吸煙對健康人小氣道功能和血清炎癥標志物影響的研究

徐　英　高　濱　崔曉媛　張　敏　陳曉英　崔翰文

?

·短篇論著·

吸煙對健康人小氣道功能和血清炎癥標志物影響的研究

徐英高濱崔曉媛張敏陳曉英崔翰文

香煙煙霧；小氣道；C反應蛋白；白介素-8

約三分之一的吸煙者沒有咳嗽、咳痰、氣短及氣喘癥狀，肺通氣功能測定也無異常，即所謂的“正常吸煙者”[1]。“正常吸煙者”很容易發(fā)展為慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)人群。吸煙者中的25%會發(fā)展為典型的COPD患者，這些易感個體由氣道疾病進展到有癥狀的COPD約需要20年或數十年[2-3]。本研究旨在探討這部分人群是否已出現肺功能和血清血炎癥標志物異常，倡導盡早戒煙。

資料與方法

一、研究資料

選擇2013年1月至2014年7月來我院體檢的公務員。納入標準為：男性、40～60歲、體質量指數18～30 kg/m2；心電圖無明顯ST段改變；血常規(guī)、胸片檢查正常；肺功能測定結果FEV1>80%預計值，FEV1/FVC>70%。健康的吸煙人群為實驗組、選同等條件非吸煙者30名為對照組，兩組間年齡、體質量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。所有入選者均簽署知情同意書。根據世界衛(wèi)生組織標準每天吸煙1支以上，連續(xù)吸煙1年以上者定義為吸煙者，把每天吸煙的支數乘以吸煙年限稱為吸煙指數。吸煙指數400～1 200。排除標準包括：有慢性疾病史如支氣管炎、高血壓病、糖尿病、冠心病、腦梗死、代謝性疾病、腫瘤；COPD和哮喘患者。

二、 研究方法

應用德國康迅powercube-Diff肺功能儀。軟件版本：Version:8.5G Release 3(17.11.2008 12:48) PwCNTL 1.27。1 000 ml標準容積定標筒。由肺功能檢查室專人操作，每次操作前均重新定標，受試者每人至少做三次，取最好的一次結果記錄數據。檢查指標包括：呼氣峰流速(peak expiratory flow, PEF),肺活量位的最大呼氣流速(MEF75、MEF50、MEF25)。所有觀察對象均記錄部分肺通氣指標：用力肺活量(forced vital capacity, FVC)、第一秒用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second, FEV1)、第一秒用力呼氣容積與用力肺活量之比(FEV1/FVC)。全部小氣道指標：PEF、MEF75、MEF50、MEF25、最大呼氣中期流速(maximum midexpiratory flow, MMEF)。非COPD者入組。所有受試者一個月內均無呼吸道感染以及用藥史。

清晨采空腹靜脈血2管各5 ml，第1管用酶聯免疫吸附法檢測血白介素-8(IL-8)濃度，試劑盒為深圳達科生物工程有限公司按照說明書操作；第2管用免疫散射比濁法檢測C反應蛋白(C-reactive protein, CRP)濃度、應用德國全自動生化分析儀檢測掃描打印保存結果。

三、統(tǒng)計學處理

結　　果

一、肺功能檢查結果

吸煙與非吸煙組比較，FVC非吸煙組4.0837±0.23255 L、吸煙組3.9877±0.18256 L；FEV1非吸煙組3.5487±0.08541 L、吸煙組3.5127±0.12643 L。差異均無統(tǒng)計學意義。兩組小氣道各項指標中：MEF75非吸煙組6.5373±0.50233 L/s，吸煙組5.4323±0.63096 L/s；MEF50非吸煙組5.6643±0.71145 L/s，吸煙組4.4897±0.46152 L/s；MEF25非吸煙組2.5630±0.45953 L/s，吸煙組1.5300±0.31154 L/s；PEF非吸煙組6.6823±0.34705 L/s，吸煙組5.0963±0.45093 L/s。吸煙組與非吸煙組對比，所有指標均明顯下降，其中MEF50、MEF25、PEF兩組差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表1。

