血清皮質(zhì)醇及相關(guān)炎癥因子在慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者中表達(dá)特征的初步研究

韋鵬，吳麗娟，羅毅灃，施建剛，黎雨，吳文彬，覃淑娟，馮潔美▲

(1.廣西醫(yī)科大學(xué)第八附屬醫(yī)院暨貴港市人民醫(yī)院 a.呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，b.超聲科，c.重癥醫(yī)學(xué)科，d.檢驗(yàn)科，廣西貴港 537100；2.廣西醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，廣西南寧530023)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種常見(jiàn)的、可預(yù)防和治療的疾病，其特點(diǎn)是持續(xù)的呼吸道癥狀和氣流受限[1]。COPD現(xiàn)在已成為全球三大死因之一[2]，也是我國(guó)最常見(jiàn)的慢性氣道疾病，嚴(yán)重危害患者健康，尤其是急性加重期患者，常反復(fù)住院治療，給患者家庭及社會(huì)帶來(lái)深重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[3]。COPD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜且尚未明確，慢性缺氧和反復(fù)的炎癥反應(yīng)被認(rèn)為是較為可能的發(fā)病機(jī)制[4]。目前有證據(jù)表明慢性阻塞性肺疾病急性加重期(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)患者可能存在內(nèi)分泌紊亂和腎上腺皮質(zhì)功能障礙[5-6]。皮質(zhì)醇(cortisol，Cor)作為體內(nèi)下丘腦-垂體-腎上腺軸的激素指標(biāo)之一，能間接反映腎上腺皮質(zhì)功能的狀態(tài)，與COPD的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素8(interleukin-8，IL-8)和C-反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)是臨床呼吸道感染常用的炎癥因子指標(biāo)。目前AECOPD患者血清皮質(zhì)醇水平和TNF-α、IL-8等炎癥因子的相關(guān)研究仍存在爭(zhēng)議。因此本研究主要通過(guò)探討COPD患者的皮質(zhì)醇和炎癥因子的表達(dá)水平及相關(guān)性，為之后的臨床診治提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料隨機(jī)選取2019年3月至2020年6月間在貴港市人民醫(yī)院住院治療的62名AECOPD患者作為COPD組，同期住院的30例非COPD患者為對(duì)照組。所有入組患者中，男性52例，女性40例，年齡56～83歲，平均年齡(65.98±8.02)歲。對(duì)照組男性15例，女性15例，其中胃息肉患者12例，體表脂肪瘤患者9例，白內(nèi)障患者9例，平均年齡(64.13±7.23)歲。COPD組中男性37例，女性25例，平均年齡(66.87±8.29)歲。COPD組根據(jù)第八版《內(nèi)科學(xué)》中肺功能嚴(yán)重程度分級(jí)分為輕、中度組和重、極重度組。其中，輕、中度組中男性18例，女性12例，平均年齡(66.33±7.49)歲；重、極重度組中男性19例，女性13例，平均年齡(67.38±9.04)歲。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有研究對(duì)象均簽署書(shū)面知情同意書(shū)。

1.2 COPD組研究對(duì)象納入標(biāo)準(zhǔn)①符合中華醫(yī)學(xué)會(huì)呼吸病學(xué)分會(huì)慢性阻塞性肺疾病學(xué)組修訂的《慢性阻塞性肺疾病診治指南(2019版)》中COPD疾病的診斷標(biāo)準(zhǔn)；②無(wú)其他嚴(yán)重疾??；③近3個(gè)月未服用過(guò)可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的藥物。

1.3 研究對(duì)象排除標(biāo)準(zhǔn)①合并其他嚴(yán)重疾病；②同時(shí)參與其他研究；③哺乳期婦女或孕婦；④患有神經(jīng)精神疾病及(或)依從性差；⑤近3個(gè)月服用過(guò)可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的藥物。

