吸煙對(duì)慢阻肺患者血清S100A8/A9、8-異前列腺素F2α、組織蛋白酶S及其它炎癥因子表達(dá)水平的影響*

張軍營

陜西省商洛市中心醫(yī)院呼吸內(nèi)科(商洛726000)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是呼吸內(nèi)科常見的以氣流持續(xù)性受限為特征的慢性疾病，具有較高的臨床患病率及病死率，嚴(yán)重威脅到人類，尤其是中老年人群的身心健康。據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)截至2020年，COPD將在全球死亡危險(xiǎn)因素中位居第3位[1]。關(guān)于COPD發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，慢性氣道炎癥是目前學(xué)術(shù)界接受度較高的COPD發(fā)病機(jī)制[2]。煙草中的煙堿等有機(jī)成分及吸煙形成的顆粒是導(dǎo)致COPD發(fā)生發(fā)展的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。但關(guān)于吸煙在COPD發(fā)生發(fā)展中的具體機(jī)制尚未清楚。但臨床存在關(guān)于不同組織或器官中鈣結(jié)合蛋白S100A8/A9、8-異前列腺素F2α(8-iso-PG F2α)、組織蛋白酶S(cath-S)及炎癥因子表達(dá)水平與COPD發(fā)生發(fā)展相關(guān)性的報(bào)道較多[3-5]。而關(guān)于吸煙對(duì)COPD患者血清中上述因子表達(dá)水平影響的研究較罕見。筆者通過測定比較不同群體血清S100A8/A9、8-iso-PG F2α、cath-S及炎癥因子表達(dá)水平間的關(guān)系，旨在探討吸煙對(duì)COPD患者機(jī)體相關(guān)酶類及細(xì)胞因子的影響。

資料與方法

1 一般資料 將2016年5月至2019年1月本院呼吸內(nèi)科收治的185例COPD患者(觀察組)和94例同期體檢的健康志愿者(對(duì)照組)納入研究。依據(jù)是否吸煙將其分為觀察A組(不吸煙者48例)、觀察B組(吸煙者137例)和對(duì)照A組(不吸煙者29例)、對(duì)照B組(吸煙者45例)。對(duì)照A組，男21例、女8例；年齡55～83歲，平均(68.41±8.66)歲。對(duì)照B組，男34例、女11例；年齡57～85歲，平均(68.52±8.61)歲。觀察A組，男33例、女15例；年齡55～84歲，平均(68.32±8.75)歲。觀察B組，男97例、女40例；年齡59～81歲，平均(68.83±8.29)歲。四組受試者性別及年齡間差異不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，后續(xù)研究具有可比性。納入標(biāo)準(zhǔn)：COPD符合中華醫(yī)學(xué)會(huì)制定的《慢性阻塞性肺疾病診斷標(biāo)準(zhǔn)》[6]中相關(guān)內(nèi)容；對(duì)照組肺功能和X線胸片檢查結(jié)果均顯示正常；55歲≤年齡≤85歲；吸煙者即具有10年及以上吸煙史，且期間無戒煙史，平均日吸煙量≥2支；心肝腎功能正常；近3個(gè)月內(nèi)無手術(shù)治療史。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并其他慢性呼吸系統(tǒng)疾病；責(zé)任護(hù)士告知研究意義后不愿參與研究者。

2 研究方法

2.1 樣本采集及血清指標(biāo)測定：受試者均于清晨8～9時(shí)空腹?fàn)顟B(tài)下抽取其靜脈血樣5 ml，加入生化管中，3000 r/min離心10 min，收集血清，并存放于-80℃下待測定S100A8/A9、8-iso-PG F2α、cath-S和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)、IL-10、IL-17。其中S100A8/A9、8-iso-PG F2α、TNF-α、IL-8、IL-10、IL-17均采用酶聯(lián)免疫吸附法測定；cath-S選擇雙抗體夾心法測定。其中S100A8/A9試劑盒購自于上海將來實(shí)業(yè)股份有限公司；其余試劑盒購自于南京森貝伽生物科技有限公司。

