影响肥胖患者肺功能的代谢指标研究进展

张　蒙(综述),邓笑伟(审校)

(武警总医院健康医学中心，北京 100039)



影响肥胖患者肺功能的代谢指标研究进展

张蒙(综述),邓笑伟※(审校)

(武警总医院健康医学中心，北京 100039)

摘要：越来越多的研究证实肥胖可以导致肺功能损害，包括限制性通气功能障碍、阻塞性通气功能障碍及换气功能受损。具体机制除通过脂肪的堆积增加呼吸负荷外，还受代谢指标包括血脂、血糖、血压、超氧化物歧化酶、炎性介质及激素蛋白的影响。各代谢指标通过各种途径对气道、肺组织及肺部血管产生影响，从而导致肺功能的改变。了解肥胖患者肺功能的影响因素，能为肥胖合并肺功能损伤患者提供诊疗依据。

关键词：肥胖；肺功能；代谢指标

随着生活水平的提高，肥胖罹患率逐年增多，流行病调查发现肥胖与2型糖尿病、脂代谢异常、高血压、免疫改变、心肺功能衰竭等密切相关[1-2]。研究证明肥胖会损害肺功能[3]。途径是多样的，除了增加呼吸额外做功外，代谢指标，包括血脂、血糖、血压、炎性介质[如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)、C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)、细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)]、激素蛋白脂联素、瘦素的改变，也可能参与肺功能改变。现就肥胖、肺功能及代谢指标的关系进行综述。

1肥胖患者血压、血糖、血脂对肺功能的影响

目前研究认为高血压影响肺功能的主要原因有两个:首先，高血压是一种累及血管的慢性病变，引起全身小动脉病变，支气管动脉受累主要引起中层平滑肌细胞增殖，管壁增厚，管腔狭窄，造成肺血供不足，导致肺结构及肺功能的改变[4]。再有，有实验发现，血压升高可以促进糖基化终产物在管壁的沉积，导致肺血管基膜增厚，从而使得弥散功能受损[1]。研究表明，随着高血压分级和危重程度的增加，肺功能呈下降趋势，以第一秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV1)和用力肺活量(forced vital capacity,FVC)下降最为明显[5]。Koo等[6]研究显示高血压可作为一个独立因素影响肺功能，主要表现在随着高血压分级及危险度的增加，FVC下降速率增快。一项流行病学调查研究显示,高血压患者的肺功能指标显著低于正常血压者[7]。另外一项研究得出，高血压与肺功能指标呈负相关，当合并血脂、血糖等代谢指标异常时，肺功能损害更明显，提示血压、血糖、血脂在损伤肺功能方面有协同作用[8]。

血糖主要通过以下几个途径影响肺功能。①高糖状态可使肺内一氧化氮合酶蛋白发生非酶糖基化，这种非酶糖基化使一氧化氮合减少，减弱一氧化氮对气道平滑肌的舒张作用，影响肺通气功能；另外还可导致肺结缔组织增生，弹性回缩力下降，引起限制性通气功能障碍[9];再有非酶糖基化产物增加，血管内皮及基膜受损增厚，引起微血管病变，导致肺组织毛细血管管腔的狭窄和肺泡萎缩，血小板凝聚力增高，产生高凝状态，导致肺通气和弥散功能下降。②高血糖可使支配支气管的自主神经发生病变，从而影响肺功能。③高血糖状态会导致机体抵抗力降低，引起肺部反复感染，导致肺部弥漫病变，可引起低氧血症，而低氧血症时血清皮质醇增加，又可使得血糖升高，如此形成高血糖和肺功能受损的恶性循环。糖尿病是高血糖长期不能控制的最终转归，研究显示糖尿病患者在肺活量、FVC、FEV1等通气指标检测上较正常组均有所减低，提示高血糖损伤肺通气[10]。研究也证实高血糖或糖尿病时肺存在着限制性、阻塞性及混合性通气功能障碍[11]。不同程度血糖对肺功能损害程度不同，最近的一项研究显示长期持续的高血糖比短期的或者波动较大的高血糖对肺损害更大[12]。