1.4 儀器及設(shè)備①德國(guó)羅氏(Roche)公司生產(chǎn)的E601全自動(dòng)電化學(xué)發(fā)光儀；②中國(guó)安圖生物A2000PLUS化學(xué)發(fā)光儀；③流式細(xì)胞儀；④日本三洋電氣公司的超低溫冰箱；⑤意大利科時(shí)邁Quark PFT肺功能儀。

1.5 研究方法

1.5.1 肺功能檢測(cè)方法所有研究對(duì)象于入組病情穩(wěn)定后使用意大利科時(shí)邁Quark PFT肺功能儀檢測(cè)肺功能指標(biāo)，所有檢測(cè)步驟由專人負(fù)責(zé)，檢測(cè)指標(biāo)包括：第1秒用力呼氣量(FEV1)、用力肺活量(FVC)和第1秒用力呼氣量占預(yù)計(jì)值的百分比(FEV1%)。結(jié)合病史、體征及慢性阻塞性肺疾病診治指南中的標(biāo)準(zhǔn)，將COPD患者分為輕、中度組，即第1秒用力呼氣量與用力肺活量(FEV1/FVC)<70%，吸入支氣管舒張劑后FEV1≥50%，有或無(wú)慢性咳嗽、咳痰癥狀；重、極重度組，即FEV1/FVC<70%，吸入支氣管舒張劑后FEV1<50%，有或無(wú)慢性咳嗽、咳痰、慢性呼吸衰竭癥狀。

1.5.2 血液標(biāo)本的采集及檢測(cè)所有研究對(duì)象在入院后次日上午8點(diǎn)采靜脈血，每管5 mL，標(biāo)本做好標(biāo)記后置于日本三洋電氣公司的超低溫冰箱冷藏(Cor的檢測(cè)標(biāo)本可保存3個(gè)月，ACTH、CRP、TNF-α和IL-8的檢測(cè)標(biāo)本可保存1個(gè)月)。使用電化學(xué)發(fā)光法檢測(cè)Cor及促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)水平，使用免疫比濁法檢測(cè)CRP水平，使用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)檢測(cè)TNF-α、IL-8水平。

2 結(jié) 果

2.1 各組的一般數(shù)據(jù)比較對(duì)照組與輕、中度組和重、極重度組在年齡、性別方面無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。見(jiàn)表1。

表1 三組研究對(duì)象的一般數(shù)據(jù)比較

2.2 各組Cor和ACTH比較與對(duì)照組對(duì)比，輕、中度組及重、極重度組患者的Cor水平較低，ACTH水平較高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。與輕、中度組相比，重、極重度組患者的Cor水平更低，ACTH水平更高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見(jiàn)表2。

表2 三組研究對(duì)象Ror和ACTH水平對(duì)比

2.3 各組CRP、TNF-α和IL-8對(duì)比與對(duì)照組對(duì)比，輕、中度組及重、極重度組患者的CRP、TNF-α和IL-8水平較高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。與輕、中度組相比，重、極重度組患者的CRP、TNF-α水平更高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，IL-8水平同樣更高，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表3。

表3 三組研究對(duì)象CRP、TNF-α和IL-8水平對(duì)比

3 討 論

由于患病率和死亡率居高不下，慢性阻塞性肺疾病已被視為危害人類健康的主要疾病之一[7]。COPD主要累及肺部，同時(shí)也可引起肺外的不良反應(yīng)，常并發(fā)多器官功能損害[8]，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。COPD的發(fā)病機(jī)制尚未明確，慢性缺氧和反復(fù)的炎癥反應(yīng)是目前專家們較為認(rèn)可的發(fā)病機(jī)制。因此，探討慢性阻塞性肺疾病特異性的生物學(xué)指標(biāo)及炎癥因子，對(duì)疾病的診治和預(yù)后評(píng)估具有重要的臨床意義[9]。