2.2 肺功能檢測：所有受試者于采集血樣當(dāng)日清晨進(jìn)行肺功能檢測，切記24 h禁用氣管擴(kuò)張類藥物。檢查開始前患者靜止休息20 min，并取坐位，完成5次用力呼氣，觀察儀器的流速容量曲線，記錄受試者第一秒用力呼氣容積(FEV1)、用力肺活量(FVC)，并計(jì)算FEV1占預(yù)計(jì)值的百分比(FEV1prep%)和FEV1/ FVC。

3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 性別分析采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件中的卡方分析；其余計(jì)量資料兩組間比較行t檢驗(yàn)，多組間分析選擇單因素方差分析，兩兩組間比較行LSD法；相關(guān)性分析選擇Pearson相關(guān)性。P<0.05為差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1 四組受試者血清S100A8/A9、8-iso-PG F2α、cath-S及肺功能指標(biāo)比較 見表1。四組受試者血清S100A8/A9、8-iso-PG F2α、cath-S及FEV1prep%、FEV1/FVC間差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。兩兩組間比較，S100A8/A9、8-iso-PG F2α、cath-S水平是對(duì)照B組明顯高于對(duì)照A組 、觀察A組明顯高于對(duì)照B組、觀察B組明顯高于觀察A組(P<0.05)；FEV1prep%、FEV1/FVC則是對(duì)照B組明顯低于對(duì)照A組 、觀察A組明顯低于對(duì)照B組、觀察B組明顯低于觀察A組(P<0.05)。

2 四組受試者其它血清炎癥因子表達(dá)水平比較 見表2。四組受試者血清炎癥因子TNF-α、IL-8、IL-10、IL-17水平間差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。兩兩組間比較，TNF-α、IL-8、IL-17水平是對(duì)照B組明顯高于對(duì)照A組、觀察A組明顯高于對(duì)照B組、觀察B組明顯高于觀察A組(P<0.05)；IL-10水平則是對(duì)照B組明顯低于對(duì)照A組 、觀察A組明顯低于對(duì)照B組、觀察B組明顯低于觀察A組(P<0.05)。

表1 四組受試者血清S100A8/A9、8-iso-PG F2α、cath-S及肺功能指標(biāo)比較

注：與對(duì)照A組比較，*P<0.05；與對(duì)照B組比較，△P<0.05；與觀察A組比較，▲P<0.05

表2 四組受試者其它血清炎癥因子表達(dá)水平比較

注：與對(duì)照A組比較，*P<0.05；與對(duì)照B組比較，△P<0.05；與觀察A組比較，▲P<0.05

3 COPD患者血清學(xué)指標(biāo)表達(dá)水平與吸煙指數(shù)和吸煙總量相關(guān)性 見表3。Pearson相關(guān)性分析顯示，血清S100A8/A9、8-iso-PG F2α、cath-S、TNF-α、IL-8、IL-17與吸煙指數(shù)、吸煙總量均呈顯著正相關(guān)(P<0.01)；而IL-10與吸煙指數(shù)、吸煙總量均呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。

表3 COPD患者血清學(xué)指標(biāo)表達(dá)水平與吸煙指數(shù)和吸煙總量相關(guān)性

討 論

曹遠(yuǎn)等調(diào)查顯示，北京地區(qū)15歲以上人群吸煙率達(dá)27.5%，65歲以上高達(dá)51.2%；男性為43.2%[7]；2013年，曹曉曉等[8]對(duì)2014年西安市流動(dòng)人口吸煙狀況進(jìn)行調(diào)查分析顯示，西安市流動(dòng)人口標(biāo)化吸煙率為36.47%，男性高達(dá)68.65%；王歡[9]、姜樂等[10]對(duì)西安市城區(qū)居民吸煙情況進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果顯示西安市城區(qū)年齡15歲以上人群吸煙率達(dá)20.6%～37.8%，男性吸煙率高達(dá)40%～58.8%，女性達(dá)10.5%。且越來越多報(bào)道顯示，諸如哮喘、COPD等多種呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生發(fā)展與吸煙存在相關(guān)性，COPD患病人群吸煙率高達(dá)66%，且患病率與吸煙指數(shù)密切相關(guān)[11-12]。

