OSA患者性激素与 HIF-1α/NF-κB/IL-6信号通路的关系分析

谢涵 尹虹雷 林庆艳 徐英

阻塞性睡眠呼吸暂停（obstructive sleep apnea，OSA）是一种全球流行的疾病，以打鼾、睡眠碎片化和血氧饱和度下降为特征。在50～70岁的人群中，大约17%的男性和9%的女性患有阻塞性睡眠呼吸暂停[1]。OSA是一类重要的健康问题，呼吸暂停引起反复发作的夜间低氧和高碳酸血症可导致多种内分泌代谢系统疾病，并与下丘脑-垂体-性腺轴（hypothalamus-pituitary-gonad axis，HPG）的内分泌功能障碍有关[2]。间歇性乏氧是阻塞性睡眠呼吸暂停最重要的特征，氧感知通路中缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor -1α，HIF-1α）是缺氧反应的核心调节因子，在缺氧适应途径中发挥着重要作用，对氧化应激及炎症反应的发生有重要影响[3]。OSA特异性的间歇性低氧可能触发HIF-1α过表达及激活NF-κB/IL-6炎症信号通路，这可能是导致OSA患者下丘脑-垂体-性腺轴功能紊乱的可能机制。此次我们就OSA患者性激素与 HIF-1α/NF-κB/IL-6信号通路的关系进行分析。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019 年1月—2022年1月于黑龙江省医院南岗院区接受治疗的OSA患者40例，经多导睡眠监测符合2018年成人阻塞性睡眠呼吸暂停多学科诊疗指南中OSA诊断标准[4]：（1）有临床症状：白天嗜睡、疲劳、夜间憋气、呼吸中断、习惯性打鼾以及患有高血压、冠心病、心力衰竭、认知障碍等。（2）夜间总呼吸暂停低通气指数（apnea hypopnea index，AHI）>5次/h。（3）无临床症状，呼吸暂停低通气指数>15次/h。符合（1）和（2）或仅符合（3）即可诊断成人OSA。根据呼吸暂停低通气指数进行分级：AHI 5～15次/h为轻度OSA，AHI 15～30次/h 为中度OSA，AHI＞30次/h为重度OSA。入选患者年龄28～59岁，平均（42.46±6.18）岁，均为男性。排除标准：（1）入组前1 个月以内曾有呼吸道系统疾病。（2）合并冠心病、心力衰竭、卒中。（3）抑郁症患者。（4）合并糖尿病、甲状腺功能障碍患者。其中 中度睡眠呼吸暂停患者26例，重度睡眠呼吸暂停患者14例。同时选取健康男性体检者40例作为对照组，平均年龄（42.37±6.07）岁。两组的年龄对比差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。所有试验对象自愿参加本次研究，均签署知情同意书。本研究经黑龙江省医院伦理委员会批准[伦科审（2022）115号]。

1.2 方法

1.2.1 实验仪器

收集的40例患者，经飞利浦stardustll睡眠监测仪诊断为OSA。根据成人阻塞性睡眠呼吸暂停基层诊疗指南（2018年）[5]中阻塞性睡眠呼吸暂停无创气道正压通气治疗的适应证：（1）中重度OSA（AHI>15次/h）。（2）轻度OSA（AHI 5～15次/h）但临床症状明显（如白天嗜睡、认知障碍及抑郁等），合并或并发心脑血管疾病、糖尿病等。（3）OSA患者围手术期治疗。（4）经过手术或悬雍垂腭咽成形手术、口腔矫治器等治疗后存在OSA。（5）OSA合并慢性阻塞性肺疾病，及“重叠综合征”，首选持续气道正压通气（continuous postive airway pressure，CPAP）治疗，给予符合治疗指证的患者CPAP治疗，其中有38例患者符合CPAP治疗指证并同意进行CPAP治疗，并排除CPAP的禁忌证（昏迷、血压明显降低或休克、X线胸片或CT发现肺大泡、气胸或纵隔气肿、青光眼、咯血、急性中耳炎、鼻炎、鼻窦炎感染未控制时等）的患者。治疗过程中，有3例患者自觉佩戴面罩不舒适，经调节后仍不能耐受，中途中断治疗。最终有30例患者完成3个月治疗，其中中度睡眠呼吸暂停患者20例，重度睡眠呼吸暂停患者10例。所用持续正压通气仪器为飞利浦Dorma 500 Auto全自动正压通气仪，患者夜间佩戴，给予呼吸道持续压力，并且可以自动调节压力，纠正夜间低氧血症，保证呼吸道顺畅。

1.2.2 酶联免疫吸附法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）

健康体检者于清晨空腹采血、OSA患者在治疗前及治疗3个月后分别于晨起空腹采血。 采用Eillisa试剂盒（北京万类生物科技公司）检测各组血清血清卵泡刺激素（follicle stimating hormone, FSH）、黄体生成素（luteinizing hormone，LH）、睾酮（testosterone，T）、雌二醇（estradiol，E2）、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、核转录因子（nuclear transcription factor-κappa B，NF-κB）、缺氧诱导因子1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）水平，按照制造商说明书进行实验。

