慢性阻塞性肺疾病患者气道炎症反应、肺功能与生化指标相关性研究

韩 慧,徐 平,宋卫东

(北京大学深圳医院呼吸与危重症医学科,广东 深圳 518036)

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmoriary disease,COPD)是全球常见的呼吸疾病,据统计,2016年全球COPD患病人数和死亡人数为2.51亿及300万,占全球年死亡人数的5.3%,且正在逐年上升中[1-2]。COPD的主要病理生理变化是渐进性气流受限致肺功能下降,后期可能会发展为肺动脉高压、肺心病等危重疾病[3]。COPD的病理特征还包括累及大小气道、肺泡、支气管及肺血管的慢性炎症,炎症细胞的逐渐浸润也会不断加重COPD病情[4]。近年来,有研究[5]发现机体营养状况与COPD的疾病进展关系密切,且对COPD的预后和评估均有指示意义。1,25-二羟基维生素D3[(1,25-(OH)2Vitamin D3),1,25(OH)2D3]、钙、镁都是人体重要的营养指标,1,25(OH)2D3参与多种机体炎性反应,可以影响淋巴细胞的增殖和分化、调节免疫,钙离子(Calcium ion,Ca2+)、镁离子(Magnesian ion,Mg2+)都参与调节平滑肌收缩,在呼吸道相关疾病进展中有重要作用[6-8]。目前关于COPD患者气道炎症反应、肺功能与1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+的关系研究相对少见,因此本研究主要探究COPD患者气道炎症反应、肺功能与1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平的相关性,报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2021年1月至2022年10月在我院就诊并接受治疗的COPD住院患者48例(急性加重组)和COPD门诊随访患者48例(稳定组)。病例纳入标准:①结合症状体征、胸部X线、肺功能检查等确诊为COPD和COPD急性加重[9-10];②患者资料完整;③年龄≥18岁;④所有患者及家属均知情同意。排除标准:①其他可能引起症状的肺部疾病如肺结核、支气管扩张、肺癌等;②合并气胸、大片肺炎、胸腔积液、大面积肺栓塞等;③合并严重器质性疾病如急性心衰、急性心梗、肝肾功能不全等;④难以控制的糖尿病;⑤自身免疫性疾病;⑥近6个月未使用过任何形式的维生素D、钙、镁补剂及未接受过影响维生素D、钙、镁代谢的药物。以40例同期无COPD病史的健康者为对照组。三组性别、年龄、体重指数(BMI)、吸烟史比较差异无统计学意义(均P>0.05),具有可比性,见表1。本研究经本院医学伦理委员会审批通过。

表1 三组一般资料比较

1.2 研究方法 采用CLD 88 sp呼出气一氧化氮(Fractional exhaled nitric oxide,FeNO)分析仪(瑞士ECO PHYSICS公司)检测所有受检者FeNO水平,检查前2 h禁止食用含氮食物,禁止饮用含咖啡因饮品,避免剧烈体力运动、主动或被动吸烟,FeNO检测需在肺功能测定前后4 h进行。采用双抗体夹心法检测C反应蛋白(C-reaction protein,CRP)和降钙素原(Procalcitonin,PCT),CRP试剂盒由光景生物科技(苏州)有限公司提供,PCT试剂盒由深圳市国赛生物技术有限公司提供。采用Master Screen肺功能仪(德国Jaeger公司)检测所有受检者一秒用力呼气容积(FEV1)和用力肺活量(Forced expiratory volumone second,FVC),第一秒用力呼气末容积(FEV1/FVC)。抽取所有受检者肘静脉血匀速离心后分离血清,存储于-70 ℃冰箱待测。采用胶体金法检测所有受检者1,25(OH)2D3,1,25(OH)2D3检测试剂盒由江苏宜偌维盛生物技术有限公司提供;采用BP100PLUS多参数生化分析仪(美国Nova Biomedical公司)检测所有受检者血清Ca2+、Mg2+水平。

2 结 果

2.1 三组气道炎症指标比较 三组FeNO、CRP、PCT水平组间比较差异有统计学意义(均P<0.05),稳定组和急性加重组的FeNO、CRP、PCT水平均高于对照组,急性加重组的FeNO、CRP、PCT水平高于稳定组,差异有统计学意义(均P<0.05),见表2。

表2 三组气道炎症指标比较

2.2 三组肺功能指标比较 三组FEV1、FEV1/FVC水平组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05),稳定组和急性加重组的FEV1、FEV1/FVC水平均低于对照组,急性加重组的FEV1、FEV1/FVC水平低于稳定组,差异有统计学意义(均P<0.05)。见表3。

表3 三组肺功能指标比较

2.3 三组1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平比较 三组1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平组间比较差异有统计学意义(均P<0.05),稳定组和急性加重组的1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平均低于对照组,急性加重组的1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平低于稳定组,差异有统计学意义(均P<0.05)。见表4。

表4 三组1,25(OH)2D3 、Ca2+、Mg2+水平比较

2.4 气道炎症指标与1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平的相关性 Pearson相关性分析显示,FeNO、CRP、PCT与1,25(OH)2D3水平呈负相关(均P<0.05),FeNO、CRP、PCT与Ca2+水平呈负相关(均P<0.05),FeNO、CRP、PCT与Mg2+水平呈负相关(均P<0.05)。见表5。

表5 气道炎症指标与1,25(OH)2D3 、Ca2+、Mg2+水平的相关性

2.5 肺功能指标与1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平的相关性 Pearson相关性分析显示,FEV1、FEV1/FVC与1,25(OH)2D3水平呈正相关(均P<0.05),FEV1、FEV1/FVC与Ca2+水平呈正相关(均P<0.05),FEV1、FEV1/FVC与Mg2+水平呈正相关(均P<0.05)。见表6。

