阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征患者血清HIF-1α、EPO 水平與認知的相關性

羅婧 郭軍紅

1山西醫科大學（太原030001）；2山西醫科大學第一醫院（太原030012）

亞致死性缺氧事件可以改善組織、器官對致死性缺氧損傷的耐受性產生腦保護效應，被稱為缺氧預處理（hypoxic preconditioning，HPC）。目前，缺氧預處理的神經保護作用被認為涉及多因素、多機制共同參與［1-2］。缺氧誘導因子-1α（hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α）可促進細胞對一些應激性損傷產生適應［3-5］。促紅細胞生成素（erythropoietin，EPO）可在星形膠質細胞和神經元中表達［6］，能減少缺氧缺血損傷，發揮腦保護作用［7-11］。阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS）主要特點是間歇性低氧，在形式上類似缺氧預處理模型。本實驗采用OSAHS 人群作為HPC 模型，觀察不同程度的OSAHS 人群體內HIF-1α及EPO的含量變化，不同程度的OSAHS 人群認知功能損害情況，并對HIF-1α及EPO 的含量變化與認知功能損害的相關性進行分析。

1 對象與方法

1.1 研究對象2018年1月至2018年7月就診于山西醫科大學第一醫院呼吸內科，并行多導睡眠圖檢測確診為OSAHS 患者60 例，診斷標準符合2011年中華醫學會呼吸病學分會OSAHS診治指南，并依據呼吸暫停低通氣指數（apnea-hyponea index，AHI）分為輕度組（5 次/h ≤AHI＜15 次/h），中度組（15次/h ≤AHI＜30次/h）和重度組（AHI ≥30次/h）。每組患者各20 例，年齡20 ～76 歲。選取同期健康體檢者20 例為對照組。所有病例均排除慢性阻塞性肺疾病、肺間質纖維化、哮喘、肺葉切除術后及其他長期慢性缺氧者、嚴重心力衰竭、嚴重精神障礙、急慢性感染性疾病、惡性腫瘤、結核病、結締組織病、代謝性疾病及肝、腎功能不全、腦血管意外。80 例研究對象均符合入選條件和排除條件進入研究，并征得所有研究對象的知情同意。本研究通過山西醫科大學第一醫院醫學倫理委員會批準。

1.2 研究方法

1.2.1 多導睡眠監測（polysomnography，PSG）被檢查者檢查前2 天內不得服用鎮靜催眠藥、飲茶、飲酒及咖啡等。2 周內未患有上呼吸道感染性疾病。每個研究對象在監測當天不睡午覺，來院后休息30 min，測量身高、體質量，在睡眠呼吸實驗室按平時生活習慣入睡。用多導睡眠監測儀對受試者自晚21 時至次日晨7 時行至少7 h 監測，監測指標：口鼻氣流、胸腹運動、腦電圖、心電圖、眼動圖、下頜肌電圖、鼾聲、體位、腿動、SaO2，晨起后再次測量動脈血壓并做好記錄。

1.2.2 認知功能評定采用IQCODE 量表對受試者進行認知功能評估，量表評估認知功能損害，包括近期記憶力和遠期記憶力、空間和時間定向力、計算力、學習能力及執行能力情況。

1.2.3 血液標本準備抽取次日晨醒后患者外周靜脈血，2 mL 放置含乙二胺四乙酸試管中混勻，4 ℃，3 000 r/min 離心15 min，取上層血清置于-80 ℃冰箱中冷凍保存。

1.2.4 HIF-1α 濃度測定應用雙抗體夾心ELISA法檢測。人HIF-1α 定量檢測試劑盒購自cloudclone公司，操作步驟按照說明書。

1.2.5 EPO 濃度測定應用雙抗體夾心ELISA 法檢測。人EPO 定量檢測試劑盒購自cloud-clone 公司，操作步驟按照說明書。

1.3 統計學方法應用SPSS 21.0對數據進行統計分析，計量資料的統計描述采用均數±標準差進行表示，計數資料的統計描述采用頻數、百分比進行描述；疾病危險因素的分析，首先進行單因素分析，根據資料類型選用秩和檢驗。多因素分析時，選取單因素分析有統計學意義的因素，根據資料類型選用累積Logistics回歸進行分析。計量指標之間相關關系的研究采用pearson秩相關分析。臨界值的選取，采用ROC曲線進行分析，P ＜0.05差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組臨床資料比較單因素分析：各組年齡、體質量指數、性別、吸煙、飲酒、收縮壓、舒張壓方面，差異無統計學意義（P＞0.05）；AHI、血氧飽和度差異有統計學意義（P＜0.001，表1）。累積Logistics回歸分析：疾病嚴重程度分為4 類，以疾病嚴重程度為應變量，以單因素分析有意義的因素最低血氧飽和度和AHI 得分情況為自變量，應用累積Logistics 回歸對疾病嚴重程度進行多因素分析，首先對變量進行賦值（表2），分析結果顯示最低血氧飽和度和AHI 對疾病嚴重程度有影響（表3）。OSAHS 患者疾病程度越重，體內缺氧水平越高，提示采用OSAHS 人群作為HPC 模型是合理的。

