COPD急性加重期和稳定期血清炎性因子水平及其与肺功能的关系

孙世民，张 珠，王云雀

COPD的病因可能与肺组织对有害气体及颗粒的异常炎性反应有关，以呼吸道的慢性非特异性炎性反应为病理基础[1-2]。也有专家认为，COPD不仅存在肺组织炎性反应，同时也存在全身炎性反应，整个机体动员过程中，有多项炎性细胞和炎性因子参与[3]。本研究对COPD患者急性加重期和稳定期炎性因子变化进行比较，以探讨疾病整个病程发展过程中机体炎性反应的动态变化，从而为COPD疾病进程研究及临床诊断提供依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2010年3月—2013年9月我院呼吸内科住院确诊的COPD患者450例为研究对象，诊断标准符合中华医学会呼吸病学分会慢性阻塞性肺病诊疗指南(2007年)，并排除：严重心、肝、肾、肺功能障碍，凝血功能障碍，糖尿病，高血压，系统性红斑狼疮，严重精神分裂症等患者及近期有服用糖皮质激素、免疫抑制剂者。其中，急性加重期207例，男147例、女60例，年龄49～72岁，平均年龄(56.2±6.4)岁，病史7 ～25年，肺功能Ⅰ～Ⅲ级，吸烟指数200～400年支。稳定期243例，男173例、女70例，年龄48～74岁，平均年龄(56.7±11.5)岁，病史8～24年，肺功能Ⅰ～Ⅲ级，吸烟指数200～400年支。另选取我院同时期体检健康者100例为对照组，其中男59例，女41例；年龄48～73岁，平均年龄(56.5±4.5)岁。各组患者年龄、性别具有均衡。本研究服从纽伦堡准则，符合赫尔辛基宣言，经我院伦理委员会讨论，批准进行，并向所有受试者详细介绍研究获得收益及风险，受试者知情同意并自愿参加。

1.2 实验室检查 患者入院后次日清晨，对照组体检时，空腹，安静状态下抽取肘静脉血10 ml，离心半径5 cm,3 000 r/min,离心10 min,离心后分离血清，-20 ℃保存备用。以双抗体夹心法ABC-酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测血清中白介素(IL)-2、IL-6、IL-8、IL-1β、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、干扰素γ(IFN-γ)、结缔组织生长因子(CTGF)水平，试剂来自北京中杉金桥生物科技有限公司，按说明书进行操作。

1.3 肺功能测定 利用肺功能仪(德国JAEGER公司生产，型号H21014125)进行通气测定，并分别记录一秒用力呼气容积(FEV1)、用力肺活量(FVC)及FEV1占预计值的百分比(FEV1%)。以中华医学会呼吸系统疾病分会慢性阻塞性肺疾病学组(2007年)标准对肺功能进行分级，共分为4级：I级(轻度COPD)：轻度气流受限(FEV1/FVC<70%但FEV1%≥80%)，通常可伴有或不伴有咳嗽、咳痰。此时患者本人可能还没认识到自己的肺功能是异常的。Ⅱ级(中度COPD)：气流受限进一步恶化(50%≤FEV1%<80%)并有症状进展和气短，运动后气短更为明显。此时，由于呼吸困难或疾病的加重，患者常去医院就诊。Ⅲ级(重度COPD)：气流受限进一步恶化(30%≤FEV1%<50%)，气短加剧，并且反复出现急性加重，影响患者的生活质量。Ⅳ级(极重度COPD)：严重的气流受限(FEV1%<30%)或者合并有慢性呼吸衰竭。此时，患者的生活质量明显下降，如果出现急性加重则可能有生命危险。

2 结果

2.1 3组炎性因子水平比较 3组IL-1β、IL-2、IL-8、TNF-α、IFN-γ、CTGF比较，差异有统计学意义(P<0.05)；其中，与对照组比较，稳定期患者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，差异均有统计学意义(P<0.05)；与稳定期比较，急性加重期患者IL-1β、IL-8、TNF-α、IFN-γ、CTGF升高，IL-2降低，差异均有统计学意义(P<0.05)。3组IL-6水平比较，差异无统计学意义(P>0.05，见表1)。

表1 3组炎性因子水平比较

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=肿瘤坏死因子α，IFN-γ=干扰素γ，CTGF=结缔组织生长因子；与对照组比较，*P<0.05；与稳定期比较，△P<0.05

2.2 3组患者肺功能检测指标比较 3组FEV1、FEV1/FVC和FEV1%比较，差异有统计学意义(P<0.05)；其中，稳定期和急性加重期患者较对照组FEV1、FEV1/FVC和FEV1%降低，差异均有统计学意义(P<0.05)；急性加重期较稳定期患者FEV1、FEV1/FVC和FEV1%降低，差异均有统计学意义(P<0.05，见表2)。

Table2 Comparison of pulmonary function examination indicators among 3 groups

组别例数FEV1(L)FEV1/FVC(%)FEV1%(%)对照组10074.25±14.6887.12±17.1595.62±37.15稳定期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=一秒用力呼气容积，FVC=用力肺活量，FEV1%=FEV1占预计值的百分比；与对照组比较，*P<0.05；与稳定期比较，△P<0.05

