慢性阻塞性肺炎患者血清中六种微量元素分析*

张 新

哈尔滨医科大学附属第四医院呼吸二科，黑龙江 哈尔滨 150001

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种常见的慢性呼吸系统疾病，是由多种内外原因引起的以呼吸气道阻力升高为特征的慢性疾病［1］，患者常常咳嗽，感觉憋闷、气喘、呼吸不畅。COPD 的患患者数相对较多，死亡率也较高，是“健康中国2030”行动计划中划定的重点防治疾病之一。2018 年流行病学调查显示，高龄群体中COPD 的患病率明显比低龄群体高，我国40 岁以上的中年群体中COPD患病率是13.7%，比2007 年的8.2%相比增加了67%［1］。2000年，COPD的死亡率在我国主要致死病因中排第3位［2］。预计从2003—2033 年，我国因COPD 而死亡的人数将累计超过6 500 万人［3］。在近期对新冠肺炎感染患者的研究中发现，COPD 是导致新冠肺炎患者死亡的显著因素之一，目前虽然没有研究迹象表明COPD 患者是否容易感染新冠肺炎病毒，但是一旦感染新冠肺炎病毒之后，COPD 患者发病较重，其死亡率要远远超过普通的感染者。在COPD患者中，70岁以上人群发病率较高，同年龄段人群中男性发病率高于女性发病率近两倍，已经对人们的生活造成的严重的影响。2017年，全球慢性阻塞性肺疾病防治指南出台，指南提出了最新的COPD 诊断与分类标准，为COPD的治疗提供了依据。经过广大医疗工作者长期的不懈努力，成功研发出一些对早期COPD 患者有显著疗效的药物，为患者带来了希望。近年来国家对COPD 的诊治工作给予高度的重视，投入了大量的人力、物力和财力。2020年，中央抗疫国债中疾控类项目的专项支持经费高达10亿元，帮助全国50%的基层医疗机构购置新设备，配备了肺功能仪。目前约58%的治疗COPD 的常用药物已纳入医保目录，大大降低了患者的经济压力。2020年度《中国慢性阻塞性肺疾病分级诊疗报告》对COPD 防治的现状和核心信息进行了精要的总结，对“幸福呼吸”项目进行了阶段性的总结和展望。很多医疗工作者无私投入到COPD 的研究工作中，取得了很多的成绩。近年来，COPD 与人体内微量元素的关系逐渐被人们所重视，有研究表明，一些微量元素与COPD 的发病和治疗之间存在着一定的关系。微量元素在COPD 患者与非COPD 患者体内含量有所差异，对COPD 疾病的研究有一定的研究价值。在本课题的研究过程中，我们对参与对象中的COPD 和非COPD 患者的血清中微量元素钙（Ca）、铁（Fe）、锌（Zn）、铜（Cu）、银（Ag）、锰（Mn）的含量进行了检测，并进行了严格的采样、细致的分析与研究，为COPD的治疗工作提供依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

根据COPD 的临床诊断标准［4］，选取2019 年4 月—12月在哈尔滨医科大学附属第四医院住院的46 名COPD 患者作为病例组，病例组成员的年龄在51～86 岁之间，其中男性COPD 患者19 例，女性COPD 患者27 例。另外在哈尔滨医科大学附属第四医院体检中心选取了46 名非COPD 患者作为正常对照组，正常对照组成员的年龄在56～80 岁之间，其中男性22 例，女性24 例。所有研究对象都签署了知情同意书，均采取自愿的原则接受问卷调查、实验室检查等基础资料的记录与采集。两组患者一般资料具有可比性（P＞0.05）。

1.2 实验试剂与实验仪器

1.2.1 实验试剂 盐酸（36%～38%）（天津耀华化学试剂有限责任公司）、硝酸（65%～68%）（天津耀华化学试剂有限责任公司）；高氯酸（70%～72%，优纯级）（天津耀华化学试剂有限责任公司）；氧化镧（上海盈元化工有限公司）；Ag、Ca、Mn、Fe、Zn、Cu的标准溶液（ρ=1.0mg/mL）。

