COPD患者血清5-HT表达水平与系统性炎症反应的相关性研究*

杨婷 曾子鉴 文富强 申永春 王浩 万春

(1．四川大学生物治疗国家重点实验室呼吸疾病研究室·四川大学华西医院呼吸与危重症医学科，四川 成都610041；2. 四川大学临床医学院，四川 成都610041)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)的主要特点表现为进行性的、几乎不可逆的气流阻塞，发病率及死亡率高，疾病负担极其严重，是世界范围内的第四大死亡原因，并可能在2030年上升为第三大死亡原因[1-2]。COPD的发病机制非常复杂，而慢性的气道炎症反应是COPD最重要的病理生理特征，同时还存在蛋白酶/抗蛋白酶平衡失调，氧化应激和免疫机制异常[3]。COPD不仅仅是气道和肺组织内的疾病，而且也是全身系统性炎症反应，可以引起靶器官的损伤，导致COPD各种并发症的发生[4-5]。最近发现肺是血小板生物起源的主要部位[6]。5羟色胺(5-hydroxytyptamine，5-HT)是一种血小板储存的神经递质，其由血小板上的血清素转运体(serotonin transporter，SERT)分泌至血清[7]；而且在肺组织中已发现存在5-HT受体包括5-HT2A和5-HT2B受体(5-HTR2A/2B)[8]。由此推测，5-HT通路与肺组织的生理病理过程密切相关。也有研究发现5-HT是一种炎症介质，血清中5-HT的升高与一些炎症性疾病有关[7]。既往多项研究发现5-HT通路主要参与哮喘，肺间质纤维化和肺动脉高压的发病机制，近来也有报道其与COPD相关[9-12]。但5-HT是否与COPD的全身炎症反应相关报道较少。本研究旨在探讨COPD患者血清5-HT与全身炎症及肺功能的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料 该研究方案符合赫尔辛基宣言的原则，并得到了四川大学华西医院人体研究机构审查委员会的批准。所有受试者都获得了书面同意书。选取我院呼吸与危重症医学科门诊在2015年1月～2016年12月收治的44例稳定期COPD患者作为观察组，另选取23例我院健康体检者作为对照组。所有受试者都接受了标准肺功能测试，COPD的诊断以慢性阻塞性肺疾病全球倡议(GOLD)的诊断标准为准[1]。观察组纳入标准：①吸入支气管扩张剂(沙丁胺醇，200mg)后FEV1/FVC%<70%；②吸入支气管扩张剂(沙丁胺醇，200mg)后FEV1增加幅度<12%。③在研究前至少3个月临床稳定。④近期未接受标准的COPD治疗，如吸入糖皮质激素。排除标准：已知其他心，脑，代谢等相关的急性和慢性疾病。

1.2 标本采集 所有入选观察者于次日清晨抽取肘静脉血3ml，正常体检者于当日清晨抽取肘静脉血3ml，离心5min后，取血清置于-70℃冰箱中保存待测。

1.3 标本检测 采用酶联免疫吸附法(Enzyme-linked immune sorbent assay, ELISA)检测血清5羟色胺(5-HT)和C反应蛋白(CRP)，试剂盒由上海西塘生物科技有限公司提供，所有操作均由专业人士按照说明书的标准流程完成。

2 结果

2.1 两组临床特征及5-HT和CRP水平比较 两组在年龄、性别、BMI和吸烟年限上都很相似(P>0.05)；观察组FEV1%的测得值为(86.3±22.0)，提示多数患者有轻度的气流受限；观察组血清中5-HT和CRP水平高于对照组(P=0.00)，见表1。

表1 纳入样本的特征Table 1 Characteristics of included subjects

注：①：Chi-square 检验用于检测性别的差异；COPD：慢性阻塞性肺疾病； CRP：C反应蛋白； 5-HT：5-羟色胺；FEV1： 1秒用力呼气量；FVC：用力呼气量

2.2 5-HT与COPD患者肺功能和全身炎症反应的关系 COPD患者中，血清5-HT水平和肺功能检测指标中一秒率(FEV1%)无相关性(r=0.39，P=0.80)，且和FEV1/FVC亦无相关性(r=0.1，P=0.52)。COPD患者中，血清CRP水平和肺功能检测指标中一秒率(FEV1%)无明显相关性(r=-0.13，P=0.196)，且和FEV1/FVC无相关性(r=-0.13，P=0.399)。但在COPD患者中，血清5-HT水平和CRP水平呈正相关(r=0.47，P=0.001)，见图1。

