體質量指數與AECOPD患者糖皮質激素受體的相關性研究

聶曉紅 杜月君 李雪梅 張劍 周玲 熊沿

1成都醫學院第二附屬醫院·核工業四一六醫院呼吸與危重癥醫學科610051;2成都市第二人民醫院呼吸與危重癥醫學科610017

COPD 是一種異質性疾病[1],除咳嗽、咳痰、呼吸困難等臨床癥狀有所差別外,患者體型或體質量指數(body mass index,BMI)的差異也非常普遍。近年來對COPD 的表型研究成為熱點[2],集中在肺氣腫表型及慢性支氣管炎表型研究更多：肺氣腫表型多為低BMI,對吸入性糖皮質激素/長效β2受體激動劑的治療反應相對較差[3]。慢性阻塞性肺疾病急性加重期 (acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease,AECOPD)患者在應用支氣管舒張劑的基礎上,可短期全身使用糖皮質激素 (glucocorticoids,GC),而口服是優先的途徑[4],可縮短患者病程及康復時間,改善肺功能和氧合,減少早期病情反復和治療失敗的風險[5],故全身使用GC尤其是口服潑尼松在臨床中得到廣泛應用。GC 主要的抗炎機制之一是GC 和細胞漿內的糖皮質激素受體 (glucocorticoid receptor,GR)結合并使其活化,活化的GR 從細胞漿轉運至細胞核,與GC識別元件結合,導致核小體組蛋白賴氨酸殘基乙酰化,使一些抗炎基因表達增加[6]。目前基于BMI差異的COPD 的相關臨床研究不多,且多集中在炎性因子上[7],對口服激素治療反應的差異性以及氣道黏液高分泌狀態本課題組前期已經進行了研究和報道。為進一步探討BMI與AECOPD 患者GR 的相關性,本研究把AECOPD 患者分成低BMI組、正常BMI組及高BMI組,經潑尼松治療7 d,探討3種不同BMI的AECOPD 患者血氣分析、炎性指標之間有無差異以及與GR 的相關性,為解釋部分臨床現象提供理論依據。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2017年1月至2018年6月在成都醫學院第二附屬醫院呼吸與危重癥醫學科住院的有完整資料的AECOPD 患者131例,其中男100例,女31例,年齡 (70.34±9.88)歲,年齡范圍為46～91歲。其診斷符合 《慢性阻塞性肺疾病急性加重 (AECOPD)診治中國專家共識(2017年更新版)》[4]。根據BMI把患者分為3組：BMI＜18.5 kg/m2為低BMI組 (A 組)29例,BMI 18.5～23.9 kg/m2為正常BMI組 (B組)61 例,BMI≥24.0 kg/m2為高BMI組 (C組)41例。納入標準： (1)入院前6個月內肺功能按GOLD 分級為Ⅲ～Ⅳ級； (2)患者入院前1周內因咳、痰和/或氣喘加重入院；(3)住普通病房的AECOPD 患者；(4)住院期間能配合行肺功能檢查及霧化等治療。排除標準：(1)需要有創機械通氣或需要住ICU； (2)合并明顯肺炎、支氣管哮喘、腫瘤未控制的糖尿病、充血性心力衰竭、心肌梗死； (3)入院前1 個月內使用全身GC；(4)不能站立測體質量、身高者；(5)有使用GC的明顯禁忌證；(6)有認知障礙。退出標準：(1)住院期間因病情加重轉入ICU 或因其他嚴重疾病轉科治療；(2)住院未滿7 d而出院者；(3)患者因口服潑尼松出現明顯不適,或出現藥物相關性不良反應必須停藥者。

1.2 方法

1.2.1 常規檢查及治療方法 所有患者入院時均測量身高與體質量,計算BMI。入院后均常規行血常規、生化全套、痰培養、胸部CT 等檢查；并常規給予氧療(或加用無創呼吸機)、抗感染、解痙平喘及對癥治療；并于第2天清晨飯后口服強的松30 mg,連續服用7 d,7 d后常規測定肺功能。

