血清神经肽Y 水平和转化生长因子β/Smad 信号通路与慢性阻塞性肺疾病-阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征重叠综合征患者认知障碍的相关性研究

刘萍，曾强，王丰，孙楷

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是以不完全可逆的、呈进行性加重的气流受限为特征的呼吸系统多发病、常见病，阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）是睡眠过程中反复发生呼吸暂停、低通气等上气道阻塞表现的呼吸障碍，两者可单独存在，也可合并发生［1-2］。据报道，国外COPD-OSAHS 重叠综合征患病率为0.5%～3.0%［3］。COPD 和OSAHS 均会引起不同程度慢性脑功能损伤，进而导致认知障碍，但目前有关COPD-OSAHS 重叠综合征患者认知障碍的研究报道较少［4］。目前，判断认知障碍主要依据蒙特利尔认知评估量表（MoCA）和简易精神状态检查量表（MMSE），但二者均存在操作复杂、主观性强、费力、耗时等缺点，且易受患者教育程度影响，因此寻找一种客观、简易、可行的血清学指标对提高COPD-OSAHS 重叠综合征患者认知障碍检出率具有重要意义。神经肽Y（NPY）是一种广泛分布于中枢神经系统的活性多肽［5］。既往研究表明，转化生长因子β（TGF-β）/Smad 信号通路参与脑组织缺血/再灌注损伤及脑积水、阿尔茨海默病、神经胶质瘤等脑部疾病的发生发展过程，此外还参与异氟烷麻醉后的认知障碍［6］，但TGF-β/Smad 信号通路与COPD-OSAHS重叠综合征患者认知障碍的关系尚未明确。本研究旨在分析血清NPY 水平和TGF-β/Smad 信号通路与COPDOSAHS 重叠综合征患者认知障碍的关系，并初步探讨二者的作用或调控机制，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准 纳入标准：（1）年龄18～75 周岁；（2）首次诊断为COPD 和/或OSAHS 患者，且入院前未接受相关治疗；（3）查体无中枢神经损伤定位体征，如失语、偏瘫、偏身感觉障碍等。排除标准：（1）合并哮喘、肺栓塞、闭塞性毛细支气管炎、间质性肺病及肺部感染性疾病等者；（2）合并严重脑血管疾病及心脏、肝脏、肾脏疾病者；（3）伴有影响认知功能的精神、神经系统疾病者；（4）入院前3 个月内服用影响精神和神经功能的药物者；（5）既往有嗜酒史者；（6）伴有肺性脑病、交流障碍者。

1.2 一般资料 选取2016 年4 月—2019 年6 月自贡市第四人民医院呼吸内科收治的COPD-OSAHS 重叠综合征患者36 例作为重叠综合征（OS）组，另选取同期收治的单纯COPD 患者52 例作为COPD 组，单纯OSAHS患者52 例作为OSAHS 组，体检健康者45 例作为健康对照组。COPD 诊断参照《COPD 诊治指南（2007 年修订版）》［7］中的COPD 诊断标准，OSAHS 诊断参照《阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征诊治指南（2011 年修订版）》［8］中的OSAHS 诊断标准。四组受试者性别、年龄、体质指数（BMI）、受教育程度、吸烟史比较，差异无统计学意义（P＞0.05，见表1），具有可比性。本研究经自贡市第四人民医院医学伦理委员会审核批准，所有患者及其家属对本研究知情并签署知情同意书。

1.3 观察指标

1.3.1 MMSE 评分 采用MMSE 评估四组受试者认知功能，该量表包括记忆力、定向力、视空间能力、执行能力、语言能力、注意力及计算力共7 个条目，满分30 分，小学文化程度者MMSE 评分＜20 分为认知障碍，初中及以上文化程度者MMSE 评分＜24 分为认知障碍［9］。1.3.2 MoCA 评分 采用MoCA 评估四组受试者认知功能，该量表包括注意力、命名、视空间与执行能力、记忆、抽象、定向力、延迟回忆、语言共8 个条目，满分30 分，以MoCA 评分＜26 分为认知障碍，如受教育年限≤12 年则以MoCA 评分＜25 分为认知障碍［10］。