目前，國內(nèi)針對(duì)COPD吸煙患者細(xì)胞因子的研究報(bào)道較少。以往報(bào)道顯示，COPD患者氣道中的中性粒細(xì)胞數(shù)目與其吸煙行為密切相關(guān)。香煙煙霧中的顆粒性物質(zhì)可激活人體肺泡組織中的巨噬細(xì)胞，促進(jìn)TNF-α、IL-6、IL-8等趨化介質(zhì)的合成釋放，從而放大機(jī)體炎癥反應(yīng)[13-14]。巨噬細(xì)胞在COPD患者體內(nèi)氣道炎癥、氣道阻塞及重建等發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色，肺泡的破壞程度、肺氣腫程度等與肺泡璧上的巨噬細(xì)胞數(shù)目呈顯著正相關(guān)。此外，Geraghty等[15]報(bào)道顯示，香煙煙霧通過激活原癌基因c-Src，促進(jìn)COPD的發(fā)生發(fā)展。S100A8/A9是主要定位于胞質(zhì)中的蛋白，其在細(xì)胞內(nèi)具有調(diào)節(jié)鈣平衡、分子磷酸化和細(xì)胞周期、細(xì)胞生長和遷移等作用；細(xì)胞外則是作為機(jī)體固有免疫反應(yīng)成分，通過誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞趨化及粘附，參與多種炎癥反應(yīng)性疾病的發(fā)生發(fā)展。陳小菊等[3]報(bào)道顯示，COPD患者血漿和誘導(dǎo)痰液中S100A8/A9濃度顯著高于健康人群，尤其在急性加重期其表達(dá)水平更高，且其與患者肺功能呈明顯負(fù)相關(guān)。冷長燕[16]在大鼠實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，COPD大鼠肺組織中、血漿和支氣管肺泡灌洗液中S100A8/A9水平均明顯升高，提示煙熏可刺激S100A8/A9在肺組織中的表達(dá)與釋放，后者通過上調(diào)Toll樣受體4(TLR4)和髓樣分化分子88(MYD88)表達(dá)，啟動(dòng)參與TLR4-MYD88炎癥通路，促進(jìn)COPD發(fā)生發(fā)展。IL-10屬于抑炎因子，通過抑制單核巨噬細(xì)胞的增值和粘附，下調(diào)TNF-α、IL-8、IL-6、IL-17等促炎因子合成釋放，從而下調(diào)炎癥反應(yīng)。IL-17由T淋巴細(xì)胞亞群CD4+分泌，為諸多炎癥因子的起始因子，可誘導(dǎo)上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等合成IL-8等，促進(jìn)炎癥反應(yīng)。Bozinovski等[17]通過小鼠試驗(yàn)研究顯示，IL-17A可調(diào)節(jié)吸煙引起的COPD患鼠體內(nèi)巨噬細(xì)胞的積累。本研究結(jié)果顯示，COPD患者及健康人群中的吸煙者其血清促炎因子S100A8/A9、TNF-α、IL-8、IL-17水平顯著高于同類人群中的非吸煙者，COPD吸煙患者血清S100A8/A9、TNF-α、IL-8、IL-10、IL-17水平顯著高于健康體檢人群中吸煙者；而抗炎因子IL-10及肺功能指標(biāo)FEV1prep%、FEV1/FVC變化趨勢與促炎因子剛好相反；且促炎因子S100A8/A9、TNF-α、IL-8、IL-17表達(dá)水平與其吸煙指數(shù)和吸煙總量呈顯著正相關(guān)，抗炎因子IL-10與吸煙指數(shù)和吸煙總量呈顯著負(fù)相關(guān)。表明吸煙加劇COPD患者機(jī)體抗炎與促炎因子失衡，加劇機(jī)體炎癥反應(yīng)，進(jìn)一步損傷患者肺功能。該結(jié)果與曾金潔等[18]分析吸煙對(duì)COPD患者IL-17、IL-23、肽素水平得出結(jié)論相吻合。

