高龄慢性阻塞性肺疾病患者高浓度氢气吸入对TLR4/My D88 通路及下游炎性因子的影响及临床意义

王凤立 宋展 王晓晟 朱红

（1 天津医科大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系,天津 300070;2 沧州市中心医院呼吸与危重症医学科一科）

慢性阻塞性肺病（COPD）是一种具有高发病率和高死亡率的慢性长期性呼吸道疾病，随着生活水平提高和作息习惯改变发病率和死亡率呈逐年上升状态〔1〕。该病常见临床症状为咳嗽、哮喘、气促及呼吸困难等气道慢性炎症反应，且肺功能呈进行性减退，特别是老年患者由于身体各项功能下降、气道炎症反应加剧，预后和生活质量更差。根据该病发病机制可得，改善机体氧化应激反应可最大程度提高肺部呼吸功能，进而加快疾病恢复。氢气可选择性中和羟自由基和亚硝酸阴离子等毒性自由基，具有强抗氧化作用，近年关于氢气吸入治疗在COPD中应用的相关报道结果，但一部分研究显示其对肺功能、血气指标的改善无显著效果〔2〕，而一部分结果显示其可提高肺部功能〔3，4〕。综合高浓度氢气吸入治疗COPD 疗效存在争议，考虑可能与疗效判断指标敏感性不强有关。最新报道指出，Toll 样受体（TLR）4为肺泡巨噬细胞表面特异性受体，与始动髓样分化因子（My）D88 特异性结合识别、激活、转录细菌和病毒，使机体多种炎症因子大量表达，启动人体免疫系统以抵抗慢性气道炎症〔5〕。研究认为，TLR4/My D88通路可通过自身调控和介导其下游炎性因子及时反映机体免疫应答机制和炎性应激反应〔6〕。本文旨在探讨高浓度氢气吸入对COPD 患者TLR4/My D88 通路及下游炎性因子影响及临床意义。

1 资料与方法

1.1 临床资料 经医院医学伦理会讨论并批准后，选择2017 年4 月至2019 年10 月于沧州市中心医院确诊并治疗的高龄COPD 患者296 例，所有受试者对本研究知情并自愿签署入组同意书。纳入标准:①由医院临床医师联合临床表现、血清学指标检查和肺功能检查首次确诊为COPD，且符合《慢性阻塞性肺疾病诊疗规范（2011 年版）》〔7〕；②年龄65～75 岁；③轻中度COPD；④入院前半个月无激素或免疫抑制类药物使用史；⑤一般生命体征较好，不需要持续无创通气；⑥未合并COPD 外其他肺部疾病包括哮喘、支气管扩张、肺炎等。排除标准:①合并严重心、肝、肾功能疾病；②合并恶性肿瘤；③凝血功能异常；④不识字，自我认知和配合能力差；⑤合并精神疾病或严重沟通障碍；⑥病例资料不齐全。根据随机数字表法分为对照组（行常规治疗）和研究组（常规治疗结合高浓度氢气吸入）各148 例。研究组男88 例、女60 例，年龄67～72 岁，平均（71.25±22.30）岁；对照组男85 例、女63 例，年龄69～74岁，平均（70.99±22.11）岁；两组基线资料差异无统计学意义（P＞0.05）。

1.2 方法 入院后两组均予抗生素抗感染治疗，并予止咳化痰、维持水电解质平衡、控制性氧疗、解痉平喘等对症支持治疗；对照组在常规治疗上吸入33%氧气，研究组吸入氢氧机电解纯水后含氢体积分数55.5%的氢、氧混合气体，2 次/d、60 min/次、吸入流量3 L/min，均治疗到痊愈或最晚至实验第14 天。

1.3 观察指标 ①采用MSA99 肺功能检测仪肺功能检测仪（济南来宝医疗器械有限公司）检测用力肺活量（FVC）、第1 秒用力呼气容积占预计值百分比（FEV1%）、最高呼气流速（PEF）。②抽取外周静脉血20 ml 置于含抗凝剂的一次性真空采血管中，行梯度离心分离单个核细胞并达到细胞密度至3.0×109/L；将细胞接种24 孔的细胞培养板，置入5% CO2、37℃培养箱内孵育2 h，取贴壁单核细胞滴入2% rhGM-CSF 的RPMI1640 培养液中内静置培养12 d 得到单核细胞源性巨噬细胞；流式细胞术检测细胞表面TLR4、My D88 值；参照酶联免疫吸附试验（ELISA）试剂盒（Abcam 公司）说明书，FAITH-1600 全自动生化分析仪（杭州中翰盛泰医疗器械有限公司）测定上清液中白细胞介素（IL）-8、肿瘤坏死因子（TNF）-α、高敏C 反应蛋白（hs-CRP）水平。③呼吸困难咳嗽咳痰（BCSS）评分通过呼吸困难、咳嗽、咳痰3 个方面分为0～4 分共5 个层次，各项目分数总和为最终得分，总分12 分，分数越高、COPD临床症状越严重；COPD 评估测试（CAT）评分通过咳嗽、咳痰、胸闷症状、爬坡或上一层楼梯的感觉、对日常活动的影响、外出情况、睡眠状况和精力等8 个方面，分为0～5 分共6 个层次，量表条目计分方式获得总分40 分，分数越高COPD 预后越差。