1.2.2 实验仪器 TMW—100 型介质辅助微波消解仪（北京吉天仪器有限公司）、AA—7003型全自动火焰/石墨炉原子吸收分光光度计（北京东西分析仪器有限公司）、TD—4A离心机（长沙英泰仪器有限公司）

1.3 实验方法

1.3.1 样品采集 真空负压采血管采集晨空腹肘静脉血3 mL，血凝1 h 后，于4 ℃下，以3 000 rpm 的转速，离心10 min，吸取血清置于洁净的塑料试管，加盖密封-80℃冰箱保存待测。

1.3.2 样品处理 准确吸取0.5 mL 血清于50 mL 聚四氟乙烯消化管中，加入5 mL 硝酸，于微波消解仪中进行消化。其消化条件可分为三个阶段：（1）20 ℃升至120 ℃，5 min，保持3 min；（2）120 ℃升至150 ℃，3 min，保持6 min；（3）150 ℃升至180 ℃，3 min，保持17 min。整个消化过程，仪器功率为1 200 W，能量为100%。等到冷却以后放到10 mL 的比色管中，定容，混匀，待测。同时，做空白试验。

1.3.3 数据测定条件 对6 种微量元素采用火焰原子吸收光谱仪测定，仪器工作条件，见表1。

表1 数据测定条件

1.3.4 加标回收 采用标准加入法测定Ca、Ag、Cu、Fe、Zn、Mn 6种微量元素的含量，应用所得结果计算回收率。

1.4 统计方法

数据采用SPSS 17.0 软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t 检验。计数资料以例数和百分比（%）表示，组间比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 实验结果

2.1 样品的加标回收情况

微量元素的回收率在89.33%～97.71%，相对标准偏差RSD 在1.96%～4.69%，显示回收率良好，符合WHO/UNEP、AOA 国际分析质量要求。6 种微量元素Zn、Ca、Cu、Mn、Fe、Ag的实验结果，见表2。

表2 样品的加标回收情况

2.2 两组患者血清中微量元素含量情况

统计微量元素在COPD 病例组和非COPD 对照组血清中的含量水平。从表3 中可见，COPD 病例组成员血清中微量元素Ca、Fe、Zn、Mn的含量水平均明显低于非COPD对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；在COPD 病例组成员中微量元素Cu的含量水平高于非COPD对照组，差异有统计学意义 （P＜0.05）；两组之间微量元素Ag 的含量比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表3 两组患者血清中微量元素含量情况（±s） mg/mL

表3 两组患者血清中微量元素含量情况（±s） mg/mL

元素病例组对照组t值P值Ca 42.30±9.71 26.49±6.59 7.921 0 Ag 0.099±0.128 0.070±0.085 1.174 0.244 Cu 5.63±1.59 9.03±1.23-10.379 0 Fe 10.65±5.79 8.62±2.17 2.084 0.041 Zn 3.47±0.62 2.18±0.59 9.141 0 Mn 0.59±0.097 8 0.73±0.13-5.208 0