慢性阻塞性肺疾病可引起下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸功能障礙，繼而使得激素分泌紊亂[6]，血清皮質(zhì)醇含量受下丘腦-垂體-腎上腺軸調(diào)節(jié)，皮質(zhì)醇的持續(xù)刺激導(dǎo)致下丘腦軸異常及調(diào)節(jié)能力失衡，使得促腎上腺皮質(zhì)激素隨之改變，而腎上腺是下丘腦軸的重要器官之一，其直徑常與疾病的嚴(yán)重程度有關(guān)[6]。皮質(zhì)醇是人類處于壓力狀態(tài)下在HPA軸中異常分泌的重要激素之一[10]。COPD患者血清皮質(zhì)醇水平的研究結(jié)果一直存在爭(zhēng)議[11-12]。既往的一項(xiàng)研究表明，COPD及哮喘患者皮質(zhì)醇過(guò)度表達(dá)，而過(guò)高的皮質(zhì)醇水平會(huì)導(dǎo)致器官持續(xù)性損害，并導(dǎo)致惡性循環(huán)[11]。近年來(lái)，由于實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)設(shè)備的提升和更先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)，學(xué)術(shù)界有了不同的觀點(diǎn)。研究表明，COPD 穩(wěn)定期或急性加重期患者的血清皮質(zhì)醇水平均是降低的[12-13]。楊凝[12]的研究顯示：AECOPD患者血清皮質(zhì)醇水平較對(duì)照組明顯降低，合并呼吸衰竭組較無(wú)呼吸衰竭組降低的水平更顯著。高英翠等[13]認(rèn)為，COPD 患者皮質(zhì)醇水平明顯低于正常對(duì)照組，且急性加重期較穩(wěn)定期水平更低。本研究結(jié)果與上述觀點(diǎn)一致，AECOPD患者的血清皮質(zhì)醇水平明顯低于對(duì)照組。組間對(duì)比后，我們發(fā)現(xiàn)患者皮質(zhì)醇水平與肺功能嚴(yán)重程度有關(guān)，重、極重度組患者皮質(zhì)醇水平較輕、中度組更低。COPD患者皮質(zhì)醇水平降低的可能機(jī)制如下[14-16]：①低氧血癥或部分既往生活在高海拔地區(qū)的患者長(zhǎng)期處于缺血缺氧狀態(tài)，使得垂體功能抑制，下丘腦促腎上腺皮質(zhì)激素分泌增多，導(dǎo)致皮質(zhì)醇分泌減少；②COPD患者常發(fā)生全身炎癥反應(yīng)(尤其是急性加重期)，導(dǎo)致炎癥因子增加，使得腎上腺分泌皮質(zhì)醇的能力減弱，血清皮質(zhì)醇水平降低；③COPD患者的能量消耗高于正常人群，長(zhǎng)期處于高代謝狀態(tài)，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)不良，病情惡化，進(jìn)而影響腎上腺功能，導(dǎo)致皮質(zhì)醇分泌不足；④COPD患者因病情反復(fù)加重頻繁使用糖皮質(zhì)激素，外源性激素反饋抑制HPA軸，使得腎上腺皮質(zhì)功能不全，最終導(dǎo)致皮質(zhì)醇水平降低。

反復(fù)的炎癥反應(yīng)一直被認(rèn)為是慢性阻塞性肺疾病發(fā)病機(jī)制中重要的部分。COPD患者氣道存在持續(xù)的炎癥反應(yīng)，多種炎性細(xì)胞浸潤(rùn)到氣管壁，使氣管黏液分泌物增多，引起管腔堵塞，使得氣管壁結(jié)構(gòu)重塑并導(dǎo)致肺泡破壞[17]。慢性阻塞性肺疾病急性加重時(shí)，肺內(nèi)細(xì)胞釋放大量炎癥因子，誘導(dǎo)氣道高反應(yīng)性，并促使氣道平滑肌細(xì)胞持續(xù)抽搐，加重了肺功能的損害。特別是IL-8、TNF-α和干擾素G誘導(dǎo)蛋白10(IP-10)的異常表達(dá)可能使下游炎癥信號(hào)通路激活，從而導(dǎo)致疾病進(jìn)展[18]。

