穩(wěn)定期慢性阻塞性肺疾病患者血管內(nèi)皮功能的研究

楊發(fā)菊 華毛

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種呼吸系統(tǒng)炎癥性疾病，心血管疾病(Cardiovascular disease，CVD)占COPD總死亡率的四分之一[1]。Scherr[2]等人研究發(fā)現(xiàn)57%的COPD患者存在內(nèi)皮功能紊亂，存在嚴(yán)重肺動(dòng)脈高壓的COPD患者其血清血栓調(diào)節(jié)蛋白(Thrombomodulin，TM)、一氧化氮(nitric oxide，NO)水平降低[3]，且氣道炎癥與NO產(chǎn)生減少有關(guān)[4]。肱動(dòng)脈內(nèi)皮依賴性舒張功能(Flow-mediated vasodilation，F(xiàn)MD)可以用于評(píng)估血管內(nèi)皮功能，Clarenbach[5]等人發(fā)現(xiàn)COPD患者的FMD值每年相對(duì)下降5.6%，且FMD與心血管不良事件風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)[6]。本文通過分析COPD患者血清內(nèi)皮源性一氧化氮(endogenous Nitric Oxide，eNO)、TM、C-反應(yīng)蛋白(C-Reactive Protein，CRP)水平及FMD數(shù)值，探討COPD患者內(nèi)皮損害、肺功能及炎癥反應(yīng)之間的關(guān)系，為COPD高CVD風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體的早期預(yù)防和干預(yù)提供理論依據(jù)。

資料與方法

一、一般資料

根據(jù)《慢性阻塞性肺疾病診治指南(2013年修訂版)》的診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]及《2020 GOLD慢性阻塞性肺疾病全球倡議：COPD診斷、治療與預(yù)防全球策略》的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]選取從2020年11月至2021年7月在青海大學(xué)附屬醫(yī)院就診的40～70歲COPD穩(wěn)定期輕度、中度、重度、極重度患者各30例為病例組。選取同時(shí)期本院健康體檢者60例作為對(duì)照組。五組間年齡、性別差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見表1)。排除標(biāo)準(zhǔn)：急性炎癥性疾病；高血壓、心肌病、冠心病、瓣膜病、腦血管病、外周血管病等；甲狀腺功能亢進(jìn)、高脂血癥、糖尿病等；血液系統(tǒng)疾?。蛔陨砻庖呒膊?、腫瘤；長(zhǎng)期口服激素類、他汀類、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑類、抗血小板或抗凝類。本次研究已通過本院倫理委員會(huì)審查(SL-2020051)，所有研究對(duì)象均獲得知情同意。

二、儀器與方法

肺功能指標(biāo)的測(cè)定：在排除禁忌證后，健康體檢者于入院當(dāng)天行肺功能測(cè)定，COPD患者需詢問其近期服藥情況，如48小時(shí)內(nèi)服用或吸入以下藥物(包括激素類、β受體激動(dòng)劑類、抗膽堿能受體類等)囑受試者停藥至少48小時(shí)后測(cè)定。首先，測(cè)試前需安靜休息15分鐘，期間囑受試者進(jìn)行平靜呼吸及深吸氣后用力、快速呼出氣體動(dòng)作的鍛煉。其次，記錄受試者測(cè)量后的身高和體重并充分、詳細(xì)地告知受檢者檢查期間可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)及注意事項(xiàng)。再次，將肺功能儀進(jìn)行校準(zhǔn)，由我院專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)受試者完成相關(guān)步驟來獲得各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果。每位受試者至少連續(xù)檢測(cè)3次后結(jié)束檢查，選取最高值作為最終檢測(cè)結(jié)果。最后，收取相應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

FMD的測(cè)定：肱動(dòng)脈內(nèi)皮功能的檢測(cè)按照血管超聲評(píng)價(jià)肱動(dòng)脈內(nèi)皮依賴性舒張功能的應(yīng)用指南[9]進(jìn)行，室溫維持在23℃～26℃，休息15分鐘后取平臥位，右上肢外展15°，于肘上2cm～5cm處檢測(cè)心室舒張末(同步心電圖R波頂點(diǎn))肱動(dòng)脈內(nèi)徑(D0)，測(cè)量3個(gè)心動(dòng)周期并取平均值。然后將血壓計(jì)袖帶附于患者右前臂肘橫紋上2cm～3cm處，充氣至高于收縮壓大約50mmHg(1mmHg=0.133kPa)，5min后60s～90s內(nèi)測(cè)量肱動(dòng)脈內(nèi)徑(D1)。檢查前禁食8～12小時(shí)，禁止吸煙4～6小時(shí)，禁咖啡因、茶、高脂肪食物和維生素C等24小時(shí)。FMD計(jì)算公式：FMD=[(D1-D0)/D0]×100%，該檢查由同一醫(yī)師完成。

