COPD急性加重期和穩定期血清炎性因子水平及其與肺功能的關系

孫世民，張 珠，王云雀

COPD的病因可能與肺組織對有害氣體及顆粒的異常炎性反應有關，以呼吸道的慢性非特異性炎性反應為病理基礎[1-2]。也有專家認為，COPD不僅存在肺組織炎性反應，同時也存在全身炎性反應，整個機體動員過程中，有多項炎性細胞和炎性因子參與[3]。本研究對COPD患者急性加重期和穩定期炎性因子變化進行比較，以探討疾病整個病程發展過程中機體炎性反應的動態變化，從而為COPD疾病進程研究及臨床診斷提供依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2010年3月—2013年9月我院呼吸內科住院確診的COPD患者450例為研究對象，診斷標準符合中華醫學會呼吸病學分會慢性阻塞性肺病診療指南(2007年)，并排除：嚴重心、肝、腎、肺功能障礙，凝血功能障礙，糖尿病，高血壓，系統性紅斑狼瘡，嚴重精神分裂癥等患者及近期有服用糖皮質激素、免疫抑制劑者。其中，急性加重期207例，男147例、女60例，年齡49～72歲，平均年齡(56.2±6.4)歲，病史7 ～25年，肺功能Ⅰ～Ⅲ級，吸煙指數200～400年支。穩定期243例，男173例、女70例，年齡48～74歲，平均年齡(56.7±11.5)歲，病史8～24年，肺功能Ⅰ～Ⅲ級，吸煙指數200～400年支。另選取我院同時期體檢健康者100例為對照組，其中男59例，女41例；年齡48～73歲，平均年齡(56.5±4.5)歲。各組患者年齡、性別具有均衡。本研究服從紐倫堡準則，符合赫爾辛基宣言，經我院倫理委員會討論，批準進行，并向所有受試者詳細介紹研究獲得收益及風險，受試者知情同意并自愿參加。

1.2 實驗室檢查 患者入院后次日清晨，對照組體檢時，空腹，安靜狀態下抽取肘靜脈血10 ml，離心半徑5 cm,3 000 r/min,離心10 min,離心后分離血清，-20 ℃保存備用。以雙抗體夾心法ABC-酶聯免疫吸附試驗(ELISA)法檢測血清中白介素(IL)-2、IL-6、IL-8、IL-1β、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、干擾素γ(IFN-γ)、結締組織生長因子(CTGF)水平，試劑來自北京中杉金橋生物科技有限公司，按說明書進行操作。

1.3 肺功能測定 利用肺功能儀(德國JAEGER公司生產，型號H21014125)進行通氣測定，并分別記錄一秒用力呼氣容積(FEV1)、用力肺活量(FVC)及FEV1占預計值的百分比(FEV1%)。以中華醫學會呼吸系統疾病分會慢性阻塞性肺疾病學組(2007年)標準對肺功能進行分級，共分為4級：I級(輕度COPD)：輕度氣流受限(FEV1/FVC<70%但FEV1%≥80%)，通常可伴有或不伴有咳嗽、咳痰。此時患者本人可能還沒認識到自己的肺功能是異常的。Ⅱ級(中度COPD)：氣流受限進一步惡化(50%≤FEV1%<80%)并有癥狀進展和氣短，運動后氣短更為明顯。此時，由于呼吸困難或疾病的加重，患者常去醫院就診。Ⅲ級(重度COPD)：氣流受限進一步惡化(30%≤FEV1%<50%)，氣短加劇，并且反復出現急性加重，影響患者的生活質量。Ⅳ級(極重度COPD)：嚴重的氣流受限(FEV1%<30%)或者合并有慢性呼吸衰竭。此時，患者的生活質量明顯下降，如果出現急性加重則可能有生命危險。