高血脂易引起动脉粥样硬化，高密度脂蛋白高低与动脉粥样硬化程度呈负相关。血脂增高使支气管动脉和肺动脉血液黏稠引起动脉粥样硬化，血管壁弹性减低，管壁增厚，管腔狭窄，造成肺通气及弥散功能障碍[13]。台湾地区一项大型临床研究证实，高脂血症患者存在肺功能的损害，主要表现为限制性通气功能障碍[14]。一项研究也表明高脂血症患者存在通气功能和弥散功能的减退[8]。另有大量研究证实，高脂血症是促进高血压、糖耐量异常、糖尿病的一个重要危险因素[4]。因为高脂血症患者通常伴有高血压、高血糖及胰岛素抵抗症，高血脂是否通过影响血糖、血压而间接影响肺功能有待进一步研究。

肥胖可以引起血糖、血脂、血压的改变，这些指标长期居高不下，一方面导致糖尿病、高血压、心血管疾病的发生；另一方面又会导致肺功能损伤，进而引起呼吸系统疾病的发生。Leone等[15]的队列研究表明，高密度脂蛋白水平过低、三酰甘油水平过高、空腹血糖过高、高血压均与肺功能呈负相关。

2肥胖患者炎性介质对肺功能的影响

近年来，主要由肝脏合成的急性时相反应物CRP作为急慢性炎性反应的敏感标志物，成为肥胖及由其导致疾病的研究热点，而炎性因子TNF-α和IL-6可能是肥胖和炎症的联系纽带。TNF-α和IL-6是机体免疫反应的炎性因子，不仅由免疫系统的单核/巨噬细胞产生和分泌，也由脂肪细胞产生。研究表明，肥胖患者血液循环中的TNF-α、IL-6和CRP的水平大都是升高的[16]。

超重、肥胖患者由于抵抗力低下，体内存在炎性反应。Nishimura等[17]研究表明，肥胖患者脂肪组织释放脂肪因子,如TNF-α、IL-6等，进一步激活CD8+T细胞，促进组织中巨噬细胞的募集和活化，释放更多的炎性因子，如CRP、高敏C反应蛋白等，形成炎症的级联反应。炎症长期累及肺血管和气道，引起肺结构重构，导致肺功能的改变。Illán-Gómez等[18]在一项对肥胖患者手术减肥的生物标志物的检测中发现，肥胖患者的CRP、TNF-α和IL-6明显升高，而减肥手术后这些因子水平下降，并得出TNF-α和IL-6对肥胖导致疾病产生介导作用。Aronson等[19]通过研究表明，在无心肺疾病且不吸烟的健康成人中，血浆CRP水平与肺功能呈负相关，TNF-α和IL-6作为CRP的上游因子与肺功能可能存在相同关系，需要进一步研究论证。

ICAM-1属于免疫球蛋白超家族，介导内皮细胞与单核细胞、淋巴细胞、白细胞黏附及协助白细胞穿过血管壁，参与血管炎症形成。肥胖患者脂肪细胞堆积，导致脂肪因子释放，脂肪因子激活炎症级联反应链，诱导细胞ICAM-1的释放，使得白细胞与内皮细胞牢固黏附，并穿过血管壁向炎症部位迁移，释放细胞增殖因子，是动脉粥样硬化的始动因素，导致血脂、血压调节异常。一项研究显示，超重、肥胖小鼠血清及内皮ICAM-1水平均比正常体质量小鼠高[20]。ICAM-1是通过介导炎性反应、参与血压、血脂紊乱形成产生对肺功能产生影响。Thyagaraian等[21]在一项长达20年的研究中表明,ICAM-1与FEV1、FVC呈负相关，但与FEV1/FVC却没有太大关系，提示ICAM-1与肺通气有关。目前关于ICAM-1与肺功能研究不多，有待于进一步研究。