血清e(cuò)NO、TM、CRP水平的測(cè)定：采用酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)法檢測(cè)血清e(cuò)NO、TM數(shù)值，具體操作依據(jù)試劑盒說明書。采集受試者靜脈血10mL，室溫狀態(tài)下設(shè)定3000r/min的轉(zhuǎn)速離心20min，吸取上清液，-80℃冰箱中冷凍保存，取出復(fù)融后進(jìn)行檢測(cè)。CRP的數(shù)值由本院檢驗(yàn)科應(yīng)用免疫比濁法測(cè)定。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

五組研究對(duì)象間血清e(cuò)NO、TM、CRP水平及FMD值總體差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。輕度組、中度組、重度組及極重度組血清e(cuò)NO水平逐漸降低(P<0.05)，且均低于對(duì)照組(P<0.05)；輕度組、中度組及重度組血清TM水平逐漸降低(P<0.05)，且四組研究對(duì)象血清TM水平均低于對(duì)照組(P<0.05)，但極重度組血清TM水平與重度組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；輕度組、中度組及極重度組血清CRP水平逐漸升高(P<0.05)，且四組研究對(duì)象血清CRP水平均高于對(duì)照組(P<0.05)，但重度組血清CRP水平與中度組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；輕度組、中度組、重度組及極重度組的FMD值逐漸降低(P<0.05)，且中度組、重度組、極重度組的FMD值均低于對(duì)照組(P<0.05)，但輕度組FMD值與對(duì)照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見表1)。

表1 五組研究對(duì)象一般資料、實(shí)驗(yàn)室檢查、肺功能指標(biāo)及FMD值

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，血清e(cuò)NO、TM水平及FMD值與肺功能指標(biāo)FEV1%pred呈正相關(guān)(r值分別為0.610、0.657、0.691，P<0.05)(見表2)，F(xiàn)MD值與血清CRP水平呈負(fù)相關(guān)(r=-0.594，P<0.05)。

表2 FEV1%pred與血管內(nèi)皮功能的相關(guān)性

討 論

COPD不僅涉及氣流阻塞，還對(duì)心血管系統(tǒng)影響深遠(yuǎn)，其中心血管相關(guān)不良事件的高患病率、高死亡率仍然具有挑戰(zhàn)性。COPD和CVD之間的潛在聯(lián)系機(jī)制仍未完全闡明，但或許能夠用它們的共同危險(xiǎn)因素引發(fā)的促炎環(huán)境來解釋，炎癥活動(dòng)的增強(qiáng)損害血管內(nèi)皮，隨后的內(nèi)皮損傷觸發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)始動(dòng)過程并改變內(nèi)皮屏障的穩(wěn)態(tài)特性，而AS是CVD發(fā)生的早期病理表現(xiàn)。

FMD是一種通過刺激反應(yīng)性充血來間接量化血管內(nèi)皮擴(kuò)張功能的成熟技術(shù)及檢測(cè)指標(biāo)，它的作用與NO密不可分。有文獻(xiàn)[10]指出，F(xiàn)MD的作用可以通過使用NO合酶抑制劑如單甲基精氨酸而消除。一項(xiàng)前瞻性研究納入了23例穩(wěn)定期門診COPD患者，他們發(fā)現(xiàn)COPD患者有著嚴(yán)重的內(nèi)皮功能障礙，表現(xiàn)為肱動(dòng)脈擴(kuò)張能力受損[11]。我們的研究與之相一致，穩(wěn)定期 COPD中度組、重度組、極重度組的FMD值均低于對(duì)照組，但輕度組和對(duì)照組的FMD值無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而且重度組和極重度組的內(nèi)皮功能損傷明顯，這或許在一定程度上表明只有在疾病嚴(yán)重階段時(shí)血管內(nèi)皮的損傷才能夠顯現(xiàn)出來，也為心血管不良事件在肺功能較差的COPD患者中高發(fā)提供了解釋。除此之外，COPD患者FMD不僅降低，且其損害與支氣管阻塞的嚴(yán)重程度成正比[12]，Barr[13]等人的研究也同樣發(fā)現(xiàn)FMD與FEV1存在強(qiáng)烈的線性關(guān)聯(lián)。我們的研究同樣發(fā)現(xiàn)FMD值與FEV1%pred存在正相關(guān)。研究表明，肱動(dòng)脈FMD每增加1%，心血管相關(guān)不良事件風(fēng)險(xiǎn)降低8%～13%[14]，提示內(nèi)皮功能障礙可能是COPD和高心血管危險(xiǎn)事件之間聯(lián)系的機(jī)制之一。因此，F(xiàn)MD作為一種無創(chuàng)檢測(cè)手段，可以及早發(fā)現(xiàn)心血管高危人群，并制定出相應(yīng)的干預(yù)策略，從而降低COPD患者心血管不良事件的風(fēng)險(xiǎn)。

