慢性阻塞性肺疾病患者血清维生素D水平与肺功能的相关性研究

吴春婷 赵佳晖 肖 瑶 张 颖 张文美 宋 曼 朱光发

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一种不可逆气流受限的气道疾病，气道炎症和气道重构是该病的主要病理特征，严重影响患者生活质量，给家庭及社会带来沉重的经济负担[1]。维生素D不仅是人体生长发育所必须的维生素，还具有多种免疫调节功能，在基因表达、促进细胞生长分化、调节免疫细胞功能定位等方面发挥重要作用，这被称为维生素D的非经典作用。VitD缺乏引起可呼吸道黏膜上皮角化、变性、增生，导致呼吸道抵抗力降低，且随着年龄的增长，免疫功能逐渐下降，呼吸道黏膜和腺体逐渐萎缩，气道防御机制减弱，导致COPD患者更易发生呼吸道感染[2]。本文检测COPD患者血清维生素D水平，对比血清维生素D在不同肺功能分级的COPD患者之间的差异，探讨维生素D水平在慢性阻塞性肺疾病中的评估价值，为进一步明确维生素D与COPD的关系提供依据。

资料与方法

1.一般资料：收集首都医科大学附属北京安贞医院2017年1月至12月,在我院住院的慢性阻塞性肺疾病的患者，其中男性65例，女性15例，平均年龄(70.8±8.9)岁；选择同期于我院20例慢性支气管炎患者为对照组，男性12例，女性8例，平均(63.9±9.8)岁。COPD的诊断符合2017版慢性阻塞性肺疾病全球倡议(GOLD指南)相关诊断标准，同时排除合并呼吸衰竭、肺结核、慢性肺源性心脏病、支气管扩张等肺部疾病以及肿瘤、糖尿病、甲状旁腺相关性疾病、自身免疫性疾病等可能影响血清维生素D 水平的其它疾病，所有患者近半年内未接受维生素D的补充或治疗，所有患者均使用Jaeger型肺功能仪进行常规肺功能检查。

2. 方法 (1)资料收集：一般情况包括性别、年龄、身高和体质量、吸烟史、肺部疾病病史、临床症状、胸X线或CT结果、BMI指数、血钙磷水平、血免疫球蛋白水平、肺功能测定结果包括第1秒用力呼气容积(FEV1%)、第1秒用力呼气容积/肺活量(FEV1/FVC)、残气量(RV)、残气容积以及残总百分比(RV/TLC%)。

(2)主要诊断标准及指标判定标准:肺功能判断标准：采用北京安贞医院肺功能正常预计值公式，除FEV1/FVC及RV/TLC外，其它指标如RV、FEV1等以实测值占预计值百分比>80%为正常。按照2017 GOLD指南符合FEV1/FVC<70%，同时FEV1≥80%预计值为 GOLD1级，50%≤FEV1<80%为GOLD2级，30%≤FEV1<50% 为GOLD3级，FEV1<30%为GOLD4级。

(3)血清维生素D测定:被检测者于清晨空腹状态下抽取静脉血2 mL，在抽血4h内进行血样本处理，采用高通量液相色谱-串联质谱法检测方法(LC-MS/MS)检测血清25-羟维生素D3以及总维生素D的水平。我院临床分子诊断中心参考国际维生素D代谢物室间质评计划(vitamin D external quality assessment scheme, DEQAS)标准进行质控。我院临床分子诊断中心的总维生素D正常范围参考值：成人30～100 疫调节功能，在基因表达、促进细胞生。维生素D缺乏标准为重度缺乏：血清25-羟维生素D<10 疫调节功能，在基因表达、促进细胞生；中度缺乏：血清25-羟维生素D 10～20疫调节功能，在基因表达、促进细胞生；轻度缺乏：血清25-羟维生素D 20～30 疫调节功能，在基因表达、促进细胞生。

3. 统计学分析 应用SPSS 19.0 软件对数据进行统计学分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用单因素方差分析；计数资料比较采用卡方检验；相关性检验采用Pearson相关性分析。以P<0.05表示差异有统计学意义。

