IMA和DJ-1在阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征临床监测中的意义

张永红,陈 栋,张德信,刘 昀,史红阳,谢 梅,霍彩芳,孙秀珍*

(1西安交通大学第二附属医院呼吸与危重症医学科,西安 710004;2西安交通大学第二附属医院医学检验科;*通讯作者,E-mail:doc-ly@sohu.com)

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome, OSAHS)是一种睡眠时上气道反复塌陷、阻塞引起呼吸暂停和/或低通气,导致频繁低氧血症、高碳酸血症、胸腔内压力显著波动、睡眠结构紊乱、交感神经活动增强的睡眠呼吸性疾病,长期进展可导致多系统器官功能受损。流行病学调查显示,在成年人中OSAHS的患病率较高,中国成年人OSAHS患病率在10%-20%[1],60岁以上的人群发病率可达20%-40%[2],其患病率与研究对象性别、年龄、肥胖程度、饮食结构、种族等相关。临床研究表明,OSAHS与心脑血管疾病和代谢性疾病有关,包括高血压、冠状动脉疾病、心律不齐、心力衰竭、胰岛素抵抗和代谢综合征,这些系统损害反馈性加重OSAHS的发展,形成恶性循环促进OSAHS的病程进展[3],多导睡眠监测是诊断OSAHS的金标准,由于耗时长、花费高,容易受睡眠环境和患者近期身体状态的影响,不能充分反映监测前的长期睡眠呼吸状态,并且反复多导睡眠监测的可操作性差,尤其是儿童和多导睡眠监测配合差的患者,因此探索OSAHS的生物学标志物,作为OSAHS诊断的补充和疾病危险分层以及并发症管理势在必行[4]。

OSAHS主要的病理生理为慢性间歇性低氧血症,会导致细胞线粒体功能紊乱,释放氧自由基,激活氧化还原敏感信号通道和炎症反应系统,导致多器官系统受损。众所周知,缺血修饰白蛋白(ischemia modified albumin, IMA)是缺血和氧化应激的敏感生化指标,在多种缺血性疾病中明显升高[5]。DJ-1蛋白是抗氧化剂反应的感受器,亦是机体氧化应激的生物学标志物[6]。本研究拟从OSAHS的病理生理机制方面探讨其潜在的生物学标志,以便OSAHS的临床诊断、危险分层和临床监管。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

按自愿参与的原则,收集2019年1-12月在西安交通大学第二附属医院呼吸内科睡眠门诊和住院的可疑OSAHS患者,收集病史、个人史、家族史、药物使用史,记录研究对象的性别、年龄、身高、体质量等体格特征,以及化验检查指标血清缺血修饰白蛋白(ischemia modified albumin, IMA)。排除标准:①阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征合并恶性肿瘤、自身免疫性疾病的患者,以及近2周全身使用过糖皮质激素以及免疫抑制剂影响炎症反应、氧化应激的患者;②中枢性睡眠呼吸暂停低通气综合征、发作性睡病、睡眠相关运动性疾病、各类型肺通气功能障碍性疾病;③心、肺血管疾病和其他影响心、肺功能的疾病(冠心病、肺栓塞、肺动脉高压);④血液系统疾病、自身免疫性疾病、肾、肝等重要器官衰竭;⑤近1月使用对呼吸和睡眠有影响的药物。

1.2 睡眠监测

根据《美国睡眠医学会(AASM)睡眠及其相关事件判读手册》分析报告,记录呼吸暂停低通气指数(apnea-hypopnea index, AHI)。阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征诊治指南,OSAHS定义为AHI≥5次/h,并以阻塞性呼吸事件为主,伴或不伴睡眠打鼾。按AHI分为:对照组(AHI<5次/h)、轻度OSAHS组(5≤AHI≤15次/h),中度OSAHS组(1530次/h)。

1.3 血样采集

轻、中度OSAHS以及对照组采血一次。重度OSAHS患者采血两次,患者入院第2天采晨起静脉血,经鼻持续气道内正压通气(nasal-continuous positive airway pressure, NCPAP)治疗3个月复查时再次采静脉血。采取的血样于乙二胺四乙酸抗凝试管,4 ℃,2 500g离心15 min,取上清血浆加入终浓度为5 mmol/L二丁基羟基甲苯保存于-80 ℃冰箱待检测。

