嚴重哮喘患者氧化應激和抗氧化劑生物標志物檢測及其臨床意義

王國文 張秀軍

哮喘是一種常見的導致呼吸道阻塞的慢性炎癥疾病，其主要臨床特征是支氣管氣道炎癥，是由氧化應激和抗氧化劑防御間的不平衡所導致，抗氧化劑缺乏可能在其中起到一定的作用，但尚未有直接證據予以證實［1］。研究顯示，吸煙、飲食習慣及遺傳和環境因素均與哮喘的發病有關［2］。研究認為自由基的氧化應激在哮喘炎癥反應和損傷中具有特殊作用，其能影響氣道功能，如平滑肌收縮、高反應性、黏液分泌過多、上皮脫落和血管滲出等，導致哮喘發作頻率增加［3］。受環境因素及生理因素的影響，呼吸道對氧化應激尤其敏感。研究認為，哮喘患者抗氧化劑不足，造成氧化應激負擔導致肺功能障礙［4］。隨著哮喘嚴重程度的增加，氧化應激負擔加重［5］。本文探討哮喘嚴重程度與氧化應激負荷和抗氧化劑水平的關系，報道如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料 選擇2014年10月至2016年10月本院哮喘患者120例，診斷及分級均參考中華醫學會呼吸病學分會哮喘學組制定的支氣管哮喘防治指南（2016年版）［6］。其中輕度哮喘組48例，重度哮喘組72例。納入標準：（1）年齡18～65歲。（2）非吸煙患者或吸煙不＞10包/年。排除標準：（1）糖尿病。（2）心臟疾病。（3）自身免疫性疾病。（4）感染性疾病或惡性腫瘤。（5）處于妊娠期、哺乳期或服用皮質類固醇藥物（例如細胞毒性藥物）的患者。（6）服用抗氧化劑或微量元素補充劑的患者。另選擇同期健康志愿者45例為對照組。

1.2 方法 收集兩組人員年齡、性別、身高、體重等基線資料。肺功能指標（FEV1、FVC、FeNO）采用HT-150肺功能儀（日本福田）進行測量。采集兩組人員清晨空腹肘靜脈血10ml，3500r/min離心15min，取上清液后做好標記，保存在-80℃冰箱待測。維生素A和E水平采用高效液相色譜法和熒光法檢測。血清銅（Cu）、鋅（Zn）和硒（Se）的水平使用電感耦合等離子體質譜法測量（Agilent Technologies，Santa Clara，California）。總抗氧化能力（TAC）采用TCA總抗氧化能力檢測分析試劑盒（Biovision）。血清谷胱甘肽（GSH）采用GSH和GSSG檢測試劑盒檢測（Beyotime）。丙二醛（malondialdehyde）采用丙二醛檢測試劑盒（上海信裕生物科技有限公司）。尿酸采用尿酸檢測分析試劑盒檢測（Biovision）。所有檢測的操作均嚴格按照試劑盒說明書進行。

1.3 統計學方法 采用SPSS20.0軟件軟件。計量資料以（±s）表示，兩組比較采用t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，使用Pearson系數分析各參數間的相關性，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 三組一般資料比較 見表1。

表1 三組一般資料比較（±s）

表1 三組一般資料比較（±s）

參數 輕度哮喘組 重度哮喘組 對照組 F/χ2值 P值年齡（歲） 35.68±8.05 40.01±8.77 37.85±7.12 0.368 0.652性別［男，n（%）］ 23（47.92） 34（47.22） 22（48.89） 0.031 0.985 BMI（kg/m2） 24.92±3.22 32.75±4.18 23.75±3.10 7.058 0.004 FEV1（L） 1.64±0.58 1.34±0.75 3.56±0.52 9.857 0.002 FVC% 73.22±13.54 65.19±15.39 83.36±12.75 20.451 0.000 FEV1/FVC% 75.24±8.95 62.15±11.06 82.41±6.02 23.512 0.000