表1 OSAHS 影響因素單因素分析Tab.1 Single factor analysis of the influencing factors of OSAHS ±s，例

表1 OSAHS 影響因素單因素分析Tab.1 Single factor analysis of the influencing factors of OSAHS ±s，例

Z年齡（歲）性別（男/女）吸煙（有/無）飲酒（有/無）體質量指數（kg/m2）收縮壓夜間平均值（mmHg）舒張壓夜間平均值（mmHg）AHI 分段（輕/中/重度）最低血氧飽和度正常44.35±15.15 14/6 10/10 11/9 26.76±3.12 125.80±17.89 79.80±12.07 20/0/0 0.88±0.04輕度49.80±10.02 15/5 11/9 11/9 27.40±4.69 131.60±16.59 84.00±11.11 20/0/0 0.82±0.05中度50.35±12.27 16/4 11/9 12/8 28.18±3.30 130.30±20.16 85.45±10.78 0/20/0 0.73±0.14重度50.80±10.89 15/5 10/10 12/8 28.55±3.16 131.50±10.34 86.30±7.79 0/0/20 0.62±0.15-1.38-0.35 0.00-0.32-1.45-1.18-1.65-6.25-5.40 P 值0.17 0.73 1.00 0.75 0.15 0.24 0.10 0.00 0.00

表2 變量賦值表Tab.2 Variable assignment table

2.2 各組血清HIF-1α和EPO 水平比較重度組、中度組血清HIF-1α、EPO 水平高于輕度組、正常組血清HIF-1α、EPO水平（圖1、2）。HIF-1α、EPO參與了缺氧預處理的應激過程，且與缺氧程度呈正相關（rHIF-1α=0.95，rEPO=0.89，表4）。

表3 最低血氧飽和度和AHI 累積Logistics 回歸分析Tab.3 Minimum blood oxygen saturation and AHI cumulative logistic regression analysis

圖1 各組血清HIF-1α 水平比較Fig.1 Comparison of serum HIF-1α levels in each group

表4 HIF-1α、EPO 與各組的相關性分析Tab.4 Correlation analysis between HIF-1α，EPO and each group

2.3 各組IQCODE 評分比較重度組、中度組IQCODE 總分高于輕度組、正常組的IQCODE 總分，IQCODE 總分在各組之間差異有統計學意義（P＜0.001）。認知功能的損害主要體現在遠期記憶力、學習能力方面。近期記憶力、空間和時間定向力、計算力、執行能力各組間差異無統計學意義（P＞0.05，表5）。提示OSAHS 患者較正常人存在一定的認知功能損害，主要體現在遠期記憶力和學習能力方面。

圖2 各組血清EPO 水平比較Fig.2 Comparison of serum EPO levels in each group

2.4 HIF-1α和EPO 水平與IQCODE 評分及各亞相評分的相關性分析經spearman 秩相關分析，HIF-1α和EPO 水平均與遠期記憶力、IQCODE 總分呈正相關（P＜0.05，表6）。

2.5 HIF-1α、EPO 水平與認知功能評估的受試者工作特征曲線分析對OSAHS 組的認知功能與HIF-1α、EPO 水平進行受試者工作曲線（receiver operating characteristic cure，ROC）分析，當EPO=182.775 時，曲線下面積最大為0.80，可以作為臨界點，當EPO ≥182.775 時，認知功能評分較高，認知功能損害較為嚴重（圖3、表7）。當HIF-1α=67.44時，曲線下的面積最大為0.81，可以作為臨界點，可以認為當HIF-1α ≥67.44 時，認知功能評分較高，認知功能損害較為嚴重（圖4、表8）。當EPO ≥182.775，HIF-1α ≥67.44 時，提示其對認知功能損害的診斷有一定的準確性。