1.3.3 血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平 收集COPD 组、OSAHS 组、OS 组患者入院次日及健康对照组受试者体检当天清晨空腹肘静脉血4 ml，静置30 min 后4 000 r/min 离心10 min（离心半径10 cm），取上层血清并置于-80 ℃冰箱中保存待测。采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平，其中NPY 试剂盒购自美国RayBiotech 公司，TGF-β 试剂盒购自武汉博士德生物工程有限公司，Smad1 试剂盒购自武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司，Smad3 和Smad7 试剂盒购自北京天根生化科技有限公司，均严格按照试剂盒说明书进行操作。

1.4 统计学方法 应用SPSS 23.0 统计学软件进行数据分析，本研究中计量资料均先进行Kolomogorov-Smirnov检验并符合正态分布，以（± s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用q 检验，两组间比较采用两独立样本t 检验。血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平与COPD-OSAHS 重叠综合征患者MMSE 评分、MoCA 评分的相关性分析采用Pearson 相关分析。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

表1 四组受试者一般资料比较Table 1 Comparison of general information in the four groups

2 结果

2.1 四组受试者MMSE 评分、MoCA 评分比较 四组受试者MMSE 评分、MoCA 评分比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；COPD 组、OSAHS 组、OS 组患者MMSE评分、MoCA 评分低于健康对照组，OS 组患者MMSE评分、MoCA 评分低于COPD 组和OSAHS 组，差异有统计学意义（P＜0.05，见表2）。

表2 四组受试者MMSE 评分、MoCA 评分比较（±s，分）Table 2 Comparison of MMSE score and MoCA score in the four groups

表2 四组受试者MMSE 评分、MoCA 评分比较（±s，分）Table 2 Comparison of MMSE score and MoCA score in the four groups

注：MMSE=简易精神状态检查量表，MoCA=蒙特利尔认知评估量表；与健康对照组比较，aP＜0.05；与COPD 组比较，bP＜0.05；与OSAHS 组比较，cP＜0.05

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2.2 四组受试者血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平比较 四组受试者血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；COPD 组、OSAHS 组、OS 组 患 者 血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水 平 高 于健康对照组，OS 组患者血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平高于COPD 组和OSAHS 组，差异有统计学意义（P＜0.05，见表3）。

2.3 有无认知障碍的COPD-OSAHS 重叠综合征患者血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平比较 根据MoCA 评分，36 例COPD-OSAHS 重叠综合征患者中有认知障碍22 例，无认知障碍14 例。有认知障碍的COPD-OSAHS 重叠综合征患者血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平高于无认知障碍的COPDOSAHS 重叠综合征患者，差异有统计学意义（P＜0.05，见表4）。

2.4 相关性分析 Pearson 相关分析结果显示，血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水 平 均 与COPD-OSAHS 重叠综合征患者MMSE 评分、MoCA 评分呈负相关（P＜0.05，见表5）。

表3 四组受试者血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平比较（± s，μg/L）Table 3 Comparison of serum levels of NPY，TGF-β，Smad1，Smad3 and Smad7 in the four groups

表3 四组受试者血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平比较（± s，μg/L）Table 3 Comparison of serum levels of NPY，TGF-β，Smad1，Smad3 and Smad7 in the four groups

注：NPY=神经肽Y，TGF-β=转化生长因子β；与健康对照组比较，aP＜0.05；与COPD 组比较，bP＜0.05；与OSAHS 组比较，cP＜0.05

组别 例数 NPY TGF-β Smad1 Smad3 Smad7健康对照组 45 5.18±1.65 0.18±0.05 0.16±0.04 0.16±0.05 0.69±0.19 COPD 组 52 6.39±1.42a 0.39±0.10a 0.32±0.08a 0.38±0.10a 0.78±0.12a OSAHS 组 52 6.41±1.37a 0.37±0.12a 0.35±0.12a 0.39±0.10a 0.83±0.14a OS 组 36 7.72±2.04abc 0.52±0.17abc 0.51±0.15abc 0.49±0.13abc 0.91±0.11abc F 值 16.828 61.999 78.317 86.216 16.856 P 值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

表4 有无认知障碍的COPD-OSAHS 重叠综合征患者血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平比较（± s，μg/L）Table 4 Comparison of serum levels of NPY，TGF-β，Smad1，Smad3 and Smad7 in COPD-OSAHS overlap syndrome patients with cognitive disorder or not

