慢性阻塞性肺疾病患者的全身炎癥反應與氣道炎癥反應的變化及相互關系①

穆林 劉紹坤 向旭東

(1.長治醫學院附屬和平醫院呼吸科 山西長治 150040; 2.中南大學湘雅醫院二院呼吸科 長沙 410001)

目前對COPD發病的原因和機制還未完全闡明,其發病機制主要有:細胞因子炎癥學說;氧化應激;蛋白酶-抗蛋白酶失衡學說等[1]。本文通過檢測COPD急性加重期和治療緩解后患者外周血、誘導痰液中IL-8、TNF-α、CRP的變化并進行肺功能測定,以探討COPD患者不同分期全身炎癥反應以及其與局部氣道炎癥的關系。

1 臨床資料

1.1 一般資料

收集2007年11月至2008年6月附屬醫院呼吸內科住院的62例COPD患者,其入院時為急性發作。男51例,女11例,年齡(51±9.7)歲(46～71歲)。所有患者均行肺功能檢查,加重期組經正規治療1周以上臨床癥狀緩解者為緩解期組。入院后第1天同時采取外周血和進行誘導痰檢查,并做肺功能檢查。之后給予常規祛痰、抗感染、平喘等治療10～14d,待病情緩解后、等待出院的患者重復上述檢查。COPD診斷均符合慢性阻塞性肺疾病診治指南[1]的診斷標準。

排除標準:入院前4周及住院期間局部或全身應用糖皮質激素治療的COPD患者;合并哮喘、支氣管擴張、腫瘤、結締組織病、糖尿病、甲狀腺功能亢進、高血壓病、嚴重左右心功能衰竭(心功能Ⅲ、Ⅳ級)者。

1.2 標本采集與保存

1.2.1 誘導痰的采集、處理和質量控制 參照文獻[2]的方法進行。

1.2.2 血標本的采集與保存 入院后空腹抽取靜脈血6mL,注入試管中,離心25oorpm,15～20℃,10～20min,吸取血清放入即Ependoff管中,-70℃低溫保存以備統一檢測。COPD緩解期再予空腹抽取靜脈血6mL,立即同上述方法離心血清,放于-70℃冰箱保存,以待檢測IL-8,TNF-α,CRP。

1.3 主要試劑,儀器

1.3.1 主要試劑 IL-8,TNF-αELISA試劑盒購于上海森雄科技實業有限公司0.1%二硫蘇糖醇(DTT)(長治醫學院中心實驗室提供)。

1.3.2 主要儀器 日本產OLYMPUSAU2700全自動生化分析儀,肺功能儀(SensorMedicsLtd,USA),BX41TF光學顯微鏡(日本OLYMPUS公司),AG245電子天平(瑞士Metler-Toledo公司),20-200uL的微量移液器,血球計數板(上海醫學光學儀器廠制),美國產BIO-RAD680酶聯免疫檢測儀,日本產SANYO超低溫冰箱,德國產Heraeus離心機,上海躍進醫療器械廠產PYX－DHS－35XYO－B孵育箱等。

1.4 IL-8和TNF-α的測定

痰液及血清IL-8和TNF-α測定應用雙抗體夾心ABCELISA法,試劑盒購于上海森雄科技實業有限公司。

1.5 CRP的測定

CRP用散射比濁法測定,儀器:貝克曼免疫生化系統(Beckman immuno-chemis-systems)。

1.6 肺功能檢測

所有患者入院第1天和第14天均使用肺功能儀測定FEV1.0,并計算出FEV1.0占預計值百分數(FEV1.0pre)等。

1.7 統計學處理

2 結果

2.1 一般資料COPD患者的臨床特征(表1)

本研究是COPD患者的前后對照研究,62例患者均符合COPD標準。62例AECOPD患者入院當天和經治療10～14d臨床癥狀緩解后分別進行誘導痰檢查,10例不能耐受痰誘導過程,7例痰標本質量不合格而退出研究,最終順利完成痰誘導且痰標本合格患者有45例,均有吸煙史,6例仍吸煙,39例已戒煙。

表1 COPD患者的臨床特征(±s)

表1 COPD患者的臨床特征(±s)

例數 (男/女)年齡(歲)吸煙指數(年支)BMI(kg/ m2)FEV1(L)FEV1.0pre(%)FEV1/ FVC(%)45 (34/11)51 ±9.7 869±501 22.56±3.54 1.08±0.28 47.4±5.61 53.2±10.2

表2 治療前后痰液IL-8,TNF-α,CRP水平以及FEV1.0pre結果(±s)

表2 治療前后痰液IL-8,TNF-α,CRP水平以及FEV1.0pre結果(±s)