2.2 氧化應激指標和炎癥標志物水平 見表2。

2.3 氧化應激指標和炎癥標志物水平相關性分析 維生素E、尿酸水平與BMI呈正相關性（r=0.40，0.19；P=0.00，0.02），GSH、TAC、丙二醛水平與BMI呈負相關性（r=-0.41，-0.36，-0.39；P=0.00，0.01，0.02）。GSH、尿酸水平與Cu水平呈正相關性（r=0.61，0.35；P=0.00，0.01），丙二醛水平與Cu水平呈負相關性（r=-0.71，P=0.00）。維生素E、GSH水平與維生素A水平呈正相關（r=0.37，0.28；P=0.00，0.02），尿酸、丙二醛水平與維生素A水平負正相關（r=-0.34，-0.35；P=0.00，0.02）GSH水平與維生素E水平呈正相關性（r=0.24，P=0.03），尿酸、丙二醛水平與維生素E水平呈負相關性（r=-0.36，-0.38；P=0.00，0.00）。尿酸水平與GSH水平呈正相關性（r=0.23，P=0.03），丙二醛、FeNO水平與GSH水平呈負相關性（r=-0.75，-0.77；P=0.00，0.00）。丙二醛、FeNO水平與尿酸水平呈負相關性（r=-0.37，-0.34；P=0.00，0.02）。FeNO水平與丙二醛水平呈負相關性（r=-0.41，P=0.01）。BMI、Zn、Cu、Se、維生素A、維生素E、GSH、尿酸與TAC水平呈正相關（r=0.36，0.25，0.31，0.33，0.36，0.24，0.61，0.33；P=0.01，0.03，0.02，0.02，0.01，0.03，0.00，0.01），丙二醛水平與 TAC水平呈負相關（r=-0.71，P=0.00）。

表2 氧化應激指標和炎癥標志物水平比較（±s）

表2 氧化應激指標和炎癥標志物水平比較（±s）

注：t1/P1：對照組與輕度哮喘組比較；t2/P2：對照組與重度哮喘組比較；t3/P3：輕度哮喘組與重度哮喘組比較

組別 Zn（μg/dL） Cu（μg/dL） Se（μg/dL） 維生素A（mg/L） 維生素E（mg/L） TAC（μM） GSH（μM） 尿酸（mg/dL） 丙二醛（mg/dL） FeNO（ppb）輕度哮喘組（n=48） 0.87±0.26 1.05±0.31 77.27±10.33 0.86±0.38 15.25±3.40 874.12±193.42 4.04±0.96 5.14±1.86 4.61±1.08 38.43±9.49重度哮喘組（n=72） 0.84±0.24 1.15±0.45 79.15±11.73 0.93±0.33 18.06±3.14 806.25±189.42 2.70±0.78 5.19±1.18 6.39±1.19 58.75±9.67對照組（n=45） 0.86±0.13 1.04±0.24 77.45±11.16 0.73±0.31 13.24±2.35 1076.31±255.30 4.22±1.04 5.35±1.48 3.49±1.07 15.36±4.84 t1/P1 0.237/0.814 0.173/0.863 0.081/0.936 1.801/0.075 3.334/0.001 4.322/0.000 0.868/0.388 0.600/0.550 5.020/0.000 14.901/0.000 t2/P2 0.583/0.561 1.719/0.088 0.777/0.439 3.264/0.001 9.459/0.000 6.121/0.000 8.433/0.000 0.646/0.519 13.322/0.000 32.169/0.000 t3/P3 0.649/0.518 1.441/0.152 0.901/0.369 1.071/0.286 4.646/0.000 1.907/0.059 8.399/0.000 0.165/0.869 8.325/0.000 11.361/0.000

3 討論

氧化應激是由于炎癥或抗氧化能力的降低導致產生的氧化物增加，氧化應激可引發一系列事件，如氧化劑介導的細胞損傷和死亡［7］。雖然活性氧（ROS）在維持健康方面起重要作用，但過多的ROS水平也會損害健康［8］。人體肺常暴露于由空氣污染物和吸煙產生的外源性ROS及由炎癥細胞產生的內源性ROS中，ROS反應性強，壽命短，較難被直接檢測。因此，可以通過檢測ROS反應的產物估計氧化應激負荷和炎癥。

