呼吸系統炎癥性疾病中膽紅素水平的變化及意義

蔚京京,范國權,李建強

(1山西醫科大學兒科醫學系兒內科教研室,太原 030001;2山西醫科大學微生物免疫教研室;3山西醫科大學第二醫院呼吸與危重癥醫學科;*通訊作者,E-mail:weijj82@126.com)

膽紅素是哺乳動物體內血紅素代謝的產物之一,在體內有直接膽紅素和間接膽紅素兩種存在形式。傳統觀念認為膽紅素是一種有害的產物,臨床上也將其作為判定黃疸嚴重程度及衡量肝功能的重要指標。但是隨著近年來研究不斷深入,發現膽紅素不但是一種內源性的強抗氧化劑,而且具有抗炎和免疫調節作用[1],全身或局部膽紅素水平的輕度升高即可產生實質性的益處,顯著降低許多氧化應激相關性疾病如呼吸、心血管、代謝、自身免疫等疾病發生的風險[2-7]。呼吸系統最常見的炎癥性疾病,如各種病原體引起的肺炎、過敏性哮喘、COPD等發病過程中均伴隨炎癥和氧化應激反應,導致氧自由基產生過多損害機體。膽紅素作為內源性抗氧化劑,在這些疾病中必然也會發生消耗。既往研究已經發現吸煙和COPD人群間接膽紅素水平較不吸煙無COPD人群降低[8]。因此,我們將對肺炎患者和過敏性哮喘患者的膽紅素水平變化進行分析,明確膽紅素在呼吸系統炎癥性疾病中的變化及意義,為臨床抗氧化治療提供理論依據。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象和分組

本研究分為三大組:對照組、肺炎組和哮喘組。調閱山西醫科大學第二醫院2017-01～2017-12月主診斷為肺炎和哮喘的患者病歷,排除其中有肝膽胰等疾病(會影響膽紅素水平)的患者后,將入選患者分為肺炎組和哮喘組,并抄錄其姓名、性別、年齡、吸煙史、診斷、總膽紅素、直接和間接膽紅素水平。其中哮喘組病人同時收集其發作期和控制期膽紅素的數據。將同期不吸煙的門診健康體檢人員及本單位健康體檢的部分職工作為對照組并收集資料,抄錄內容同上。肺炎組、哮喘發作期組和哮喘控制期組分別又分為吸煙組和不吸煙組兩個亞組。其中吸煙組包括發病時吸煙或戒煙時間短于1年的病人,不吸煙組包括從不吸煙或戒煙時間長于1年的病人(因既往研究發現戒煙一年以上人群其膽紅素水平均值可恢復到不吸煙人群水平[8])。

1.2 統計學分析

由于目前對膽紅素值的正常范圍尚無統一標準,我們結合本院檢驗的正常范圍(總膽紅素值1.7-20 μmol/L)和國內外對膽紅素作用的研究結果[3],將收集的資料分別按總膽紅素值高限≤20 μmol/L和≤25 μmol/L進行統計,分析不同組別人群與對照組總膽紅素、直接和間接膽紅素水平的差異,并計算各組總膽紅素值≥13.68 μmol/L的人數比例。

結果以均數±標準差表示,肺炎組及其亞組吸煙肺炎組和不吸煙肺炎組分別與對照組比較,使用非配對t檢驗,哮喘發作期組和哮喘控制期組與對照組比較采用單因素方差分析,P<0.05表示整體比較具有統計學意義,然后使用Newman-Keuls法檢驗,P<0.05表示差異具有統計學意義。哮喘發作期組和哮喘控制期組及其吸煙組和不吸煙組同時使用配對t檢驗分析。使用Graphpad prism 5.0軟件進行統計分析及作圖。

2 結果

2.1 各組研究對象人數、性別和年齡的特點

按照總膽紅素值的高限范圍不同分別進行分析,對照組、肺炎組和哮喘組人數接近或相等,對照組平均年齡較肺炎組和哮喘組小,與呼吸科病人特點(以中老年為主)有關(見表1,2)。肺炎組年齡較大,男性較女性人數多。哮喘組男女比例接近。男性吸煙人數明顯多于女性(見表1,2)。