1.2.2 血氣分析 采用美國雅培i-STAT 300型血氣分析儀(以在激素治療前及治療7 d后兩個時間點測定的數值作為統計依據),觀察PaO2及PaCO2。

1.2.3 超敏C 反應蛋白 (hypersensitive C-reactive protein, hs-CRP )、 降 鈣 素 原(procalcitonin,PCT)測定 入院時及治療7 d后清晨抽取靜脈血4 ml,肝素抗凝,1 h 內分離血漿。hs-CRP 由BECKMAN COULTER AU2700全自動生化分析儀測定,試劑盒為中國北京九強生物技術有限公司的“金斯爾”品牌試劑系列,其參考值為0～10 mg/L；PCT 由瑞士羅氏cobas e601全自動免疫分析儀經電化學發光法測定,試劑盒為羅氏診斷產品(上海)有限公司生產,參考值為0～0.046μg/L。

1.2.4 人GR 測定 (1)首先行外周血單個核細胞 (peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)的分離：在入院時及激素治療7 d后的第2天清晨抽取患者外周靜脈血10 ml(10% EDTA 抗凝),用PBS緩沖液按1∶1稀釋并在50 ml無菌離心管中充分混勻。另一50 ml離心管加入淋巴細胞分離液12 ml,然后加入上述稀釋血,20℃恒溫水平以2 000 r/min (離心半徑14 cm)離心20 min,吸取白色云霧層,置入另一無菌離心管中。向收集的細胞中加入10 ml的PBS 緩沖液吹打混勻后,以1 800 r/min (離心半徑10 cm,離心10 min),20 ℃恒溫水平離心10 min。棄上清后,再用PBS緩沖液洗滌細胞2 次,20 ℃恒溫水平以1 500 r/min (離心半徑14 cm)離心10 min。棄上清,用PBS緩沖液重懸細胞。計算細胞活力及細胞計數。(2)通過酶聯免疫吸附測定 (enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)分別測定PBMCs中GRα 和GRβ 的蛋白表達含量及細胞核GRβ/GRα比值。GRα及GRβ的ELISA 試劑盒由中國上海博耀生物科技有限公司提供。B 組61例患者中,采用數字隨機法分為2 組,一組30 例測定GR,另一組31例不測定GR。

1.3 統計學分析 采用統計軟件SPSS 20.0處理數據,計量資料以±s表示,2組間均數比較采用兩獨立樣本t檢驗,多組間均數比較采用單因素方差分析(ANOVA)；計數資料采用χ2檢驗；相關性用Pearson相關分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3 組患者一般資料比較 3組患者在年齡及性別構成方面差異無統計學意義 (F=3.075,χ2=3.692,P值均＞0.05)；在住院天數方面,B 組低于A 組和C 組 (t=3.873、3.147,P值 均＜0.05),但A組與C組之間差異無統計學意義(P＞0.05)。見表1。

2.2 3 組治療前后血氣分析及炎性指標比較 治療后各組的PaCO2、PaO2、PCT 和hs-CRP 均較入院時有明顯下降或升高；入院時及治療后A組的PaCO2均較B組要低(t=3.027、3.735,P值均＜0.05)；3組的PaO2在入院時B組最高,C組最低,3組之間差異有統計學意義(F=3.415,P＜0.05)；治療后B組的PaO2高于A組及C組(t=2.693、3.107,P值均＜0.05)；治療前C 組的PCT 和hs-CRP 均明顯高于A 組及B 組,組間比較差異有統計學意義 (F=5.362、6.263,P值均＜0.01)；治療后PCT 和hs-CRP在C組仍高于A 組和B組(F=3.728、4.141,P值均＜0.01)。見表2。

表1 3組慢性阻塞性肺疾病患者一般資料比較

2.3 3 組治療前后GR 比較 在B 組61 例患者中,采用數字隨機法分為2組,其中B1組30例測定GR,B2 組31 例不測定GR。治療后各組的GRα均較入院時有明顯增加而GRβ有所下降,但GRβ/GRα在治療前后差異無統計學意義。入院時各組的GRα 總體之間差異有統計學意義 (F=3.472,P＜0.05),且B組及C組均高于A組(t=3.115、2.741,P值均＜0.05)；治療后3 組的GRα差異有統計學意義,C 組最高,A 組最低(F=5.020,P＜0.05)。入院時C組的GRβ低于A 組(t=3.027,P＜0.05),治療后3組的GRβ之間差異有統計學意義 (F=2.642,P＜0.05),且B組及C組均低于A 組(t=2.856、2.948,P值均＜0.05)。入院時及治療后3 組GRβ/GRα差異有統計學意義 (F=4.248、2.951,P值均＜0.05),且B 組及C 組均低于A 組 (t=2.822、3.135,P值均＜0.05)。見表3。

