凋亡相关因子和肿瘤坏死因子-α介导的细胞凋亡及白介素-19、白介素-10在高原慢性肺心病发病中的作用

杨生岳 戴胜归 冯恩志 董红梅 殷 和 张 瑛 贺 巍 刘睿年

高原是一个低氧、寒冷、干燥、日温差大、紫外线强的特殊环境。在此环境中慢性肺心病(chronic cor pulmonale, CCP)发病率较高，它是严重危害高原人群健康的重要慢性呼吸系统疾病。近年研究发现，许多细胞因子、炎性介质和免疫系统参与其发病[1-3]。凋亡相关因子 (factor associated suicide, Fas/Apo-1) 和它的配体FasL是肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)受体和配体家族中的跨膜糖蛋白[4]。Fas/FasL系统是介导细胞凋亡的主要途径，凋亡失衡是当今威胁人类健康的许多重大疾病的发病机制之一，其中Fas/FasL基因与肺部疾病关系较为密切[5]。白介素-19(interleukin-19, IL-19)是一种促炎症细胞因子，能促进中性粒细胞趋化和诱导其它促炎症细胞因子和趋化因子的释放[6-7]。而白介素-10(interleukin-10, IL-10)是一种抗炎症细胞因子，对炎症反应起着重要的调控作用[8]。本研究的目的是通过探讨Fas/ Apo-1和TNF-α介导的细胞凋亡及IL-19、IL-10在高原地区慢性阻塞性肺疾病急性加重期(chronic obstructive pulmonary disease in acute exacerbation, AECOPD)合并CCP发病机制中的作用及与病情程度的关系，为其干预治疗提供依据。

资料与方法

一、临床资料

本研究采用前瞻性随机、对照研究，所有受试对象均知情同意，并经医院伦理委员会批准。选择2013年2月至2013年11月我院住院的高原(海拔2260～3500 m)地区AECOPD合并CCP患者(急性加重组)60例，男性38例，女性22例，年龄54～75岁，平均(59.7±8.2)岁。COPD诊断符合中华医学会呼吸病学分会制定的《慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2007年修订版)》标准，CCP按我国慢性肺心病的标准诊断[9]。经病史、体检、心电图、彩色多普勒超声心动图、X线胸片、肺功能检查，排除其他心肺疾病。入院后给予抗感染、祛痰、支气管扩张剂、氧疗等常规综合治疗。其中住院期间死亡3例，其余57例经治疗病情缓解后3周为稳定组。健康对照组30例，男18例，女12例，年龄53～72岁，平均(58.8±7.8)岁，为我院门诊健康查体者。3组的年龄、性别无统计学差异，均P>0.05。分别测定急性加重组、稳定组和健康对照组患者动脉血气、肺功能及血清Fas/Apo-1、TNF-α、IL-19及IL-10浓度。

二、研究方法

1. 动脉血气分析：在未吸氧条件下，取股动脉血2 ml，用血气分析仪(Opticla-Ⅱ型)测定动脉血氧分压(partial pressure of artery blood O2，PaO2)、动脉血二氧化碳分压(partial pressure of artery blood CO2, PaCO2)。

2. 肺功能测定： 用肺功能仪(spirolab-Ⅱ型)测1 s用力呼气容积(forced expiratory volume in 1 second, FEV1)占预计值的百分比(FEV1%pred)，连续测3次，取其最大值计算。

3. 血清Fas/Apo-1、TNF-α、IL-19、IL-10测定：空腹取静脉血8 ml，置于含10%二乙胺四乙酸二钠(EDTA-Na2)30 μl、抑肽酶30 μl的抗凝试管中，以离心半径15 cm，3000 r/min，离心10 min，4 ℃室温下分离血清，置于-30 ℃冻存备测。血清Fas/Apo-1、TNF-α、IL-19、IL-10测定采用双抗体夹心ABC-ELISA法，试剂盒由上海森雄科技有限公司提供。所有测定严格按说明书操作。

三、统计学分析

结 果

一、急性加重组和稳定组血清Fas/Apo-1、TNF-α、IL-19及IL-10浓度与健康对照组的比较

急性加重组血清Fas/Apo-1、TNF-α、IL-19浓度显著高于对照组，IL-10浓度显著低于稳定组和健康对照组(均P<0.01)，稳定组与健康对照组比较差异亦非常显著(均P<0.01)，见表1。

