维生素D与COPD患者肺功能及血清炎症因子的相关性

蒋欢欢，戴元荣（.温州医科大学附属第二医院 呼吸内科，浙江 温州 325027；2.温州市中西医结合医院 呼吸内科，浙江 温州 325000）



维生素D与COPD患者肺功能及血清炎症因子的相关性

蒋欢欢1，2，戴元荣1
（1.温州医科大学附属第二医院 呼吸内科，浙江 温州 325027；2.温州市中西医结合医院 呼吸内科，浙江 温州 325000）

[摘 要]目的：探讨维生素D与慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者肺功能及血清炎症因子之间的关系。方法：收集健康体检者27例，COPD稳定期患者30例，COPD急性加重期患者34例，分别采用电化学发光法测定25-羟基维生素D[25-（OH）D]，ELISA法测定INF-γ、TNF-α，流式细胞技术测定IL-2、IL-4、IL-6、IL-10，比较3组受试者上述指标水平的差异，同时测定3组受试者的第一秒用力呼气容积（FEV1），分别探讨COPD稳定期组和COPD急性加重期组患者血清25-（OH）D与FEV1、INF-γ、TNF-α、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10之间的关系。结果：3组患者的血清25-（OH）D水平比较，COPD急性加重期组和COPD稳定期组均低于健康体检组（P＜0.001），COPD急性加重期组低于COPD稳定期组（P＜0.001）。3组的维生素D缺乏患病率比较，COPD急性加重期组与COPD稳定期组均高于健康体检组（P＜0.001），而COPD急性加重期组与COPD稳定期组的患病率差异无统计学意义（P=0.225）。COPD稳定期组的血清25-（OH）D水平与FEV1水平呈正相关（r=0.524，P=0.005）。COPD急性加重期组的血清INF-γ水平较COPD稳定期组高（P＜0.001）；COPD急性加重期组INF-γ及IL-6水平均较健康体检组高（均P＜0.001）；COPD稳定期组IL-2及IL-6水平较健康体检组高（P=0.024和P=0.007）。COPD患者血清25-（OH）D水平与INF-γ、TNF-α和IL-2、IL-4、IL-6、IL-10之间无线性相关性。结论：COPD患者的维生素D缺乏患病率较健康人高，维生素D水平可能与FEV1水平存在正相关，而COPD患者血清25-（OH）D水平与血清炎症因子水平无线性相关性。

[关键词]慢性阻塞性肺疾病；25-羟基维生素D；第一秒用力呼气容积；炎症因子

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一种具有气流受限特征的可以预防和治疗的疾病，与气道和肺部对有害颗粒或有害气体的慢性炎症反应增强有关。COPD的药物治疗除了β2受体激动剂、抗胆碱药、茶碱类、糖皮质激素、祛痰药等，还有抗氧化剂、免疫调节剂、中医治疗等，近年来不断有新的药物治疗研究涌现，例如他汀类[1-2]、维生素D等。维生素D的活性代谢产物活性维生素D，即1，25-二羟维生素D [1，25-（OH）D]除了调节机体钙磷代谢平衡的经典作用外，还有影响细胞周期、免疫调节、抑制炎症因子生成等非经典作用[3-4]。研究表明，许多呼吸系统疾病的发生发展可能与维生素D缺乏密切相关[5-6]，而维生素D与COPD患者肺功能、生活质量、血清炎症因子水平的相关性也是近年来的研究热点。本研究通过分析维生素D与COPD患者FEV1水平及其与血清INF-γ、TNF-α、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10之间的关系，探讨维生素D在COPD发病机制中的作用，为COPD的防治提供新的思路。

1 对象和方法

1.1研究对象 收集2014年10月至2015年3月在温州市中西医结合医院体检中心体验的健康者27例、同期呼吸内科门诊随诊的COPD稳定期患者30例以及住院的COPD急性加重期患者34例为研究对象。其中健康体检组男22例，女5例，平均年龄（67.15± 8.01）岁，COPD稳定期组男24例，女6例，平均年龄（68.50±8.76）岁，COPD急性加重期组男27例，女7例，平均年龄（70.44±8.81）岁。3组间性别、年龄、种族、身高、体质量、体质量指数（body mass index，BMI）等基线数据差异无统计学意义（均P＞0.05）。3组受试者的入选时间均为2014年10月-2015年3月，季节因素方面无明显差异（P＞0.05）。所有入组COPD患者均符合COPD诊断标准[7]，且无激素使用史，同时排除：①近半年内曾予补充维生素D治疗；②可能影响维生素D水平的疾病，如肿瘤、心血管疾病、糖尿病等；③半年内可能影响维生素D水平的用药史，如苯巴比妥、苯妥英钠等。本研究经温州市中西医结合医院伦理委员会批准，所有受试者均签署知情同意书。

