康剑云,张学林
(河北北方学院附属第二医院,河北 张家口 075100)
慢性阻塞性肺疾病合并糖尿病肺功能的研究进展
康剑云,张学林
(河北北方学院附属第二医院,河北 张家口 075100)
慢性阻塞性肺疾病;糖尿病;肺功能
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种呼吸系统常见的慢性疾病,在全世界范围内COPD的发病率和病死率都很高,并且呈上升趋势,COPD居当前疾病死亡原因的第四位。在中国患病率为8.2%(95%CI,7.9~8.6)[1]。COPD是一种以气流受限为特征的肺部疾病,其特点为气流受限不完全可逆,呈进行性加重。由于其缓慢进行性发展,严重影响患者的劳动能力和生活质量。COPD病变不仅累及肺部,同时还具有全身炎症的特征,可引起全身性疾病,包括体质量下降、骨骼肌萎缩、骨质疏松、营养不良、肺癌、心血管疾病、内分泌紊乱及糖尿病等[2]。糖尿病是一种代谢性疾病,其主要特征为血糖水平升高,随着病情发展或长期存在的高血糖,导致各种组织,特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。近年国内外学者从肺功能相关变化以及肺部病理组织学等方面对糖尿病患者进行了研究,证明糖尿病患者的肺部微血管病变的性质与全身微血管病变的性质相同,肺脏也是糖尿病慢性损害的脏器之一[3]。COPD与糖尿病在全球的发病率均很高,而两者之间具有很大的相关性,糖尿病可以是COPD导致的全身性疾病之一[2],而糖尿病患者也会出现COPD。本文拟就COPD合并糖尿病患者肺功能的特点及相关因素做如下综述。
气流受限是COPD的主要特征,其原因是小气道病变和肺实质的破坏所致。由于小气道塌陷、萎缩或分泌物导致的气道狭窄或阻塞,影响肺泡的弹性功能及肺的排气能力所引起通气功能障碍,即表现为通气指标第1秒用力呼气容积(FEV1)、1 s用力呼气容积占用力肺活量的百分比 (FEV1/FVC)降低。随着病情的发展,气流阻力不断增加,残气量进一步增大,胸廓及肺的弹性回缩力也显著增加,出现限制性通气功能障碍,阻塞性通气功能障碍与限制性通气功能障碍并存即为混合性通气功能障碍。残气容积占肺总量百分比(RV/TLC)增高且大于40%,提示阻塞性通气功能障碍及肺气肿[4-5]。同时COPD患者小气道塌陷导致的肺泡通气量减少及血管炎导致的血流量减少造成通气/血流比例失调,同时由于COPD的肺血管病理改变以血管壁增厚为特征,随着病情变化,肺毛细血管床破坏、毛细血管数目减少,弥散面积减少,所以COPD患者常有弥散功能障碍[6]。
近年来,国内外学者针对糖尿病患者的肺功能特点进行了大量的相关试验和临床研究,但得出的结论有所不同,可能由于被研究个体数量、年龄、种族、吸烟习惯及测量技术所限等差异所致。大多数学者认为糖尿病存在肺功能损害,一些学者认为在糖尿病临床诊断或是发生胰岛素抵抗前肺功能损害已存在,这种损害持续存在于糖尿病的整个病程中,并缓慢进展[7],主要表现为限制性通气功能障碍、小气道功能减退和弥散功能异常。
2.1 肺通气功能的变化 糖尿病患者可能存在通气功能障碍。在Fremantle糖尿病研究中显示,2型糖尿病患者用力肺活量 (FVC)、FEV1、肺活量(VC)、最大呼气流量(PEF)以及预计值的百分比与对照组比较时各指标均有所下降,具体平均值减少了9.5%以上[8]。吴京等[9]测试了90例糖尿病患者的VC、FEV1、50%肺活量最大呼气流量及最大通气量,结果表明61例糖尿病患者肺功能有不同程度的损害,肺功能正常9例,大致正常20例;其中阻塞性通气功能障碍患者13例,限制性通气功能障碍患者20例,混合性通气障碍患者28例。