血清皮質醇及相關炎癥因子在慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者中表達特征的初步研究

韋鵬，吳麗娟，羅毅灃，施建剛，黎雨，吳文彬，覃淑娟，馮潔美▲

(1.廣西醫(yī)科大學第八附屬醫(yī)院暨貴港市人民醫(yī)院 a.呼吸與危重癥醫(yī)學科，b.超聲科，c.重癥醫(yī)學科，d.檢驗科，廣西貴港 537100；2.廣西醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科，廣西南寧530023)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種常見的、可預防和治療的疾病，其特點是持續(xù)的呼吸道癥狀和氣流受限[1]。COPD現(xiàn)在已成為全球三大死因之一[2]，也是我國最常見的慢性氣道疾病，嚴重危害患者健康，尤其是急性加重期患者，常反復住院治療，給患者家庭及社會帶來深重的經濟負擔[3]。COPD的發(fā)病機制復雜且尚未明確，慢性缺氧和反復的炎癥反應被認為是較為可能的發(fā)病機制[4]。目前有證據(jù)表明慢性阻塞性肺疾病急性加重期(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)患者可能存在內分泌紊亂和腎上腺皮質功能障礙[5-6]。皮質醇(cortisol，Cor)作為體內下丘腦-垂體-腎上腺軸的激素指標之一，能間接反映腎上腺皮質功能的狀態(tài)，與COPD的發(fā)生發(fā)展密切相關。腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細胞介素8(interleukin-8，IL-8)和C-反應蛋白(C-reactive protein，CRP)是臨床呼吸道感染常用的炎癥因子指標。目前AECOPD患者血清皮質醇水平和TNF-α、IL-8等炎癥因子的相關研究仍存在爭議。因此本研究主要通過探討COPD患者的皮質醇和炎癥因子的表達水平及相關性，為之后的臨床診治提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料隨機選取2019年3月至2020年6月間在貴港市人民醫(yī)院住院治療的62名AECOPD患者作為COPD組，同期住院的30例非COPD患者為對照組。所有入組患者中，男性52例，女性40例，年齡56～83歲，平均年齡(65.98±8.02)歲。對照組男性15例，女性15例，其中胃息肉患者12例，體表脂肪瘤患者9例，白內障患者9例，平均年齡(64.13±7.23)歲。COPD組中男性37例，女性25例，平均年齡(66.87±8.29)歲。COPD組根據(jù)第八版《內科學》中肺功能嚴重程度分級分為輕、中度組和重、極重度組。其中，輕、中度組中男性18例，女性12例，平均年齡(66.33±7.49)歲；重、極重度組中男性19例，女性13例，平均年齡(67.38±9.04)歲。本研究經醫(yī)院倫理委員會批準，所有研究對象均簽署書面知情同意書。

1.2 COPD組研究對象納入標準①符合中華醫(yī)學會呼吸病學分會慢性阻塞性肺疾病學組修訂的《慢性阻塞性肺疾病診治指南(2019版)》中COPD疾病的診斷標準；②無其他嚴重疾病；③近3個月未服用過可能影響實驗結果的藥物。

1.3 研究對象排除標準①合并其他嚴重疾病；②同時參與其他研究；③哺乳期婦女或孕婦；④患有神經精神疾病及(或)依從性差；⑤近3個月服用過可能影響實驗結果的藥物。

1.4 儀器及設備①德國羅氏(Roche)公司生產的E601全自動電化學發(fā)光儀；②中國安圖生物A2000PLUS化學發(fā)光儀；③流式細胞儀；④日本三洋電氣公司的超低溫冰箱；⑤意大利科時邁Quark PFT肺功能儀。

1.5 研究方法

1.5.1 肺功能檢測方法所有研究對象于入組病情穩(wěn)定后使用意大利科時邁Quark PFT肺功能儀檢測肺功能指標，所有檢測步驟由專人負責，檢測指標包括：第1秒用力呼氣量(FEV1)、用力肺活量(FVC)和第1秒用力呼氣量占預計值的百分比(FEV1%)。結合病史、體征及慢性阻塞性肺疾病診治指南中的標準，將COPD患者分為輕、中度組，即第1秒用力呼氣量與用力肺活量(FEV1/FVC)<70%，吸入支氣管舒張劑后FEV1≥50%，有或無慢性咳嗽、咳痰癥狀；重、極重度組，即FEV1/FVC<70%，吸入支氣管舒張劑后FEV1<50%，有或無慢性咳嗽、咳痰、慢性呼吸衰竭癥狀。