表1對照組和肺炎組的人數、性別和年齡的特點

Table1Thefeaturesofstudyobjects’genderandageincontrolgroupandpneumoniagroup

組別 總膽紅素值≤20 μmol/L總膽紅素值≤25 μmol/Ln男/女年齡(歲)年齡范圍(歲)n男/女年齡(歲)年齡范圍(歲)對照組8443/4153.29±17.4320-859044/4653.39±17.3820-85肺炎組8656/3066.02±15.3020-929058/3265.64±15.5920-92 吸煙肺炎組2826/2 68.18±17.6020-922927/2 67.45±17.7220-92 不吸煙肺炎組5827/2965.38±15.5325-916131/3065.95±15.6025-91

表2對照組和哮喘組人數、性別和年齡的特點

Table2Thefeaturesofstudyobjects’number,genderandageincontrolgroupandasthmagroup

組別 總膽紅素值≤20 μmol/L總膽紅素值≤25 μmol/Ln男/女年齡(歲)年齡范圍(歲)n男/女年齡(歲)年齡范圍(歲)對照組8443/4153.29±17.4320-859044/4653.39±17.3820-85哮喘組8444/4064.75±15.7423-869046/4464.33±15.7023-86 吸煙哮喘組3230/2 67.34±13.9439-842927/267.53±13.9439-84 不吸煙哮喘組5214/3863.15±16.6923-866115/4562.39±16.5023-86

2.2 各組總膽、直膽、間膽水平比較

與對照組比較,肺炎組的總膽紅素和間接膽紅素水平明顯降低,差異有統計學意義(P<0.05,見表3),提示感染引起的肺部炎癥可消耗膽紅素,降低總膽紅素和間接膽紅素水平。將肺炎組分為吸煙組和不吸煙組后,與對照組比較,兩組總膽紅素和間接膽紅素水平均降低,差異有統計學意義(P<0.05);吸煙組與不吸煙組比較,吸煙組總膽紅素和間接膽紅素水平均較不吸煙組低,雖然差異無統計學意義(P>0.05,見表3)。該趨勢可能與吸煙能增加膽紅素的消耗導致吸煙肺炎組病人總膽紅素和間接膽紅素的基礎水平較低有關。

與對照組比較,哮喘發作期組和哮喘控制期組的總膽紅素和間接膽紅素水平明顯降低,差異有統計學意義(P<0.05),提示過敏性炎癥反應可消耗膽紅素,降低總膽紅素和間接膽紅素水平;而哮喘控制期與發作期相比總膽紅素和間接膽紅素水平差異無統計學意義(P>0.05,見表4),可能因為哮喘控制后膽紅素尚未恢復到其發作前水平。

將哮喘發作期組和控制期組病人分為吸煙組和不吸煙組后,與對照組比較,四組總膽紅素和間接膽紅素水平均降低,差異有統計學意義(P<0.05);分別做配對t檢驗分析,與吸煙哮喘發作期組比較,吸煙哮喘控制期組總膽水平降低,差異有統計學意義(P<0.05),而間接膽水平降低不明顯,差異無統計學意義(P>0.05);與不吸煙哮喘發作期組比較,不吸煙哮喘控制期組總膽紅素和間接膽紅素水平變化差異無統計學意義(P>0.05,見表4)。這可能與吸煙增加哮喘病人的膽紅素消耗,使其在哮喘控制后膽紅素恢復較慢有關。

對照組總膽≥13.68 μmol/L的人數比例明顯高于其他各組(包括肺炎組、哮喘發作期組和哮喘控制期組及其亞組),且以吸煙哮喘控制期組比例最低,這也進一步提示吸煙可能影響膽紅素水平的恢復。