1.4 DJ-1检测

血浆DJ-1采用双抗体夹心酶联免疫法(ELISA)测定其水平,严格按照说明书操作,试剂盒购置于美国Cayman公司。

1.5 统计学分析

统计学分析采用SPSS13.0软件,正态分布资料以均数±标准差表示,非正态分布资料以中位数(最小值-最大值)表示。多组比较用方差分析或Kruskal-WallisH检验;计数资料用χ2检查,两者相关性采用Spearman相关性分析,重度OSAHS患者睡眠呼吸机经鼻持续气道内正压通气(nasal-conti-nuous positive airway pressure, NCPAP)治疗前后比较用配对t检验;P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究对象的一般情况

对照组和各组OSAHS患者的一般情况见表1。四组之间性别分布差异无统计学意义。与对照组比较,轻度OSAHS组的年龄最小(P<0.05),而中度和重度OSAHS组年龄差异无统计学意义。与对照组、轻度OSAHS组和中度OSAHS组分别比较,重度OSAHS组的体质量指数(BMI)明显升高(P<0.05)。对照组、轻度OSAHS组、中度OSAHS组、重度OSAHS组吸烟暴露差异无统计学意义。OSAHS常见合并症:高血压、糖尿病、高血脂在四组之间的差异无统计学意义。肺功能参数:第1秒用力呼气容积占预计值的百分比(FEV1%pred),第1秒用力呼气容积占用力肺活量百分比(FEV1%FVC),肺一氧化碳弥散占预计值的百分比(DLco%pred)在四组之间的差异无统计学意义。重度OSAHS组的AHI和Epworth嗜睡评分最高,其次是中度OSAHS组、轻度OSAHS组,最后是对照组,四组之间差异具有统计学意义(P<0.05)。除轻度OSAHS组和对照组间最低血氧饱和度差异无统计学意义,其余组间差异均具有统计学意义(P<0.05),且重度OSAHS组的最低血氧饱和度最低。

表1 研究对象的基本资料Table 1 The basic information of the study subjects

2.2 四组间血清IMA、血浆DJ-1水平比较

如表2所示,与对照组比较,轻度、中度、重度OSAHS患者各组的IMA水平均明显升高,差异均具有统计学意义(P<0.05);在OSAHS患者中,重度OSAHS组的IMA水平最高,其次是中度OSAHS组,轻度OSAHS组最低,组间差异均具有统计学意义(P<0.05)。与对照组比较,中度OSAHS组、重度OSAHS组的DJ-1水平均明显升高(P<0.05);重度OSAHS组的DJ-1水平较中度OSAHS组明显升高(P<0.05),而DJ-1水平在轻度OSAHS组与中度OSAHS组,轻度OSAHS组与对照组间差异无统计学意义。

表2 四组研究对象血浆DJ-1、血清IMA的水平Table 2 Plasma IMA and serum DJ-1 levels in four groups

2.3 OSAHS患者血清IMA水平与睡眠监测参数的相关性分析

Spearman的相关分析结果显示,OSAHS患者的血清IMA水平与年龄无相关性(P=0.156),IMA水平与BMI、吸烟暴露、AHI、Epworth嗜睡评分均呈正相关性(P<0.05),与最低血氧饱和度负相关(P<0.05,见表3)。

表3 OSAHS患者的IMA水平与多导睡眠参数和实验室检查的相关性 (n=87)Table 3 Correlation of polysomnographic and laboratory variables with IMA level of OSAHS patients (n=87)

2.4 OSAHS患者血浆DJ-1蛋白水平与睡眠监测参数的相关性

Spearman的相关分析结果显示,OSAHS患者的血浆DJ-1蛋白水平与年龄、吸烟暴露无相关性(P=0.723,0.101),DJ-1蛋白水平与BMI、AHI、Epworth嗜睡评分呈正相关性(P<0.05),而与最低血氧饱和度负相关(P<0.05,见表4)。

表4 OSAHS患者的DJ-1水平与多导睡眠参数和实验室检查的相关性 (n=87)Table 4 Correlation of polysomnographic and laboratory variables with DJ-1 level of OSAS patients (n=87)