此结论支持糖尿病患者可能存在通气功能障碍。有研究显示伴随糖尿病患者血糖升高,FEV1、FVC均有下降,糖尿病患者与非糖尿病患者相比FEV1实测值平均降低119.1 mL,而血糖水平高低也影响FEV1,平均相差144.7 mL[10]。在学者对既往无肺疾病的125位糖尿病进行7 a的观察研究中发现,糖尿病患者FEV1每年平均下降71 mL,相比无吸烟的健康人群每年下降25~30 mL[7]。在这个研究中同时还发现糖化血红蛋白(HbA1c)增加1%,FVC下降4%。Foed等[11]在对443位糖尿病患者的跟踪研究中发现FEV1、FVC及FEV1、FVC都与糖尿病发病率呈显著负相关。而在Guvener等[12-13]研究发现FEV1、FVC、PEF糖尿病患者与正常对照组比较差异无统计学意义,这也提示2型糖尿病患者肺通气功能正常。
2.2 肺换气功能的变化 江莲[14]对21例糖尿病患者进行了肺换气功能指标的测定,通过几种不同换气功能指标计算方法初步得出结果显示:糖尿病患者肺换气功能障碍主要表现为动脉血氧分压(p(O2)) 降低,氧合指数减少,肺内右→左分流占总肺血流的百分比 (Qs/Qt%) 增加,肺泡动脉血氧分压差 (PA-aO2) 和呼吸指数 (RI) 增大。研究提示糖尿病患者肺部微血管病变导致低氧血症及氧合指数的改变。
多数研究证实糖尿病患者肺功能存在弥散功能障碍。这种弥散功能障碍主要表现为2型糖尿病患者一氧化碳弥散量 (DLCO)、单位肺泡容积的一氧化碳弥散量 (DLCO/ VA)较对照组明显降低(P<0.05),但却在正常范围内[15]。另有研究结果亦显示糖尿病组弥散功能的DLCO和DLCO/VA呈较明显的减低(P<0.01),且发生率分别达到 54.41%和60.29%,认为糖尿病患者的肺功能早期损害主要表现为弥散功能障碍,同时还伴随小气道阻塞和肺气肿等损害[16]。这种弥散功能的下降在长期高血糖或合并微血管病变时更为明显。Marvisi等[17]报道伴有视网膜病变和或糖尿病肾病的2型糖尿病患者与无任何并发症的2型糖尿病患者相比,DLCO明显降低。Slinha等[18]亦报道伴有视网膜病变、肾脏病变和等微血管病变的2型糖尿病患者组与无并发症的2型糖尿病患者组、正常对照组相比,DLCO明显下降。国内研究显示与糖尿病患者的弥散功能障碍呈显著相关的可能还有糖化血红蛋白 (HbA1c) 、胰岛素抵抗 (HOMA-IR)[19-20]。
3.1 肺功能变化特点 COPD被认为是一种广泛累及气道、肺实质和肺血管的慢性炎症反应,目前国内外研究多认为吸烟导致了气道慢性炎症的形成,即吸烟激活炎性细胞释放多种炎性因子和蛋白水解酶,中性粒细胞一方面释放以IL-8为主的炎症细胞因子,参与气道炎症反应,另一方面释放中性粒细胞弹性蛋白酶,引起肺结构的破坏;巨噬细胞和淋巴细胞也释放相应的炎症因子参与气道炎症反应、细支气管纤维化及肺实质破坏的过程,这些都考虑与吸烟有密切关系[21]。Robert E等[22]在the Framingham Offspring Cohort大型研究中显示对于吸烟人群FEV1随着血糖升高而降低,目前吸烟的糖尿病患者中,血糖最高水平和最低水平时FEV1平均下降98 mL,现在吸烟的糖尿病患者FEV1较曾经吸烟者平均降低104 mL,较从不吸烟者降低82 mL;FVC和血糖水平亦呈负相关。在这项研究中作者分析糖尿病患者与FVC的相关性强于FEV1,伴随的FEV1/FVC显示糖尿病与限制性功能障碍有关,而当那些治疗的糖尿病被排除后,糖尿病与FEV1的相关性就强于FVC,随着血糖升高逐步下降的FEV1/FVC就表明糖尿病与阻塞性功能障碍有关。