抗氧化劑能夠抵抗氧化應激的破壞作用，維持氣道的健康。常見的酶促抗氧化劑包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶等，這幾種酶均需要Cu、Zn、Se等催化氧自由基生成過氧化氫，然后生成水和氧氣［9］。其他抗氧化劑包括非酶性化合物，例如維生素A、C和E、血漿銅藍蛋白、鐵蛋白和膽紅素等，其可直接與氧物質反應，從而降低其作為自由基的效力［10］。據報道，維生素A具有促進T細胞增殖和延長生存的作用，增強其抗原提呈能力，促進TH2細胞反應，從而在哮喘中發揮重要作用［11］。雖然其在體外有明顯的抗氧化性能，但在體內的作用仍不明確。還原型谷胱甘肽（GSH）是抗氧化系統中的關鍵分子，能夠直接清除自由基，非酶促或谷胱甘肽過氧化物酶促酶解，從而使細胞內的生物分子處于安全濃度［12］。有研究認為，哮喘患者血尿酸水平高于正常人［13］，也有研究認為尿酸是鼻腔和下呼吸道分泌物中的主要抗氧化劑［13］。FeNO已被用作氧化應激和嗜酸性粒細胞氣道炎癥的標志物用于哮喘的診斷和評估［14］。

本資料結果顯示，與輕度哮喘組和健康對照組比較，重度哮喘組患者維生素A、維生素E、TAC、丙二醛、FeNO水平顯著升高，表明重度哮喘組患者氧化應激負荷比輕度哮喘和健康人重。一項歐洲研究顯示，Se水平與哮喘的嚴重程度無關，與本資料結果一致［15］。關于重度哮喘患者維生素A和維生素E水平比較，作者認為可能與肥胖因素有關，因重度哮喘組患者的BMI顯著高于輕度哮喘組和對照組，BMI水平與TAC呈負相關性，表明MBI的升高導致哮喘患者抗氧化能力下降。研究顯示，肥胖的個體其全身性氧化應激水平較高，其脂肪組織可產生促炎細胞因子和脂肪因子，導致代謝性炎癥［16］。本資料結果顯示，與對照組比較，輕度哮喘組患者和重度哮喘患者的血清TAC水平顯著降低，且重度哮喘組患者的TAC水平低于輕度哮喘組，盡管差異并不顯著（P＞0.05），表明哮喘患者中抗氧化劑防御狀況不佳和惡化狀態之間的直接關系，與Yalcin AD等［17］研究結果一致。谷胱甘肽是抗氧化途徑中的關鍵分子之一，其在肺組織中表達水平的增加，本資料結果顯示，重度哮喘組GSH水平顯著低于輕度哮喘組和對照組，表明哮喘GSH水平的下降可能與哮喘惡化和低抗氧化能力相關，與相關研究結果一致［18］。所有受試者中GSH與TAC水平呈正相關，表明GSH水平降低導致哮喘患者抗氧化能力下降。本資料結果顯示，重度哮喘組患者的MDA顯著高于輕度哮喘組和對照組，表明自由基的產生可能導致氧化損傷的增加，這有可能是哮喘的發病機制。此外，MDA與TAC、GSH和尿酸等的負相關性，表明氧化應激和抗氧化防御之間的不平衡在嚴重哮喘的病理變化過程中具有重要作用。

綜上所述，抗氧化劑和氧化劑之間的相關性表明哮喘嚴重程度與抗氧化劑防御之間可能存在較強相關性。抗氧化酶的調節可能對全身抗氧化防御機制有益，并可減輕哮喘患者的呼吸道氧化應激。TAC和GSH水平的下降可能與哮喘的惡化有關。但還需要進一步研究證實。