2 結果

2.1 3組炎性因子水平比較 3組IL-1β、IL-2、IL-8、TNF-α、IFN-γ、CTGF比較，差異有統計學意義(P<0.05)；其中，與對照組比較，穩定期患者IL-2降低，IFN-γ、CTGF升高，急性加重期患者IL-1β、IL-8、TNF-α、IFN-γ、CTGF升高，IL-2降低，差異均有統計學意義(P<0.05)；與穩定期比較，急性加重期患者IL-1β、IL-8、TNF-α、IFN-γ、CTGF升高，IL-2降低，差異均有統計學意義(P<0.05)。3組IL-6水平比較，差異無統計學意義(P>0.05，見表1)。

表1 3組炎性因子水平比較

注：IL-1β=白介素1β，IL-2=白介素2，IL-6=白介素6，IL-8=白介素8，TNF-α=腫瘤壞死因子α，IFN-γ=干擾素γ，CTGF=結締組織生長因子；與對照組比較，*P<0.05；與穩定期比較，△P<0.05

2.2 3組患者肺功能檢測指標比較 3組FEV1、FEV1/FVC和FEV1%比較，差異有統計學意義(P<0.05)；其中，穩定期和急性加重期患者較對照組FEV1、FEV1/FVC和FEV1%降低，差異均有統計學意義(P<0.05)；急性加重期較穩定期患者FEV1、FEV1/FVC和FEV1%降低，差異均有統計學意義(P<0.05，見表2)。

Table2 Comparison of pulmonary function examination indicators among 3 groups

組別例數FEV1(L)FEV1/FVC(%)FEV1%(%)對照組10074.25±14.6887.12±17.1595.62±37.15穩定期24359.65±14.85*68.59±26.58*84.51±17.45*急性加重期20743.52±15.42*△55.95±21.74*△64.58±14.21*△F值11.2638.95219.652P值<0.05<0.05<0.05

注：FEV1=一秒用力呼氣容積，FVC=用力肺活量，FEV1%=FEV1占預計值的百分比；與對照組比較，*P<0.05；與穩定期比較，△P<0.05

2.3 肺功能分級與炎性因子關系 多分類Logistic回歸分析結果顯示，IL-1β、IL-2、IL-8、TNF-α、IFN-γ、CTGF與肺功能有回歸關系(見表3)。

3 討論

目前研究認為，COPD發展過程中，肺組織不同部位均可檢測到CD4+、CD68+和巨噬細胞增多[4]。這些增多的炎性細胞釋放多種炎性因子，如IL-6、IL-8、TNF-α等，使已經受損的肺組織和功能受到進一步影響，并導致病情發展和中性粒細胞炎性反應。而中性粒細胞是參與COPD 病程的主要炎性細胞。壞死的中性粒細胞增多,不斷釋放物質損傷肺組織,持續損傷的肺組織不能完全修復,導致了COPD的形成[5]。了解急性加重期炎性因子之間的相關性，對指導臨床治療COPD 和其嚴重程度的判斷有一定意義。

炎性因子IL-8是白細胞趨化因子，能吸引中性粒細胞,與中性粒細胞表面受體結合,導致其趨化和變形,細胞內游離鈣離子濃度一過性升高,又誘導氣道上皮細胞分泌IL-8，導致IL-8的進一步增多,形成 “炎性循環”,造成管壁增厚和管腔狹窄,導致氣流阻塞[6]。IL-6是B細胞增殖分化的重要炎性細胞因子,誘導抗原刺激的B淋巴細胞成熟,釋放全身性的急性期反應物[7]。在COPD加重期氧化物質生成增加可導致IL-6水平上升,炎性反應加重。TNF是感染反應的一種重要遞質，在COPD中能使內皮細胞表達黏附分子,黏附白細胞在炎癥部位聚集。TNF-α能激活巨噬細胞和中性粒細胞,使其細胞毒性增加,釋放更多細胞因子如IL-6、IL-8和其他炎性細胞趨化因子。TNF-γ能促進中性粒細胞的細胞外蛋白分解,增多的蛋白分解作用是肺氣腫形成機制之一。CTGF促進成纖維細胞增殖、遷移和分化作用，CTGF與血管、肺和肝臟等許多器官纖維化密切相關，因此CTGF可能有助于COPD的發展。

表3 肺功能分級與細胞因子關系的多分類Logistic回歸分析

Table3 Multinomial Logistic regression analysis on the correlation between level of serum inflammation factors and fractionation of pulmonary function