表4 有无认知障碍的COPD-OSAHS 重叠综合征患者血清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平比较（± s，μg/L）Table 4 Comparison of serum levels of NPY，TGF-β，Smad1，Smad3 and Smad7 in COPD-OSAHS overlap syndrome patients with cognitive disorder or not

认知障碍 例数 NPY TGF-β Smad1 Smad3 Smad7无 14 6.50±1.94 0.44±0.12 0.44±0.13 0.40±0.13 0.77±0.24有 22 8.13±2.27 0.58±0.19 0.61±0.20 0.58±0.15 0.90±0.07 t 值 2.218 2.456 2.817 3.690 2.403 P 值 0.033 0.019 0.008 ＜0.01 0.022

表5 血 清NPY、TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水 平 与COPDOSAHS 重叠综合征患者MMSE 评分、MoCA 评分的相关性分析Table 5 Correlations of serum levels of NPY，TGF-β，Smad1，Smad3 and Smad7 with MMSE score and MoCA score in patients with COPDOSAHS overlap syndrome

3 讨论

认知功能指觉醒状态下人始终存在的多种类型有意识的精神活动，而认知障碍会降低患者生活质量甚至导致痴呆发生，因此早期识别并干预认知障碍对改善患者预后、提高患者生活质量至关重要。MMSE、MoCA、扩充痴呆量表是临床上评估认知功能的主要工具，其中MMSE 和MoCA 可操作性强，受试者更易理解，诊断认知障碍的灵敏度、特异度均较高，同时具有良好的信效度；但MMSE 和MoCA 不可避免地存在主观性强、费力耗时等缺陷，因此寻找血清生物学指标以直观、快捷、方便、经济实惠地评估认知功能具有重要意义。

既往研究表明，超过50%的COPD 患者睡眠质量较差，约20%的患者表现出白天过度嗜睡，这不仅会导致患者呼吸障碍，还会影响其认知功能，分析其主要机制涉及低氧血症、氧化应激、全身炎症反应等［11-12］。OSAHS 的主要临床表现为呼吸暂停、不规则打鼾、夜尿增多、白天嗜睡、脾气暴躁、头痛等，随着病情发展可出现记忆力减退和智力下降等认知障碍表现，分析其机制可能与低氧血症引发炎性反应和过度氧化应激反应而导致大脑海马区损伤有关［13］。COPD-OSAHS 重叠综合征患者主要表现为高碳酸血症和低氧血症，但目前临床对其关注度不够，COPD 或OSAHS 患者发展为COPD-OSAHS重叠综合征常被误认为是原有病情加重，因此常得不到有效治疗。

COPD 和OSAHS 单独存在均会损伤认知功能，因此笔者推测COPD-OSAHS 重叠综合征患者亦存在认知障碍，分析其原因主要为COPD 和OSAHS 均存在长期、持续性低氧及间歇性低氧加重，之后会出现复氧，二者交替发生会影响机体氧化平衡，进而出现包括认知功能减退在内的一系列生理病理学损伤［5］。本研究结果显示，COPD 组、OSAHS 组、OS 组患者MMSE 评分、MoCA 评分低于健康对照组，OS 组患者MMSE 评分、MoCA 评分低于COPD 组和OSAHS 组，提示单纯COPD、OSAHS 患者存在认知功能损伤，COPD-OSAHS重叠综合征患者认知功能损伤程度更严重。

既往研究表明，NPY 可参与神经保护作用，其中海马区、杏仁核等部位NPY 水平变化与记忆、学习能力及认知障碍的发生发展有关［14］。因此笔者推测血清NPY 水平可能在评估认知障碍方面具有潜在价值。本研究结果显示，COPD 组、OSAHS 组、OS 组患者血清NPY 水平高于健康对照组，OS 组患者血清NPY 水平高于COPD 组和OSAHS 组；有认知障碍的COPDOSAHS 重叠综合征患者血清NPY 水平低于无认知障碍的COPD-OSAHS 重叠综合征患者，且进一步行Pearson相关分析结果显示，血清NPY 水平与COPD-OSAHS 重叠综合征患者MMSE 评分、MoCA 评分呈负相关，提示血清NPY 水平升高与COPD-OSAHS 重叠综合征患者认知障碍发生有关，与既往研究结果相一致［14］。CHOI等［15］研究表明，大脑海马区NPY 水平变化早于认知障碍发生。笔者查阅国内外相关文献分析血清NPY 水平升高介导COPD-OSAHS 重叠综合征患者认知障碍的可能机制如下［16-17］：（1）反复出现高碳酸血症和低氧血症会通过激活化学感受器而使交感神经反复兴奋，诱导大量具有缩血管活性的NPY 进入血液循环，进而通过促使脑动脉收缩、脑血管阻力增加及脑缺血缺氧加重而导致认知障碍；（2）NPY 及其受体参与脑组织中多个与睡眠、觉醒有关的生理病理过程，而患者睡眠活动紊乱可导致NPY 水平发生改变；（3）NPY 是一种高效缩血管物质，在促进血管收缩的同时不仅能加强其他缩血管物质的作用，还会减弱舒血管物质作用。