1.3 观察指标

检测各组之间血清FSH、LH、T、E2、IL-6、NF-κB、HIF-1α的水平并记录，对患者的各项指标情况进行对比。

1.4 统计学方法

2 结果

与对照组相比，OSA患者治疗前血中HIF-1α、NF-κB及IL-6水平高（P＜0.05），T低（P＜0.05），同时FSH、LH高，E2低，但差异无统计学意义（P＞0.05）。OSA患者经CPAP治疗后HIF及NF-κB及IL-6水平较治疗前下降（P＜0.05），T水平上升（P＜0.05），FSH、LH、E2无明显变化，见表1。

表1 各组性激素水平及HIF-1α、NF-κB 、IL-6 水平比较 （）

表1 各组性激素水平及HIF-1α、NF-κB 、IL-6 水平比较 （）

注：ab代表对照组vs. OSA治疗前；ac代表对照组vs. OSA治疗后；bc代表OSA治疗前vs.OSA治疗后。

FSH（mIU/mL）LH（mIU/mL）T（ng/mL）E2（ng/L）HIF-1α（ng/L）NF-κB（ ng/L）IL-6（ng/L）对照组4.89±2.345.25±1.836.23±3.1536.56±12.7846.38±8.251.16±0.232.74±0.67 OSA治疗前5.73±2.645.81±1.674.23±1.7534.35±13.26129.21±10.683.29±0.2135.43±9.27 OSA治疗后5.63±2.585.70±1.525.87±1.9333.46±11.36105.39±9.071.34±3.3616.37±6.56 t值1.200ab1.623ab2.216ab1.167ab15.386ab2.387ab11.039ab 1.313ac1.285ac2.019ac2.273ac14.175ac1.034ac5.268ac 1.189bc1.353bc2.371bc1.034bc7.634bc2.168bc6.127bc P值＞0.05＞0.05＜0.05＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05

3 讨论

3.1 阻塞性睡眠呼吸暂停可导致下丘脑-垂体-性腺轴功能紊乱

睡眠能够恢复机体神经生理状态，对机体生活质量起着至关重要的作用，任何干扰睡眠的情况都可能影响这种状态的恢复能力。OSA是一种较为普遍的睡眠状况，我国的患病率约为4%左右，由于睡眠过程中反复出现呼吸暂停或低通气情况，导致睡眠破碎和缺氧，损害组织内稳态，并与代谢障碍、心血管疾病、认知功能下降、血栓、肿瘤等共病密切相关，可导致下丘脑-垂体-性腺轴功能紊乱，影响生殖功能[6-7]。

OSA导致性功能障碍的可能发病机制有：（1）间歇低氧 OSA患者夜间频繁的呼吸暂停，间歇低氧，导致生殖细胞凋亡，男性生殖系统结构和功能的改变。同时促性腺激素释放激素分泌受到抑制，从而影响性激素分泌，且与夜间低氧强度相关[8]。（2）过度氧化应激和全身炎症反应间歇性低氧过程类似于生物体内的缺血-再灌注损伤，可导致机体的氧化应激反应[9]。体内氧自由基堆积过度导致活性氧含量急剧上升，抗氧化能力减弱，中性粒细胞的浸润及蛋白酶的分泌增多，细胞线粒体内膜损伤，会影响细胞的生存，并最终导致组织损伤。（3）神经损伤 OSA可引起机体交感和副交感神经张力的失调，进而可造成男性性功能障碍[10]。

本研究发现OSA患者睾酮较健康体检者减少，与RALUCA等[11-12]的结果一致。睾酮是具有最强的生物活性的男性雄激素，维持男性性功能是它的主要作用之一，因此男性性激素分泌不足特别是睾酮分泌降低是男性性功能障碍的主要的及常见的原因之一。OSA与性功能障碍之间具有明显相关性，OSA患者中性功能减退发病率明显增高，约60%～70%OSA患者存在性欲减低、勃起功能障碍及不孕等[13]。KELLY等[14]报道，与未接受睾酮替代治疗的患者相比，接受睾酮替代治疗的患者OSA水平更高，这进一步表明，阻塞性睡眠呼吸暂停可能在该研究人群中增加，增加了医疗提供者识别阻塞性睡眠呼吸暂停症状和体征的能力的重要性。但 MOHAMMADI等[15]研究结果显示OSA患者与正常对照姐比较，血清睾酮升高，但无统计学差异，分析考虑可能与OSA应激状态有关。目前关于OSA伴性功能是否应使用睾酮治疗仍存在争议[16]。

此外，本研究发现OSA患者雌激素水平减低，FSH、LH增高，但差异无统计学意义，与周蓉等[17]结果相近。在常氧条件下，雌激素可能对上呼吸道收缩有一定的影响，对OSA的发生发展起保护作用。慢性间歇性缺氧是OSA的常见特征，此时雌激素减少，可能改变肌肉对氧化应激的易感性，这是一种疲劳性质的特征，导致气道收缩障碍。