1.2肺功能检测 采用德国耶格肺功能检测仪对所有研究对象进行肺功能及呼吸肌功能评价，记录第一秒用力呼气容积（forced expiratory volume in one second，FEV1）作为研究指标。

1.3维生素D水平及血清炎症因子检测 由于25-羟维生素D[25-（OH）D]半衰期较长，可以稳定反映体内维生素D水平，故选择25-（OH）D作为检测指标。25-（OH）D采用电化学发光法测定，INF-γ、TNF-α采用ELISA法测定，IL-2、IL-4、IL-6、IL-10采用流式细胞技术测定，标本处理、测定步骤及含量计算均按试剂盒说明书的操作规程进行。根据25-（OH）D水平将受试者分为维生素D水平缺乏[25-（OH）D＜20 ng/mL]、维生素D水平不缺乏[25-（OH）D≥20 ng/mL]。

1.4统计学处理方法 应用SPSS17.0对研究结果进行统计学分析。计数资料以例数表示，计量资料以±s表示，所有数据进行正态性检验及方差齐性检验，对不服从正态分布的计量资料，经对数转换后再进行统计学分析。方差齐的样本2组间的差异显著性比较采用独立样本t检验，多组间的差异显著性比较采用单因素方差分析。对于双变量正态分布资料，进行pearson相关分析；对于非双变量正态分布资料，进行spearman相关分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1肺功能的比较 健康体检组的FEV1为（2.29± 0.54）L，CPPD急性加重期组为（1.11±0.36）L，COPD稳定期组为（1.27±0.48）L。COPD急性加重期组、COPD稳定期组与健康体检组比较差异均有统计学意义（均P＜0.001），COPD急性加重期组与稳定期组比较差异无统计学意义（P=0.154）。

2.2维生素D缺乏的患病率比较 健康体检组血清25-（OH）D水平为（30.47±6.96）ng/mL，COPD急性加重期组为（11.16±7.20）ng/mL，COPD稳定期组为（18.80±9.30）ng/mL，3组间血清25-（OH）D水平差异有统计学意义（F=45.189，P＜0.001）。3组间维生素D缺乏患病率经x2检验，差异具有统计学意义（x2=36.596，P＜0.001），见表1。其中COPD急性加重期组与健康体检组比较：x2=33.207，P＜0.001；COPD稳定期组与健康体检组比较：x2=20.216，P＜0.001；COPD急性加重期组与COPD稳定期组比较：x2=2.181，P=0.225。

表1　3组研究对象维生素D缺乏患病率比较（例）

2.3COPD急性加重期组与稳定期组血清25-（OH）D水平与FEV1的关系 分别对2组的血清25-（OH）D水平与FEV1作直线相关性分析，COPD急性加重期组血清25-（OH）D水平与FEV1无线性相关性（P=0.357，见图1），而COPD稳定期组血清25-（OH）D水平与FEV1呈正相关（r=0.524，P=0.005，见图2）。

2.4血清炎症因子浓度比较 经正态性检验3组研究对象的血清INF-γ、TNF-α和IL-2、IL-4、IL-6、IL-10浓度均不符合正态分布，将上述指标经对数转化为lgINF-γ、lgTNF-α、lgIL-2、lgIL-4、lgIL-6、lgIL-10后再行单因素方差分析，结果示COPD急性加重期组血清INF-γ水平均较COPD稳定期组高（P＜0.001）；COPD急性加重期组INF-γ、IL-6水平均较健康体检组高（均P＜0.001）；COPD稳定期组IL-2、IL-6水平较健康体检组高（分别P=0.024，P=0.007）。