图1 5-HT和CRP呈正相关Figure 1 A positive correlation between 5-HT and CRP

3 讨论

我们的数据证实COPD患者血清中5-HT和CRP水平与COPD之间的关系。相对于健康体检者，COPD患者血清中5-HT水平与CRP水平明显增高，且彼此呈正相关，但与肺功能相关指标FEV1%和FEV1/FVC之间无相关性。提示5-HT更有可能参与COPD发病机制中系统炎症反应的过程。

5-HT是一种神经递质，主要由外周激活的肠色素细胞，肥大细胞和血小板产生。5-HT有14个受体已经被鉴定出来，大多数是G配对受体。虽然研究发现5-HT2A和5-HT2B受体(5-HTR2A/2B)在肺内起最重要的作用，5-HT通过激活他们参与调控血管和支气管的活性，而且大多数游离5-羟色胺主要是在肺内被单胺氧化酶(MAO-A/B)所清除,但是5-HT在肺内的的生物活性还未被很好的理解[13]。目前大量研究主要探讨5-HT在急性哮喘支气管收缩过程中的作用机制，在哮喘患者血清中游离5-HT水平与临床的严重程度和肺功能下降程度密切相关[9]。最近有研究发现，在COPD患者的血清中5-HT水平明显高于正常吸烟者及非吸烟正常人，而且在COPD患者中，随着年龄的增加，血清中5-HT的表达水平也呈增高趋势[10]。另外又有研究发现在COPD患者血清中，5-HT水平低于正常吸烟者和正常非吸烟者，这个研究的病例数比较少，COPD组仅纳入了11例患者,且多为肺功能中至重度受损的患者[14]。而本研究则显示，在稳定期COPD患者中5-HT水平明显高于健康对照组。本研究结果和已有的研究之间存在不一致，考虑可能与COPD肺功能受损程度不同及样本量不同相关，我们主要进一步探讨了5-HT与COPD患者全身炎症反应的关系。当然未来也还需要开展更多的研究来证实5-HT与COPD的关系。

5-HT已经被发现在多种脏器中能够通过与不同的受体(如5-HT7和5-HT4受体)相互结合发挥促进炎症反应和拮抗炎症反应的作用[15]。在肺组织中 5-HT受体主要是5-HT2A和5-HT2B受体[13]。目前发现5-HTR(2A)阻断剂ketanserin能够通过抑制p38、erk1/2 MAPK和Nrf2信号通路抑制了香烟烟雾中诱导IL-8的释放[16]。槲皮素作为一种5-HTR2自然的受体拮抗剂剂能够有效阻断5羟色胺诱导大鼠脚爪水肿过程中的急性炎症反应[17]。由此可见，5-HT通过与其受体结合参与多个器官的炎症反应。我们的研究结果发现血清中5-HT水平与全身炎症指标血清CRP水平明显相关，提示5-HT可能也参与全身炎症反应，从而在COPD发病机制中发挥作用。

已有文献报道在哮喘患者中5-HT水平与肺功能下降相关[9]。而我们虽然发现COPD患者血清5-HT和CRP水平明显高于正常健康人群，且彼此有明显的正相关。但是他们和COPD患者肺功能的严重程度之间无明显的相关性。已有研究发现5-HTR4的基因多态性分析提示与肺功能指标FEV1%及FEV1/FVC相关[18]。我们研究的COPD患者肺功能受损程度轻，也可能导致血清中5-HT和CRP水平和FEV1%及FEV1/FVC的相关性不强。而且目前已有的相关研究缺乏直接结果提示5-HT水平和肺功能直接相关。在一项纳入149例COPD患者的6年随访研究中发现，5-HT通路的激活预示着COPD急性加重期更差的预后[19]。5-HT转运体的基金多态性也发现与COPD患者肺动脉高压密切相关[20]。因此，5-HT可能通过不同机制参与COPD的发病。

我们的研究仍然存在一些局限性：①我们纳入的病例数相对较少，可能导致我们所检测的5-HT和CRP水平不能完全准确地反应真实情况。②多数患者为肺功能轻度受损的患者，因此我们的研究结果是否可类推到肺功能重度及极重度受损的患者中仍不得而知。③已有研究发现吸烟能够影响5-HT分泌的节律[14]，而我们每个研究对象均只检测了一次5-HT的水平，无法评估COPD疾病过程中他们的动态变化。④我们只检测了一种全身系统炎症反应指标CRP，最终5-HT和CRP之间相互作用的机制仍不清楚。

4 结论

我们的数据显示在稳定期COPD患者血清中5-HT的水平升高，且与CRP水平呈正相关，考虑5-HT可能通过参与系统炎症反应参与COPD的发病机制，还需要进一步的研究探讨其具体机制。