IL-8 (pg/mL)TNF-α(pg/mL)CRP(mg/L)FEV1.0pre(%)治療前 1430.00±932.56 254.75±243.32 31.30±18.64 47.40±5.61治療后 751.63±431.29 124.36±113.38 4.34±1.43 61.70±4.29 P值 P<0.01 P<0.01 P<0.01 P<0.01

表3 治療前后血清IL-8,TNF-α,CRP水平(±s)

表3 治療前后血清IL-8,TNF-α,CRP水平(±s)

IL-8(pg/mL)TNF-α(pg/mL)CRP(mg/L)治療前 236.58±68.74 98.68±70.87 18.73±14.45治療后 105.24±34.52 54.73±28.32 4.97±1.75

表4 痰液IL-8,TNF-α,CRP水平與FEV1.0pre的相關性分析

表5 血清IL-8,TNF-α,CRP水平與FEV1.0pre的相關性分析

表6 痰液與血清IL-8,TNF-α,CRP水平的相關性分析

表7 相關性分析結果

圖1 治療前后痰液IL-8,TNF-α比較(P<0.01)

圖2 治療前后痰液CRP比較(P<0.01)

圖3 治療前后血清IL-8,TNF-α比較(P<0.01)

2.2 治療前后痰液IL-8,TNF-α,CRP水平的變化以及FEV1.0pre結果(表2,圖1、2、5)

經治療后FEV1.0pre明顯改善(P<0.01),痰液IL-8,TNF-α和CRP水平顯著降低(P<0.01,P<0.01,P<0.01)。

2.3 治療前后血清IL-8,TNF-α和CRP水平的變化(表3,圖3、4)

經治療后血清IL-8,TNF-α和CRP水平顯著降低(P<0.01,P<0.01,P<0.01)。

圖4 治療前后血清CRP比較(P<0.01)

圖5 治療前后FEV1.0pre比較(P<0.01)

2.4 IL-8,TNF-α和CRP與肺功能的相關性

2.4.1 痰液IL-8,TNF-α和CRP與肺功能的相關性 痰液IL-8,TNF-α和CRP與FEV1.0pre呈顯著負相關(表4)。

2.4.2 外周血清IL-8,TNF-α,CRP與肺功能的相關性 外周血清IL-8,TNF-α,CRP與FEV1.0pre呈明顯負相關（表5）。

2.5 痰液與血清IL-8,TNF-α,CRP水平的相關性

比較痰液IL-8和TNF-α與血清TNF-α水平,顯示無明顯相關(分別為r=0.492,P>0.05;r=0.412,P>0.05),痰液CRP與血清水平呈顯著正相關,見表6。

3 討論

IL-8是細胞趨化因子家族中的主要組成成分,作用是參與炎癥過程中性粒細胞和T淋巴細胞的聚集和活化,從而參與炎癥反應和調節免疫[3],結果使COPD患者氣道黏膜中大量的中性粒細胞及T淋巴細胞浸潤。本實驗結果證實COPD急性發作時外周血清及誘導痰上清液中IL-8均明顯高于緩解期水平(均P<0.01)與FEV1.0pre呈負相關,可見IL-8是肺功能下降的重要影響因素之一,可能起著維持,甚至加重氣道和全身炎癥的重要作用,并在一定程度上反映氣道和全身炎癥的嚴重程度。

國內外有許多資料均已證實TNF-α對氣道炎癥具有促進作用:COPD大鼠血清、BALF中的TNF-α濃度較正常對照組增高,且后者還與白介素-8(IL-8)相互作用,通過激化中性粒細胞等炎癥細胞共同參與COPD發病,在COPD氣道炎癥的持續和放大中起到重要作用,說明其在COPD發病中具有重要意義［4～6］。

本實驗結果證實COPD急性發作時外周血清及誘導痰上清液中TNF-α均明顯高于緩解期水平(均P<0.01)并與FEV1.0pre呈負相關,提示TNF-α在COPD氣道和全身炎癥的持續中起到重要作用,在COPD發病中具有促進作用。

CRP是一種急性時相蛋白,當組織發生急性炎癥時,由巨噬細胞釋放的IL-6可刺激肝臟合成大量CRP,使血清CRP濃度升高,是最為敏感的炎癥蛋白[7]。本研究通過檢測急性發作與治療緩解后COPD患者血、痰CRP水平,發現血、痰CRP水平與肺功能指標呈負相關(均P<0.05),且與病情變化、嚴重程度具有一致性,反過來提示血CRP對COPD氣道炎癥、急性發作及病情嚴重性判斷也具有一定價值。

