IMA和DJ-1在阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征臨床監測中的意義

張永紅,陳 棟,張德信,劉 昀,史紅陽,謝 梅,霍彩芳,孫秀珍*

(1西安交通大學第二附屬醫院呼吸與危重癥醫學科,西安 710004;2西安交通大學第二附屬醫院醫學檢驗科;*通訊作者,E-mail:doc-ly@sohu.com)

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome, OSAHS)是一種睡眠時上氣道反復塌陷、阻塞引起呼吸暫停和/或低通氣,導致頻繁低氧血癥、高碳酸血癥、胸腔內壓力顯著波動、睡眠結構紊亂、交感神經活動增強的睡眠呼吸性疾病,長期進展可導致多系統器官功能受損。流行病學調查顯示,在成年人中OSAHS的患病率較高,中國成年人OSAHS患病率在10%-20%[1],60歲以上的人群發病率可達20%-40%[2],其患病率與研究對象性別、年齡、肥胖程度、飲食結構、種族等相關。臨床研究表明,OSAHS與心腦血管疾病和代謝性疾病有關,包括高血壓、冠狀動脈疾病、心律不齊、心力衰竭、胰島素抵抗和代謝綜合征,這些系統損害反饋性加重OSAHS的發展,形成惡性循環促進OSAHS的病程進展[3],多導睡眠監測是診斷OSAHS的金標準,由于耗時長、花費高,容易受睡眠環境和患者近期身體狀態的影響,不能充分反映監測前的長期睡眠呼吸狀態,并且反復多導睡眠監測的可操作性差,尤其是兒童和多導睡眠監測配合差的患者,因此探索OSAHS的生物學標志物,作為OSAHS診斷的補充和疾病危險分層以及并發癥管理勢在必行[4]。

OSAHS主要的病理生理為慢性間歇性低氧血癥,會導致細胞線粒體功能紊亂,釋放氧自由基,激活氧化還原敏感信號通道和炎癥反應系統,導致多器官系統受損。眾所周知,缺血修飾白蛋白(ischemia modified albumin, IMA)是缺血和氧化應激的敏感生化指標,在多種缺血性疾病中明顯升高[5]。DJ-1蛋白是抗氧化劑反應的感受器,亦是機體氧化應激的生物學標志物[6]。本研究擬從OSAHS的病理生理機制方面探討其潛在的生物學標志,以便OSAHS的臨床診斷、危險分層和臨床監管。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

按自愿參與的原則,收集2019年1-12月在西安交通大學第二附屬醫院呼吸內科睡眠門診和住院的可疑OSAHS患者,收集病史、個人史、家族史、藥物使用史,記錄研究對象的性別、年齡、身高、體質量等體格特征,以及化驗檢查指標血清缺血修飾白蛋白(ischemia modified albumin, IMA)。排除標準:①阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征合并惡性腫瘤、自身免疫性疾病的患者,以及近2周全身使用過糖皮質激素以及免疫抑制劑影響炎癥反應、氧化應激的患者;②中樞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征、發作性睡病、睡眠相關運動性疾病、各類型肺通氣功能障礙性疾病;③心、肺血管疾病和其他影響心、肺功能的疾病(冠心病、肺栓塞、肺動脈高壓);④血液系統疾病、自身免疫性疾病、腎、肝等重要器官衰竭;⑤近1月使用對呼吸和睡眠有影響的藥物。

1.2 睡眠監測

根據《美國睡眠醫學會(AASM)睡眠及其相關事件判讀手冊》分析報告,記錄呼吸暫停低通氣指數(apnea-hypopnea index, AHI)。阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征診治指南,OSAHS定義為AHI≥5次/h,并以阻塞性呼吸事件為主,伴或不伴睡眠打鼾。按AHI分為:對照組(AHI<5次/h)、輕度OSAHS組(5≤AHI≤15次/h),中度OSAHS組(1530次/h)。

1.3 血樣采集

輕、中度OSAHS以及對照組采血一次。重度OSAHS患者采血兩次,患者入院第2天采晨起靜脈血,經鼻持續氣道內正壓通氣(nasal-continuous positive airway pressure, NCPAP)治療3個月復查時再次采靜脈血。采取的血樣于乙二胺四乙酸抗凝試管,4 ℃,2 500g離心15 min,取上清血漿加入終濃度為5 mmol/L二丁基羥基甲苯保存于-80 ℃冰箱待檢測。

