活性維生素D對老年慢性阻塞性肺疾病病人免疫狀態及肺功能的影響研究

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種不完全可逆氣流受限的慢性疾病。細胞因子干擾素(IFN)- γ、腫瘤壞死因子(TNF)- α是由Th1細胞分泌的,白介素(IL)- 4、IL- 10是由Th2細胞分泌的。近年來,Th1/Th2失衡被認為與COPD密切相關[1]。活性維生素D具有免疫調節的作用,在許多疾病的治療中發揮巨大的作用[2]。本研究選擇穩定期的老年COPD病人,服用骨化三醇6個月及12個月后,觀察骨化三醇對肺功能及Th1/Th2分泌細胞因子的影響。

1 材料和方法

1.1 一般資料 選擇2014年1月至2015年12月在昆山市第一人民醫院呼吸內科及老年醫學科門診就診的穩定期COPD病人124例,男83例,女41例;年齡 63～88歲,平均(73.68±7.68)歲。研究對象均為COPDⅡ～Ⅳ級的穩定期病人,符合慢性阻塞性肺疾病的診斷標準[3]:即用支氣管舒張劑后同時滿足第一秒用力呼氣容積(FEV1)/用力肺活量(FVC)<70%和第1秒用力呼氣容積占預計值百分比(FEV1%pred)<80%;近期無急性加重、治療方案無特殊改變。排除合并其他影響肺通氣疾病者以及對骨化三醇過敏的病人。所有研究對象均簽署知情同意書。研究過程中如出現失訪或急性加重,立即終止研究。124例老年COPD病人中共有45例完成本研究。

1.2 方法

1.2.1 研究方法:收集研究對象的一般資料(如年齡、性別),測定肺功能及外周血中IFN- γ、TNF- α、IL- 4、IL- 10的濃度;隨后給予骨化三醇(美國羅氏公司) 0.25 μg/d口服,并于給藥后6個月及12個月后重復測定肺功能以及細胞因子的濃度。

1.2.2 肺功能測定:所有研究對象吸入沙丁胺醇200 μg ，20 min后采用Chest- 25F 肺功能儀(日本捷斯特公司)測定肺功能參數,即FEV1、FVC、FEV1/FVC。

1.2.3 細胞因子檢測:晨起抽取空腹肘靜脈血5 ml(肝素抗凝),2000 r/min離心5 min后取血清置于-80 ℃冰箱保存,待測。采用細胞因子微球檢測技術(Cytometric Bead Array, CBA)檢測病人血清中IFN- γ、TNF- α、IL- 4、IL- 10的濃度,測定儀器為FACSCalibur流式細胞儀(美國BD公司)。

2 結果

2.1 骨化三醇對肺功能的影響 服用骨化三醇6個月后,病人肺功能無明顯改善;服用12個月后,與治療前相比,FEV1%pred以及FEV1/FVC均增加,且差異具有統計學意義(P<0.05),見表1。

表1 骨化三醇對肺功能的影響(,n=45)

注:與治療前比較,*P<0.05

2.2 骨化三醇對Th1/Th2分泌細胞因子濃度的影響 與治療前相比,骨化三醇治療6個月后血清IFN- γ、TNF- α水平降低,IL- 4和IL- 10的水平上升,差異均具有統計學意義(P<0.05);治療12個月后,IFN- γ和TNF- α水平進一步降低,IL- 4和IL- 10水平近一步升高,差異具有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 骨化三醇治療前后血清炎性因子水平的變化

注:與治療前比較,*P<0.05;與治療后6個月比較,△P<0.05

3 討論

COPD是由不同炎癥細胞及炎性因子共同參與的一種氣道慢性炎癥,其中最主要的炎性因子包括IL- 6、TNF- α[4- 6]。Th前體細胞Th0在一定條件下會向Th1細胞以及Th2細胞分化,Th1細胞分泌IL- 1、IFN- γ、TNF- α、IL- 2、IL- 12,主要參與細胞免疫和遲發性超敏性炎癥反應,與炎癥細胞因子的產生有關;Th2細胞則分泌IL- 4、IL- 5、IL- 6、IL- 10、IL- 13,主要參與體液免疫應答,與感染的持續狀態及慢性化有關,可以抑制機體的免疫狀態,減少免疫性損傷。總之,在COPD的發病過程中,Th1細胞介導的細胞免疫對機體起保護作用,而Th2細胞介導的體液免疫則可削弱機體抗感染能力。因此,Th1/Th2失衡是導致慢性COPD病人肺功能惡化的重要因素之一。本研究選取Th1細胞的特征性細胞因子IFN- γ、TNF- α以及Th2的特征性細胞IL- 4、IL- 10作為評估老年COPD病人Th1/Th2失衡的指標。

