慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者血清補體C5a水平及其與肺功能、IL-6、CRP水平相關性研究*

段 珊，彭 曠，王衛忠，龍小平，何菁子

南華大學附屬第一醫院呼吸內科(衡陽 421001)

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是以不完全可逆的氣流受限為特征的慢性氣道炎癥性疾病，是最常見的慢性呼吸道疾病之一，患病率高、致殘率高，對人民群眾的健康構成嚴重威脅[1-4]。相關研究估算2015年COPD患者總數達1.745億人，我國COPD致殘率[以傷殘調整生命年(Disability adjusted of life years，DALY)表示]估計在2000/10萬人以上[5-6]。然而由于該疾病的異質性，其臨床表現復雜，發病機制、臨床診治和疾病防控仍在不斷研究中。目前對補體C5a的研究發現，其在氣道疾病(包括支氣管哮喘及COPD)的發展中均起重要作用[7]。為深入了解補體C5a在COPD中的作用，本研究擬探討COPD急性加重期(Acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)患者血清補體C5a水平及其與血清IL-6、血清CRP、肺功能、吸煙指數、體質量指數(BMI)的相關性。

對象與方法

1 研究對象 選取2017年1月至12月在南華大學附屬第一醫院呼吸內科住院并符合AECOPD診斷標準的患者39例，根據治療前動脈血二氧化碳分壓(PaCO2)水平分為PaCO2升高組(PaCO2>45 mmHg，23例)和PaCO2正常組(PaCO2≤45 mmHg，16例)。病例納入標準：①COPD急性加重期患者(近期出現咳嗽、咳痰、呼吸困難等任何一項癥狀明顯加重)；②未吸煙者(無吸煙史，入組前4周內無呼吸道感染史，無呼吸道癥狀及心、肺等重要臟器疾患，肺功能檢查結果正常)。排除標準：①合并其他肺部疾病(如支氣管擴張、肺纖維化、肺結核等)者；②合并支氣管哮喘者；③合并心力衰竭者；④合并過敏性疾病、腫瘤、系統性免疫功能異常等可能影響補體活化的疾病的患者。另選擇同時期在我院體檢、基礎資料與AECOPD患者相匹配的未吸煙健康志愿者11例作為正常對照組。本研究經醫院醫學倫理委員會討論并通過。研究對象均簽署知情同意書。

2 研究方法

2.1 收集臨床資料：收集并記錄年齡、性別、身高，計算體質量指數(體質量/身高2)和吸煙指數(每日吸煙包數×吸煙年數)。

2.2 動脈血氣分析：采取真空采血法留取外周血液，離心分離出血清后行動脈血氣分析。

2.3 補體C5a及細胞因子測定：采用ELISA法檢測、免疫比濁發、上轉發光法檢測血清中補體C5a、白介素6(Interleukin-6，IL-6)濃度及C反應蛋白(C reactive protein，CRP)。操作步驟按補體C5a的ELISA試劑盒(美國博士德生物公司；批號：6121551506)、IL-6檢測卡(北京熱景生物技術有限公司；批號：20180205)、CRP測定試劑盒(上海科華生物工程股份有限公司；批號：20180307)的說明書進行。

2.4 肺功能檢測：測定內容包括肺活量(Vital capacity，VC)、功能殘氣量(Functional residual capacity，FRC)、用力肺活量(Forced vital capacity，FVC)、第1秒鐘用力呼氣容積(Forced expiratory volume in one second，FEV1)、第1秒鐘用力呼氣容積占預計值比值(FEV1%)、用力肺活量占預計值百分比(FVC%)等。測試過程中根據實際情況決定測試次數，同時記錄患者測試最佳數據。

結 果

1 AECOPD組與正常對照組一般資料比較 見表1。AECOPD組與正常對照組性別、年齡及BMI比較，均無統計學差異(均P>0.05)。

表1 AECOPD組與正常對照組一般資料比較

2 PaCO2升高組與PaCO2正常組患者臨床資料比較 見表2。PaCO2升高組與PaCO2正常組患者性別、年齡、BMI及吸煙指數比較，均無統計學差異(均P>0.05)。兩組患者FEV1%和FVC%比較，差異均有統計學意義(均P<0.01)。

表2 PaCO2升高組與PaCO2正常組患者臨床資料比較

3 AECOPD組與正常對照組補體C5a水平比較 見圖1。AECOPD組患者血清補體C5a水平為(62.40±10.84)pg/ml，顯著高于正常對照組的(47.33±7.52)pg/ml，兩組比較差異有統計學意義(P<0.01)。

4 PaCO2升高組與PaCO2正常組患者補體C5a、IL-6及CRP水平比較 見圖2。PaCO2升高組患者血清補體C5a水平為(66.48±11.48)pg/ml，高于PaCO2正常組患者的(56.54±6.50)pg/ml，兩組比較差異有統計學意義(P<0.01)。但PaCO2升高組與PaCO2正常組患者的血清IL-6及CRP水平比較均無統計學差異(均P>0.05)。