1.4 统计学方法 采用SPSS18.0 软件进行t检验或秩和检验、χ2检验。

2 结果

2.1 两组肺功能指标分析 治疗前，两组FVC、FEV1%、PEF 比较差异无统计学意义（P＞0.05）；治疗后组FVC、FEV1%、PEF 明显高于治疗前（P＜0.05），两组间FVC、FEV1%、PEF 差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 两组肺功能、外周血指标比较(,n=148)

表1 两组肺功能、外周血指标比较(,n=148)

与治疗前比较:1）P＜0.05，与对照组比较:2）P＜0.05，下表同

2.2 两组外周血指标分析 治疗前，两组TLR4、My D88、IL-8、TNF-α、hs-CRP 比较差异无统计学意义（P＞0.05）；治疗后两组TLR4、My D88、IL-8、TNF-α、hs-CRP 明显低于治疗前（P＜0.05），且研究组明显低于对照组（P＜0.05），见表1。

2.3 研究组治疗后TLR4、My D88、IL-8、TNF-α、hs-CRP 相关性 TLR4、My D88 与其下游炎性因子IL-8（r=0.345、P=0.041，r=0.587、P=0.015）、TNF-α（r=0.445、P=0.032，r=0.648、P=0.001）、hs-CRP（r=0.874、P=0.001，r=0.489、P=0.026）均呈正相关。

2.4 两组相关评分比较 治疗前，两组BCSS、CAT评分比较差异无统计学意义（P＞0.05）；治疗后两组BCSS、CAT 评分明显低于治疗前（P＜0.05），且研究组明显低于对照组（P＜0.05），见表2。

表2 两组BCSS、CAT 评分比较(,n=148,分)

表2 两组BCSS、CAT 评分比较(,n=148,分)

2.5 TLR4、My D88、IL-8、TNF-α、hs-CRP 与相关评分相关性分析 TLR4（r=0.411、P=0.035，r=0.472、P=0.028）、My D88（r=0.658、P=0.014，r=0.715、P=0.007）、IL-8（r=0.475、P=0.023，r=0.664、P=0.009）、TNF-α（r=0.362、P=0.039，r=0.612、P=0.011）、hs-CRP（r=0.778、P=0.004，r=0.849、P=0.001）与BCSS、CAT 评分均呈显著正相关。

3 讨论

老年COPD 患者常伴随较为严重的气道炎症反应和气流受限不可逆，病情进展快，易发展为COPD急性加重期（AECOPD）。近年关于高浓度氢气吸入对COPD 治疗效果的报道较多，动物实验结果显示氢气治疗后的烟熏大鼠呼吸得到改善，且安全性较高、无不良反应产生〔8〕。但高浓度氢气吸入治疗COPD 氢气目前尚未在临床中广泛应用，且关于其疗程和浓度的选择尚存在争议。任莉莉等〔9〕分别将2%，22%，41.6%，66.7%的氢气吸入治疗COPD大鼠，结果较浓度为2%的氢气组其他组大鼠肺功能改善、肺内炎症清除及肺病理改变更优，其中41.6%，66.7%氢气效果最优。而He 等〔10〕学者指出，由于COPD 病情进展快，不同时期患者对不同浓度氢气吸入敏感性有所差异，可导致治疗效果的不同。且既往多通过呼吸困难症状、肺功能及肺部炎症判断改善情况，Horvat 等〔11〕结合既往多项报道认为常规肺功能指标并不能准确反映机体炎症状态，这与氢气质量轻、分子量小、易渗透生物膜等特点有关，氢气可快速进入机体组织和气道中影响肺功能指标的变化。

本研究确定将65～75 岁的轻中度COPD 患者作为本次受试者，排除疾病不同时期和年龄段对结果的影响，可提高结果准确率。根据既往报道〔12，13〕，选择吸入氢气浓度为55.5%，该氢气浓度造成的结果误差较小、可信度和可行性较强，由于时间限制并未对不同浓度氢气的作用效果作出进一步探讨，仍需在今后研究中深入探讨。本研究结果与Gao 等〔2〕研究结果基本一致。引起该结果的原因可能与样本量的选择或肺功能指标敏感性差有关；另参考Ma 等〔14〕的文献结果，氢气吸入时间可影响肺内炎症消退、临床症状改善时间；综合肺功能指标的判断无法对氢气吸入治疗疗效进行更好的判断。既往多项研究已证实TLR4、My D88 与免疫机制、炎症状态密切相关〔15，16〕，而COPD 主要病理改变组织为肺泡巨噬细胞，该细胞可作用于多种受体因子，其中包括TLR4、My D88 及其下游炎性因子。本研究结果说明氢气吸入对改善氧化应激反应效果更好。氢气可降低气体在支气管树中的流速阻力和气道阻力，直接改善组织缺氧、减轻呼吸困难症状。根据曹静等〔17〕研究结果，氢气可通过保护线粒体而抑制细胞凋亡，本文结果说明氢气治疗具有较高临床疗效，且其总体疗效更优。同时也提示肺功能指标并不能作为判断氢气治疗COPD 疗效的判断，临床判断中应结合多种炎性因子全面判断临床疗效。

综上，高浓度氢气吸入治疗COPD 总体疗效高，临床可通过检测TLR4/My D88 通路及下游炎性因子的变化准确判断临床效果，以及时、准确发现疾病进展或转归情况。但由于时间限制、样本量小，研究结果并不能代表全体COPD 患者，仍需设计更为严密的、多中心、大样本的研究，分析多种因素对COPD 患者转归的影响。