2.3 肺功能分级与炎性因子关系 多分类Logistic回归分析结果显示，IL-1β、IL-2、IL-8、TNF-α、IFN-γ、CTGF与肺功能有回归关系(见表3)。

3 讨论

目前研究认为，COPD发展过程中，肺组织不同部位均可检测到CD4+、CD68+和巨噬细胞增多[4]。这些增多的炎性细胞释放多种炎性因子，如IL-6、IL-8、TNF-α等，使已经受损的肺组织和功能受到进一步影响，并导致病情发展和中性粒细胞炎性反应。而中性粒细胞是参与COPD 病程的主要炎性细胞。坏死的中性粒细胞增多,不断释放物质损伤肺组织,持续损伤的肺组织不能完全修复,导致了COPD的形成[5]。了解急性加重期炎性因子之间的相关性，对指导临床治疗COPD 和其严重程度的判断有一定意义。

炎性因子IL-8是白细胞趋化因子，能吸引中性粒细胞,与中性粒细胞表面受体结合,导致其趋化和变形,细胞内游离钙离子浓度一过性升高,又诱导气道上皮细胞分泌IL-8，导致IL-8的进一步增多,形成 “炎性循环”,造成管壁增厚和管腔狭窄,导致气流阻塞[6]。IL-6是B细胞增殖分化的重要炎性细胞因子,诱导抗原刺激的B淋巴细胞成熟,释放全身性的急性期反应物[7]。在COPD加重期氧化物质生成增加可导致IL-6水平上升,炎性反应加重。TNF是感染反应的一种重要递质，在COPD中能使内皮细胞表达黏附分子,黏附白细胞在炎症部位聚集。TNF-α能激活巨噬细胞和中性粒细胞,使其细胞毒性增加,释放更多细胞因子如IL-6、IL-8和其他炎性细胞趋化因子。TNF-γ能促进中性粒细胞的细胞外蛋白分解,增多的蛋白分解作用是肺气肿形成机制之一。CTGF促进成纤维细胞增殖、迁移和分化作用，CTGF与血管、肺和肝脏等许多器官纤维化密切相关，因此CTGF可能有助于COPD的发展。

表3 肺功能分级与细胞因子关系的多分类Logistic回归分析

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

细胞因子βOR值95%CIP值Ⅰ级 IL-1β0.0181.152(1.056,1.352)<0.05 IFN-γ0.0891.245(1.185,1.458)<0.05Ⅱ级 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级 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

本研究中选择IL-1β、IL-8、TNF-α及CTGF等指标，均为体液免疫中刺激机体进一步释放炎性递质的细胞因子[8]，可以反映COPD炎性反应的扩大现象。研究结果发现，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，多种炎性因子均出现不同程度增加，COPD 的进程与机体炎症以及免疫失衡有重要联系。同时，对患者肺功能和炎性因子的相关性研究中也发现，稳定期和急性加重期患者较对照组FEV1、FEV1/FVC和FEV1%降低，IL-6、IL-1β、TNF-α及CTGF等炎性因子与肺功能的分级呈正相关，可影响患者肺功能状况。这与国外学者研究结果基本一致[9]。杨兴慧等[10]对COPD下呼吸道细菌定植的动态变化与肺功能和痰细胞因子的关系进行研究，并对痰液中细胞因子与FEV1和FVC关系进行分析，结果证明两者存在明显相关关系，本研究结果与之基本一致。

综上所述，IL-1β、IL-8、TNF-α、IFN-γ、CTGF 升高是COPD急性加重的主要指标,IL-8和TNF-α作为主要的炎性递质可能参与了COPD的病情进展且与肺功能之间存在明显相关性。CTGF还可导致机体成纤维细胞活化，使肺组织通气、弥散功能障碍，造成肺功能恶化。关于外周血IL-1β、IL-8、TNF-α和CTGF水平作用机制，还需设计详细的试验方案进一步观察研究。

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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 刘洪，张弛.慢性阻塞性肺疾病气管炎症与细胞因子水平变化的研究[J].中国综合临床，2004,20(4)：745-747.

5 闫芳，焦克岗，郗慧.血清细胞因子及急性期反应蛋白与COPD患者抑郁情绪的相关分析[J].临床肺科杂志，2011,16(10)：1514-1516.

6 曾建红，黄健莹，曾军，等.COPD患者治疗前后血液细胞因子变化的检测与意义[J].临床肺科杂志，2013,18(8)：1403-1405.

7 鲍舟军，王晔凯，李翊卫，等.慢性阻塞性肺疾病伴肺炎患者中血清IL-6、TNF-α、AAG检测价值比对研究[J].医学研究杂志，2012,41(6)：137-139.

8 王玲玲，赵明静，毛世涛，等.不同分期老年COPD患者外周血中CD4+、Foxp3+调节性T细胞变化及其与肺功能改变的相关性[J].中国老年学杂志，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 杨兴慧，王浩彦.慢性阻塞性肺疾病下呼吸道细菌定植的动态变化与肺功能和痰细胞因子的关系[J].中国全科医学，2011,14(2)：391-393.