2.5COPD患者血清25-（OH）D水平与炎症因子浓度的关系 经正态性检验，COPD急性加重期组与COPD稳定期组血清INF-γ、TNF-α、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10浓度均不符合正态分布，将上述指标经对数转化为lgINF-γ、lgTNF-α、lgIL-2、lgIL-4、lgIL-6、lgIL-10后再进行pearson相关性分析，结果示COPD患者血清25-（OH）D水平与INF-γ、TNF-α、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10之间均不存在线性相关性。

表2　 3组研究对象血清炎症因子浓度对数转化后比较（±s）

表2　 3组研究对象血清炎症因子浓度对数转化后比较（±s）

与健康体检组比：aP＜0.05，bP＜0.01；与COPD稳定期组比：cP＜0.01

组别　n　lgINF-γ　lgTNF-α　lgIL-2　lgIL-4　lgIL-6　lgIL-10健康体检组　27　 0.59±0.23bb　0.38±0.13　 0.46±0.14b　0.45±0.21　 0.78±0.25b　0.67±0.24 COPD急性加重期组　34　 1.00±0.35bc　0.36±0.15　 0.52±0.15b　0.47±0.17　 1.17±0.50b　0.71±0.30 COPD稳定期组　30　 0.64±0.22bb　0.37±0.11　 0.55±0.18a　0.48±0.24　 1.07±0.32b　0.71±0.26

图1　COPD急性加重期组维生素D水平与FEV1的相关性分析散点图

图2　COPD稳定组维生素D水平与FEV1的相关性分析散点图

3 讨论

维生素D作为一种类固醇激素，主要由皮肤上的前体通过紫外线B活化7-羟固醇而产生，其主要循环形式是25-（OH）D，后者半衰期长，浓度相对稳定，故人体内维生素D水平可以通过测定血清25-（OH）D水平来了解。2011年美国内分泌学会在《临床内分泌学与新陈代谢杂志》发布了维生素D缺乏评估、治疗和预防的临床实践指南，根据指南，外周血血清25-（OH）D＜20 ng/mL即判定为维生素D缺乏[8]。研究表明COPD患者中普遍存在维生素D缺乏，在轻症患者中大约占30%，在重症患者中甚至超过75%[9-11]。COPD患者中维生素D缺乏发生率高，可能与其全身炎症反应、饮食摄入减少、胃肠吸收差、户外活动减少导致日照不足、激素所致的钙质流失等多种因素相关[12]，而低水平的维生素D又与炎症反应、气道重构和肺功能受损有关，二者互为因果，导致病情进一步恶化。目前已有较多关于维生素D 在COPD发病机制中的作用的研究报道，如GC基因与维生素D结合蛋白密切相关，可通过调节维生素D水平和功能，影响COPD的发生发展[13]；维生素D缺乏可导致蛋白酶-抗蛋白酶系统失衡，基质金属蛋白酶1（MMP-1）和MMP-9在肺气肿患者中的水平增加，引起慢性炎症、免疫抑制及肺组织破坏[14]等。COPD是一种气道阻塞性疾病，表现为持续的不可逆气流受限，FEV1可直接反映气道受限和肺功能的损害程度，且便宜、检测方便易于推广，故是评价COPD患者病情严重程度和疾病进展情况最重要的客观指标之一，数十年来它普遍用作COPD相关临床研究的主要观察指标，亦作为COPD治疗效果评价的重要指标[15]。研究发现，COPD患者血清25-（OH）D水平与FEV1关系密切，Monadi等[16]发现存在维生素D缺乏的COPD患者FEV1水平明显低于维生素D水平正常的COPD患者，且FEV1水平随着维生素D水平的下降而下降，两者存在正相关；Janssens等[9]也得出同样的结论。近年也涌现了较多关于COPD患者血清维生素D与炎症递质方面的研究报道，如张添威等[17]发现存在维生素D缺乏的COPD患者经补充维生素D治疗后，随着血清25-（OH）D浓度的升高，血清TNF-α和IL-6水平显著下降；张平等[18]发现无论是在COPD急性加重期还是COPD稳定期患者，血清维生素D水平与INF-Y及IL-17水平均呈负相关。