作者认为在吸烟人群中高血糖与肺功能下降有明确相关性,证明糖尿病的易感性可能增加了吸烟对肺脏的不良影响,为糖尿病和COPD的发病机制提供了线索,糖尿病和COPD在发病机制中涉及一些相同炎症因子,如白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF),高血糖可能会使导致肺通气障碍的炎症因子增加。有研究报道高血糖与FEV1/FVC无明确相关性,因此高血糖并不影响肺的阻塞性功能[10]。有研究报道糖尿病与FEV1/FVC的相关性和FEV1、FVC并不一致,没有明显的相关性,作者分析糖尿病可能增加肺部限制性疾病的风险,而与肺部阻塞性疾病无明显关联,并且这种关系与吸烟状况无关[11]。
国内对于COPD合并糖尿病也有一些研究。高奇等[23]对44例稳定期COPD患者进行回顾性分析,结果显示单纯COPD组与COPD合并糖尿病组相比较FEV1%、FEV1/FVC%、FEF25%无明显差异(P均>0.05),COPD合并糖尿病组 FEF50%、TLCOSB%、TLCO/VA%显著低于单纯COPD组(P均<0.05),提示COPD合并糖尿病弥散功能明显减低,通气功能无显著性差异。杨恂等[24]通过对83例COPD患者分析,COPD合并糖尿病组(n=26)患者 VC、FVC、FEV1、FEV1/FVC、PEF(25%~75%)、DLCO及 DLCO/PRED均低于单纯COPD组,差异有统计学意义,认为COPD合并糖尿病患者存在通气功能障碍和弥散功能障碍。
3.2 COPD合并糖尿病肺功能的变化相关影响因素 部分学者认为COPD合并糖尿病患者肺功能改变与一些因素有关。李冬祎等[25]回顾性分析68例稳定期COPD患者,将其分为单纯COPD组(n=30),COPD合并糖尿病有微血管并发症组(n=22),COPD合并糖尿病无微血管并发症组(n=16),通过对3组患者相应肺功能指标分析得出COPD合并糖尿病伴有视网膜病变、肾病和周围神经病变等病变时,限制性通气障碍和弥散功能障碍进一步加重的结论,这与Marvisi等[17]和Slinha等[18]研究结果一致。欧阳张宁[26]将研究病例分为COPD患者22例,COPD合并组糖尿病病程10 a以下患者21例,COPD合并组糖尿病10 a以上患者18例,得出结论COPD合并组糖尿病10 a以上患者VC%,DLCO,DLCO/VA,p(O2)显著低于单纯 COPD患者,差别有统计学意义(P<0.05) ;上述指标与COPD合并组糖尿病病程10 a以下患者相比仍然有明显差异(P<0.05), 因此认为对于COPD同时合并糖尿病且病程10 a以上患者的肺活量、弥散功能明显减退,COPD合并糖尿病肺功能改变与糖尿病病程有关。Walter等[22]也认为随着糖尿病肺功能减退程度可能随着病程进展逐渐加重,因此控制血糖在良好的范围在一定程度上可能对延缓肺功能恶化进展有益。Kim等[27]通过对61例COPD合并糖尿病患者分析,其中29人口服胰岛素增敏剂,32人未口服胰岛素增敏剂,经过分析口服胰岛素增敏剂组FVC有显著的改善,证实对于COPD合并糖尿病患者应用胰岛素增敏剂治疗能明显提高FVC。
综上所述,COPD合并糖尿病患者肺功能有显著性改变,并且呈多样性和复杂性,因此临床工作中应重视COPD患者日常血糖监测,积极控制血糖,是延缓和防止COPD患者肺功能进一步受损,延长COPD的自然病程,提高生活质量的重要措施。
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