呼吸系统炎症性疾病中胆红素水平的变化及意义

蔚京京,范国权,李建强

(1山西医科大学儿科医学系儿内科教研室,太原 030001;2山西医科大学微生物免疫教研室;3山西医科大学第二医院呼吸与危重症医学科;*通讯作者,E-mail:weijj82@126.com)

胆红素是哺乳动物体内血红素代谢的产物之一,在体内有直接胆红素和间接胆红素两种存在形式。传统观念认为胆红素是一种有害的产物,临床上也将其作为判定黄疸严重程度及衡量肝功能的重要指标。但是随着近年来研究不断深入,发现胆红素不但是一种内源性的强抗氧化剂,而且具有抗炎和免疫调节作用[1],全身或局部胆红素水平的轻度升高即可产生实质性的益处,显著降低许多氧化应激相关性疾病如呼吸、心血管、代谢、自身免疫等疾病发生的风险[2-7]。呼吸系统最常见的炎症性疾病,如各种病原体引起的肺炎、过敏性哮喘、COPD等发病过程中均伴随炎症和氧化应激反应,导致氧自由基产生过多损害机体。胆红素作为内源性抗氧化剂,在这些疾病中必然也会发生消耗。既往研究已经发现吸烟和COPD人群间接胆红素水平较不吸烟无COPD人群降低[8]。因此,我们将对肺炎患者和过敏性哮喘患者的胆红素水平变化进行分析,明确胆红素在呼吸系统炎症性疾病中的变化及意义,为临床抗氧化治疗提供理论依据。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象和分组

本研究分为三大组:对照组、肺炎组和哮喘组。调阅山西医科大学第二医院2017-01～2017-12月主诊断为肺炎和哮喘的患者病历,排除其中有肝胆胰等疾病(会影响胆红素水平)的患者后,将入选患者分为肺炎组和哮喘组,并抄录其姓名、性别、年龄、吸烟史、诊断、总胆红素、直接和间接胆红素水平。其中哮喘组病人同时收集其发作期和控制期胆红素的数据。将同期不吸烟的门诊健康体检人员及本单位健康体检的部分职工作为对照组并收集资料,抄录内容同上。肺炎组、哮喘发作期组和哮喘控制期组分别又分为吸烟组和不吸烟组两个亚组。其中吸烟组包括发病时吸烟或戒烟时间短于1年的病人,不吸烟组包括从不吸烟或戒烟时间长于1年的病人(因既往研究发现戒烟一年以上人群其胆红素水平均值可恢复到不吸烟人群水平[8])。

1.2 统计学分析

由于目前对胆红素值的正常范围尚无统一标准,我们结合本院检验的正常范围(总胆红素值1.7-20 μmol/L)和国内外对胆红素作用的研究结果[3],将收集的资料分别按总胆红素值高限≤20 μmol/L和≤25 μmol/L进行统计,分析不同组别人群与对照组总胆红素、直接和间接胆红素水平的差异,并计算各组总胆红素值≥13.68 μmol/L的人数比例。

结果以均数±标准差表示,肺炎组及其亚组吸烟肺炎组和不吸烟肺炎组分别与对照组比较,使用非配对t检验,哮喘发作期组和哮喘控制期组与对照组比较采用单因素方差分析,P<0.05表示整体比较具有统计学意义,然后使用Newman-Keuls法检验,P<0.05表示差异具有统计学意义。哮喘发作期组和哮喘控制期组及其吸烟组和不吸烟组同时使用配对t检验分析。使用Graphpad prism 5.0软件进行统计分析及作图。

2 结果

2.1 各组研究对象人数、性别和年龄的特点

按照总胆红素值的高限范围不同分别进行分析,对照组、肺炎组和哮喘组人数接近或相等,对照组平均年龄较肺炎组和哮喘组小,与呼吸科病人特点(以中老年为主)有关(见表1,2)。肺炎组年龄较大,男性较女性人数多。哮喘组男女比例接近。男性吸烟人数明显多于女性(见表1,2)。

表1对照组和肺炎组的人数、性别和年龄的特点

Table1Thefeaturesofstudyobjects’genderandageincontrolgroupandpneumoniagroup

组别 总胆红素值≤20 μmol/L总胆红素值≤25 μmol/Ln男/女年龄(岁)年龄范围(岁)n男/女年龄(岁)年龄范围(岁)对照组8443/4153.29±17.4320-859044/4653.39±17.3820-85肺炎组8656/3066.02±15.3020-929058/3265.64±15.5920-92 吸烟肺炎组2826/2 68.18±17.6020-922927/2 67.45±17.7220-92 不吸烟肺炎组5827/2965.38±15.5325-916131/3065.95±15.6025-91

表2对照组和哮喘组人数、性别和年龄的特点

Table2Thefeaturesofstudyobjects’number,genderandageincontrolgroupandasthmagroup

组别 总胆红素值≤20 μmol/L总胆红素值≤25 μmol/Ln男/女年龄(岁)年龄范围(岁)n男/女年龄(岁)年龄范围(岁)对照组8443/4153.29±17.4320-859044/4653.39±17.3820-85哮喘组8444/4064.75±15.7423-869046/4464.33±15.7023-86 吸烟哮喘组3230/2 67.34±13.9439-842927/267.53±13.9439-84 不吸烟哮喘组5214/3863.15±16.6923-866115/4562.39±16.5023-86