本研究中，COPD患者的血清25-（OH）D水平较健康体检组低，且COPD急性加重组的血清25-（OH）D水平显著低于COPD稳定期组，而2组COPD患者的维生素D缺乏的患病率高于健康体检组。这提示COPD患者体内普遍缺乏维生素D，而维生素D水平低下可能与COPD的急性加重有关，与之前的研究结果一致。此外，本研究结果表明COPD稳定期组血清25-（OH）D水平与FEV1水平呈正相关，而COPD急性加重期组两者之间则无线性相关。该结果提示对于COPD稳定期患者来说，较高血清25-（OH）D水平可能有利于延缓FEV1的下降，而对COPD急性加重期的患者来说，影响其肺功能的因素较多，故血清25-（OH）D水平与FEV1之间并无线性相关。同时，本研究结果提示COPD患者血清INFγ、IL-2、IL-6有一定的升高，但血清25-（OH）D水平与INF-γ、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10之间均不存在线性相关性，结果与他人研究存在偏差，分析原因可能由于血清炎症因子的水平受到多种因素的影响，虽然本研究在收集病例时已经严格按照纳入标准操作，但患者的饮食、运动、情绪等其他因素仍不能很好地进行统一标准化，且本研究样本量较小，可能对研究结果有所影响。

COPD是以持续气流受限为特征、气道慢性炎症为病理基础的疾病，其气流受限、气道炎症呈进行性发展。现有治疗药物，包括β受体激动剂、抗胆碱药物、糖皮质激素等，通过扩张气道、抗炎等作用机制以期改善COPD患者的临床症状，提高生活质量，但并不能阻止气道炎症及疾病进展。25-（OH）D可能可以作为一个新的治疗靶点，通过其抗炎免疫调节等机制以改善COPD疾病进程，未来需要更多的研究以进一步明确维生素D对COPD炎症反应的确切作用及具体机制。

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（本文编辑：丁敏娇）

Association of vitamin D with pulmonary function and serum inflammatory factors in COPD

JIANG Huanhuan1,2,DAI Yuanrong1.1.Department of Respiratory Medicine,the Second Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University,Wenzhou,325027; 2.Department of Respiratory Medicine,Wenzhou Traditional Chinese Medicine and Western Medicine Combined Hospital,Wenzhou,325000

Abstract:Objective:To investigate the relationship between vitamin D and pulmonary function and serum inflammatory factors in patients with COPD.Methods:Twenty-seven healthy subjects,30 patients with stable COPD and 34 patients with acute exacerbations of COPD were enrolled in our study.Serum level of 25-(OH)D was measured by the ECLIA.The expression of INF-γ and TNF-α were measured by ELISA,and IL-2,IL-4,IL-6,IL-10 were measured by FCM.All these subjects were compared among three groups.All patients of three groups performed pulmonary function tests.Correlations between 25-(OH)D and FEV1,INF-γ,TNF-α and IL-2,IL-4,IL-6,IL-10 were analyzed in stable COPD group and AECOPD group.Results:①The levels of 25-(OH)D in AECOPD group and stable COPD group were significantly lower than those in control group (P<0.001).The level of 25-(OH)D in AECOPD group was significantly lower than that in stable COPD group (P<0.001).②The prevalence of Vitamin D deficiency of AECOPD group and stable COPD group were higher than that of the control group (P<0.001),but there was no significant difference between AECOPD group and stable COPD (P=0.225).③The level of 25-(OH) D was positively correlated with FEV1 in stable COPD group (r=0.524,P=0.005).④The level of INF-γ of AECOPD group was significantly higher than those in stable COPD group (P<0.001).The level of INF-γ and IL-6 of AECOPD group was significantly higher than those in control group (both P<0.001).The level of IL-2 and IL-6 of stable COPD group was significantly higher than those in control group (P=0.024,P=0.007,respectively).⑤There was no linear correlation between the level of 25-(OH)book=103,ebook=29D and INF-γ,TNF-α,IL-2,IL-4,IL-6,IL-10 in patients with COPD.Conclusion:Vitamin D deficiency is highly prevalent to COPD patients,and the level of 25-(OH) D may be positively correlated with FEV1,but there was no linear correlation between the level of 25-(OH) D and serum inflammatory factors in patients with COPD.

Key words:COPD; 25-(OH)D; FEV1; inflammatory factors

通信作者：戴元荣，主任医师，教授，硕士生导师，Email：daiyr@163.com。

作者简介：蒋欢欢（1985-），女，浙江永嘉人，主治医师，在职硕士生。

收稿日期：2015-07-02

[中图分类号]R563.9

[文献标志码]A

DOI:10.3969/j.issn.2095-9400.2016.02.006