2.4 BMI與GRα、GRβ及GRβ/GRα相關性分析分析COPD 患者BMI與GRα、GRβ 及GRβ/GRα的相關性,發現BMI與入院時的GRα呈正相關、入院時及治療后的GRβ/GRα呈負相關 (r=0.274、-0.341、-0.236,P值均＜0.05)。BMI與治療后GRα、入院時及治療后GRβ無顯著相關性。見表4。

表2 3組間血氣分析及炎性指標比較 (±s)

表2 3組間血氣分析及炎性指標比較 (±s)

注：1 mmHg=0.133 kPa；A、B、C組分別為低BMI組、正常BMI組和高BMI組；PCT 為降鈣素原；hs-CRP為超敏C 反應蛋白；與同組入院時比較,a P ＜0.01；與A 組入院時比較,b P ＜0.05；與A 組治療后比較,c P ＜0.05；與B組入院時比較,d P ＜0.01；與B組治療后比較,e P ＜0.01

組別 例數 PaCO2 (mmHg)PaO2 (mmHg)hs-CRP (mg/L)入院時 治療后PCT (μg/L)入院時 治療后入院時 治療后入院時 治療后A 組 29 64.63±10.16 49.59±8.53a 64.73±8.27 73.56±9.58a 0.43±0.06 0.04±0.01a 50.21±10.26a 4.16±0.89a B組 61 61.57±9.65b 44.18±9.02ac 68.11±10.16b 76.69±9.42ac 0.54±0.06b 0.03±0.01a 56.93±9.85b 4.47±0.96a C組 41 62.32±11.26 46.06±9.31a 56.13±7.93bd 71.47±9.80ae 0.97±0.10bd 0.05±0.01ae 74.15±13.21bd 6.89±1.22ae F 值 1.831 3.415 7.825 3.126 5.362 3.728 6.263 4.141 P 值 0.083 0.037 0.002 0.043 0.015 0.029 0.009 0.031

表3 3組GR 及比值比較 (±s)

表3 3組GR 及比值比較 (±s)

注：A、B1、C組分別為低BMI組、正常BMI組和高BMI組；GRα為糖皮質激素受體α；GRβ為糖皮質激素受體β；與同組入院時比較,a P ＜0.05；與A 組入院時比較,b P ＜0.05；與A 組治療后比較,c P ＜0.05；與B組入院時比較,d P ＜0.05；與B組治療后比較,e P ＜0.05

組別 例數 GRα(nmol/L)GRβ(nmol/L)入院時 治療后GRβ/GRα入院時 治療后入院時 治療后A 組 29 126.27±11.09 147.84±12.45a 24.64±4.08 19.35±3.07a 2.05±0.14 2.03±0.09 B1組 30 132.51±9.92b 159.63±12.80ac 23.38±3.53 15.12±2.19ac 1.95±0.11b 1.96±0.12c C組 41 136.36±10.18b 167.58±11.94ace 21.47±3.61bd 13.60±2.66ace 1.89±0.13b 1.93±0.10c F 值 3.472 5.020 2.016 2.642 4.248 2.951 P 值 0.027 0.002 0.063 0.048 0.007 0.039

表4 BMI與GRα、GRβ及GRβ/GRα相關性分析

3 討論

COPD 是全球常見病和多發病,其特征是持續存在的呼吸系統癥狀和氣流受限,具有較高的致殘率和致死率,嚴重威脅患者的生命健康。COPD 為全身系統性炎性疾病,它最主要的靶器官是肺,同時也可以出現許多肺外疾病,主要合并癥為高血壓、代謝綜合征及糖尿病、骨質疏松、支氣管擴張、外周血管疾病等[8]。其中低體質量及骨骼肌功能不良在COPD 患者中尤為多見[7]。研究發現穩定期COPD 患者中低體質量尤為常見,而急性加重期患者的體質量及BMI下降更明顯[9-10]。這與COPD 患者在急性期食欲下降,能量攝取減少,呼吸道阻力、呼吸肌負荷、基礎代謝率及耗氧率均增加,出現營養能量負平衡等有關。BMI是目前國際上常用的衡量人體體型胖瘦以及是否健康的一個指標,COPD 患者BMI降低是導致其療效低差、病死率增高和病情加重的獨立危險因素[11]。