本研究分別按總膽紅素值高限≤20 μmol/L和≤25 μmol/L進行了統計分析,得出了相同的結論,提示在生理范圍內總膽紅素值高限的變動并未影響研究結論。

表3對照組和肺炎組總膽、直膽和間膽的水平

Table3Thelevelsoftotal,directandindirectbilirubinsincontrolgroupandpneumoniagroup

組別 總膽紅素值≤20 μmol/L總膽紅素值≤25 μmol/L總膽(μmol/L)直膽(μmol/L)間膽(μmol/L)總膽≥13.68 μmol/L人數比例總膽(μmol/L)直膽(μmol/L)間膽(μmol/L)總膽≥13.68 μmol/L人數比例對照組13.35±3.252.61±0.8110.61±2.7047.6%(40/84)13.95±3.862.78±1.0911.05±3.1551.1%(46/90)肺炎組11.73±3.70?3.17±1.41?8.54±3.13?25.6%(22/86)?12.20±4.23?3.32±1.56?8.85±3.40?28.9%(26/90)? 吸煙肺炎組11.20±3.87?3.28±1.59?7.89±2.76?17.9%(5/28)?11.67±4.55?3.42±1.71?8.23±3.25?20.7%(6/29)? 不吸煙肺炎組11.80±3.68?3.09±1.338.68±3.30?29.3%(17/58)?12.28±4.17?3.26±1.498.99±3.50?32.8%(20/61)?

與對照組比較,*P<0.05

表4對照組和哮喘組總膽、直膽和間膽的水平

Table4Thelevelsoftotal,directandindirectbilirubinsincontrolgroupandasthmagroup

與對照組比較,*P<0.05;與哮喘發作期組比較,#P<0.05;與配對的哮喘發作期組比較,△P<0.05

3 討論

膽紅素的抗氧化作用研究最早可追溯到1954年,Bernhard等[9]發現少量的膽紅素可以防止維生素A和不飽和脂肪酸的氧化。1971年Onishi等[10]發現了相似的結果即膽紅素對多不飽和脂肪酸氧化的抑制作用。1987年Stocker等[11]發現間接膽紅素和直接膽紅素均具有抗氧化能力:脂溶性的間接膽紅素無論在體外還是體內都是一種抗氧化劑,一個白蛋白分子可以結合兩分子膽紅素,清除兩分子的脂質過氧化自由基;而水溶性的直接膽紅素發揮抗氧化作用需要特定的部位和條件,此外血清中的直接膽紅素其水平遠低于間接膽紅素,因此間接膽紅素是膽紅素發揮抗炎抗氧化作用的主要形式。Stocker等關于膽紅素的研究結果被后人稱為“里程碑式的研究”。此后更多的研究證實了膽紅素強大的抗氧化能力。如1994年Wu等[12]證明膽紅素在防止低密度脂蛋白LDL氧化時的抗氧化效果是維生素E類似物Trolox的20倍以上。2002年Baranano等[13]在另一項研究中證明,在膽綠素-膽紅素的氧化還原循環中,10 nmol/L的膽紅素可對濃度幾乎10 000倍以上的過氧化氫發揮抗氧化作用。

盡管膽紅素具有強大的抗氧化作用,但不代表其水平越高越好。研究發現當成人血膽紅素水平處于人體正常生理范圍內較高的水平時(0.8-1.47 mg/dl,即13.68-25.14 μmol/L),對機體的保護作用較強[3]。英國一項覆蓋50萬人的隊列研究發現,血清膽紅素水平與肺疾病發生的危險性呈負相關,正常生理范圍內的男性膽紅素水平每上升0.1 mg/dl,肺癌和COPD的發生率分別下降8%和6%,COPD的死亡率則降低3%[3],而當膽紅素遠遠超過正常水平(大于34.2 μmol/L)時,就會增加呼吸系統疾病死亡的危險性[14]。目前醫院檢驗一般將總膽紅素值正常高限定為20 μmol/L左右,但不代表只要超出該范圍即為異常,通常當成人總膽紅素水平大于34.2 μmol/L時可引起肉眼可見的黃疸,超出該范圍需要對原發病進行治療。因此我們分別按總膽紅素值≤20 μmol/L和≤25 μmol/L將收集的資料進行統計分析。