目前，认知障碍的病因学、流行病学及发病机制尚未完全阐明。Smad 蛋白家族是目前发现的TGF-β 作用的唯一底物，其作为调节TGF-β1 受体复合物的下游蛋白，在介导细胞表面TGF-β1 信号传导至细胞核的过程中扮演着极为关键的角色。Smad 蛋白根据结构和功能不同分为受体调节型Smad 蛋白（包含Smad1、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8）、抑制型Smad 蛋白（包含Smad6、Smad7）和协同型Smad 蛋白（Smad4）。TGF-β/Smad 信号通路参与多种病理过程，包括哮喘、COPD 等疾病的气道重塑及气道高反应性、气流阻塞的病理过程。TGF-β1 是目前发现的主要气道重塑调控因子，能通过干预气道壁胶原沉积而促进气道重塑［6］，但必须与其受体结合才能被激活：首先通过与TβR Ⅱ结合或与TβR Ⅲ结合形成复合物，再被传递至TβR Ⅱ并形成有活性的TβR Ⅱ蛋白激酶，进而将Smad2/3 磷酸化后与Smad4 结合形成可对相应靶基因转录发挥调节作用的异源寡聚体复合物，通过干扰Smad2/3 磷酸化过程而阻断TGF-β 信号转导及TGF-β生物学效应，进而发挥负反馈调节作用［18］。此外，TGF-β/Smad 信号通路的过度激活与大脑疾病的发生和发展有关。研究表明，麻醉后患者认知障碍的出现与TGF-β/Smad 信号通路蛋白TGF-β1、Smad3、Smad7 水平升高有关［19］。还有学者发现，TGF-β/Smad 信号通路的激活参与了脑梗死认知障碍的发生，其机制可能与TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 蛋白水平升高有关［20］。本研究结果显示，COPD 组、OSAHS 组、OS 组患者血清TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平高于健康对照组，OS 组患者血清TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平高 于COPD 组 和OSAHS 组，提 示TGF-β 及 其 信 号通道蛋白Smad1、Smad3、Smad7 水平升高与COPD、OSAHS 和COPD-OSAHS 重叠综合征的发生发展有关，其可能参与气道重塑的病理过程。本研究结果还显示，有认知障碍的COPD-OSAHS 重叠综合征患者血清TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平高于无认知障碍的COPD-OSAHS 重叠综合征患者，进一步行Pearson相关分析结果显示，血清TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 水平均与COPD-OSAHS 重叠综合征患者MMSE评分、MoCA 评分呈负相关，提示TGF-β/Smad 信号通路中TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 大量分泌和释放可能参与COPD-OSAHS 重叠综合征患者认知障碍的发生发展，分析其相关机制可能与TGF-β/Smad 信号通路中TGF-β、Smad1、Smad3、Smad7 影响神经元增殖、分化及脑神经系统病理过程有关，但具体作用机制仍有待进一步研究。

综上所述，COPD-OSAHS 重叠综合征患者认知障碍程度重于单纯COPD 患者、单纯OSAHS 患者，而COPD-OSAHS 重叠综合征患者认知障碍发生和加重与血清NPY 水平升高及TGF-β/Smad 信号通路参与有关；但本研究为单中心研究，且样本量较小，结果结论及血清NPY 水平和TGF-β/Smad 通路与COPD-OSAHS 重叠综合征患者认知障碍具体相关机制仍有待进一步证实、探究。

作者贡献：刘萍进行文章的构思与设计，结果分析与解释，负责撰写论文并对文章整体负责，监督管理；王丰进行研究的实施与可行性分析；孙楷进行数据收集、整理、分析；曾强负责文章的质量控制及审校。

本文无利益冲突。