有作者提出COPD患者除局部氣道炎癥外,同時存在全身炎癥[7～8],且與患者心功能不全、呼吸肌無力、營養不良及其他臟器損害[9]等有關。但是,COPD全身炎癥是否由于局部氣道炎癥泛濫,導致炎性因子進入血液循環,對此研究甚少。本研究結果顯示,COPD患者外周血TNF-α、IL-8水平在急性發作期明顯升高(均P<0.01),但是與痰液中相應細胞因子水平無顯著相關(P>0.05),表明COPD患者急性加重時全身炎癥反應與局部氣道炎癥反應增強,但是二者不相一致,可能因二者具有不同的產生和調節途徑。最初認為導致全身炎癥反應的原因是肺部炎癥細胞溢出至體循環所致,而近年的研究結果表明,骨骼肌來源的炎癥均可成為COPD全身炎癥的潛在原因,老齡和吸煙本身也可能導致全身炎癥反應[10]。

同時本研究結果還顯示,痰液與外周血CRP水平顯著相關(P<0.01),血、痰CRP水平與肺功能指標呈負相關(均P<0.01),這一結果似乎提示全身炎癥反應與局部氣道炎癥有相關性,除考慮結果的客觀存在以外,還可能和以下因素有關:(1)TNF-α、IL-8均由炎癥細胞分泌,而CRP由巨噬細胞釋放的IL-6刺激肝臟合成;(2)白細胞介素-1b(IL-1b)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)也是CRP合成的重要調節因子[11～13]。炎癥時,活化的巨噬細胞分泌IL-6誘導肝細胞產生CRP,而TNF-α是IL-6的強誘導劑;(3)近來有文獻報道,呼吸道自身也存在CRP自分泌現象[14]。綜上所述,可能TNF-α、IL-8的產生機制與CRP存在差異,CRP存在兩種分泌機制,也可能是由于TNF-α促進CRP分泌的后效應的影響,由于觀測時間較短,確切原因有待于進一步研究證實（圖1、2、3、4、5、表7)。

[1]中華醫學會呼吸病學分會慢性阻塞性肺疾病學組.慢性阻塞性肺疾病診治指南[J].中華結核和呼吸雜志,2007,15(7):453～460.

[2]曾勉,吳健鋒,謝燦茂,等.慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者規范化痰誘導安全性的初步研究[J].中華結核和呼吸雜志,2005,28:238～241.

[3]Smith WB,Gamble JR,Clark Lewisi,et al.Interleukin-8 induces neutrophil transendothelial migration[J].Immunology,1991:65～72.

[4]張永,程德云,王慧,等.慢性阻塞效肺疾病大鼠白細胞介素-8和腫瘤壞死因子-α與氣道炎癥的關系研究[J].中國呼吸與危重監護雜志,2003,2(6):355～359.

[5]林挺巖,李玉珠,李志鷹,等.慢性阻塞效肺疾病血白細胞介素-8、腫瘤壞死因子-α、內皮素與肺功能的關系[J].福建醫科大學學報,2000,34(4):347～399.

[6]董平,孔令敏,陳文靖,等.COPD急性發作期白細胞介素-8、腫瘤壞死因子-α的表達與預后分析[J].中國廠礦醫學,2002(2):99～100.

[7]Malo O,Sauleda J,Busquets X,et al.Systemic inflammation during exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease[J].Arch Broncopneumol,2002,38:172～176.

[8]Vernooy J H,Kucukaycan M,Jacobs JA,et al.Local and systemic inflammation in patients with chronic obstructive pulmonary disease:Soluble tumor necrosis factor receptors are increased in sputum[J].Am J Respir Crit Care Med,2002,166(9):1218～1224.

[9]Agusti AG,Noguera A,Sauleda J,et al.Systemic effects of chronic obstructive pulmonary disease[J].Eur Respir J,2003,21(2):347～360.

[10]Agusti A.Systemic effects of chronic obstructive pulmonary disease:what we know and what we don,t know(but should)[J].Proc Am Thorac Soc,2007,4:522～525.

[11]Jialal I,Stein D,Balis D,et al.Effects of hydroxymethyl glutaryl coenzyme A reductase inhibitor therapy on high senstitve C-reactive protein levels[J].Circulation,2001,103:1933.

[12]Steel D M,Whitehead A S.The major acute phase reactants:C-reative protain,serum amyloid P component and serumamyloid A protein[J].Immunol Today,1994,15:81.

[13]Buck C,Bundschu J,Gallati H,et al.Interleukin-6:a sensitive parameter for the early diagnosis of neonatal bacterial infection[J].Pediatrics,1994,93:54.

[14]Anderson GP.COPD,asthma and C-reactive protein[J].Eur Resp ir J,2006,27(5):874～876.