二、血清CRP、IL-8測定結果

非吸煙組血CRP濃度1.311±0.21951 mg/L，吸煙組血CRP濃度4.5083±0.71586 mg/L。吸煙組明顯高于非吸煙組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。非吸煙組血IL-8濃度6.6190±0.99734 pg/ml，吸煙組血IL-8濃度10.4190±1.63838 pg/ml。吸煙組明顯高于非吸煙組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

討　　論

煙草于15世紀從美洲引入歐洲，自此向全世界蔓延。16世紀傳入我國，并很快流行于全國各地。香煙具有多種象征作用，世界各國上至國家元首下至普通百姓，吸煙者越來越多，年齡越來越年輕化。吸煙和二手煙煙霧暴露導致呼吸道損傷， 引起多種疾病， 包括氣流受限為特征的慢性氣道炎癥性疾病：COPD和支氣管哮喘。研究發(fā)現，吸煙加速哮喘和COPD人群肺功能下降，增加死亡率，并且使癥狀惡化。香煙煙霧暴露改變哮喘過程中炎癥細胞的角色。吸煙使炎性細胞因子如IL-2、4、8等產量增加、即吸煙導致炎癥因子釋放[4]。吸煙也可致哮喘人群小氣道關閉[5]。我們在臨床工作中發(fā)現，吸煙多年的人不一定就會得COPD，吸煙的人只有一部分進展為COPD患者，一部分吸煙者肺功能尚未達到COPD，但是小氣道功能下降，尤其表現為MEF50，MEF25和PEF降低。可能的原因包括小氣道解剖特點是分支多、截面積大、氣流阻力小、煙霧在此處流速慢，黏膜與有害物質接觸時間長，先引起了小氣道的損傷。本次研究入選人群FVC、FEV1、FEV1/FVC均在正常范圍。但是吸煙組與非吸煙組對比，反映小氣道功能的指標有下降，包括MEF75，MEF50，MEF25和PEF，其中MEF50、MEF25以及PEF 在兩組的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

表1　吸煙與非吸煙組的肺功能測定比較

Radic等[6]研究了吸煙對肺功能的影響，追蹤調查了一組16～30歲的年輕哮喘人群，發(fā)現吸煙早期出現MEF50、MEF25下降，隨著吸煙量增加、吸煙時間延長，反應大氣道和小氣道的指標均明顯下降。充分論證了吸煙引起氣道炎癥，導致肺功能下降，早期表現為小氣道功能降低，隨著逐年吸煙，大氣道功能下降，氣道炎癥進展，氣流受限為不可逆性。上皮細胞是防御異物的第一道防線，Nadigel等[7]研究比較了COPD和健康人群氣管支氣管上皮細胞對于香煙煙霧刺激后細胞內的反應變化，將香煙冷凝物預處理24 h后，應用酶聯法和免疫印記方法檢測IL-8產物Toll樣受體4(Toll-like receptor 4, TLR4)表達結果，發(fā)現正常人氣道上皮細胞內IL-8產物以劑量依賴方式增加，對香煙有反應，但是COPD者上皮細胞沒有出現顯著不同，并且與正常人對比、香煙刺激后IL-8產物要低得多，即香煙刺激后TLR4表達沒有變化。此結果提示健康人與COPD人群對于香煙的反應是不同的， COPD人群氣道上皮細胞顯示出抑制IL-8的釋放，COPD人群的氣道上皮細胞對于異物刺激的反應是下降的。此項研究結果提示健康人煙霧刺激后氣道IL-8釋放，與我們的研究結果一致。有關吸煙對血中炎癥因子的影響，Zhang等[8]研究IL-17和IL-8在不同分級COPD人群的水平，納入了73例老年COPD患者和31例健康志愿者。檢測痰和血中IL-17和IL-8水平；以及不同細胞的數量。結果發(fā)現，重度COPD患者痰中IL-8水平升高，而IL-17水平下降，并且大鼠COPD模型香煙刺激六周后出現BALF中IL-8水平升高。Arnson等[9]研究了香煙煙霧對于免疫、炎癥和自身免疫的影響，認為吸煙能促進多種促炎性因子生成包括IL-8。Yin等[10]研究表明吸煙增加體內體外支氣管上皮細胞中IL-8、白三烯B4(leukotriene B4, LTB4)和TLR4表達水平，增加支氣管上皮細胞促炎活性，最終導致氣道炎癥。

