慢性阻塞性肺疾病并骨质疏松患者血清TNF-α与骨密度及肺功能相关性研究

李英莲 李菊琴 常琼 左小芹

慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD)是一种常见慢性呼吸系统疾病，以气流受限为特征，可以预防和治疗，但其致残率、病死率高，呈逐年增高的趋势，有关报道预测约到2020年COPD将成为我国第三大致死性疾病[1-2]。青藏高原素有“世界屋脊”之称，平均海拔3000米以上，低氧、高寒是其独有的气候特点，导致COPD的发病率远远高于平原地区。既往研究表明，COPD是一种可以累及全身多器官、多组织的系统性疾病，除常见的肺部临床表现外，往往伴随有肺外表现，即COPD系统性合并症，如骨质疏松、骨骼肌萎缩及功能不良、心血管疾病、焦虑或抑郁、慢性贫血等[3-4]。

TNF-α是一种具有多功能作用的细胞因子，已有研究表明TNF-α能够显著增强中性粒细胞的细胞外蛋白分解作用，而蛋白分解作用的增强被认为是肺气肿形成机制之一，因此COPD的发展可能与TNF-α有关[5]。TNF-α能趋化、激活嗜酸性粒细胞，释放碱性蛋白，损伤气道上皮，进而引起动物和人类的气道高反应性。部分COPD患者伴有气道高反应性，或许也与TNF-α有关联。

因此，TNF-α是重要的COPD系统性炎症因子，与COPD系统性合并症的发生和发展均有关；同时TNF-α亦被证实是骨代谢和重塑的重要调节因子，可刺激破骨细胞的分化。根据上述已有的研究，我们推测：TNF-α可能参与了COPD继发骨质疏松过程。

资料与方法

一、研究对象

选取在青海大学附属医院老年科2016年2月至2017年1月期间确诊的稳定期COPD男性患者60例为研究对象，根据骨密度检查结果分为骨质正常组、骨质减低组及骨质疏松组，所有患者按照 GOLD(the Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease)标准进行COPD诊断和严重度分级。同批门诊健康体检人员30例为骨质正常组。纳入标准：(1)为排除女性绝经后骨质疏松对结果的影响，研究对象均为男性患者；(2)患者意识清晰，交流沟通正常；(3)除COPD和骨质疏松外无其他系统疾病；(4)患者均为首诊，无服用钙片等药物或保健品。排除标准：(1)患者意识不清，沟通异常；(2)有先天性骨质异常；(3)患者经过正规或非正规化治疗；(4)伴有多系统功能异常或(多)器官功能衰竭。

二、研究方法

1 临床资料采集 所有入组患者当日完成一般资料和病史采集，采用慢性阻塞性肺疾病评估测试(COPD Assessment Test，CAT) 评估患者生活质量。

2 人体测量和肺功能测定 记录患者身高、体重，并通过公式计算体重指数(BMI)(BMI=体重/身高(kg/m2)。肺功能检查采用德国JAEGER公司的Master Screen Body 肺功能仪，由一名有经验的技师完成. 要求：在肺功能检查前6小时停止使用短效吸入支气管扩张剂，检查前12 小时停止使用长效吸入支气管扩张剂。肺功能指标FEV1、FVC、FEV1/FVC在 取3次检测中的最佳值。

3 骨密度(BMD)测定及分组 仪器采用美国(USA)公司的 DelphiTM双能x线快速全身骨密度测定仪(DEXA)。对全部受试者双侧尺桡骨进行骨密度测定。按照WHO(the World Health Organization)的骨质疏松诊断标准，①骨量正常：不足1个标准差属正常，即T值≥-1.0； ②骨量减少：任一受检部位-2.5

4 ELISA 采用ELISA法检测TNF-α水平，变异系数<10%，敏感度1.6 pg/mL。主要仪器和设备：；ElxS00型BioTek酶标仪；PYX.DHS型隔水式电热恒温培养箱；Wellwash 4MK2型自动洗板机；WZ.2A型振荡器； CD25.2型离心机；可调节移液器、多通道移液器。各项指标检测严格遵守试剂盒内操作指南。

三、统计学方法

结 果

一、三组的骨密度比较

依据X线检查结果对患者进行分组，依次表示骨密度正常组、骨密度减低组和骨质疏松组骨质(见图1)。

二、 一般资料比较

入组的90例COPD患者中，年龄区间在51～72岁；其中≥60岁59例，<60岁31例，平均年龄(67.4±22.5)岁。90例患者中，吸烟74例，不吸烟16例。按照GOLD分级结果表明，Ⅰ级31例，Ⅱ级19例，Ⅲ级20例，Ⅳ级20例。三组患者在年龄和吸烟史中差异无统计学意义(P>0.05)，在GLOD等级中的分布可见差异具有统计学意义(P<0.05)(见表1)。