1.5.2 血液標本的采集及檢測所有研究對象在入院后次日上午8點采靜脈血，每管5 mL，標本做好標記后置于日本三洋電氣公司的超低溫冰箱冷藏(Cor的檢測標本可保存3個月，ACTH、CRP、TNF-α和IL-8的檢測標本可保存1個月)。使用電化學發(fā)光法檢測Cor及促腎上腺皮質激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)水平，使用免疫比濁法檢測CRP水平，使用酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)檢測TNF-α、IL-8水平。

2 結 果

2.1 各組的一般數(shù)據(jù)比較對照組與輕、中度組和重、極重度組在年齡、性別方面無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。見表1。

表1 三組研究對象的一般數(shù)據(jù)比較

2.2 各組Cor和ACTH比較與對照組對比，輕、中度組及重、極重度組患者的Cor水平較低，ACTH水平較高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。與輕、中度組相比，重、極重度組患者的Cor水平更低，ACTH水平更高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。見表2。

表2 三組研究對象Ror和ACTH水平對比

2.3 各組CRP、TNF-α和IL-8對比與對照組對比，輕、中度組及重、極重度組患者的CRP、TNF-α和IL-8水平較高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。與輕、中度組相比，重、極重度組患者的CRP、TNF-α水平更高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，IL-8水平同樣更高，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3。

表3 三組研究對象CRP、TNF-α和IL-8水平對比

3 討 論

由于患病率和死亡率居高不下，慢性阻塞性肺疾病已被視為危害人類健康的主要疾病之一[7]。COPD主要累及肺部，同時也可引起肺外的不良反應，常并發(fā)多器官功能損害[8]，嚴重影響患者生活質量。COPD的發(fā)病機制尚未明確，慢性缺氧和反復的炎癥反應是目前專家們較為認可的發(fā)病機制。因此，探討慢性阻塞性肺疾病特異性的生物學指標及炎癥因子，對疾病的診治和預后評估具有重要的臨床意義[9]。

慢性阻塞性肺疾病可引起下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸功能障礙，繼而使得激素分泌紊亂[6]，血清皮質醇含量受下丘腦-垂體-腎上腺軸調節(jié)，皮質醇的持續(xù)刺激導致下丘腦軸異常及調節(jié)能力失衡，使得促腎上腺皮質激素隨之改變，而腎上腺是下丘腦軸的重要器官之一，其直徑常與疾病的嚴重程度有關[6]。皮質醇是人類處于壓力狀態(tài)下在HPA軸中異常分泌的重要激素之一[10]。COPD患者血清皮質醇水平的研究結果一直存在爭議[11-12]。既往的一項研究表明，COPD及哮喘患者皮質醇過度表達，而過高的皮質醇水平會導致器官持續(xù)性損害，并導致惡性循環(huán)[11]。近年來，由于實驗室檢驗設備的提升和更先進的檢測技術的出現(xiàn)，學術界有了不同的觀點。研究表明，COPD 穩(wěn)定期或急性加重期患者的血清皮質醇水平均是降低的[12-13]。楊凝[12]的研究顯示：AECOPD患者血清皮質醇水平較對照組明顯降低，合并呼吸衰竭組較無呼吸衰竭組降低的水平更顯著。高英翠等[13]認為，COPD 患者皮質醇水平明顯低于正常對照組，且急性加重期較穩(wěn)定期水平更低。本研究結果與上述觀點一致，AECOPD患者的血清皮質醇水平明顯低于對照組。組間對比后，我們發(fā)現(xiàn)患者皮質醇水平與肺功能嚴重程度有關，重、極重度組患者皮質醇水平較輕、中度組更低。COPD患者皮質醇水平降低的可能機制如下[14-16]：①低氧血癥或部分既往生活在高海拔地區(qū)的患者長期處于缺血缺氧狀態(tài)，使得垂體功能抑制，下丘腦促腎上腺皮質激素分泌增多，導致皮質醇分泌減少；②COPD患者常發(fā)生全身炎癥反應(尤其是急性加重期)，導致炎癥因子增加，使得腎上腺分泌皮質醇的能力減弱，血清皮質醇水平降低；③COPD患者的能量消耗高于正常人群，長期處于高代謝狀態(tài)，導致營養(yǎng)不良，病情惡化，進而影響腎上腺功能，導致皮質醇分泌不足；④COPD患者因病情反復加重頻繁使用糖皮質激素，外源性激素反饋抑制HPA軸，使得腎上腺皮質功能不全，最終導致皮質醇水平降低。