二、 急性加重组和稳定组肺功能及动脉血气与健康对照组比较

急性加重组FEV1%pred、PaO2显著低于对照组，PaCO2显著高于稳定组和健康对照组(均P<0.01)；稳定组与健康对照组比较差异亦非常显著(均P<0.01)，见表2。

三、急性加重组血清Fas/Apo-1、TNF-α、IL-19、IL-10与肺功能和血气指标的相关关系

血清Fas/Apo-1、TNF-α、IL-19与FEV1%pred、PaO2显著负相关(分别r=-0.525、-0.498、-0.603和-0.536、-0.528、-0.463，均P<0.01)，与PaCO2显著正相关(分别r=0.533、0.562、0.498，均P<0.01)；IL-10与FEV1%pred、PaO2显著正相关(分别r=0.476、0.563，均P<0.01)，与PaCO2显著负相关(r=-0.525，P<0.01)。

讨 论

在高原低氧环境下，人体心肺功能本身就会发生一系列改变，如肺动脉高压和心脏优势的改变；肺通气、换气功能的改变；肺泡气氧分压(partial pressure of oxygen in pulmonary alveoli, PAO2)、PaO2、PaCO2随海拔升高而逐渐下降和pH逐渐升高的改变；继发性红细胞增多导致血液黏度增高、微循环血流缓慢的改变等等。这些改变随着海拔的升高和大气氧分压的下降而更加明显。因此，高原肺心病的发病机制、临床表现、治疗及预后等与平原肺心病不完全相同。

表1 急性加重组和稳定组血清Fas/Apo-1、TNF-α、IL-19及IL-10浓度与健康组比较

表2 急性加重组和稳定组肺功能及动脉血气与健康组比较

Fas是1989年由Trauth发现的跨膜受体蛋白，1993年正式命名为Apo-1(CD95)抗原[4]。Fas和它的配体FasL是TNF受体和配体家族中的跨膜糖蛋白。Fas与相应的抗体或自然配体FasL结合后能快速诱导细胞凋亡。正常水平的Fas/FasL系统在机体免疫系统中发挥清除不需要的淋巴细胞；限制已发生特异性免疫反应的淋巴细胞克隆；清除那些逃避了胸腺选择的自身反应性T淋巴细胞等作用。Fas/FasL是介导细胞凋亡的主要途径，细胞凋亡是细胞程序性死亡过程。凋亡失衡是威胁人类健康的许多疾病的发病机制之一，其中Fas/FasL基因与肺部疾病关系较为密切。Fas/FasL系统除转导细胞凋亡信号外,在体内还参与促炎症反应和血管增殖, 如多种炎症介质的分泌( IL-1、 IL-6、 IL-8)[4]。Xerri等[10]研究发现，正常人肺、食管上皮细胞组织中均有Fas/FasL的表达，进一步研究发现，其主要表达存在于支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞、血管内皮细胞及间质细胞。有研究表明，转化生长因子-β(transforming growth factor，TGF-β)促进细胞凋亡的作用是通过上调Fas/FasL 的基因表达实现的[11]。IL-19是分布于上皮细胞、内皮细胞、巨噬细胞中的促炎症细胞因子，主要由活化的单核-巨噬细胞分泌，它能促进中性粒细胞趋化和诱导其它促炎症细胞因子和趋化因子的释放[6-7]。而IL-10是一种抗炎症细胞因子，对炎症反应起着重要的调控作用，是抑制炎症过程的重要物质[8]。