2.2 各组总胆、直胆、间胆水平比较

与对照组比较,肺炎组的总胆红素和间接胆红素水平明显降低,差异有统计学意义(P<0.05,见表3),提示感染引起的肺部炎症可消耗胆红素,降低总胆红素和间接胆红素水平。将肺炎组分为吸烟组和不吸烟组后,与对照组比较,两组总胆红素和间接胆红素水平均降低,差异有统计学意义(P<0.05);吸烟组与不吸烟组比较,吸烟组总胆红素和间接胆红素水平均较不吸烟组低,虽然差异无统计学意义(P>0.05,见表3)。该趋势可能与吸烟能增加胆红素的消耗导致吸烟肺炎组病人总胆红素和间接胆红素的基础水平较低有关。

与对照组比较,哮喘发作期组和哮喘控制期组的总胆红素和间接胆红素水平明显降低,差异有统计学意义(P<0.05),提示过敏性炎症反应可消耗胆红素,降低总胆红素和间接胆红素水平;而哮喘控制期与发作期相比总胆红素和间接胆红素水平差异无统计学意义(P>0.05,见表4),可能因为哮喘控制后胆红素尚未恢复到其发作前水平。

将哮喘发作期组和控制期组病人分为吸烟组和不吸烟组后,与对照组比较,四组总胆红素和间接胆红素水平均降低,差异有统计学意义(P<0.05);分别做配对t检验分析,与吸烟哮喘发作期组比较,吸烟哮喘控制期组总胆水平降低,差异有统计学意义(P<0.05),而间接胆水平降低不明显,差异无统计学意义(P>0.05);与不吸烟哮喘发作期组比较,不吸烟哮喘控制期组总胆红素和间接胆红素水平变化差异无统计学意义(P>0.05,见表4)。这可能与吸烟增加哮喘病人的胆红素消耗,使其在哮喘控制后胆红素恢复较慢有关。

对照组总胆≥13.68 μmol/L的人数比例明显高于其他各组(包括肺炎组、哮喘发作期组和哮喘控制期组及其亚组),且以吸烟哮喘控制期组比例最低,这也进一步提示吸烟可能影响胆红素水平的恢复。

本研究分别按总胆红素值高限≤20 μmol/L和≤25 μmol/L进行了统计分析,得出了相同的结论,提示在生理范围内总胆红素值高限的变动并未影响研究结论。

表3对照组和肺炎组总胆、直胆和间胆的水平

Table3Thelevelsoftotal,directandindirectbilirubinsincontrolgroupandpneumoniagroup

组别 总胆红素值≤20 μmol/L总胆红素值≤25 μmol/L总胆(μmol/L)直胆(μmol/L)间胆(μmol/L)总胆≥13.68 μmol/L人数比例总胆(μmol/L)直胆(μmol/L)间胆(μmol/L)总胆≥13.68 μmol/L人数比例对照组13.35±3.252.61±0.8110.61±2.7047.6%(40/84)13.95±3.862.78±1.0911.05±3.1551.1%(46/90)肺炎组11.73±3.70∗3.17±1.41∗8.54±3.13∗25.6%(22/86)∗12.20±4.23∗3.32±1.56∗8.85±3.40∗28.9%(26/90)∗ 吸烟肺炎组11.20±3.87∗3.28±1.59∗7.89±2.76∗17.9%(5/28)∗11.67±4.55∗3.42±1.71∗8.23±3.25∗20.7%(6/29)∗ 不吸烟肺炎组11.80±3.68∗3.09±1.338.68±3.30∗29.3%(17/58)∗12.28±4.17∗3.26±1.498.99±3.50∗32.8%(20/61)∗

与对照组比较,*P<0.05

表4对照组和哮喘组总胆、直胆和间胆的水平

Table4Thelevelsoftotal,directandindirectbilirubinsincontrolgroupandasthmagroup

与对照组比较,*P<0.05;与哮喘发作期组比较,#P<0.05;与配对的哮喘发作期组比较,△P<0.05

3 讨论

胆红素的抗氧化作用研究最早可追溯到1954年,Bernhard等[9]发现少量的胆红素可以防止维生素A和不饱和脂肪酸的氧化。1971年Onishi等[10]发现了相似的结果即胆红素对多不饱和脂肪酸氧化的抑制作用。1987年Stocker等[11]发现间接胆红素和直接胆红素均具有抗氧化能力:脂溶性的间接胆红素无论在体外还是体内都是一种抗氧化剂,一个白蛋白分子可以结合两分子胆红素,清除两分子的脂质过氧化自由基;而水溶性的直接胆红素发挥抗氧化作用需要特定的部位和条件,此外血清中的直接胆红素其水平远低于间接胆红素,因此间接胆红素是胆红素发挥抗炎抗氧化作用的主要形式。Stocker等关于胆红素的研究结果被后人称为“里程碑式的研究”。此后更多的研究证实了胆红素强大的抗氧化能力。如1994年Wu等[12]证明胆红素在防止低密度脂蛋白LDL氧化时的抗氧化效果是维生素E类似物Trolox的20倍以上。2002年Baranano等[13]在另一项研究中证明,在胆绿素-胆红素的氧化还原循环中,10 nmol/L的胆红素可对浓度几乎10 000倍以上的过氧化氢发挥抗氧化作用。