1.4 DJ-1檢測

血漿DJ-1采用雙抗體夾心酶聯免疫法(ELISA)測定其水平,嚴格按照說明書操作,試劑盒購置于美國Cayman公司。

1.5 統計學分析

統計學分析采用SPSS13.0軟件,正態分布資料以均數±標準差表示,非正態分布資料以中位數(最小值-最大值)表示。多組比較用方差分析或Kruskal-WallisH檢驗;計數資料用χ2檢查,兩者相關性采用Spearman相關性分析,重度OSAHS患者睡眠呼吸機經鼻持續氣道內正壓通氣(nasal-conti-nuous positive airway pressure, NCPAP)治療前后比較用配對t檢驗;P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 研究對象的一般情況

對照組和各組OSAHS患者的一般情況見表1。四組之間性別分布差異無統計學意義。與對照組比較,輕度OSAHS組的年齡最小(P<0.05),而中度和重度OSAHS組年齡差異無統計學意義。與對照組、輕度OSAHS組和中度OSAHS組分別比較,重度OSAHS組的體質量指數(BMI)明顯升高(P<0.05)。對照組、輕度OSAHS組、中度OSAHS組、重度OSAHS組吸煙暴露差異無統計學意義。OSAHS常見合并癥:高血壓、糖尿病、高血脂在四組之間的差異無統計學意義。肺功能參數:第1秒用力呼氣容積占預計值的百分比(FEV1%pred),第1秒用力呼氣容積占用力肺活量百分比(FEV1%FVC),肺一氧化碳彌散占預計值的百分比(DLco%pred)在四組之間的差異無統計學意義。重度OSAHS組的AHI和Epworth嗜睡評分最高,其次是中度OSAHS組、輕度OSAHS組,最后是對照組,四組之間差異具有統計學意義(P<0.05)。除輕度OSAHS組和對照組間最低血氧飽和度差異無統計學意義,其余組間差異均具有統計學意義(P<0.05),且重度OSAHS組的最低血氧飽和度最低。

表1 研究對象的基本資料Table 1 The basic information of the study subjects

2.2 四組間血清IMA、血漿DJ-1水平比較

如表2所示,與對照組比較,輕度、中度、重度OSAHS患者各組的IMA水平均明顯升高,差異均具有統計學意義(P<0.05);在OSAHS患者中,重度OSAHS組的IMA水平最高,其次是中度OSAHS組,輕度OSAHS組最低,組間差異均具有統計學意義(P<0.05)。與對照組比較,中度OSAHS組、重度OSAHS組的DJ-1水平均明顯升高(P<0.05);重度OSAHS組的DJ-1水平較中度OSAHS組明顯升高(P<0.05),而DJ-1水平在輕度OSAHS組與中度OSAHS組,輕度OSAHS組與對照組間差異無統計學意義。

表2 四組研究對象血漿DJ-1、血清IMA的水平Table 2 Plasma IMA and serum DJ-1 levels in four groups

2.3 OSAHS患者血清IMA水平與睡眠監測參數的相關性分析

Spearman的相關分析結果顯示,OSAHS患者的血清IMA水平與年齡無相關性(P=0.156),IMA水平與BMI、吸煙暴露、AHI、Epworth嗜睡評分均呈正相關性(P<0.05),與最低血氧飽和度負相關(P<0.05,見表3)。

表3 OSAHS患者的IMA水平與多導睡眠參數和實驗室檢查的相關性 (n=87)Table 3 Correlation of polysomnographic and laboratory variables with IMA level of OSAHS patients (n=87)

2.4 OSAHS患者血漿DJ-1蛋白水平與睡眠監測參數的相關性

Spearman的相關分析結果顯示,OSAHS患者的血漿DJ-1蛋白水平與年齡、吸煙暴露無相關性(P=0.723,0.101),DJ-1蛋白水平與BMI、AHI、Epworth嗜睡評分呈正相關性(P<0.05),而與最低血氧飽和度負相關(P<0.05,見表4)。

表4 OSAHS患者的DJ-1水平與多導睡眠參數和實驗室檢查的相關性 (n=87)Table 4 Correlation of polysomnographic and laboratory variables with DJ-1 level of OSAS patients (n=87)

