慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者氧化应激与肺功能的相关性研究

刘新艳

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是常见的慢性炎症性疾病之一，以气流持续受限为特征，并且具有不可逆性与持续发展性[1]。随着病情加重及肺脏的受损，可出现肺源性心脏病及全身性炎性反应[2]，造成患者生活质量严重下降及生命安全受到威胁，其发病率及死亡率均高[3,4]，根据世界卫生组织数据提示，未来10年，慢阻肺将成为全球疾病经济负担的第5位，死亡原因仅次于癌症及心脑血管疾病。氧化应激是由于各种不良刺激导致机体内具有氧化活性的物质产生过多，超出机体的清除能力，导致氧化/抗氧化失衡，引起一系列不良反应的病理过程，是COPD的重要发病机制之一[3]。如果患者突然出现咳痰喘症状进行性加重， 即为慢阻肺急性加重期，使患者深受病痛折磨。本研究通过分析急性发作期慢阻肺患者肺功能与过氧化脂质(LPO)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢(CAT)水平的相关性，探讨氧化/抗氧化失衡对慢阻肺发病机制的影响，以期在AECOPD的诊治中提供理论基础。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2014年6月至2016年6月本院收治的AECOPD患者60例为慢阻肺组，其中男39例，女21例；年龄53～77岁，平均(63.1±4.1)岁；病程5～17年，平均(13.7±3.0)年；其中肺功能Ⅱ级30例，Ⅲ级19例，Ⅳ级11例。另外选择同一时段的60例健康体检者作为对照组，其中男40例，女20例；年龄50～70岁，平均(63.9±3.4)岁，对照组检查结果(肺功能等)均正常。2组性别比、年龄等一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。见表1。

表1 2组一般资料比较

1.2 入选标准 患者均符合中华医学会呼吸病学分会提出的诊断标准[6]，根据临床表现、危险因素接触史、体征及实验室检查资料综合分析确定。COPD患者慢性咳嗽、咳痰和(或)呼吸困难的临床表现，危险因素及存在不完全可逆性气流受限是诊断COPD的必备条件。肺功能指标是诊断COPD的金标准。用支气管舒张剂后第1秒用力呼气容积(FEV1)/肺活量(FVC)<70%可确定为不完全可逆性气流受限。并排除其他引起咳痰喘的疾病如支气管哮喘、支气管扩张症、充血性心力衰竭、肺结核等；所有研究对象为不吸烟或戒烟>3个月者，并且3个月来未使用过糖皮质激素，均不伴有严重糖尿病、原发性高血压、冠心病、自身免疫疾病，无消化道、泌尿道等其他系统的感染。

1.3 治疗方法 患者入院后均行肺功能的相关检查，合理膳食，根据咳痰喘程度给予吸氧、抗感染、化痰、平喘等综合治疗，严密监测呼吸、心率、血压，积极治疗原发疾病，注意水电平衡及保障充分的能量支持。2组均空腹采集静脉血5 min，2 500 r/min离心 5 min，取上层清液，于-20℃冰箱中保存备用。

1.4 观察指标

1.4.1 慢阻肺患者及健康体检者的一般资料。

1.4.2 慢阻肺患者及健康体检者的血清LPO、GSH-Px、CAT:慢阻肺患者及健康体检者均取清晨空腹外周静脉血，检测氧化应激指标血清LPO(双抗体夹ELISA法,北京奇松生物工程研究所)、CAT(双抗体夹ELISA法,北京奇松生物工程研究所)、GSH-Px(双抗体夹ELISA法,北京奇松生物工程研究所)。

1.4.3 肺功能:肺功能监测采用日本HI-105型肺功能仪。肺功能Ⅰ级:气流轻度受限，FEV1/FVC<70%，FEV1≥80% 预计值;Ⅱ级:气流中度受限，FEV1/FVC<70%，50%≤FEV1<80%预计值;Ⅲ级:气流重度受限，FEV1/FVC<70%，30%≤FEV1<50%预计值，易出现急性反复情况;Ⅳ级:气流极重度受限，FEV1/FVC<70%，50%预计值

1.4.4 LPO、GSH-Px、CAT与肺功能的相关性。

2 结果

2.1 2组氧化应激水平比较 2组氧化应激指标比较，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 2组氧化应激水平比较

2.2 不同级别慢阻肺患者氧化应激结果比较 肺功能为Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级慢阻肺患者，LPO水平逐渐升高，GSH-Px、 CAT水平逐渐下降，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 不同级别慢阻肺患者氧化应激结果比较

2.3 不同级别慢阻肺患者肺功能结果比较 肺功能为Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级慢阻肺患者，FEV1、FEV1/FVC及FEV1%pred水平逐渐下降，2组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。

表4 不同级别慢阻肺患者肺功能结果比较

2.4 慢阻肺患者氧化应激与肺功能的相差性 慢阻肺患者LPO与FEV1/FVC及FEV1%pred呈负相关，GSH-PX、 CAT与FEV1/FVC及FEV1%pred呈正相关。见表5。