结 果

1. COPD患者的血清25-羟维生素D水平 本次入组共80例COPD患者，20例慢性支气管炎患者，COPD患者血清维生素D3、总维生素D、血钙浓度与血磷浓度水平明显低于慢性支气管炎患者，差异具有统计学意义；COPD和慢性支气管炎两组患者BMI指数差异无统计学意义(表1)。

2.不同肺功能分级COPD患者血清维生素D水平差异 80例COPD组患者根据GOLD分级分为I级19例、Ⅱ级30例、Ⅲ级15例和Ⅳ级16例，血清25-羟维生素D3和总维生素D水平随着GOLD分级增加而降低，差异有统计学意义(P<0.05)；另外，血清钙、磷浓度随着GOLD分级增加而降低，差异具有统计学意义。血清IgA浓度与BMI在不同GOLD分级组中差异无统计学意义(P>0.05)；血清IgE浓度在不同GOLD分级组中差异有统计学意义，但并无随GOLD分级呈现浓度增加或减少的趋势(表2)。

表1 COPD组和慢性支气管炎组血清维生素D及钙磷浓度比较

注：与COPD组比较，aP<0.01

表2 不同COPD组血清维生素D及钙磷浓度比较

3. 25-羟维生素D不同缺乏组肺功能指标比较 根据患者血清25-羟维生素D水平分为轻度、中度以及重度缺乏组，FEV1%预计值百分比在不同25-羟维生素D缺乏组分别为63.9%、61.6%、56.5%，FEV1%预计值百分比随25-羟维生素D水平的下降而降低，差异有统计学意义；IgA在不同25-羟维生素D缺乏组浓度分别为6.9μg/L、2.6μg/L、3.0μg/L，差异有统计学意义，但并无随维生素D水平下降呈现浓度增加或减少趋势；FEV1/FVC与IgE浓度在不同25-羟维生素D缺乏组，差异无统计学意义(表3)。

4. 血清25-羟维生素D 水平与肺功能指标的相关性分析 COPD组患者肺功能检查 FEV1%预计值与血清25-羟维生素D3水平呈正相关，r=0.328，P<0.05；COPD组患者肺功能检查 FEV1%预计值与血清总维生素D水平呈正相关，r=0.345，P<0.05；血清25-羟维生素D3以及总维生素D水平与FEV1/FVC无相关性。

表3 25-羟维生素D不同程度缺乏组各肺功能指标比较

注：与轻度缺乏组比较，aP<0.01；与轻度缺乏组比较，bP<0.01

讨 论

COPD病程进行性发展，目前主要认为COPD是吸烟、有害粉尘烟雾颗粒及反复呼吸道感染等外部因素与遗传易感性等内部因素相互作用的结果。反复的炎症反应损害了正常的气道结构，引起气道重塑，引起不可逆性气流受限[3]。除炎症反应外，蛋白酶和抗蛋白酶失衡、氧化与抗氧化失衡以及自主神经系统功能紊乱等也在COPD发病中起重要作用[4]。维生素D是一种人体必需的营养元素，维生素D在体内主要通过与细胞内的维生素D受体(vitamin D receptor, VDR) 结合而发挥生物学效应。维生素D的主要组成成分是维生素D2和维生素D3两种化合物，两者在肝脏中代谢形成25-羟基维生素D(25(OH)D), 在肾脏中进一步代谢形成1,25-二羟基维生素D(1,25(OH)2D)。在血液中, 维生素D的最主要存在形式为25(OH)D, 约占维生素D 总量的95%, 且半衰期最长, 性质非常稳定，目前国际上多认为25(OH)D是衡量体内可利用的维生素D水平的最佳指标[5]。LC-MS/MS分析技术特异性高，可同时测定25(OH)D2 和25(OH)D3，检测更加准确，被认为是检测25(OH)D的金标准[6]。已有流行病学研究证明，维生素D缺乏与肿瘤、自身免疫性疾病、心血管疾病等慢性疾病发病率相关，同时通过补充维生素D，可以有效改善患者心肺功能以及慢性感染引起的组织损伤和气道炎症反应，探讨维生素D在COPD中的作用具有重要的意义[7-9]。