維生素D是調節鈣磷代謝和機體生理功能的重要激素。人體維生素D中95%由紫外線照射皮膚合成,部分通過飲食攝入和維生素D補充獲得。其發揮重要作用的形式是1,25- (OH)2D3,即活性維生素D。美國第三次全國健康和營養調查報告指出,校正年齡、性別、身高、種族、吸煙史等變量,血清維生素D水平與肺功能密切相關。近年來研究顯示，COPD病人普遍存在維生素D缺乏的現象,且維生素D缺乏的嚴重程度與病情的嚴重程度相關。維生素D參與了COPD慢性氣道炎癥過程,其缺乏會導致呼吸道感染增加,降低肺功能。因此,維生素D的缺乏與COPD的發生發展及嚴重程度密切相關[7- 9]。

維生素D作為一種類固醇激素,在肺部被活化而發揮作用;在固有免疫反應中,維生素D可作用于單核- 巨噬細胞,增強宿主防御功能。維生素D缺乏可誘導單核- 巨噬細胞分泌IL- 6、TNF- α等炎性因子,也能抑制TNF- α對角蛋白細胞分泌基質金屬蛋白酶的誘導作用。COPD急性加重期和穩定期維生素D及細胞因子表達亦不同[10- 11]。

改善肺功能對于延緩COPD的進展,降低COPD的死亡率有著十分重要的意義[12]。本研究結果顯示,服用骨化三醇6個月并不能有效改善肺功能,但服用骨化三醇12個月后,老年COPD病人的肺功能得到了明顯的改善。另外,服用骨化三醇12個月也使得老年COPD病人的Th1型細胞因子IFN- γ、TNF- a表達降低,而Th2型細胞因子IL- 4、IL- 10的表達增加。由此可見,長期服用維生素D能通過調節老年COPD病人的Th1/Th2失衡的狀態而起到改善肺功能的目的。

[1] Hodge G, Nairn J, Holmes M, et al. Increased intracellular T helper 1 proinflammatory cytokine production in peripheral blood, bronchoalveolar lavage and intraepithelial T cells of COPD subjects[J]. Clin Exp Immunol, 2007, 150(1):22- 29.

[2] Korn S, Hubner M, Jung M, et al.Severe and uncontrolled adult asthma is associated with vitamin D insufficiency and deficiency[J]. Respir Res, 2013, 14:25.

[3] 中華醫學會呼吸學分會慢性阻塞性肺疾病組. 慢性阻塞性肺疾病診治指南[J]. 中華結核和呼吸雜志, 2013,36(4):255- 264.

[4] Kirkham PA, Barnes PJ. Oxidative stress in COPD[J]. Chest, 2013, 144(1):266- 273.

[5] 陸晶晶, 鄭永華, 尹琦, 等. 白介素6、白介素17與慢性阻塞性肺疾病相關性研究[J].臨床肺科雜志, 2010,15(7):940- 941.

[6] 張永, 程德云, 王慧, 等. 慢性阻塞性肺疾病大鼠肺內白細胞介素- 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.

[7] Janssens W, Bouillon R, Claes B, et al. Vitamin D deficiency is highly prevalent in COPD and correlates with variants in the vitamin D- binding gene[J]. Thorax, 2010, 65(3):215- 220.

[8] Zosky GR, Berry LJ, Elliot JG, et al. Vitamin D deficiency causes deficits in lung function and alters lung structure[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2011, 183(10):1336- 1343.

[9] 張平, 羅紅, 朱應群. 維生素D缺乏在慢性阻塞性肺疾病患者中患病率及對患者生活質量的影響[J]. 中南大學學報:醫學版, 2012, 37(8):802- 806.

[10] Persson LJ, Aanerud M, Hiemstra PS, et al. Chronic Obstructive pulmonary disease is associated with low levels of Vitamin D[J]. PLoS One, 2012, 7(6):e38934.

[11] 劉秀卿, 李卓成, 李延武. 慢性阻塞性肺疾病患者血清維生素D與炎癥因子和肺功能相關性研究[J]. 檢驗醫學與臨床, 2016, 13(13):1781- 1785.

[12] Jian W, Zheng J, Hu Y, et al. What is the difference between FEV1 change in percentage predicted value and change over baseline in the assessment of bronchodilator responsiveness in patients with COPD[J]. J Thorac Dis, 2013, 5(4):393- 399.