反復的炎癥反應一直被認為是慢性阻塞性肺疾病發(fā)病機制中重要的部分。COPD患者氣道存在持續(xù)的炎癥反應，多種炎性細胞浸潤到氣管壁，使氣管黏液分泌物增多，引起管腔堵塞，使得氣管壁結構重塑并導致肺泡破壞[17]。慢性阻塞性肺疾病急性加重時，肺內細胞釋放大量炎癥因子，誘導氣道高反應性，并促使氣道平滑肌細胞持續(xù)抽搐，加重了肺功能的損害。特別是IL-8、TNF-α和干擾素G誘導蛋白10(IP-10)的異常表達可能使下游炎癥信號通路激活，從而導致疾病進展[18]。

近年來，COPD的相關炎癥因子得到了廣泛的研究。其中，CRP是一種急性時相蛋白，是五聚體蛋白家族成員之一，作為已成熟的血液炎性標志物，目前已廣泛用于COPD等感染性疾病的臨床實踐[19]。TNF-α是一種多功能促炎性細胞因子，已有動物實驗表明，TNF-α過度表達會引起類似于肺氣腫和肺纖維化的病理變化[20]。例如，在小鼠模型中，過高水平的TNF-α會導致胸腔體積增大、膠原蛋白增加及胸膜間隔增厚等變化。IL-8是中性粒細胞產生的最強趨化因子，在COPD的氣道炎癥中發(fā)揮重要作用[21-22]。IL-8的異常表達可以誘導單核細胞、嗜酸性粒細胞、巨噬細胞及中性粒細胞浸潤，導致支氣管平滑肌細胞麻痹，加重阻塞性通氣功能障礙，并加劇了炎癥部位的負擔。炎癥部位釋放的其他炎癥因子，如 TNF-α、人干擾素γ(γ-IFN)，可損傷血管內皮細胞，影響氧自由基和氮基團的釋放，從而介導炎癥因子的進一步釋放，放大炎癥作用，加劇炎癥損傷[23]。潘美妮等[24]的研究顯示，AECOPD患者外周血中的CRP和IL-6水平較穩(wěn)定期組及正常對照組顯著升高，并認為CRP和IL-6升高水平與患者病情嚴重程度密切相關。亦有研究表明，與正常受試者相比，COPD患者的血清、支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BAL)和痰液中的TNF-α和 IL-1β的含量更高，且升高的水平與氣流阻塞的程度密切相關[25-26]。而在臭氧誘導的存在氣道炎癥的小鼠模型中，F(xiàn)EI等[27]研究人員發(fā)現(xiàn)，小鼠血清中炎癥因子(如 IL-1β、IL-8 和 IL-6)的水平和核因子κB(NF-κB)的活性以及氣道炎癥因子浸潤的密度均顯著升高。HUANG等人[28]的研究認為，COPD患者痰液中IL-8水平明顯升高，且升高程度與患者中性粒細胞浸潤增加和肺功能下降具有顯著相關性。本研究結果亦支持上述觀點，結果顯示：與對照組相比，輕、中度組及重、極重度組中AECOPD患者的CRP、TNF-α和IL-8水平均明顯升高。組間對比后，我們發(fā)現(xiàn)患者炎癥因子水平與肺功能嚴重程度有一定的相關性。與輕、中度組相比，重、極重度組患者的CRP、TNF-α水平更高，而IL-8水平同樣較輕、中度組更高，但差異無統(tǒng)計學意義。

COPD作為一種慢性炎癥性疾病，病程較長，患者多為老年人，故許多危險及干預因素無法統(tǒng)一。此外，本研究也存在以下局限性：①我們忽略了皮質醇的晝夜節(jié)律和不同時間段皮質醇水平的變化，未獲得動態(tài)數(shù)據(jù)；②研究樣本量較小，限制了統(tǒng)計分析；③選取的測量指標較少，作用機制方面探討不夠深入。盡管如此，結合眾多研究結果，我們依然認為AECOPD患者存在腎上腺皮質功能異常及炎癥反應，表現(xiàn)為皮質醇水平降低，CRP、TNF-α及IL-8等炎癥因子水平升高，并與肺功能嚴重程度有一定相關性，有待未來更大樣本量的研究進一步證實。