尽管胆红素具有强大的抗氧化作用,但不代表其水平越高越好。研究发现当成人血胆红素水平处于人体正常生理范围内较高的水平时(0.8-1.47 mg/dl,即13.68-25.14 μmol/L),对机体的保护作用较强[3]。英国一项覆盖50万人的队列研究发现,血清胆红素水平与肺疾病发生的危险性呈负相关,正常生理范围内的男性胆红素水平每上升0.1 mg/dl,肺癌和COPD的发生率分别下降8%和6%,COPD的死亡率则降低3%[3],而当胆红素远远超过正常水平(大于34.2 μmol/L)时,就会增加呼吸系统疾病死亡的危险性[14]。目前医院检验一般将总胆红素值正常高限定为20 μmol/L左右,但不代表只要超出该范围即为异常,通常当成人总胆红素水平大于34.2 μmol/L时可引起肉眼可见的黄疸,超出该范围需要对原发病进行治疗。因此我们分别按总胆红素值≤20 μmol/L和≤25 μmol/L将收集的资料进行统计分析。

正常人体内的胆红素可以有效地清除氧自由基,使机体处于氧化-抗氧化的平衡状态,而当机体氧自由基产生过多后,消耗的胆红素增多就会导致胆红素水平下降。呼吸系统最常见的疾病如肺炎和哮喘的发病过程中也伴随炎症和氧化应激反应,本研究结果显示肺炎组、哮喘发作期组和哮喘控制期组及其亚组的总胆红素和间胆红素水平均较对照组降低,差异有统计学意义,且对照组总胆≥13.68 μmol/L的人数比例最高,提示呼吸系统感染性和过敏性炎症均可消耗胆红素。吸烟肺炎组总胆红素和间胆红素水平较低,结合国内外研究和课题组既往研究结果吸烟人群胆红素水平低于不吸烟人群[8,15,16],这可能和吸烟能增加胆红素的消耗导致吸烟肺炎组病人总胆和间胆的基础水平较低有关,虽然差异无统计学意义(P>0.05),可能与样本量较少有关,后续我们会进一步增加样本量验证。而本研究中有一个结果与国内外以及课题组既往研究结果不太一致,较难用目前的认知和理论给出合理的解释,即本次研究结果中吸烟哮喘发作期组的总胆水平较不吸烟哮喘发作期组高,差异有统计学意义,间接胆红素水平虽高但差异没有统计学意义,吸烟哮喘控制期组的总胆红素和间胆红素水平均较不吸烟哮喘控制期组略低,差异没有统计学意义,可见胆红素的变化趋势不一致,考虑可能也与样本量不够大有关,还需要我们以后继续收集病例验证。此外吸烟组和不吸烟组哮喘病人哮喘急性发作期总胆红素均较控制期总胆红素值高,而间接胆红素变化趋势不一致,差异均无统计学意义,但以上结果仍然提示吸烟可能加重哮喘病人发作期胆红素的消耗并影响其恢复。此外对照组总胆≥13.68 μmol/L的人数比例明显高于其他各组(包括肺炎组、哮喘发作期组和哮喘控制期组及其亚组),且以吸烟哮喘控制期组比例最低,这也进一步提示吸烟可能影响胆红素水平的恢复。本研究分别按总胆红素值高限≤20 μmol/L和≤25 μmol/L进行了统计分析,得出了相同的结论,提示在生理范围内总胆红素值高限的变动并未影响研究结论。临床大夫也不必担心因为各医院胆红素的参考范围有所不同而影响判断。

此外本研究还存在不足,如难以随访到肺炎病人恢复后的胆红素水平作对照,肺炎组、哮喘组吸烟和不吸烟病人男女人数相差大,哮喘病人住院期间控制期较短、没有出院后完全控制期胆红素数据作对照,每组例数偏少等。后期可能需要更多医院联合起来收集病例扩大样本量进行研究。

综上所述,胆红素作为内源性的强抗氧化剂,在吸烟及呼吸系统感染和过敏引起的炎症和氧化应激反应中可消耗减少,从而减轻炎症和氧化应激对机体的损伤[3,8,15,16]。体内胆红素水平较低可能意味着机体抗氧化能力下降,在炎症性疾病时如能提高体内抗氧化剂如胆红素的水平,可能会缩短疾病病程,减轻对机体的损害。越来越多的证据支持胆红素的抗氧化作用和其他生物学活性[1-8],但是否可以作为临床判断体内抗氧化能力的简便生化指标来指导临床抗氧化治疗,是否可以作为氧化应激相关性疾病的生物学标志物或预后指标还需要更多的流行病学研究支持。如何安全有效地利用这种内源性抗氧化剂对临床患者进行抗氧化治疗是以后研究的重点。