3肥胖患者脂联素、瘦素对肺功能的影响

脂联素是一种由apM1基因编码的脂肪组织特异性血浆蛋白，由脂肪细胞分泌，1995年Scherer等[22]首先从鼠的脂肪细胞分离出，并证实其具有抗动脉粥样硬化、抗炎、抗胰岛素抵抗、调节糖代谢作用，是机体的一种保护因子。研究显示，超重、肥胖患者体内脂联素水平明显低于正常体质量者[23]。脂联素在脂肪细胞合成和分泌，相关分析显示脂联素不仅与肥胖度呈负相关，而且还与血脂、血糖呈负相关[24]。脂联素作为一种脂肪细胞分泌的特殊激素蛋白，当脂肪量增多时其水平反而下降，目前机制尚不完全清楚，邵明柏等[24]研究认为肥胖患者低脂联素血症主要是因为高胰岛素血症的关系，高胰岛素血症能抵抗脂联素的分泌。肥胖发生时脂联素的降低，使其保护作用减弱，导致高血压、高血糖、高血脂、炎性反应的发生，间接引起肺功能的损害。da Silva等[25]研究证实,脂联素水平增高可以明显改善肺功能，得出脂联素作为独立因素改善肺功能的结论。目前有关脂联素与肺功能的关系研究较少，有待于进一步研究。

血清瘦素是由肥胖基因编码，由脂肪组织合成的一种蛋白质，其主要功能是调节机体的体质量。肥胖人群一方面由于脂肪细胞增多，导致瘦素分泌增多，另一方面肥胖患者胰岛素分泌增多，而研究显示胰岛素有直接促进瘦素分泌的作用[26]。一项对大鼠瘦素水平的研究证实，超重、肥胖组大鼠血清瘦素水平明显高于正常对照组，且血清瘦素水平与肥胖程度呈正相关。O′Donnell等[27]对瘦素缺乏小鼠(ob/ob小鼠)皮下途径应用重组瘦素进行代替研究得出：瘦素直接通过对中枢呼吸控制的刺激和增加对CO2化学敏感性两条途径逆转低通气，改善肺功能。另外也有研究证实,瘦素对肺组织有生长因子样作用[28]。说明瘦素对肺功能是一种保护因素。对于肥胖者，瘦素水平的升高与肺功能的改变也有密切关系。Tankersley等[28]发现如果同时存在瘦素缺乏和体质量明显增加,成年ob/ob小鼠的肺总量和肺顺应性较正常小鼠减少一半多。但有研究显示肥胖患者存在瘦素抵抗[29-30]。姚荣英等[31]在对肥胖雌性大鼠肺通气功能的研究中得出，瘦素抵抗组肥胖小鼠的肺通气量、吸气峰流量、呼气峰流量明显降低，得出瘦素抵抗降低了雌性大鼠的肺通气功能。肥胖通过增加呼吸负荷引起肺功能受损，瘦素改善肺功能，两者相互平衡达到调节肥胖者呼吸的作用，但是最近的一项研究证实高浓度的瘦素与肥胖肺功能损害有关[25]。说明一定浓度的瘦素能起到保护肥胖者肺功能的作用，但是达到一定浓度后也会对呼吸功能产生影响，具体机制有待进一步研究。

4结语

肥胖作为多种慢性疾病的危险因素，在损害肺功能的同时，引起代谢紊乱、炎性反应和激素分泌异常，而代谢指标的紊乱又进一步改变了肺功能，肥胖和代谢共同对肺功能产生影响。应当充分认识肥胖的危害性，倡导积极健康的生活方式，加强锻炼、合理膳食、控制体质量，这对预防及治疗肥胖所引起的代谢疾病及肺功能损害具有重要意义。

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Research Advances in Metabolic Parameters Affecting Lung Function of Obese Patients

ZHANGMeng,DENGXiao-wei.

(HealthMedicalCenter,theArmedPoliceGeneralHospital,Beijing100039,China)

Abstract：More and more studies confirm that obesity can damage pulmonary function,including restrictive ventilatory dysfunction,obstructive ventilatory dysfunction and impaired ventilation.On one hand,the accumulation of fat increases respiratory load;on the other hand,the metabolic parameters including blood lipids,blood glucose,blood pressure,superoxide dismutase,inflammatory mediators and hormones protein also affect pulmonary function.The metabolic parameters affect the airway,lung tissue and pulmonary blood vessels through a variety of ways,resulting in changes in pulmonary function.Understanding the factors affecting pulmonary function in obesity patients,can provide the basis for the diagnosis and treatment of patients with obesity combined with pulmonary dysfunction.

Key words：Obesity; Pulmonary function; Metabolic indicators

收稿日期：2014-02-07修回日期：2014-06-29编辑：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.01.030

中图分类号：R563.9

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)01-0076-03