氧化與抗氧化反應(yīng)失衡、氧化應(yīng)激等亦屬于COPD重要發(fā)病機(jī)制。8-iso-PG F2α是花生四乙烯在氧化自由基作用下產(chǎn)生的前列腺素異構(gòu)體，被認(rèn)為是反應(yīng)機(jī)體氧化應(yīng)激程度的良好指標(biāo)。臨床實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，COPD急性加重期機(jī)體8-iso-PG F2α、過氧化氫等氧化因素水平顯著升高，而在恢復(fù)期顯著下降，提示，在COPD氣道病變中存在氧化應(yīng)激反應(yīng)[19]。吸煙行為可引起氣道氧化應(yīng)激。劉中生等[20]報(bào)道顯示，吸煙可使人體血清8-iso-PG F2α水平升高，且其血清含量與吸煙量存在顯著相關(guān)性。孫麗娟等[21]研究顯示，吸煙可使COPD患者痰液中8-iso-PG F2α和TNF-α水平上升，抑制抗炎因子IL-10釋放，且8-iso-PG F2α和TNF-α表達(dá)水平與患者FEV1、FEV1/FVC呈明顯負(fù)相關(guān)。此外，COPD發(fā)生發(fā)展與機(jī)體內(nèi)免疫功能紊亂等存在明顯相關(guān)性。cath-S是細(xì)胞溶酶體分泌的半胱氨酸蛋白酶，其在多種細(xì)胞及組織內(nèi)以基礎(chǔ)水平存在。cath-S多在表達(dá)組織相容性復(fù)合物的細(xì)胞中表達(dá)，可降解細(xì)胞外的正常蛋白，在抗原遞呈、炎癥免疫、損傷等過程中扮演重要角色，與自身免疫性疾病、慢性炎癥疾病等多種疾病發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)歸息息相關(guān)。Martin等[22]發(fā)現(xiàn)在囊性肺纖維化患者體內(nèi)cath-S出現(xiàn)明顯異常，且與TNF-α、IL-8等存在明顯相關(guān)性。徐輝等[5]研究顯示，COPD患者血漿cath-S含量顯著高于健康人群，且其升高較胱抑素C更為明顯，提示，cath-S可作為篩選評(píng)估COPD發(fā)生及嚴(yán)重程度的潛在生物學(xué)標(biāo)志物。本研究顯示，COPD患者及健康人群中的吸煙者其血清8-iso-PG F2α、cath-S水平顯著高于同類人群中的非吸煙者，COPD吸煙患者血清8-iso-PG F2α、cath-S水平顯著高于健康體檢人群中吸煙者；且COPD吸煙患者血清8-iso-PG F2α、cath-S均與其吸煙指數(shù)和吸煙總量呈明顯正相關(guān)。表明，吸煙可通過增強(qiáng)機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)，加劇氧化與抗氧化失衡，促進(jìn)免疫失衡等多種途徑，促進(jìn)COPD發(fā)生發(fā)展。

綜上所述，吸煙會(huì)嚴(yán)重影響COPD患者血清S100A8/A9、8-iso-PG F2α、cath-S及TNF-α、IL-8、IL-10、IL-17的合成釋放，損傷患者肺功能，從而促進(jìn)COPD的發(fā)生發(fā)展。