稳定期慢性阻塞性肺疾病患者血管内皮功能的研究

杨发菊 华毛

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一种呼吸系统炎症性疾病，心血管疾病(Cardiovascular disease，CVD)占COPD总死亡率的四分之一[1]。Scherr[2]等人研究发现57%的COPD患者存在内皮功能紊乱，存在严重肺动脉高压的COPD患者其血清血栓调节蛋白(Thrombomodulin，TM)、一氧化氮(nitric oxide，NO)水平降低[3]，且气道炎症与NO产生减少有关[4]。肱动脉内皮依赖性舒张功能(Flow-mediated vasodilation，FMD)可以用于评估血管内皮功能，Clarenbach[5]等人发现COPD患者的FMD值每年相对下降5.6%，且FMD与心血管不良事件风险增加相关[6]。本文通过分析COPD患者血清内皮源性一氧化氮(endogenous Nitric Oxide，eNO)、TM、C-反应蛋白(C-Reactive Protein，CRP)水平及FMD数值，探讨COPD患者内皮损害、肺功能及炎症反应之间的关系，为COPD高CVD风险个体的早期预防和干预提供理论依据。

资料与方法

一、一般资料

根据《慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2013年修订版)》的诊断标准[7]及《2020 GOLD慢性阻塞性肺疾病全球倡议：COPD诊断、治疗与预防全球策略》的分级标准[8]选取从2020年11月至2021年7月在青海大学附属医院就诊的40～70岁COPD稳定期轻度、中度、重度、极重度患者各30例为病例组。选取同时期本院健康体检者60例作为对照组。五组间年龄、性别差异无统计学意义(P>0.05)(见表1)。排除标准：急性炎症性疾病；高血压、心肌病、冠心病、瓣膜病、脑血管病、外周血管病等；甲状腺功能亢进、高脂血症、糖尿病等；血液系统疾病；自身免疫疾病、肿瘤；长期口服激素类、他汀类、血管紧张素转换酶抑制剂类、抗血小板或抗凝类。本次研究已通过本院伦理委员会审查(SL-2020051)，所有研究对象均获得知情同意。

二、仪器与方法

肺功能指标的测定：在排除禁忌证后，健康体检者于入院当天行肺功能测定，COPD患者需询问其近期服药情况，如48小时内服用或吸入以下药物(包括激素类、β受体激动剂类、抗胆碱能受体类等)嘱受试者停药至少48小时后测定。首先，测试前需安静休息15分钟，期间嘱受试者进行平静呼吸及深吸气后用力、快速呼出气体动作的锻炼。其次，记录受试者测量后的身高和体重并充分、详细地告知受检者检查期间可能发生的风险及注意事项。再次，将肺功能仪进行校准，由我院专业技术人员指导受试者完成相关步骤来获得各项检测结果。每位受试者至少连续检测3次后结束检查，选取最高值作为最终检测结果。最后，收取相应的指标进行统计。

FMD的测定：肱动脉内皮功能的检测按照血管超声评价肱动脉内皮依赖性舒张功能的应用指南[9]进行，室温维持在23℃～26℃，休息15分钟后取平卧位，右上肢外展15°，于肘上2cm～5cm处检测心室舒张末(同步心电图R波顶点)肱动脉内径(D0)，测量3个心动周期并取平均值。然后将血压计袖带附于患者右前臂肘横纹上2cm～3cm处，充气至高于收缩压大约50mmHg(1mmHg=0.133kPa)，5min后60s～90s内测量肱动脉内径(D1)。检查前禁食8～12小时，禁止吸烟4～6小时，禁咖啡因、茶、高脂肪食物和维生素C等24小时。FMD计算公式：FMD=[(D1-D0)/D0]×100%，该检查由同一医师完成。

血清eNO、TM、CRP水平的测定：采用酶联免疫吸附(ELISA)法检测血清eNO、TM数值，具体操作依据试剂盒说明书。采集受试者静脉血10mL，室温状态下设定3000r/min的转速离心20min，吸取上清液，-80℃冰箱中冷冻保存，取出复融后进行检测。CRP的数值由本院检验科应用免疫比浊法测定。

三、统计学分析

结 果

五组研究对象间血清eNO、TM、CRP水平及FMD值总体差异有显著统计学意义(P<0.01)。轻度组、中度组、重度组及极重度组血清eNO水平逐渐降低(P<0.05)，且均低于对照组(P<0.05)；轻度组、中度组及重度组血清TM水平逐渐降低(P<0.05)，且四组研究对象血清TM水平均低于对照组(P<0.05)，但极重度组血清TM水平与重度组差异无统计学意义(P>0.05)；轻度组、中度组及极重度组血清CRP水平逐渐升高(P<0.05)，且四组研究对象血清CRP水平均高于对照组(P<0.05)，但重度组血清CRP水平与中度组差异无统计学意义(P>0.05)；轻度组、中度组、重度组及极重度组的FMD值逐渐降低(P<0.05)，且中度组、重度组、极重度组的FMD值均低于对照组(P<0.05)，但轻度组FMD值与对照组差异无统计学意义(P>0.05)(见表1)。

表1 五组研究对象一般资料、实验室检查、肺功能指标及FMD值

相关性分析结果显示，血清eNO、TM水平及FMD值与肺功能指标FEV1%pred呈正相关(r值分别为0.610、0.657、0.691，P<0.05)(见表2)，FMD值与血清CRP水平呈负相关(r=-0.594，P<0.05)。