图1 三组患者的X线检查结果

表1 一般资料[n(%)]

三、三组患者TNF-α水平与骨密度的比较

TNF-α水平与骨密度的比较结果显示，T≥-1.0患者的TNF-α平均水平为(18.2±2.5)ng/L，-2.5

表2 三组患者TNF-α水平与骨密度的比较及相关性分析

注：*P<0.05vsT≥-1.0

四、TNF-α水平与肺功能的比较

肺功能GOLD等级与TNF-α水平的比较结果显示，Ⅰ级患者TNF-α平均水平为(17.6±6.4)ng/L，Ⅱ级患者TNF-α平均水平为(25.2±8.5)ng/L，Ⅲ级患者TNF-α平均水平为(34.3±11.6)ng/L，Ⅳ级患者TNF-α平均水平为(51.7±21.3)ng/L，增加水平具有显著差异(*P<0.05)。说明三组患者随着肺功能GOLD等级的增加TNF-α水平逐渐增加。Spearman相关分析表明，由相关系数r值正负判断，TNF-α水平与肺功能GOLD等级呈正向直线相关关系，且具有显著差异(*P<0.05)(见表3)。

表3 TNF-α水平与肺功能的比较及相关性分析

注：*P<0.05vsⅠ级

讨 论

在骨骼系统中，TNF-α可以通过多种途径导致骨质疏松，能够抑制细胞外基质沉积，刺激基质金属蛋白酶的合成，从而降解有机骨质[6-8]；可以促进溶骨性细胞因子表达如巨噬细胞集落刺激因子，刺激破骨细胞的产生；也有研究报道称TNF-α可以调节骨吸收，通过介导破骨细胞的增殖、分化及成熟影响骨代谢。同时TNF-α是已知的COPD系统性炎症因子，参与COPD系统性合并症的发生和发展。TNF-α被证实是调节骨代谢和重塑的重要因子，刺激破骨细胞分化的方式可能为协同作用。本研究对COPD合并骨质疏松患者血清中TNF-α进行定量测定，探讨其与骨质疏松相关性，并进一步探讨其在COPD患者肺功能受损及骨质疏松发生发展过程中的作用及相关性，为早期干预治疗COPD合并骨质疏松患者提供理论依据。

本研究结果显示，三组患者在年龄和吸烟史中的病例分布无显著性差异，提示三组患者临床资料具有可比性；但不同骨密度情况的COPD患者的GOLD等级间存在显著差异，提示病例收集的科学性。TNF-α水平与骨密度的比较结果显示，三组患者的TNF-α水平随着骨密度值的减低呈递增的趋势，增加水平具有显著差异，Spearman相关分析结果表明TNF-α水平与骨密度呈负相关关系。既往研究表明[9-10]，克罗恩患者骨质健康程度与TNF-α水平密切相关，给与TNF-α抑制药物可显著改善骨质健康程度，与同等程度维生素D的治疗效果相当。亦有研究表明[11]，白细胞介素-35抑制TNF-α诱导的破骨细胞生成并通过JAK1 / STAT1信号通路将TNF受体相关死亡域(TRADD)-TRAF2的活化转变为TRADD-Fas相关死亡域而促进细胞凋亡。本研究结果与上述结果较为一致，均证明TNF-α是影响患者骨质代谢的重要影响因素。肺功能GOLD等级与TNF-α水平的比较结果显示，三组患者随着肺功能GOLD等级的增加TNF-α水平逐渐增加，增加水平具有显著差异，Spearman相关分析结果表明TNF-α水平与肺功能GOLD等级呈正相关关系。最近研究报道称[12]，COPD患者与普通患者血清TNF-α水平无显著差异。也有研究指出，TNF-α是COPD发生发展的重要因素。本研究结果与以往研究有同有异，存在差异的情况可能与选择的研究对象、样本量及COPD的严重程度相关。但本研究也存在不足之处，为了排除雌激素对女性COPD合并骨质疏松患者的影响，病例筛选过程中只关注男性患者会带来一定的偶然性，因为大部分绝经后女性COPD合并骨质疏松患者的临床特点和TNF-α的关联性得不到考究。其次，研究的样本量不够充足，研究结果仍需进一步大样本数据的证实。

综上所述，慢性阻塞性肺疾病合并骨质疏松患者血清中的TNF-α水平与骨密度及肺功能呈明显的相关性，有望在临床诊疗过程中作为一项新的指标。