近年來(lái)，COPD的相關(guān)炎癥因子得到了廣泛的研究。其中，CRP是一種急性時(shí)相蛋白，是五聚體蛋白家族成員之一，作為已成熟的血液炎性標(biāo)志物，目前已廣泛用于COPD等感染性疾病的臨床實(shí)踐[19]。TNF-α是一種多功能促炎性細(xì)胞因子，已有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，TNF-α過(guò)度表達(dá)會(huì)引起類似于肺氣腫和肺纖維化的病理變化[20]。例如，在小鼠模型中，過(guò)高水平的TNF-α?xí)?dǎo)致胸腔體積增大、膠原蛋白增加及胸膜間隔增厚等變化。IL-8是中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的最強(qiáng)趨化因子，在COPD的氣道炎癥中發(fā)揮重要作用[21-22]。IL-8的異常表達(dá)可以誘導(dǎo)單核細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，導(dǎo)致支氣管平滑肌細(xì)胞麻痹，加重阻塞性通氣功能障礙，并加劇了炎癥部位的負(fù)擔(dān)。炎癥部位釋放的其他炎癥因子，如 TNF-α、人干擾素γ(γ-IFN)，可損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，影響氧自由基和氮基團(tuán)的釋放，從而介導(dǎo)炎癥因子的進(jìn)一步釋放，放大炎癥作用，加劇炎癥損傷[23]。潘美妮等[24]的研究顯示，AECOPD患者外周血中的CRP和IL-6水平較穩(wěn)定期組及正常對(duì)照組顯著升高，并認(rèn)為CRP和IL-6升高水平與患者病情嚴(yán)重程度密切相關(guān)。亦有研究表明，與正常受試者相比，COPD患者的血清、支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BAL)和痰液中的TNF-α和 IL-1β的含量更高，且升高的水平與氣流阻塞的程度密切相關(guān)[25-26]。而在臭氧誘導(dǎo)的存在氣道炎癥的小鼠模型中，F(xiàn)EI等[27]研究人員發(fā)現(xiàn)，小鼠血清中炎癥因子(如 IL-1β、IL-8 和 IL-6)的水平和核因子κB(NF-κB)的活性以及氣道炎癥因子浸潤(rùn)的密度均顯著升高。HUANG等人[28]的研究認(rèn)為，COPD患者痰液中IL-8水平明顯升高，且升高程度與患者中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)增加和肺功能下降具有顯著相關(guān)性。本研究結(jié)果亦支持上述觀點(diǎn)，結(jié)果顯示：與對(duì)照組相比，輕、中度組及重、極重度組中AECOPD患者的CRP、TNF-α和IL-8水平均明顯升高。組間對(duì)比后，我們發(fā)現(xiàn)患者炎癥因子水平與肺功能嚴(yán)重程度有一定的相關(guān)性。與輕、中度組相比，重、極重度組患者的CRP、TNF-α水平更高，而IL-8水平同樣較輕、中度組更高，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

COPD作為一種慢性炎癥性疾病，病程較長(zhǎng)，患者多為老年人，故許多危險(xiǎn)及干預(yù)因素?zé)o法統(tǒng)一。此外，本研究也存在以下局限性：①我們忽略了皮質(zhì)醇的晝夜節(jié)律和不同時(shí)間段皮質(zhì)醇水平的變化，未獲得動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；②研究樣本量較小，限制了統(tǒng)計(jì)分析；③選取的測(cè)量指標(biāo)較少，作用機(jī)制方面探討不夠深入。盡管如此，結(jié)合眾多研究結(jié)果，我們依然認(rèn)為AECOPD患者存在腎上腺皮質(zhì)功能異常及炎癥反應(yīng)，表現(xiàn)為皮質(zhì)醇水平降低，CRP、TNF-α及IL-8等炎癥因子水平升高，并與肺功能嚴(yán)重程度有一定相關(guān)性，有待未來(lái)更大樣本量的研究進(jìn)一步證實(shí)。