表2 FEV1%pred与血管内皮功能的相关性

讨 论

COPD不仅涉及气流阻塞，还对心血管系统影响深远，其中心血管相关不良事件的高患病率、高死亡率仍然具有挑战性。COPD和CVD之间的潜在联系机制仍未完全阐明，但或许能够用它们的共同危险因素引发的促炎环境来解释，炎症活动的增强损害血管内皮，随后的内皮损伤触发动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)始动过程并改变内皮屏障的稳态特性，而AS是CVD发生的早期病理表现。

FMD是一种通过刺激反应性充血来间接量化血管内皮扩张功能的成熟技术及检测指标，它的作用与NO密不可分。有文献[10]指出，FMD的作用可以通过使用NO合酶抑制剂如单甲基精氨酸而消除。一项前瞻性研究纳入了23例稳定期门诊COPD患者，他们发现COPD患者有着严重的内皮功能障碍，表现为肱动脉扩张能力受损[11]。我们的研究与之相一致，稳定期 COPD中度组、重度组、极重度组的FMD值均低于对照组，但轻度组和对照组的FMD值无显著统计学差异，而且重度组和极重度组的内皮功能损伤明显，这或许在一定程度上表明只有在疾病严重阶段时血管内皮的损伤才能够显现出来，也为心血管不良事件在肺功能较差的COPD患者中高发提供了解释。除此之外，COPD患者FMD不仅降低，且其损害与支气管阻塞的严重程度成正比[12]，Barr[13]等人的研究也同样发现FMD与FEV1存在强烈的线性关联。我们的研究同样发现FMD值与FEV1%pred存在正相关。研究表明，肱动脉FMD每增加1%，心血管相关不良事件风险降低8%～13%[14]，提示内皮功能障碍可能是COPD和高心血管危险事件之间联系的机制之一。因此，FMD作为一种无创检测手段，可以及早发现心血管高危人群，并制定出相应的干预策略，从而降低COPD患者心血管不良事件的风险。

NO作为内皮来源的一种血管舒张因子，首先由Robert Furchgott和Louis Ignarro于1986年提出，它主要通过刺激血管平滑肌细胞中可溶性鸟苷酸环化酶产生环磷酸鸟苷来调节血管直径发生变化。内皮功能是个体中存在的内皮细胞在响应局部血流量增加和传递相关剪切应力变化等各种生理刺激下产生和释放NO的能力。研究证明，在孤立的人类肺动脉中，NO依赖性血管舒张在轻度和重度COPD中均受损，且这种损害与内膜增厚的程度和动脉血氧张力有关[15]。我们的研究发现，稳定期COPD患者血清eNO水平较对照组降低。此外，Karoli[16]等人的数据表明COPD合并冠心病患者中内皮细胞的血管调节功能损伤程度更高。我们的研究还发现血清eNO水平与FEV1%pred存在正相关，但关于这一结果的证据是相互矛盾的。我国学者马莉莉[17]等人的研究数据表明，COPD组的eNO水平降低，但并没有发现与疾病严重程度相关，这可能与其未完全排除血糖、血脂、血压及药物对血管内皮的影响有关。

20世纪80年代初期，Esmon等人第一次从兔肺中分离提取出TM，它是一种含有557个氨基酸残基的Ⅰ型跨膜单链糖蛋白分子，主要由5个结构域组成，且由肺和心脏的血管内皮合成。韩书芝[18]等人通过检测40例COPD急性加重期患者的TM等因子发现，COPD患者存在血管内皮损伤及高凝状态。国外学者[19]的研究发现COPD患者中血清TM、NO水平显著降低。我们的研究结果与之相一致，稳定期COPD患者血清TM水平较对照组降低，且血清TM水平与FEV1%pred存在正相关。但目前有关血清TM水平与气道阻塞严重程度的研究数据有限，将来的研究不应忽视这一领域，并试图为COPD患者延缓内皮损伤、减少心血管危险事件提供新的思路。实验证据表明，TM在冠状动脉AS病变中局部表达下调，在致AS小鼠中，外源性给予TM可以减少AS的发生和新生内膜的形成[20]。这些发现表明在COPD患者中高CVD风险可能与AS病变相关，为其心血管事件的高发提供了支持证据，也进一步提示TM在临床中具有一定的潜在预测价值。

CRP是一种由5个相同亚基组成的蛋白质，它是急性期反应的重要组成元素，尤其在炎症发生过程中。目前已有许多研究证实临床稳定的COPD患者体内存在炎症反应，其血清CRP水平上升。本研究与此结果一致，稳定期COPD患者血清CRP水平较对照组升高。Verma[21]等人证实在CRP孵育的内皮细胞内皮型NO合酶下调，导致基础和刺激的NO释放显著减少。CRP可以直接改变内皮细胞NO的产生，细胞因子可以直接损害内皮细胞NO的生物利用度。FMD的作用与NO密切相关，这在一定程度上反映了炎症对血管内皮功能的影响。Eickhoff[22]等人报道，在一组60例COPD患者中，较高水平的CRP与较低的FMD相关。我们也同样得出COPD患者FMD值与血清CRP水平存在负相关。这或许在从侧面解释了内皮功能障碍的机制，炎症反应或许是内皮功能损伤的关键驱动因素，随之进一步可能影响肺血管，导致血管重构，病情进展可能引起肺动脉高压甚至心脏不良危险事件的发生。

综上所述，血管内皮功能损伤或许是COPD引起高CVD风险的桥梁，而炎症反应可能是导致内皮损伤的重要环节。我们的发现为COPD患者内皮损害的机制提供了线索与支持证据，为预知高心血管危险事件的发生提供了思路，以此制定出更细致、更具体的心血管筛查和干预策略，从而降低COPD患者心脏不良事件的发生，改善疾病预后的同时减轻医疗卫生负担。