表5 各組IQCODE 各項評分比較Tab.5 Comparison of IQCODE scores of each group ±s

表5 各組IQCODE 各項評分比較Tab.5 Comparison of IQCODE scores of each group ±s

近期記憶力遠期記憶力空間和時間定向力計算力學習能力執行能力IQCODE 總分正常組10.75±1.97 9.80±0.77 6.00±0.00 12.25±0.91 15.50±0.76 12.25±0.91 3.09±0.11輕度組11.10±3.75 10.05±0.60 6.10±0.31 12.25±0.91 16.65±1.93 12.25±0.91 3.15±0.10中度組12.00±3.91 10.50±1.24 6.10±0.45 12.25±0.64 17.00±1.59 12.25±0.64 3.29±0.19重度組11.60±1.50 10.65±0.93 6.30±0.92 12.75±0.97 17.50±2.19 12.75±0.97 3.51±0.25 F 值6.81 3.70 1.10 1.67 4.98 1.67 22.82 P 值0.57 0.02 0.35 0.18 0.00 0.18 0.00

表6 HIF-1α、EPO 與IQCODE 各項評分的相關性分析Tab.6 Correlation analysis between HIF-1α，EPO and IQCODE scores

圖3 EPO 與認知功能損害的ROC 曲線Fig.3 ROC curve of EPO and cognitive impairment

表7 曲線下的面積Tab.7 Area under the curve

3 討論

圖4 HIF-1α 與認知功能損害的ROC 曲線Fig.4 ROC curve of HIF-1α and cognitive impairment

表8 曲線下的面積Tab.8 Area under the curve

HIF-1α是一種氧敏感性轉錄調節因子，通過激活下游血小板內皮生長因子、誘導型NO合成酶、EPO 等轉錄因子的表達，在缺氧預適應中發揮重要作用。ZHU 等［12］實驗證實，HPC 增加新生動物和成年動物腦組織中HIF-1α的表達，與本實驗結果一致。QIAO 等［13］報道通過間歇性缺氧實驗建立高海拔環境模型小鼠，與對照組小鼠相比，可誘導HIF-1α表達增加，在隨后三根血管閉塞引起的腦缺血后，表現出更強的認知功能。而加入HIF-1α抑制劑則可完全阻斷HIF-1α的生成及預缺氧的保護作用。以上結果顯示，HIF-1α的連續激活，是缺氧預處理加速小鼠腦缺血后認知功能恢復所必需的。

EPO 最初被認為是受缺氧調節的造血生長因子，由腎臟分泌，調節血液中紅細胞的生成［14］。近年來研究發現，星形膠質細胞和神經元中也有EPO 合成［2］。體內外實驗表明，腦缺血缺氧時，受HIF-1 刺激內源性EPO 及EPOR 表達增加［15-17］。楊清潔等［18］實驗提示，EPO 的神經保護作用可能通過激活JAK/STAT 信號轉導途徑減少神經元凋亡實現的。RONDON 等［19］認為，炎癥機制參與認知功能減退過程，而EPO 通過降低腦中IL-6 致炎因子起到認知保護作用。另外研究提示［20］EPO 增加TGF-β1 的表達，激活缺血半暗帶血管內皮細胞與堿性成纖維細胞生長因子，二者同巨噬細胞一起誘導血管增生，減輕認知功能障礙嚴重程度，促進認知功能恢復。

本研究結果提示，OSAHS 患者的HIF-1α、EPO水平高于對照組，且OSAHS 程度越重，HIF-1α、EPO 水平越高，提示HIF-1α、EPO 參與缺氧反應的應激過程，與既往研究結果相符。在一定程度上OSAHS 患者認知功能障礙的嚴重程度與HIF-1α和EPO 水平存在相關性，且當HIF-1α ≥67.44，EPO ≥182.775 時，即中重度OSAHS 患者認知功能損害較嚴重。血清HIF-1α 和EPO 可能是OSAHS患者認知障礙程度的一個初步判斷的生化指標。當HIF-1α＜67.44，EPO＜182.775 時，即當患者處于輕度OSAHS 及以下時，患者缺氧程度較輕，HIF-1α 和EPO 由于其神經保護作用，患者認知功能未見明顯損害。提示要對OSAHS 患者進行積極治療，改善缺氧，降低HIF-1α和EPO 水平至臨界值以下，防止患者出現認知功能損害。本研究提示，OSAHS 患者的認知功能損害主要體現在遠期記憶力和學習能力方面。當患者出現遠期記憶力、學習能力下降時，提示患者可能的認知功能損害，應及時予以干預，對提高OSAHS 患者生存質量有重要意義。