表6 肺功能指标与1,25(OH)2D3 、Ca2+、Mg2+水平的相关性

2.6 COPD急性加重危险因素分析 以COPD急性加重为因变量(是=1,否=0),以FeNO、CRP、PCT、FEV1、FEV1/FVC、1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+等连续变量为协变量,Logistics回归分析显示,CRP、PCT是COPD急性加重的危险因素(均P<0.05),FEV1、FEV1/FVC、1,25(OH)2D3是COPD急性加重的保护因素(均P<0.05)。见表7。

表7 COPD急性加重危险因素分析

3 讨 论

COPD是一种进行性呼吸疾病,受到香烟、粉尘、烟雾等有害颗粒及呼吸道反复感染的外部因素影响,还受到遗传等内部因素影响,二者之间还存在相互作用[11-12]。COPD多迁延,具有高度异质性,可累及其他脏器或全身,是一种复杂的临床综合征。目前临床认为COPD的发病机制包括炎症机制、免疫机制及氧化-抗氧化失衡等,但COPD机制仍未完全解析,COPD的治疗方向还有待挖掘[13]。

维生素D是人体不可或缺的营养元素,1,25(OH)2D3作为维生素D主要存在形式,在血液中约占所有维生素D的95%,性质稳定,被认为是衡量机体维生素D水平的最佳指标,1,25(OH)2D3缺乏会引发机体多种慢性疾病;Ca2+、Mg2+也是人体非常重要的营养元素,Ca2+在神经调节、血液凝固、肌肉收缩、提高免疫力中起着重要作用,Ca2+缺乏会导致细胞壁渗透性增加、心肌收缩力下降、肌肉痉挛、骨质疏松等,Mg2+是维持神经、肌肉和心脏应激性的重要离子,Mg2+缺乏会导致免疫力降低、抗氧化能力下降、肿瘤发生率增加等。与对照组比较,稳定组和急性加重组的1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平均降低,且急性加重组的1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平低于稳定组,表明了随着COPD病情进展程度的加重,1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平会随之下降,提示了1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平与COPD病情发展密切相关。张连霞等[14]研究指出相较于COPD患者,COPD急性加重患者的25(OH)2水平明显降低,与本研究趋势相符。陈锋等[15]也发现,随着COPD急性加重患者发作次数增加,Ca2+、Mg2+水平呈降低趋势,并且血清Mg2+是COPD急性加重的主要影响因素。

COPD的病理基础是气道炎症和气道重塑,支气管、肺实质、肺血管内存在巨噬细胞、中性粒细胞与淋巴细胞,这些炎症细胞、上皮细胞受到外界刺激就会释放炎症介质,在COPD的发生发展中起到重要作用[16]。FeNO是气道炎症标志物,对气流阻塞相关疾病具有良好诊断作用,FeNO升高意味着存在气道慢性炎症。PCT是细菌感染标志物,绝大部分的COPD急性发作是由感染进一步造成的,此时PCT会异常增加,因此PCT可以对细菌感染进行预测。CRP是全程反应蛋白,可以反映全身性炎症变化,继而判断COPD病情发展状况。与对照组比较,稳定组和急性加重组的FeNO、CRP、PCT水平均升高,急性加重组的FeNO、CRP、PCT水平高于稳定组,表明了随着COPD病情进展程度的加重,FeNO、CRP、PCT水平会随之升高,符合目前研究现状。张盛斌等[17]发现随着COPD病情加重,1,25(OH)2D3、CD3+、CD4+、CD4+/CD8+水平会降低,CRP、PCT水平会升高,与本研究部分结果相似。研究还发现1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平与FeNO、CRP、PCT分别呈负相关,提示了随着COPD患者疾病发展,1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平会降低,FeNO、CRP、PCT会升高,说明提高患者营养状态有利于控制COPD。王丽娟等[18]也发现血清1,25(OH)2D3水平与COPD疾病进展呈负相关,与本研究结论相符。

肺功能检测是反映COPD通气功能的最常用指标,研究发现稳定组和急性加重组的FEV1、FEV1/FVC水平均低于对照组,急性加重组的FEV1、FEV1/FVC水平低于稳定组,与崔立慧等[19]研究结果相似,并且1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+水平分别与FEV1、FEV1/FVC呈正相关,提示了随着COPD病情发展,1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+、FEV1、FEV1/FVC水平均会降低。祁永梅等[20]报道COPD患者的肺功能与1,25(OH)2D3呈正相关,对COPD临床诊断具有参考价值。目前关于Ca2+、Mg2+水平与COPD气道炎症和肺功能的相关报道较少见,有待深入研究。本研究Logistics回归分析结果显示,CRP、PCT是COPD急性加重的危险因素,FEV1、FEV1/FVC、1,25(OH)2D3是COPD急性加重的保护因素,提示了对COPD急性患者CRP、PCT进行干预有一定机会可以降低COPD急性加重发病率。

综上所述,1,25(OH)2D3、Ca2+、Mg2+可能通过影响气道炎症和肺功能来推进COPD发展,其水平与FeNO、CRP、PCT等气道炎症指标呈负相关,与FEV1、FEV1/FVC等肺功能指标呈正相关,CRP、PCT是COPD急性加重的危险因素,FEV1、FEV1/FVC、1,25(OH)2D3是COPD急性加重的保护因素,但其具体机制还有待深入研究。