在本次研究中我们发现：COPD患者血清总维生素D以及维生素D3水平普遍偏低，且COPD患者较慢性支气管炎患者更容易缺乏维生素，差异有统计学意义。综合分析原因可能为：COPD患者以老年人居多，其胃肠功能减弱以及饮食结构不合理导致摄取和吸收不足[10]；长期咳嗽、喘憋症状，肺功能下降及活动耐力明显下降，免疫功能下降，导致户外运动减少[11]；糖皮质激素的应用也可导致血清维生素D水平下降[12]；另外，Janssens研究发现：COPD患者维生素D结合蛋白基因发生变异，导致维生素D吸收障碍，也部分解释了COPD患者普遍缺乏维生素D的分子机制[13]。

肺功能水平是反映COPD严重程度的重要指标之一，为了进一步探讨血清维生素D水平和COPD疾病严重程度之间的确切关系，本研究探讨不同肺功能分级COPD患者血清维生素D以及钙、磷浓度差异。研究结果表明：COPD患者随着肺功能严重程度分级的升高，血清维生素水平相应下降，且血清钙、磷浓度也随之下降。

FEV1及FEV1/FVC值可反映气流受限的程度，是COPD诊断及病情评估的重要依据，本研究依据COPD患者维生素D缺乏程度分为轻度缺乏、中度缺乏以及重度缺乏组，对比分析不同维生素D缺乏组FEV1及FEV1/FVC差异。研究结果表明：FEV1占预计值的百分比随COPD患者血清维生素D缺乏程度的加重而降低。相关性分析表明：血清维生素D水平与FEV1占预计值百分比呈正相关，提示血清维生素D水平与COPD患者肺功能严重程度分级密切相关。笔者分析可能有以下几个原因：第一，维生素D参与抗炎、抗感染、调节免疫反应。研究发现在 COPD患者的炎症过程中巨噬细胞起了重要作用。维生素D以及VDR可以调节巨噬细胞内NF-κB信号通路反引起的炎症反应和肺组织损伤，减缓COPD病程发展[14]；第二，除了参与免疫调控和炎症外，维生素D也影响肺组织重塑过程。国内学者宋颖芳等[15]研究发现，在气道平滑肌细胞的细胞周期中，维生素 D 可阻止其从 G1 期至 S 期转换进而抑制气道平滑肌细胞的增殖。因此，维生素 D 是可以从肺脏结构细胞来影响气道结构改变；第三：维生素D 可以促进肌力与加强肌力平衡。COPD患者肌肉功能障碍导致其运动能力下降，严重影响患者生活质量。肌无力在COPD中晚期较常见，而且是呼吸衰竭和死亡的一个独立预测因素。维生素D 对骨骼肌健康有作用，低水平血清维生素D 使骨骼肌力量下降及跌倒风险增加。Hornikx等研究发现：接受维生素D的COPD患者呼吸肌力量和运动耐力有较大提高[16]。维生素D可通过多种途径来调节机体的免疫功能，根据机体的免疫状态，通过增强或抑制免疫功能来发挥调节免疫状态的作用。血清免疫球蛋白A、G和M是由浆细胞合成和分泌，其含量的高低是反映获得性免疫功能状态的重要指标，IgA浓度较高是其中重要组成部分。免疫球蛋白E是介导I型超敏反应的重要物质。本研究提示：在不同GOLD分级的COPD患者中IgA和IgE浓度与血清维生素D水平并无相关性，这说明COPD的免疫反应具有多种因素共同参与，血清维生素D水平并不能准确的判断COPD患者的免疫功能的程度。另外，尽管FEV1%与血清维生素D水平相关，但FEV1/FVC与血清维生素D水平并无显著的相关性，原因可能是入组的数据较少，统计可能存在偏移，FEV1/FVC与血清维生素D的关系尚需大样本数据进一步验证。

总之，本研究表明，维生素D缺乏与COPD之间关系密切，在不同的GOLD分级的COPD患者也存在差异，因此COPD患者应加强对血清维生素D水平的检测，特别是严重程度在中重度的COPD患者进行及早的干预和治疗意义更为重要，可能改善患者的生活质量，延缓疾病进展及合并症的出现。但本次研究病例数较少，维生素D治疗COPD的有效性及临床应用价值，有待于进一步的大样本临床研究，更好的为临床治疗提供理论依据。