活性维生素D对老年慢性阻塞性肺疾病病人免疫状态及肺功能的影响研究

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种不完全可逆气流受限的慢性疾病。细胞因子干扰素(IFN)- γ、肿瘤坏死因子(TNF)- α是由Th1细胞分泌的,白介素(IL)- 4、IL- 10是由Th2细胞分泌的。近年来,Th1/Th2失衡被认为与COPD密切相关[1]。活性维生素D具有免疫调节的作用,在许多疾病的治疗中发挥巨大的作用[2]。本研究选择稳定期的老年COPD病人,服用骨化三醇6个月及12个月后,观察骨化三醇对肺功能及Th1/Th2分泌细胞因子的影响。

1 材料和方法

1.1 一般资料 选择2014年1月至2015年12月在昆山市第一人民医院呼吸内科及老年医学科门诊就诊的稳定期COPD病人124例,男83例,女41例;年龄 63～88岁,平均(73.68±7.68)岁。研究对象均为COPDⅡ～Ⅳ级的稳定期病人,符合慢性阻塞性肺疾病的诊断标准[3]:即用支气管舒张剂后同时满足第一秒用力呼气容积(FEV1)/用力肺活量(FVC)<70%和第1秒用力呼气容积占预计值百分比(FEV1%pred)<80%;近期无急性加重、治疗方案无特殊改变。排除合并其他影响肺通气疾病者以及对骨化三醇过敏的病人。所有研究对象均签署知情同意书。研究过程中如出现失访或急性加重,立即终止研究。124例老年COPD病人中共有45例完成本研究。

1.2 方法

1.2.1 研究方法:收集研究对象的一般资料(如年龄、性别),测定肺功能及外周血中IFN- γ、TNF- α、IL- 4、IL- 10的浓度;随后给予骨化三醇(美国罗氏公司) 0.25 μg/d口服,并于给药后6个月及12个月后重复测定肺功能以及细胞因子的浓度。

1.2.2 肺功能测定:所有研究对象吸入沙丁胺醇200 μg ，20 min后采用Chest- 25F 肺功能仪(日本捷斯特公司)测定肺功能参数,即FEV1、FVC、FEV1/FVC。

1.2.3 细胞因子检测:晨起抽取空腹肘静脉血5 ml(肝素抗凝),2000 r/min离心5 min后取血清置于-80 ℃冰箱保存,待测。采用细胞因子微球检测技术(Cytometric Bead Array, CBA)检测病人血清中IFN- γ、TNF- α、IL- 4、IL- 10的浓度,测定仪器为FACSCalibur流式细胞仪(美国BD公司)。

2 结果

2.1 骨化三醇对肺功能的影响 服用骨化三醇6个月后,病人肺功能无明显改善;服用12个月后,与治疗前相比,FEV1%pred以及FEV1/FVC均增加,且差异具有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 骨化三醇对肺功能的影响(,n=45)

注:与治疗前比较,*P<0.05

2.2 骨化三醇对Th1/Th2分泌细胞因子浓度的影响 与治疗前相比,骨化三醇治疗6个月后血清IFN- γ、TNF- α水平降低,IL- 4和IL- 10的水平上升,差异均具有统计学意义(P<0.05);治疗12个月后,IFN- γ和TNF- α水平进一步降低,IL- 4和IL- 10水平近一步升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 骨化三醇治疗前后血清炎性因子水平的变化

注:与治疗前比较,*P<0.05;与治疗后6个月比较,△P<0.05

3 讨论

COPD是由不同炎症细胞及炎性因子共同参与的一种气道慢性炎症,其中最主要的炎性因子包括IL- 6、TNF- α[4- 6]。Th前体细胞Th0在一定条件下会向Th1细胞以及Th2细胞分化,Th1细胞分泌IL- 1、IFN- γ、TNF- α、IL- 2、IL- 12,主要参与细胞免疫和迟发性超敏性炎症反应,与炎症细胞因子的产生有关;Th2细胞则分泌IL- 4、IL- 5、IL- 6、IL- 10、IL- 13,主要参与体液免疫应答,与感染的持续状态及慢性化有关,可以抑制机体的免疫状态,减少免疫性损伤。总之,在COPD的发病过程中,Th1细胞介导的细胞免疫对机体起保护作用,而Th2细胞介导的体液免疫则可削弱机体抗感染能力。因此,Th1/Th2失衡是导致慢性COPD病人肺功能恶化的重要因素之一。本研究选取Th1细胞的特征性细胞因子IFN- γ、TNF- α以及Th2的特征性细胞IL- 4、IL- 10作为评估老年COPD病人Th1/Th2失衡的指标。