表5 慢阻肺患者氧化应激与肺功能的相差性

3 讨论

COPD是一种气流受限性疾病，其气流受限具有不可逆性，该病本质为气道非特异性慢性炎症，随着慢性炎症的反复发作及迁延，逐渐出现气道结构破坏及重塑，使气流受限程度逐渐加重，从而使肺功能受损。随着近年雾霾的严重影响导致本病的发病率逐年增高[7]，该病越来越受到人们的重视，对其发病机制的研究逐渐成为热门，多研究认为COPD的主要发病机制为氧化应激[8]。

氧化应激对机体的损伤主要表现为使机体清除氧化物的能力下降，以及机体的脂质、蛋白质在活性氧自由基(ROS)作用下的氧化损伤。所以，脂质、蛋白质氧化损伤的终产物是测定氧化应激直接而可靠的检测指标。LPO是一种氧化物，是细胞膜中不饱和脂肪酸在氧自由基作用下形成的，如果LPO超过正常，它可以减弱或抑制机体免疫反应，对自由基产生起促进作用，加强细胞膜的脂质过氧化，破坏血管内皮细胞的结果和功能，使正常细胞内外离子交换障碍，气道壁平滑肌细胞出现代偿性反应，气道痉挛，加重机体的缺血缺氧[9]。

人体内有一类物质，能干扰自由基连锁反应的引发及扩散过程,并抑制自由基反应的过程,称为抗氧化剂或自由基清除剂。如果抗氧化剂能以合适的浓度及时到达病变部位，迅速与自由基反应,且生成的新自由基毒性低于原自由基，进一步反应又可恢复原抗氧化剂形式和作用，那么就是一类理想的抗氧化剂。抗氧化剂包括内源性和外源性两种,如CAT属于内源性抗氧化剂,维生素、微量元素等是外源性抗氧化剂。CAT是清除H2O2的主要酶，主要与细胞内线粒体与过氧体结合,能迅速催化H2O2为H2O和O2，测定CAT活性可反映机体抗氧化的能力[10]因而CAT含量的多少，可以作为衡量机体抗氧化能力大小的重要因素。GSH-Px是反映机体抗氧化能力的重要指标之一，通过催化过氧化物的还原反应，分解过氧化物，从而减轻氧化应激状态，以保护机体正常代谢平衡。众多文献指出慢阻肺急性期患者体内存在氧化/抗氧化系统失衡，主要原因与谷胱甘肽过氧化物酶大量的消耗减少有关，从而导致了氧自由基数量增多在体内大量积聚[11]。内源性谷胱甘肽广泛分布于人体各器官内，在肺组织中主要分布于气道内衬液中，作为抵御外源吸入性氧化剂的第一道防线[12]。有学者发现慢阻肺患者支气管肺泡灌洗液中巨噬细胞内源性谷胱甘肽水平明显低于健康人群[13]。内源性谷胱甘肽的还原性巯基参与体内重要的氧化还原反应、加快糖、脂肪和蛋白质代谢，从而发挥减轻组织损伤，促进细胞修复等作用[14]。有研究指出大鼠动物模型中还原型谷胱甘肽具有抑制脂质过氧化、稳定生物膜的作用[15]。

氧化应激和肺部炎症有一定的相关性，多种氧化物可通过不同途径刺激肺里的炎性反应，使中性粒细胞和巨噬细胞等增加，以上活化的炎性细胞又能释放很多内源性的氧化剂，会加剧氧化应激和炎性反应，氧自由基可作用于生物膜，进而产生脂质过氧化反应，造成膜组织病理性的损害[16]。活性氧物质还可以刺激气道上皮细胞，分泌高分子量的复合糖化合物，降低呼吸道黏膜功能，增强其内皮渗透性，弱化内皮细胞的黏附性，并且对肺泡Ⅱ型细胞产生一定溶解作用，同时降低上皮细胞的损伤修复能力，抑制成纤维细胞聚集和增殖，最终影响重建细胞外基质[17]，使肺功能受损。肺功能水平检查是判断气流有无受限的主要指标，肺功能检查不仅是COPD诊断的金标准，并且在病情的评估和预后的指导治疗中起重要作用。有研究报道，COPD越严重患者，肺功能水平越低，营养不良状况也越严重[18]。

本研究结果显示，AECOPD患者的GSH-Px、CAT均显著低于健康对照组，LPO高于健康对照组，说明COPD的急性加重期与氧化应激密切相关，Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级肺功能慢阻肺患者血清GSH-Px、CAT水平逐渐降低，而LPO水平逐渐升高，肺功能指标中的FEV1/ FVC、FEV1% pred 水平逐渐下降;血清GSH-Px、CAT与肺功能指标中的FEV1/FVC、FEV1% pred均呈正相关联性，LPO水平与肺功能指标中的FEV1/FVC、FEV1% pred均呈负相关联性。

综上所述，血清GSH-Px、CAT、LPO水平和肺功能指标间有显著相关性，能够反映慢阻肺患者呼吸道和肺功能损伤情况，对于慢阻肺的诊断和治疗有重要的临床意义。