5 AECOPD組補體C5a與FEV1%、FVC%相關性分析 見圖3。Pearson相關分析結果顯示，AECOPD組患者補體C5a與FEV1%、FVC%呈負相關(r=-0.702、-0.512，均P<0.01)。

6 AECOPD組患者IL-6、CRP、吸煙指數、BMI與補體C5a相關性分析 AECOPD組患者血清補體C5a與IL-6、CRP、BMI、吸煙指數無相關性(均P>0.05)。

圖1 AECOPD組與正常對照組補體C5a水平比較

圖2 PaCO2升高組與PaCO2正常組患者血清補體C5a、IL-6及CRP水平比較

圖3 AECOPD組補體C5a與FEV1%、FVC%相關性分析

討 論

COPD以慢性氣道炎癥為主要特征。因外源性的有害物質及病原體等反復作用，導致持續慢性氣道炎癥，肺功能逐漸惡化，患者病情逐年進展。固有免疫在外源性有害物質及病原體的清除及引起機體產生有效免疫應答中的作用至關重要。而補體是免疫應答中的關鍵環節，可以通過介導免疫炎癥反應在調節氣道炎癥及損傷中起到重要作用[8-10]。補體C5a是目前補體信號通路中研究最集中的小分子蛋白質片段。它可促進細胞因子的產生，包括IL-1β以及肥大細胞和吞噬細胞(巨噬細胞、樹突細胞)釋放的趨化因子[11]。而其中IL-1β可引起腫瘤壞死因子(TNF)、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)等多種細胞因子分泌增加，招募炎癥細胞至感染部位[12]。在支氣管哮喘中已發現C5a參與氣道損傷及修復，可促進氣道平滑肌收縮，提高氣道反應性和血管通透性[13-14]。對COPD患者誘導痰中補體C5a水平的研究發現，穩定期患者補體C5a水平明顯高于未吸煙健康者[7]，補體C5a水平增高與FEV1、一氧化碳彌散量(TLCO)呈顯著負相關[15]。因而補體C5a參與了COPD的發生與發展，并且與患者肺功能有密切的關聯。為進一步探討補體C5a在COPD疾病中的作用機制，本研究檢測AECOPD患者及正常對照組血清補體C5a水平，并根據PaCO2水平進一步分組，以期了解補體C5a水平在COPD不同階段是否存在差異，推測補體C5a與COPD嚴重程度是否存在一定關聯。

本研究發現，AECOPD組患者血清補體C5a水平顯著高于對照組，且與FEV1%、FVC%呈負相關。另有研究[16]亦發現，AECOPD患者誘導痰中補體C5a水平顯著增高，而誘導痰中補體C5a增高越明顯，臨床康復時間越長。說明無論是在氣道還是在血液中，AECOPD患者的補體C5a表達水平均有明顯增高。COPD穩定期患者誘導痰中補體C5a水平明顯高于未吸煙健康者[4]，亦說明在COPD的不同時期，補體C5a均參與其中。本研究根據PaCO2值將AECOPD患者進一步分組，發現PaCO2升高組患者補體C5a水平較PaCO2正常組患者明顯增高，提示補體C5a水平與COPD患者氣道阻塞程度相關，可能與疾病嚴重程度有一定關聯。結合本研究中AECOPD患者補體C5a水平與肺功能呈負相關的結果，推測補體C5a在COPD中可能參與了氣道重塑。

目前認為炎癥生物標志物(CRP、IL-6)及臨床變量(BMI、呼吸困難及運動耐量評分)較單純的肺功能更能預測COPD患者的預后。在對氣道阻塞性疾病患者的隨診中發現，CRP基線水平在最終發展為COPD和死于COPD的患者中有明顯升高并具有統計學差異[17]。對老年COPD患者研究發現，老年AECOPD患者的C反應蛋白水平較治療穩定后明顯增高[18]。并且，細菌感染的AECOPD患者C反應蛋白水平有明顯增高，表明C反應蛋白對判斷COPD患者是否存在細菌感染有指導意義[19]。然而，相較于其他指標，只有IL-6被認為與預測病死率有關[20]。因而本研究對COPD患者檢測和統計上述指標，分析它們在COPD不同階段有無統計學差異，并探究補體C5a水平是否與上述因素有相關性，以期深入了解上述指標在COPD中的表現。遺憾的是， PaCO2正常組與PaCO2升高組患者IL-6及CRP水平比較，均無統計學差異。此結果表明IL-6及CRP水平不能反映COPD的嚴重程度。進一步分析相關性，發現AECOPD組患者血清補體C5a水平與IL-6、CRP、BMI無明顯相關性，補體C5a水平與吸煙指數亦無相關性，說明在短時間內補體C5a水平變化與上述血液標志物及臨床變量無關。由于本研究時間較短，后期可考慮對較長時間及不同時間段的COPD患者進行上述指標的臨床觀察比較，以了解補體C5a是否能作為評估COPD預后的指標。