维生素D是调节钙磷代谢和机体生理功能的重要激素。人体维生素D中95%由紫外线照射皮肤合成,部分通过饮食摄入和维生素D补充获得。其发挥重要作用的形式是1,25- (OH)2D3,即活性维生素D。美国第三次全国健康和营养调查报告指出,校正年龄、性别、身高、种族、吸烟史等变量,血清维生素D水平与肺功能密切相关。近年来研究显示，COPD病人普遍存在维生素D缺乏的现象,且维生素D缺乏的严重程度与病情的严重程度相关。维生素D参与了COPD慢性气道炎症过程,其缺乏会导致呼吸道感染增加,降低肺功能。因此,维生素D的缺乏与COPD的发生发展及严重程度密切相关[7- 9]。

维生素D作为一种类固醇激素,在肺部被活化而发挥作用;在固有免疫反应中,维生素D可作用于单核- 巨噬细胞,增强宿主防御功能。维生素D缺乏可诱导单核- 巨噬细胞分泌IL- 6、TNF- α等炎性因子,也能抑制TNF- α对角蛋白细胞分泌基质金属蛋白酶的诱导作用。COPD急性加重期和稳定期维生素D及细胞因子表达亦不同[10- 11]。

改善肺功能对于延缓COPD的进展,降低COPD的死亡率有着十分重要的意义[12]。本研究结果显示,服用骨化三醇6个月并不能有效改善肺功能,但服用骨化三醇12个月后,老年COPD病人的肺功能得到了明显的改善。另外,服用骨化三醇12个月也使得老年COPD病人的Th1型细胞因子IFN- γ、TNF- a表达降低,而Th2型细胞因子IL- 4、IL- 10的表达增加。由此可见,长期服用维生素D能通过调节老年COPD病人的Th1/Th2失衡的状态而起到改善肺功能的目的。

[1] Hodge G, Nairn J, Holmes M, et al. Increased intracellular T helper 1 proinflammatory cytokine production in peripheral blood, bronchoalveolar lavage and intraepithelial T cells of COPD subjects[J]. Clin Exp Immunol, 2007, 150(1):22- 29.

[2] Korn S, Hubner M, Jung M, et al.Severe and uncontrolled adult asthma is associated with vitamin D insufficiency and deficiency[J]. Respir Res, 2013, 14:25.

[3] 中华医学会呼吸学分会慢性阻塞性肺疾病组. 慢性阻塞性肺疾病诊治指南[J]. 中华结核和呼吸杂志, 2013,36(4):255- 264.

[4] Kirkham PA, Barnes PJ. Oxidative stress in COPD[J]. Chest, 2013, 144(1):266- 273.

[5] 陆晶晶, 郑永华, 尹琦, 等. 白介素6、白介素17与慢性阻塞性肺疾病相关性研究[J].临床肺科杂志, 2010,15(7):940- 941.

[6] 张永, 程德云, 王慧, 等. 慢性阻塞性肺疾病大鼠肺内白细胞介素- 8和肿瘤坏死因子- α与气道炎症的关系研究[J]. 中国呼吸与危重监护杂志, 2003, 2(6):355- 359.

[7] Janssens W, Bouillon R, Claes B, et al. Vitamin D deficiency is highly prevalent in COPD and correlates with variants in the vitamin D- binding gene[J]. Thorax, 2010, 65(3):215- 220.

[8] Zosky GR, Berry LJ, Elliot JG, et al. Vitamin D deficiency causes deficits in lung function and alters lung structure[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2011, 183(10):1336- 1343.

[9] 张平, 罗红, 朱应群. 维生素D缺乏在慢性阻塞性肺疾病患者中患病率及对患者生活质量的影响[J]. 中南大学学报:医学版, 2012, 37(8):802- 806.

[10] Persson LJ, Aanerud M, Hiemstra PS, et al. Chronic Obstructive pulmonary disease is associated with low levels of Vitamin D[J]. PLoS One, 2012, 7(6):e38934.

[11] 刘秀卿, 李卓成, 李延武. 慢性阻塞性肺疾病患者血清维生素D与炎症因子和肺功能相关性研究[J]. 检验医学与临床, 2016, 13(13):1781- 1785.

[12] Jian W, Zheng J, Hu Y, et al. What is the difference between FEV1 change in percentage predicted value and change over baseline in the assessment of bronchodilator responsiveness in patients with COPD[J]. J Thorac Dis, 2013, 5(4):393- 399.