NO作為內(nèi)皮來源的一種血管舒張因子，首先由Robert Furchgott和Louis Ignarro于1986年提出，它主要通過刺激血管平滑肌細(xì)胞中可溶性鳥苷酸環(huán)化酶產(chǎn)生環(huán)磷酸鳥苷來調(diào)節(jié)血管直徑發(fā)生變化。內(nèi)皮功能是個(gè)體中存在的內(nèi)皮細(xì)胞在響應(yīng)局部血流量增加和傳遞相關(guān)剪切應(yīng)力變化等各種生理刺激下產(chǎn)生和釋放NO的能力。研究證明，在孤立的人類肺動(dòng)脈中，NO依賴性血管舒張?jiān)谳p度和重度COPD中均受損，且這種損害與內(nèi)膜增厚的程度和動(dòng)脈血氧張力有關(guān)[15]。我們的研究發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定期COPD患者血清e(cuò)NO水平較對(duì)照組降低。此外，Karoli[16]等人的數(shù)據(jù)表明COPD合并冠心病患者中內(nèi)皮細(xì)胞的血管調(diào)節(jié)功能損傷程度更高。我們的研究還發(fā)現(xiàn)血清e(cuò)NO水平與FEV1%pred存在正相關(guān)，但關(guān)于這一結(jié)果的證據(jù)是相互矛盾的。我國(guó)學(xué)者馬莉莉[17]等人的研究數(shù)據(jù)表明，COPD組的eNO水平降低，但并沒有發(fā)現(xiàn)與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)，這可能與其未完全排除血糖、血脂、血壓及藥物對(duì)血管內(nèi)皮的影響有關(guān)。

20世紀(jì)80年代初期，Esmon等人第一次從兔肺中分離提取出TM，它是一種含有557個(gè)氨基酸殘基的Ⅰ型跨膜單鏈糖蛋白分子，主要由5個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，且由肺和心臟的血管內(nèi)皮合成。韓書芝[18]等人通過檢測(cè)40例COPD急性加重期患者的TM等因子發(fā)現(xiàn)，COPD患者存在血管內(nèi)皮損傷及高凝狀態(tài)。國(guó)外學(xué)者[19]的研究發(fā)現(xiàn)COPD患者中血清TM、NO水平顯著降低。我們的研究結(jié)果與之相一致，穩(wěn)定期COPD患者血清TM水平較對(duì)照組降低，且血清TM水平與FEV1%pred存在正相關(guān)。但目前有關(guān)血清TM水平與氣道阻塞嚴(yán)重程度的研究數(shù)據(jù)有限，將來的研究不應(yīng)忽視這一領(lǐng)域，并試圖為COPD患者延緩內(nèi)皮損傷、減少心血管危險(xiǎn)事件提供新的思路。實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，TM在冠狀動(dòng)脈AS病變中局部表達(dá)下調(diào)，在致AS小鼠中，外源性給予TM可以減少AS的發(fā)生和新生內(nèi)膜的形成[20]。這些發(fā)現(xiàn)表明在COPD患者中高CVD風(fēng)險(xiǎn)可能與AS病變相關(guān)，為其心血管事件的高發(fā)提供了支持證據(jù)，也進(jìn)一步提示TM在臨床中具有一定的潛在預(yù)測(cè)價(jià)值。

CRP是一種由5個(gè)相同亞基組成的蛋白質(zhì)，它是急性期反應(yīng)的重要組成元素，尤其在炎癥發(fā)生過程中。目前已有許多研究證實(shí)臨床穩(wěn)定的COPD患者體內(nèi)存在炎癥反應(yīng)，其血清CRP水平上升。本研究與此結(jié)果一致，穩(wěn)定期COPD患者血清CRP水平較對(duì)照組升高。Verma[21]等人證實(shí)在CRP孵育的內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)皮型NO合酶下調(diào)，導(dǎo)致基礎(chǔ)和刺激的NO釋放顯著減少。CRP可以直接改變內(nèi)皮細(xì)胞NO的產(chǎn)生，細(xì)胞因子可以直接損害內(nèi)皮細(xì)胞NO的生物利用度。FMD的作用與NO密切相關(guān)，這在一定程度上反映了炎癥對(duì)血管內(nèi)皮功能的影響。Eickhoff[22]等人報(bào)道，在一組60例COPD患者中，較高水平的CRP與較低的FMD相關(guān)。我們也同樣得出COPD患者FMD值與血清CRP水平存在負(fù)相關(guān)。這或許在從側(cè)面解釋了內(nèi)皮功能障礙的機(jī)制，炎癥反應(yīng)或許是內(nèi)皮功能損傷的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，隨之進(jìn)一步可能影響肺血管，導(dǎo)致血管重構(gòu)，病情進(jìn)展可能引起肺動(dòng)脈高壓甚至心臟不良危險(xiǎn)事件的發(fā)生。

綜上所述，血管內(nèi)皮功能損傷或許是COPD引起高CVD風(fēng)險(xiǎn)的橋梁，而炎癥反應(yīng)可能是導(dǎo)致內(nèi)皮損傷的重要環(huán)節(jié)。我們的發(fā)現(xiàn)為COPD患者內(nèi)皮損害的機(jī)制提供了線索與支持證據(jù)，為預(yù)知高心血管危險(xiǎn)事件的發(fā)生提供了思路，以此制定出更細(xì)致、更具體的心血管篩查和干預(yù)策略，從而降低COPD患者心臟不良事件的發(fā)生，改善疾病預(yù)后的同時(shí)減輕醫(yī)療衛(wèi)生負(fù)擔(dān)。