2.5 重度OSAHS患者治疗前后IMA、DJ-1水平变化

重度OSAHS患者经无创呼吸机智能压力滴定后,经鼻持续气道内正压通气(nasal-continuous positive airway pressure, NCPAP)治疗3个月,重度OSAHS患者血清IMA水平较治疗前明显下降(P<0.05)。重度OSAHS患者经NCPAP治疗3个月血浆DJ-1亦较治疗前明显下降,治疗前后差异具有统计学意义(P<0.05,见表5)。提示经鼻持续气道内正压通气治疗可降低重度OSAHS患者的氧化应激损伤。

表5 重度OSAHS患者NCPAP治疗前后IMA和DJ-1的变化 (n=38)Table 5 Changes of IMA and DJ-1 in patients with severe OSAHS before and after treatment with NCPAP (n=38)

3 讨论

慢性间歇性低氧血症是OSAHS重要的发病机制,是造成OSAHS患者心血管系统及其他脏器损害的主要原因[7]。慢性间歇性低氧血症一方面导致机体细胞线粒体功能紊乱,释放氧自由基激活氧化还原敏感信号通道;另一方面激活全身炎症反应系统,导致血管内皮受损,参与OSAHS合并症的发生发展,是高血压、冠心病、左心衰竭、肺心病,心肌梗死和脑梗死的独立危险因素,增加了OSAHS患者全因死亡率和死亡风险[8]。本研究通过调查OSAHS患者外周血氧化应激指标IMA、DJ-1的水平,反映OSAHS的病理生理过程。

DJ-1是PARK7基因编码的属于肽酶C56的蛋白质家族的一个成员,是一种多功能蛋白,其表达受氧化应激诱导充当氧化应激传感器,DJ-1通过直接清除氧自由基充当活性氧清除剂,调节抗氧化基因表达发挥抗氧化反应调节剂的作用[9,10]。研究表明DJ-1在OSAHS患者血浆中明显升高,OSAHS患者的DJ-1的水平与呼吸暂停低通气指数呈正相关关系[7]。本研究结果也表明,中、重度OSAHS组的DJ-1水平较对照组明显升高。DJ-1与睡眠监测指标呼吸暂停低通气指数、Epworth嗜睡评分正相关,与最低血氧饱和度负相关。NCPAP治疗3个月能明显降低升高的DJ-1水平。OSAHS患者血液过氧化产物较健康对照人群明显升高,并随疾病的严重程度而升高。DJ-1与AHI和Epworth嗜睡评分正相关,与最低血氧饱和度负相关,这提示DJ-1可能是阻塞性睡眠呼吸暂停潜在生物标志物。NCPAP是中重度OSAHS的首选治疗,NCPAP能有效地消除患者睡眠时上气道阻塞,减少睡眠呼吸暂停和低通气的发生,本研究结果中NCPAP治疗3个月DJ-1水平明显降低,提示DJ-1可能是CPAP疗效评价的重要生物学标志物。

IMA是缺血缺氧组织释放氧自由基对血清白蛋白的氨基酸残基修饰,导致白蛋白与过渡金属钴离子的结合能力下降,是评价氧化应激的敏感生化指标[11]。研究表明氧化应激诱导的多种疾病会导致IMA明显升高[12,13]。既往研究表明OSAHS患者的血浆IMA水平明显升高,OSAHS患者血中IMA水平可以很好地预测OSAHS疾病严重程度[14]。本研究结果表明OSAHS患者血清IMA水平较健康对照组明显升高,OSAHS患者的血清IMA水平随疾病的严重程度进一步升高,IMA与睡眠监测指标呼吸暂停低通气指数、Epworth嗜睡评正相关,与最低血氧饱和度负相关。睡眠呼吸机治疗3个月能明显降低重度OSAHS患者的IMA水平。提示IMA可能是OSAHS病情分级、呼吸机NCPAP治疗评价的重要生物学标志物。

OSAHS是一种多因素和多基因参与的复杂疾病,慢性间歇性低氧血症是OSAHS的重要病理生理学机制,慢性间断缺氧导致氧化应激和线粒体功能障碍引起局部和全身氧化应激损伤,进而引起组织器官功能障碍,是OSAHS并发症发生的主要原因[15]。本研究表明,OSAHS患者外周血IMA、DJ-1水平明显升高,并与多导睡眠监测参数明显相关,IMA、DJ-1可能是OSAHS患者氧化应激的潜在标志物,反映OSAHS疾病的严重程度。