本研究结果显示，高原COPD合并CCP急性加重组患者血清Fas/Apo-1、TNF-α、IL-19水平显著高于稳定组，稳定组显著高于健康对照组；急性加重组血清IL-10水平显著低于稳定组，稳定组显著低于健康对照组。表明高原COPD合并CCP患者全血和肺内炎症细胞凋亡异常，促炎症细胞因子表达增强，而抑炎症细胞因子表达减弱，这种表现在急性加重期较稳定期更加明显。其机制可能与缺氧、炎症、氧化应激等各种有害因素引起肺组织细胞Fas/FasL基因及蛋白表达上调，启动肺组织细胞死亡程序，从而诱导高原COPD合并CCP患者肺组织细胞凋亡有关。在急性加重期因缺氧、炎症、氧化应激等有害因素加重，所以表达尤为突出。另外，Fas/FasL系统在诱导支气管上皮细胞凋亡的同时，也可能诱导促炎症细胞因子IL-19的分泌和释放，IL-19作为炎症介质加重了气道炎症反应和肺损伤[7]。这与文献报道平原COPD患者发生的的结果相一致。Bames等[12]报道，平原COPD重症患者血浆Fas/FasL显著增加，其可导致血液和肺内炎症细胞凋亡异常。刘艳红等[13]报道，平原COPD急性加重期患者血清IL-6和Fas水平显著高于健康人。本研究结果还显示，高原COPD合并CCP患者急性加重期血清Fas/Apo-1、TNF-α、IL-19与FEV1%pred、PaO2呈显著负相关，与PaCO2呈显著正相关；IL-10与FEV1%pred、PaO2呈显著正相关，与PaCO2呈显著负相关。表明高原COPD合并CCP急性加重期肺功能受损和病情程度与肺内炎症细胞凋亡异常、促炎症细胞因子表达增强及抑炎症细胞因子表达降低相关。同时也表明，高原COPD合并CCP患者体内Fas/FasL倡导的自身反应性T淋巴细胞凋亡不能正常进行，可能也参与了其发病过程。因此，通过Fas/FasL途径治疗高原COPD合并CCP时，不仅要调节肺内炎症细胞凋亡异常，同时要调节促炎症细胞因子和抑炎症细胞因子表达异常。

高原COPD合并CCP患者Fas/FasL基因及蛋白表达上调介导细胞凋亡异常，Fas/Apo-1、IL-19和IL-10可能共同参与了气道慢性炎症反应。其肺功能受损和病情程度与肺内炎症细胞凋亡异常、促炎症细胞因子表达增强及抑炎症细胞因子表达降低有关。

参 考 文 献

1 杨生岳, 郭振援, 冯恩志, 等. 高原地区慢性肺源性心脏病患者肺血管活性因子水平变化及其与肺动脉高压的关系[J/CD]. 中华肺部疾病杂志: 电子版, 2011, 4(3): 211-215.

2 杨生岳, 冯恩志, 闫自强, 等. 高原慢性阻塞性肺疾病合并慢性肺心病低氧血症与肿瘤坏死因子系统活性及对营养不良的影响[J/CD]. 中华肺部疾病杂志: 电子版, 2012, 5(3)：216-221.

3 杨生岳, 冯恩志, 闫自强, 等. 高原地区慢性阻塞性肺疾病急性加重期合并慢性肺心病抗氧化治疗的研究[J/CD]. 中华肺部疾病杂志: 电子版, 2013, 6(1)：30-34.

4 Chen JJ, Sun Y, Nabel GJ. Regulation of the proinflammatory effects of Fas ligand (CD95L)[J]. Science, 1998, 282(5394): 1714-1717.

5 杨平满, 王悦虹, 周建英. Fas/FasL与支气管哮喘[J]. 国际呼吸杂志, 2011, 31(19): 1475-1478.

6 Chen H, Wang Y, Bai C, et al. Alterations of plasma inflammatory biomarkers in the healthy and chronic obstructive pulmonary disease patients with or without acute exacerbation[J]. J Proteomics, 2012, 75(10): 2835-2843.

7 Hsing CH, Chiu CJ, Chang LY, et al. IL-19 involved in the pathogenesis of endotoxic shock[J]. Shock, 2008, 29 (1): 7-15.

8 Asadullah K, Sterry W, Volk HD. Interleukin-10 therapy-review of a new approach[J]. Pharmaccol Rev, 2003, 55(2): 241-269.

9 中华医学会呼吸病学分会慢性阻塞性肺疾病学组. COPD诊治指南(2007年修订版)[J]. 中华结核和呼吸杂志, 2007, 30(1): 8-17.

10 Xerri L, Devilard E, Hassoun J, et al. Fas ligand is not only exp ressed in immune privileged human organs but is also coexp ressed with Fas in various ep ithelial tissues[J]. Mol Pathol, 1997, 50(2): 87-91.

11 Kulkarni AB, Karlsson S. Inflammation and TGF beta 1: lessons from the TGF beta 1 null mouse[J]. Res immunol, 1997, 148(7): 453-456.

12 Bames PG, Chowdhury B, Kharitonov SA. et al. Pulmonary biomarkers in chronic obstructive pulmonary disease[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2006, 174 (1): 6-14.

13 刘艳红, 夏熙郑. IL-6、Fas与慢性阻塞性肺疾病急性加重期的相关性研究[J]. 中国实用医学, 2009, 4(2)：19-20.