3 讨论

人体中微量元素的含量不高，但是人类的正常生活又不能离开微量元素，微量元素在机体的生化、生理过程中起着至关重要的作用。当人们生病的时候，机体内的微量元素就会失去平衡，进而迫使机体发生异常的变化。经过对实验数据的分析发现：COPD 组成员的Ca、Fe、Zn、Mn 的含量水平均显著低于非COPD 对照组成员，Cu 的含量水平均高于非COPD 对照组，差异有统计学意义；Ag的含量两组间比较差异无统计学意义。以下对Ca、Cu、Zn、Fe 四种的微量元素含量水平与COPD 的关系进行分析。Ca 与COPD。Ca 是人体内含量最高的矿物质，它参加机体的代谢，还参与葡萄糖、蛋白质、脂肪、核酸等物质的代谢，参与多种酶的合成，影响着神经肌肉的兴奋性、心肌的兴奋性和血管张力变化。COPD 患者常常存在缺氧现象，而低氧可能引起ATP 合成的减少，供给不足，Ca2+，Mg2+ATP酶的功能降低，细胞内的Ca2+泵出减少，血清钙降低［5］。COPD 患者常有缺氧症状，使甲状旁腺的功能受到损害，因此影响了钙的调节，当患者出现钙降低时，免疫力会下降。所以患有COPD 的患者应该及时恰当的补充钙元素。Cu与COPD。Cu是人体所必需的微量元素之一，它是过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和铜蓝蛋白的重要组成成分，在活性氧族和过氧化物膜脂形成中起到催化作用［6］。如果机体内Cu 的含量超标，那么就有可能使体内脂质发生过氧化作用，使细胞及组织损伤，进一步，对反复慢性感染中和肺部气流受限性疾病显现的较为突出，对比前面研究分析可以看出，支气管哮喘及COPD 患者血清铜检测水平明显偏高［7-8］。Zn 与COPD。Zn 是维持儿童正常生长、发育的重要的微量元素，对比成人系统，Zn参与生物膜蛋白的合成，影响某些膜结构酶如的活性（例如Na、K-ATP 酶和Ca-ATP酶）更加重要，Zn通过和这些酶之间的相互作用，不但能维持细胞膜的稳定，还能够加快脾淋巴细胞IL-2 的生长。除此之外，Zn 元素还能够激活免疫细胞，特别是能引起T 淋巴细胞的增生，发挥免疫效应，Zn 能增强人体的免疫力和NK 细胞增生。Zn 元素还能促进细胞再生和组织修复功能［9］。缺Zn 会损害机体免疫功能，增加感染的可能性，延长组织修复进程，加重病情。Fe 与COPD。Fe 能够维系淋巴器官功能和构造，它具有造血功能，可以让中性粒细胞的杀菌和吞噬能力得到显著增强。Fe 是多种生物酶及酶系的辅基，例如过氧化氢酶、单氨氧化酶等，Fe还参与氧化还原反应，影响免疫防御功能［10］。当人体缺Fe 时，吞噬细胞的吞噬能力和杀菌能力都将会处于非常低的水平，机体的免疫功能也将会下降。同时，机体缺Fe还会引起胸腺和淋巴样组织萎缩，胸腺中淋巴细胞会大幅减少，进而会破坏机体免疫功能。

影响COPD 的因素有很多，吸烟、空气污染、寒冷等等[11-16]，诊断与治疗比较复杂，在此仅对以上我们采集的COPD 患者和非COPD 患者的血清样品进行了研究，取COPD 患者和非COPD 患者的血清样品各46 份。通过对COPD 患者和非COPD 患者血清中的六种微量元素进行了分析，探讨了六种微量元素与COPD 的发生的关系。通过两组比较，COPD病例组的Ca、Fe、Mn、Zn的含量显著低于非COPD 组对照组；Cu 的含量明显不同，COPD 组Cu 含量要高于非COPD对照组，两组之间Ag含量比较无统计学意义。得出结论：体内微量元素的多少与COPD 的发生没有直接的关系，但是COPD 患者血清中Ca、Fe、Mn、Zn元素含量有所减少，而Cu 元素含量却增加，这一现象说明COPD 患者血清内微量元素代谢紊乱，这与慢性阻塞性肺炎的发生发展存在着某种关系。本研究选取的研究对象年龄结构基本一致，误差较小。随着COPD 研究的逐步深入以及患者对有效治疗的迫切需求，要求医疗工作者积极投身到COPD 的研究工作中，有效整合医疗资源、构建研究团队和协作平台、共享医疗资源。共同为COPD 研究工作贡献力量，提升人民群众的幸福指数。