Kelishadi 等[11]研究了大氣顆粒物質(particulate matter, PM)和被動吸煙對反映健康兒童內皮功能紊亂的生物標志物的影響。研究于2011年在伊斯法罕進行，共納入100個孩子。測定血清CRP及一氧化氮(nitric oxide, NO)濃度。結果顯示，生活在高度污染區(qū)域的比那些在低污染區(qū)域孩子的CRP的濃度顯著升高。這一發(fā)現表明，被動吸煙和可吸入顆粒物高濃度都能導致血清CRP濃度升高，這是導致血CRP升高的兩個獨立因素。MMPs和CRP與COPD發(fā)病有關聯。墨西哥學者研究了FEV1與金屬蛋白酶1、7、9(matrix metalloproteinases 1 ，7，9，MMPs1、7、9)和CRP在慢性阻塞性肺病生物燃料和香煙煙霧暴露中的反向關聯性[12]。該研究目的是確定生物燃料和吸煙(TS)對COPD人群血MMPs和CRP濃度的影響。分為燃料相關COPD組(n=40)、吸煙相關COPD (n=40)組和健康不吸煙婦女組(NS，n=40)，分別檢測肺功能水平，MMP-7、MMP-9、MMP-9 / TIMP-1和CRP濃度。觀測CRP血漿濃度和FEV1。結果發(fā)現生物燃料組FEV1下降越明顯血CRP濃度越高，與吸煙引起的系統(tǒng)性炎癥類似，即吸煙和生物燃料均可導致血CRP濃度升高引起炎癥反應。Ohsawa等[13]認為血中CRP 水平與每天吸煙數量之間是否有量效關系還不確切；血中CRP水平與戒煙時間長短的關系也不確切。故應用方差分析比較了1 926例40～69 歲男性血CRP 幾何平均水平。結果顯示CRP(mg/L)幾何平均水平在三組中顯著不同：非吸煙組0.41；正在吸煙組0.57；戒煙組0.48。證實了吸煙引起血CPR 水平升高，但與每天吸煙量無關。Asthana等[14]研究了主動吸煙者吸煙強度和戒煙對炎癥標志物的影響，該研究結論認為吸煙引起CRP 升高，均和我們的研究結果一致。

全世界的吸煙大國包括中國、印度、美國等。我國是發(fā)展中國家、目前大力發(fā)展經濟，煙草業(yè)是國家和地方納稅大戶，能夠支撐財政，目前缺乏專門有力的法律法規(guī)去約束煙草企業(yè)的生產和宣傳，公眾對吸煙的危害普遍缺乏正確認識、存在嚴重的思想與觀念上的誤區(qū)，對于二手煙的危害更是知之甚少。醫(yī)護工作者根本沒有足夠的時間和精力反復向患者以及家屬宣講吸煙對健康的害處。現在我國已經開始全社會開展戒煙活動；醫(yī)院開設戒煙門診；公共場所限制吸煙；并研制了協助戒煙的藥物，但是遠離煙草危害尚任重道遠。國外學者讓豚鼠使用鼻吸煙，每天暴露在香煙煙霧暴露系統(tǒng)4個月和8個月[15]；對照組被暴露在香煙煙霧中4個月后戒煙4個月。結果提示吸煙使氣道壁存在明顯的炎癥細胞浸潤、杯狀細胞化生、平滑細胞肥大、結締組織增生、管腔狹窄、黏膜潰瘍。并且吸煙能導致支氣管平滑肌痙攣、管腔狹窄閉塞，使管腔狹窄進一步加重；然而戒煙可以使氣道部分恢復正常結構。Hastie等[16]認為吸煙者CRP 水平升高，但戒煙后CRP水平也并沒有立即降至正常，提示CRP 升高不是煙霧刺激的直接原因而更可能是組織損傷導致的炎癥刺激。我們的研究發(fā)現吸煙導致氣道炎癥、盡管研究中的吸煙者尚不能構成診斷為COPD，但是已經出現小氣道功能下降和血IL-8、CRP濃度升高，所以應提倡盡早戒煙。此項研究樣本量偏小，并且為單中心研究，因為在實驗開展過程中篩選入組人群時、我們發(fā)現吸煙但是同時不患慢性疾病的中年男性非常少，導致能入組人數很少，即吸煙的非COPD男性多數有其他慢性疾病、此現象值得進一步研究和思考。

1梁毅, 鐘小寧. 戒煙對慢性阻塞性肺疾病肺組織結構和炎癥反應的影響[J]. 國際呼吸雜志, 2006, 26(3): 196-198.

