兩個(gè)因素是舒張?jiān)囼?yàn)結(jié)果及FEV1%，F(xiàn)EV1為小氣道功能性指標(biāo)，提示氧化應(yīng)激加重時(shí)，加重小氣道阻塞。由ROS導(dǎo)致的羧化作用和硝化作用和FEV1的下降有關(guān)。ROS通過激活中性粒細(xì)胞間接地增加了支氣管分泌物量，并參與了慢性支氣管炎的病理過程。肺表面活性物質(zhì)的減少也被認(rèn)為是ROS暴露的結(jié)果。這些共同的作用，促進(jìn)了氣道阻塞，導(dǎo)致了組織缺氧，這可能刺激了有TNF-a向上調(diào)節(jié)和由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生了促炎細(xì)胞因子的炎癥反應(yīng)[8]。

本文的研究提示8-異前列腺素與FEV1%有密切關(guān)系，從而也應(yīng)證了氧化應(yīng)激促進(jìn)了氣道阻塞。有文獻(xiàn)報(bào)道COPD氣道高反應(yīng)性僅為13.15%，而支氣管哮喘合并COPD時(shí)具有支氣管哮喘的特點(diǎn)，氣道反應(yīng)性全部增高，陽性率100%。肺功能檢測是對COPD患者及哮喘患者的診斷、鑒別診斷評價(jià)病情嚴(yán)重程度、指導(dǎo)臨床用藥均具有極大幫助的一項(xiàng)重要檢查方法。有研究提示8-異前列腺素水平和HRCT中的肺氣腫評分有關(guān)，和醫(yī)學(xué)研究協(xié)會的呼吸困難量表分?jǐn)?shù)有關(guān)，這與筆者的研究結(jié)果一致。

因?yàn)?-異前列腺素水平直接反映氣道炎癥及氧化應(yīng)激狀態(tài)，且與FEV1/FVC和FEV1%負(fù)相關(guān)，因此EBC中8-異前列腺素檢測可能對將來COPD的診斷及鑒別作出補(bǔ)充，并對疾病表型作出判定，指導(dǎo)治療。

3.3 氣道反應(yīng)可逆性和COPD表型的初步探討 支氣管舒張?jiān)囼?yàn)體現(xiàn)了慢性氣道阻塞性疾病使用支氣管擴(kuò)張劑后氣道阻塞的可復(fù)性。有高達(dá)30%的COPD穩(wěn)定期患者表現(xiàn)出吸入β2受體激動劑或ICS后氣道阻塞可復(fù)性[9]。Yoshiaki等[10]通過HRCT根據(jù)特定的肺結(jié)構(gòu)和功能異常（肺氣腫，支氣管壁增厚，肺泡塌陷）將COPD患者分為3個(gè)表型，提示了COPD形態(tài)學(xué)的表型表現(xiàn)出若干個(gè)臨床特點(diǎn)，不同表型對支氣管擴(kuò)張劑和皮質(zhì)激素治療的反應(yīng)不同。并且吸入支氣管舒張劑氣流受限可逆性和ICS治療效果有顯著相關(guān)性。吸入ICS氣道阻塞的可復(fù)性也和痰液中的嗜酸細(xì)胞顯著相關(guān)。

在一項(xiàng)逐步線性回歸分析也提示：支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陽性和更低的肺氣腫評分，痰液嗜酸粒細(xì)胞增多密切相關(guān)；而支氣管壁變厚的表現(xiàn)和吸入ICS后氣道阻塞可復(fù)密切相關(guān)，和痰嗜酸細(xì)胞增多有關(guān)聯(lián)，表現(xiàn)了吸入β2受體激動劑或吸入ICS后氣道阻塞可復(fù)性。因此，支氣管壁增厚或/和痰液嗜酸細(xì)胞增多可能是對吸入激素治療反應(yīng)好的一個(gè)指標(biāo)。雖然小氣道支氣管壁增加，主要導(dǎo)致COPD氣流受限[11]，但也證實(shí)過大氣道和中級氣道壁也增厚[12]。小氣道炎癥可能提示了對支氣管擴(kuò)張及和ICS有可復(fù)性。支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陰性的患者，小氣道氣管壁增厚可能輕微，氣流受限被認(rèn)為主要是彈性回縮降低。因此，在吸入支氣管擴(kuò)張劑或ICS后幾乎不表現(xiàn)支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陽性。吸入支氣管擴(kuò)張劑或ICS表現(xiàn)出氣道阻塞可復(fù)性和痰液嗜酸細(xì)胞增多癥是哮喘的典型特點(diǎn)，并且觀察到在長期哮喘患者中氣道增厚通常都發(fā)展成為氣道重塑[13]。在支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陽性組的COPD患者通常有如下特征：大多數(shù)患者都不吸煙，體重指數(shù)（body mass index，BMI）指數(shù)高，一氧化碳彌散量（Carbon Monoxide Diffusing Capacity，DLco）高，輕度肺氣腫，對支氣管舒張劑及ICS吸入治療反應(yīng)好。筆者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中是8-異前列腺素檢測水平較高的一組。

結(jié)合本文的研究結(jié)果，支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陽性的COPD患者EBC中的8-異前列腺素較支氣管舒張?jiān)囼?yàn)陰性的COPD患者高。COPD患者EBC中的8-異前列腺素的檢測可以為COPD表型的分類及指導(dǎo)治療和預(yù)后具有一定的價(jià)值。

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