2.5 重度OSAHS患者治療前后IMA、DJ-1水平變化

重度OSAHS患者經無創呼吸機智能壓力滴定后,經鼻持續氣道內正壓通氣(nasal-continuous positive airway pressure, NCPAP)治療3個月,重度OSAHS患者血清IMA水平較治療前明顯下降(P<0.05)。重度OSAHS患者經NCPAP治療3個月血漿DJ-1亦較治療前明顯下降,治療前后差異具有統計學意義(P<0.05,見表5)。提示經鼻持續氣道內正壓通氣治療可降低重度OSAHS患者的氧化應激損傷。

表5 重度OSAHS患者NCPAP治療前后IMA和DJ-1的變化 (n=38)Table 5 Changes of IMA and DJ-1 in patients with severe OSAHS before and after treatment with NCPAP (n=38)

3 討論

慢性間歇性低氧血癥是OSAHS重要的發病機制,是造成OSAHS患者心血管系統及其他臟器損害的主要原因[7]。慢性間歇性低氧血癥一方面導致機體細胞線粒體功能紊亂,釋放氧自由基激活氧化還原敏感信號通道;另一方面激活全身炎癥反應系統,導致血管內皮受損,參與OSAHS合并癥的發生發展,是高血壓、冠心病、左心衰竭、肺心病,心肌梗死和腦梗死的獨立危險因素,增加了OSAHS患者全因死亡率和死亡風險[8]。本研究通過調查OSAHS患者外周血氧化應激指標IMA、DJ-1的水平,反映OSAHS的病理生理過程。

DJ-1是PARK7基因編碼的屬于肽酶C56的蛋白質家族的一個成員,是一種多功能蛋白,其表達受氧化應激誘導充當氧化應激傳感器,DJ-1通過直接清除氧自由基充當活性氧清除劑,調節抗氧化基因表達發揮抗氧化反應調節劑的作用[9,10]。研究表明DJ-1在OSAHS患者血漿中明顯升高,OSAHS患者的DJ-1的水平與呼吸暫停低通氣指數呈正相關關系[7]。本研究結果也表明,中、重度OSAHS組的DJ-1水平較對照組明顯升高。DJ-1與睡眠監測指標呼吸暫停低通氣指數、Epworth嗜睡評分正相關,與最低血氧飽和度負相關。NCPAP治療3個月能明顯降低升高的DJ-1水平。OSAHS患者血液過氧化產物較健康對照人群明顯升高,并隨疾病的嚴重程度而升高。DJ-1與AHI和Epworth嗜睡評分正相關,與最低血氧飽和度負相關,這提示DJ-1可能是阻塞性睡眠呼吸暫停潛在生物標志物。NCPAP是中重度OSAHS的首選治療,NCPAP能有效地消除患者睡眠時上氣道阻塞,減少睡眠呼吸暫停和低通氣的發生,本研究結果中NCPAP治療3個月DJ-1水平明顯降低,提示DJ-1可能是CPAP療效評價的重要生物學標志物。

IMA是缺血缺氧組織釋放氧自由基對血清白蛋白的氨基酸殘基修飾,導致白蛋白與過渡金屬鈷離子的結合能力下降,是評價氧化應激的敏感生化指標[11]。研究表明氧化應激誘導的多種疾病會導致IMA明顯升高[12,13]。既往研究表明OSAHS患者的血漿IMA水平明顯升高,OSAHS患者血中IMA水平可以很好地預測OSAHS疾病嚴重程度[14]。本研究結果表明OSAHS患者血清IMA水平較健康對照組明顯升高,OSAHS患者的血清IMA水平隨疾病的嚴重程度進一步升高,IMA與睡眠監測指標呼吸暫停低通氣指數、Epworth嗜睡評正相關,與最低血氧飽和度負相關。睡眠呼吸機治療3個月能明顯降低重度OSAHS患者的IMA水平。提示IMA可能是OSAHS病情分級、呼吸機NCPAP治療評價的重要生物學標志物。

OSAHS是一種多因素和多基因參與的復雜疾病,慢性間歇性低氧血癥是OSAHS的重要病理生理學機制,慢性間斷缺氧導致氧化應激和線粒體功能障礙引起局部和全身氧化應激損傷,進而引起組織器官功能障礙,是OSAHS并發癥發生的主要原因[15]。本研究表明,OSAHS患者外周血IMA、DJ-1水平明顯升高,并與多導睡眠監測參數明顯相關,IMA、DJ-1可能是OSAHS患者氧化應激的潛在標志物,反映OSAHS疾病的嚴重程度。