正常人體內的膽紅素可以有效地清除氧自由基,使機體處于氧化-抗氧化的平衡狀態,而當機體氧自由基產生過多后,消耗的膽紅素增多就會導致膽紅素水平下降。呼吸系統最常見的疾病如肺炎和哮喘的發病過程中也伴隨炎癥和氧化應激反應,本研究結果顯示肺炎組、哮喘發作期組和哮喘控制期組及其亞組的總膽紅素和間膽紅素水平均較對照組降低,差異有統計學意義,且對照組總膽≥13.68 μmol/L的人數比例最高,提示呼吸系統感染性和過敏性炎癥均可消耗膽紅素。吸煙肺炎組總膽紅素和間膽紅素水平較低,結合國內外研究和課題組既往研究結果吸煙人群膽紅素水平低于不吸煙人群[8,15,16],這可能和吸煙能增加膽紅素的消耗導致吸煙肺炎組病人總膽和間膽的基礎水平較低有關,雖然差異無統計學意義(P>0.05),可能與樣本量較少有關,后續我們會進一步增加樣本量驗證。而本研究中有一個結果與國內外以及課題組既往研究結果不太一致,較難用目前的認知和理論給出合理的解釋,即本次研究結果中吸煙哮喘發作期組的總膽水平較不吸煙哮喘發作期組高,差異有統計學意義,間接膽紅素水平雖高但差異沒有統計學意義,吸煙哮喘控制期組的總膽紅素和間膽紅素水平均較不吸煙哮喘控制期組略低,差異沒有統計學意義,可見膽紅素的變化趨勢不一致,考慮可能也與樣本量不夠大有關,還需要我們以后繼續收集病例驗證。此外吸煙組和不吸煙組哮喘病人哮喘急性發作期總膽紅素均較控制期總膽紅素值高,而間接膽紅素變化趨勢不一致,差異均無統計學意義,但以上結果仍然提示吸煙可能加重哮喘病人發作期膽紅素的消耗并影響其恢復。此外對照組總膽≥13.68 μmol/L的人數比例明顯高于其他各組(包括肺炎組、哮喘發作期組和哮喘控制期組及其亞組),且以吸煙哮喘控制期組比例最低,這也進一步提示吸煙可能影響膽紅素水平的恢復。本研究分別按總膽紅素值高限≤20 μmol/L和≤25 μmol/L進行了統計分析,得出了相同的結論,提示在生理范圍內總膽紅素值高限的變動并未影響研究結論。臨床大夫也不必擔心因為各醫院膽紅素的參考范圍有所不同而影響判斷。

此外本研究還存在不足,如難以隨訪到肺炎病人恢復后的膽紅素水平作對照,肺炎組、哮喘組吸煙和不吸煙病人男女人數相差大,哮喘病人住院期間控制期較短、沒有出院后完全控制期膽紅素數據作對照,每組例數偏少等。后期可能需要更多醫院聯合起來收集病例擴大樣本量進行研究。

綜上所述,膽紅素作為內源性的強抗氧化劑,在吸煙及呼吸系統感染和過敏引起的炎癥和氧化應激反應中可消耗減少,從而減輕炎癥和氧化應激對機體的損傷[3,8,15,16]。體內膽紅素水平較低可能意味著機體抗氧化能力下降,在炎癥性疾病時如能提高體內抗氧化劑如膽紅素的水平,可能會縮短疾病病程,減輕對機體的損害。越來越多的證據支持膽紅素的抗氧化作用和其他生物學活性[1-8],但是否可以作為臨床判斷體內抗氧化能力的簡便生化指標來指導臨床抗氧化治療,是否可以作為氧化應激相關性疾病的生物學標志物或預后指標還需要更多的流行病學研究支持。如何安全有效地利用這種內源性抗氧化劑對臨床患者進行抗氧化治療是以后研究的重點。