2任成山, 錢桂生. 慢性阻塞性肺疾病發(fā)病機制研究現狀與展望[J/CD]. 中華肺部疾病雜志: 電子版, 2009, 2(2): 104-115.

3Sohal SS, Mahmood QM, Walters HE. Clinical significance of epithelial mesenchymal transition (EMT) in chronic obstructive pulmonary disease (COPD): potential target for prevention of airway fibrosis and lung cancer[J]. Clin Translat Med, 2014, 3(1)：33.

4Tamimi A, Serdarevic D, Hanania NA. The effects of cigarette smoke on airway inflammation in asthma and COPD: Therapeutic implications[J]. Respir Med, 2011, 106(3): 319-328.

5Kanazawa H, Kyoh S, Tochino Y, et al. Potential role of pentosidine on susceptibility to small airway closure in elderly and smoking asthma[J]. Respir Med, 2014, 108(5): 709-715.

6Radic S, Zivkovic Z, Erdeljan N, et al. influence of smoking habit on respiratory function in young asthmatics:follow-up study from 16-30 years of age [J]. Srp Arh Celok Lek, 2006, 134(suppl 2): 100-103.

7Nadigel J, Audusseau S, Baglole CJ. IL-8 production in response to cigarette smoke is decreased in epithelial cells from COPD patients[J]. Pulmonary Pharmacology & Therapeutics, 2013, 26(5): 596-602.

8Zhang X, Zheng H, Zhang H. Increased interleukin (IL)-8 and decreased IL-17 production in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) provoked by cigarette smoke[J]. Cytokine, 2011：56 (3): 717-725.

9Arnson Y, Shoenfeld Y, Amital H. Effects of tobacco smoke on immunity,inflammation and autoimmunity[J]. J Autoimmun, 2010, 34(3): J258-J265.

10Yin Y, Hou G, Li ER, et al. Regulation of cigarette smoke-induced toll-like receptor 4 expression by peroxisome proliferator-activated receptor gamma agonists in bronchial epithelial cells[J]. Respirology, 2013, 18(suppl 3): 30-39.

11Kelishadi R, Hashemi M, Javanmard SH, Effect of particulate air pollution and passive smoking on surrogate biomarkers of endothelial dysfunction in healthy children[J]. Paediatr Int Child Health, 2014, 34(3): 165-169.

13Ohsawa M, Okayama A, Nakamura M, et al. CRP levels are elevated in smokersbut unrelated to the number of cigarettes and are decreased by long-term smokingcessation in male smokers[J]. Preventive Medicine, 2005, 41(2): 651-656.

14Asthana A, Johnson HM, Piper ME, et al. Effects of smoking intensity and cessation on inflammatory markers in a large cohort of active smokers[J] . American Heart Journal, 2010, 160(3): 458-463.

15Wright JL,Churt A. Smoking cessation decreases the number of metaplastic secretory cells in the small airways of the Guinea pig[J]. Inhat Toxicol, 2002, 14(11): 1153-1159.

16Hastie CE, Haw S, Pell JP. Impact of smoking cessation and lifetime exposure on C-reactive protein[J]. Nicotine & Tobacco Research, 2008, 10(4): 637-642.

(本文編輯：黃紅稷)

徐英，高濱，崔曉媛，等. 吸煙對健康人小氣道功能和血清炎癥標志物影響的研究[J/CD]. 中華肺部疾病雜志： 電子版， 2016， 9(2)： 185-187.

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2016.02.016

黑龍江省應用技術研究與發(fā)展計劃項目(GZ13C004)

150000 哈爾濱，黑龍江省醫(yī)院呼吸內科

高濱，Email: harbingaobin2008@163.com

R563

B

2015-05-05)