3.2 阻塞性睡眠呼吸暂停可触发HIF-1α过表达及激活NF-κB/IL-6炎症信号通路

OSA以间断乏氧为最突出特征，目前认为 HIF-1α是细胞缺氧反应的主要转录因子， 一种氧敏感的转录激活因子，受细胞和组织中氧含量的调节。HIF-1由组成表达的HIF-1β亚基和氧调节的HIF-1α亚基组成。本研究发现OSA患者HIF-1α升高，与GABRYELSKA等[18]研究结果一致。多项研究表明，以间歇缺氧为特征的OSA患者体内存在过度氧化应激和全身炎症反应[19-20]，比持续缺氧的氧化应激的刺激更强，并最终导致全身炎症和全身血管内皮损伤[21]。本项研究中OSA患者核转录因子 NF-κB及IL-6升高。核因子-κB （NF-κB）家族是一个转录因子家族，在炎症性疾病中起重要的调节作用。白细胞介素6 （IL-6），在感染和组织损伤时迅速和短暂地产生，通过刺激急性期反应、造血和免疫反应，帮助宿主防御。这些结果为阻塞性睡眠呼吸暂停患者的全身炎症提供了可能的解释。

HIF-1α同时在炎症反应调控中具有重要作用，HIF-1α可能成为多种缺氧再灌注疾病的新靶点[22]。在低氧条件下，HIF-1α可以诱导核转录因子 NF-κB 的释放，进而促进炎症因子表达，造成细胞及组织损伤，在炎症性疾病中起重要的调节作用[23]。缺氧激活NF-κB和HIF-1α信号通路。NF-κB和HIF-1α分别是参与炎症和缺氧疾病的关键转录因子。炎症主要激活NF-κB，缺氧则与HIF-1信号通路密切相关。既往有研究报道雌二醇可以通过抑制HIF-1α在OSA中的表达来改善上气道肌肉的功能，这也说明了HIF-1α可能介导OSA患者下丘脑-垂体-性腺轴功能紊乱，并通过干预治疗达到改善通气的目的[24]。

笔者推测OSA可能通过HIF-1α介导的NF-κB/IL-6的炎症网络影响下丘脑—垂体—性腺轴。如果抑制HIF-1α/NF-κB/ IL-6通路可能减轻OSA患者氧化应激及炎症所致下丘脑—垂体—性腺轴损伤。本次实验结果证实了笔者的猜测，OSA患者治疗前HIF-1α水平较正常人升高，氧化应激水平及炎症反应水平升高，并且睾酮水平降低，证实了HIF-1α可能通过介导NF-κB/IL-6信号通路导致OSA患者下丘脑-垂体-性腺轴功能紊乱，

3.3 CPAP治疗可减少炎症反应水平，从而减少OSA对下丘脑-垂体-性腺轴的影响，恢复性激素水平

本文中患者通过CPAP治疗OSA至少3个月后，NF-κB及IL-6水平较治疗前下降，炎症反应水平减轻，而睾酮水平上升，FSH、LH、E2无明显变化，本研究得出结论，OSA患者可以通过CPAP治疗减轻炎症及氧化应激水平从而减少OSA对下丘脑-垂体-性腺轴的影响，恢复性激素水平及生殖功能。HART等[25]也发现通过CPAP治疗，患者的泌尿生殖方面的问题（包括勃起功能障碍、夜尿增多、睾酮缺乏、性欲低下）有所改善， 同时，该研究也认为如果男性患者有泌尿生殖方面的症状，除了与阻塞性睡眠呼吸暂停相关的体征和症状外，应及时考虑是否患有阻塞性睡眠呼吸暂停，并及时诊断及干预。持续气道正压通气治疗可有效改善患者呼吸障碍，改善白天嗜睡、生活质量、血压和认知能力，并且可以改善患者氧化应激水平[26-28]。

持续气道正压通气治疗是中至重度OSA患者的一线治疗方法，它可以提供持续的加压空气流，通过持续向呼吸道壁产生压力从而防止因睡眠时呼吸道肌肉塌陷导致的低通气及呼吸中止，并在呼吸的吸气和呼气阶段保持上呼吸道的开放。但也有研究认为持续气道正压通气治疗不能完全改善患者睾酮水平[29]。

本实验也存在一些缺陷，本研究所选择患者均为男性，没有观察女性OSA患者下丘脑—垂体—性腺轴的影响。可能由于实验样本量较小，本研究没有观察到OSA患者卵泡雌激素、黄体生成素的增高及雌二醇的降低差异有统计学意义。下一步笔者将从细胞水平上进一步验证OSA对下丘脑—垂体—性腺轴的影响，及HIF-1α/NF-κB/IL-6通路在其中的作用。

综上所述，需进一步探寻OSA患者下丘脑—垂体—性腺轴功能失调的发病机制并提供诊疗思路，通过干预OSA，减少氧化应激及炎症反应水平，从而减少OSA对下丘脑-垂体-性腺轴的影响，恢复性激素水平及生殖功能，减少代谢病和内分泌疾病发病率，节约医疗费用。此项研究具有重要的社会意义和实用性，为后期制订OSA患者相关下丘脑-垂体-性腺轴功能障碍的治疗共识提供参考。