COPD 急性發作期,機體會釋放多種炎性介質,導致氣道腺體分泌增加,血管通透性增加,黏膜充血水腫,使氣道的反應性增高,氣管收縮,肺功能急劇下降及臨床癥狀加重。研究發現,不同BMI的患者的炎性指標有差異,高BMI患者的hs-CRP水平與低BMI和正常BMI患者相比有明顯增加[12],與我們本次的研究結果一致：肥胖的患者無論是治療前還是治療后,其hs-CRP 和PCT均高于其他2組,可能與高BMI患者更多屬于支氣管炎型,易發生呼吸道感染；且高BMI患者的細胞免疫功能下降更顯著或失常,使其感染相對難控制有關[12]。本研究發現,無論是入院時還是治療后,高BMI組的PaO2最低,證實了肥胖COPD患者更易發生低氧血癥,同時低BMI組PaCO2最高,與文獻[13]報道一致；而BMI正常的COPD 人群,其血氣指標PaCO2、PaO2均處于最好的狀態,推測其發生呼吸衰竭的比例更小,病情相對更輕。

GC具有很強的抗炎作用,可抑制炎癥介質的釋放、干擾各種細胞因子的產生,起到舒張氣道的作用；同時還能抑制炎癥細胞的活化,阻止炎癥細胞對氣管的浸潤,減少微血管的滲出,抑制黏液分泌；并通過腺苷環化酶增強β2 受體激動劑的臨床效應,進而降低氣道高反應性[14]。GR 基因可生成GRα和GRβ2種不同GR 蛋白質形式。GRα在機體有核細胞均有一定數量的表達,位于細胞漿中,其數量占總GR 表達的絕大多數,是GC的主要功能性受體,與GC結合后轉位進入細胞核發揮其生物學效應。GRβ主要分布于T 淋巴細胞、巨噬細胞和嗜堿粒細胞,位于細胞核,其數量明顯低于GRα,且不具有與GC 結合的能力[15]。但GRβ是GRα的內源性抑制因子,并呈濃度依賴性地抑制GRα對靶基因轉錄激活功能[16]。近年來多數研究表明,GC抵抗與GRα的低表達、GRβ的高表達或GRβ/GRα比值的升高有關[17-18],GRα核內轉移受抑制可能是造成GC在COPD 患者中發揮抑制炎性作用欠佳的原因之一[19]。本研究發現治療后COPD 的GRα均較入院時有明顯增加而GRβ有所下降,說明患者對潑尼松均有一定的敏感性和治療效果。低BMI組GRα 低于其他2 組,治療后高BMI 組最高,低BMI 組最低,提示體瘦的AECOPD 患者GRα蛋白表達更少。入院時低BMI組的GRβ高于高BMI組；治療后A 組仍高于B組及C 組,表明不同BMI 的AECOPD 患者體內GRβ表達有差異,體瘦者GRβ表達更多；入院時及治療后低BMI組的GRβ/GRα均高于其他2組,說明低BMI組GRβ對GRα 的抑制程度更顯著。無論是GRα的低表達、GRβ的高表達以及GRβ/GRα比值的升高,均表明低體質量患者對激素治療的敏感性相對較差,這可能與細胞因子如血清瘦素、TNF-α、IL-6、IL-8等有一定的關系[4,10]。研究還發現,BMI與入院時的GRα呈正相關、與入院時及治療后的GRβ/GRα呈負相關。

本研究發現,正常BMI組患者的住院時間明顯短于其他2組,表明合適范圍的BMI對疾病控制最有利。高BMI組住院時間略長于低BMI組,與黃蕾等[20]的研究提示低BMI可能導致AECOPD患者住院時間延長不完全一致,分析原因可能與發生低氧血癥更重、感染指標更高,需要使用無創呼吸機或抗生素的時間更長有一定關系。

綜上所述,BMI的差異影響著AECOPD 患者感染指標、血氣分析、GR 及住院時間：高BMI患者感染指標更高且缺氧更顯著,低BMI組患者二氧化碳潴留更明顯、GRα蛋白表達更低、細胞核內GRβ/GRα更高且治療后GRβ最高,正常體質量組患者的住院時間最短。BMI與入院時的GRα呈正相關,與GRβ/GRα呈負相關。過低或過高的BMI均不利于病情,保持在合適的BMI范圍對COPD 患者的病情的預后及治療效果有重要的意義。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突