細胞因子βOR值95%CIP值Ⅰ級 IL-1β0.0181.152(1.056,1.352)<0.05 IFN-γ0.0891.245(1.185,1.458)<0.05Ⅱ級 IL-80.0691.405(1.369,1.541)<0.05 TNF-α0.6511.751(1.426,2.031)<0.05 CTGF0.9551.851(1.589,2.145)<0.05Ⅲ級 IL-2-0.4120.335(0.265,0.415)<0.05 IL-80.7451.625(1.444,1.965)<0.05 TNF-α1.2363.215(2.951,3.458)<0.05

本研究中選擇IL-1β、IL-8、TNF-α及CTGF等指標，均為體液免疫中刺激機體進一步釋放炎性遞質的細胞因子[8]，可以反映COPD炎性反應的擴大現象。研究結果發現，急性加重期患者IL-1β、IL-8、TNF-α、IFN-γ、CTGF 升高，IL-2降低，提示：除IL-2外，多種炎性因子均出現不同程度增加，COPD 的進程與機體炎癥以及免疫失衡有重要聯系。同時，對患者肺功能和炎性因子的相關性研究中也發現，穩定期和急性加重期患者較對照組FEV1、FEV1/FVC和FEV1%降低，IL-6、IL-1β、TNF-α及CTGF等炎性因子與肺功能的分級呈正相關，可影響患者肺功能狀況。這與國外學者研究結果基本一致[9]。楊興慧等[10]對COPD下呼吸道細菌定植的動態變化與肺功能和痰細胞因子的關系進行研究，并對痰液中細胞因子與FEV1和FVC關系進行分析，結果證明兩者存在明顯相關關系，本研究結果與之基本一致。

綜上所述，IL-1β、IL-8、TNF-α、IFN-γ、CTGF 升高是COPD急性加重的主要指標,IL-8和TNF-α作為主要的炎性遞質可能參與了COPD的病情進展且與肺功能之間存在明顯相關性。CTGF還可導致機體成纖維細胞活化，使肺組織通氣、彌散功能障礙，造成肺功能惡化。關于外周血IL-1β、IL-8、TNF-α和CTGF水平作用機制，還需設計詳細的試驗方案進一步觀察研究。

1 范春紅，李時悅.IL-32、IFN-γ、IL-1β與慢性阻塞性肺疾病的研究[J].中國醫藥導報，2011,8(3)：17-20.

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3 Miravitlles M，Soler-Cataluna JJ,Calle M,et al.Treatment of COPD by clinical phenotypes,putting old evidence into clinical practice[J].Eur Respir J,2012,126(11):112-116.

4 劉洪，張弛.慢性阻塞性肺疾病氣管炎癥與細胞因子水平變化的研究[J].中國綜合臨床，2004,20(4)：745-747.

5 閆芳，焦克崗，郗慧.血清細胞因子及急性期反應蛋白與COPD患者抑郁情緒的相關分析[J].臨床肺科雜志，2011,16(10)：1514-1516.

6 曾建紅，黃健瑩，曾軍，等.COPD患者治療前后血液細胞因子變化的檢測與意義[J].臨床肺科雜志，2013,18(8)：1403-1405.

7 鮑舟軍，王曄凱，李翊衛，等.慢性阻塞性肺疾病伴肺炎患者中血清IL-6、TNF-α、AAG檢測價值比對研究[J].醫學研究雜志，2012,41(6)：137-139.

8 王玲玲，趙明靜，毛世濤，等.不同分期老年COPD患者外周血中CD4+、Foxp3+調節性T細胞變化及其與肺功能改變的相關性[J].中國老年學雜志，2012，32(2)：223-225.

9 Jensen MH,Cichosz SL,Hejlesea OK,et al.Clinical impact of home telemonitoring on patients with chronic obstructive pulmonary disease[J].Telemed J E Health,2012,18(9):674-678.

10 楊興慧，王浩彥.慢性阻塞性肺疾病下呼吸道細菌定植的動態變化與肺功能和痰細胞因子的關系[J].中國全科醫學，2011,14(2)：391-393.