慢性阻塞性肺疾病患者血漿丙烯醛的濃度與肺功能的相關性研究

徐洋海 劉甡

[摘要]目的香煙煙霧及油煙霧中存在高濃度的丙烯醛，會誘發慢性阻塞性肺病（COPD）的發病，本研究旨在探索 COPD 患者外周血中血漿丙烯醛濃度及其與肺功能的關系，為 COPD 發生發展的病因提供新的研究方向。方法選取2020年11月1日至2021年5月12日就診于佳木斯大學附屬第一醫院呼吸與危重癥醫學科門診及住院部的 COPD 患者118例，按照肺功能 GOLD 分級分為 GOLD Ⅰ～Ⅳ級，分別記錄各組患者的香煙煙霧及油煙霧接觸史，檢測其血漿丙烯醛濃度及肺功能。結果 COPD 患者血漿丙烯醛濃度與 FEV1占預計值百分比（FEV1%）及 FEV1/FVC 呈負相關（r=-0.898， r=-0.859），差異有統計學意義（P <0.05）。香煙煙霧接觸史與 FEV1/FVC 呈負相關（r=-0.792），與 FEV1%呈負相關（r=-0.826）;油煙霧接觸史與 FEV1/FVC 呈負相關（r=-0.388），與 FEV1%呈負相關（r=-0.335），差異有統計學意義（P <0.05）。結論 COPD 患者香煙煙霧及油煙霧接觸時間越長，血漿丙烯醛濃度越高， FEV1%、FEV1/FVC 越低，肺功能損害越嚴重。

[關鍵詞]慢性阻塞性肺疾病;肺功能;丙烯醛;相關性

[中圖分類號] R181.3; R563.9? [文獻標識碼] A?? [文章編號]2095-0616（2022）07-0196-05

Study on the correlation between plasma acrolein concentration and pulmonary function in patients with chronic obstructive pulmonary disease

XU? Yanghai??? LIU? Shen

Department of Respiratory and Critical Care Medicine， the First Affiliated Hospital ofJiamusi University， Heilongjiang， Jiamusi 154000， China

[Abstract] Objective A high concentration of acrolein in cigarette smoke and oil smoke will induce chronic obstructive pulmonary disease （COPD）. The study was intended to explore the relationship between plasma acrolein concentration in peripheral blood and pulmonary function in COPD patients， and to provide a new research direction for the etiology of the occurrence and development of COPD. Methods A total of 118 COPD patients visiting the outpatient and inpatient departments of the Department of Respiratory and Critical Care Medicine of the First Affiliated Hospital of Jiamusi University from November 1， 2020， to May 12， 2021， were enrolled and classified into GOLD Ⅰ-Ⅳ according to the GOLD stages of lung function. The history of cigarette smoke and oil smoke exposure in each group was recorded respectively， and their plasma acrolein concentration and lung function were measured. Results The plasma acrolein concentration of COPD patients was negatively correlated with the percentage of FEV1 in the predicted value （FEV1%） and FEV1/FVC （r=-0.898， r=-0.859）， with statistically significant differences （P <0.05）. The history of cigarette smoke exposure was negatively correlated with FEV1/FVC （r=-0.792） and FEV1%（r=-0.826）， and the history of oil smoke exposure was negatively correlated with FEV1/FVC （r=-0.388） and FEV1%（r=-0.335）， with statistically significant differences （P <0.05）. Conclusion The longer the cigarette smoke exposure and oil smoke exposure， the higher the plasma acrolein concentration， the lower FEV1% and FEV1/FVC， and the more serious the damage of pulmonary function in COPD patients.

[Key words] Chronic obstructive pulmonary disease; Pulmonary function; Acrolein; Correlation

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonarydisease， COPD）是一種常見的、可以預防和治療的疾病，以持續呼吸癥狀和氣流受限為特征，與明顯暴露于有毒顆粒或氣體引起的氣道和/或肺泡異常相關，該疾病具有可預見性、多見性[1]。吳明等[2]通過對當地40歲以上人群進行流行病學調查，發現吸煙和油煙暴露是 COPD 發病的危險因素，且通過香煙煙霧及油煙霧的成分分析，發現兩者存在部分相同的氣體成分，如丙烯醛。該物質可能具有損害肺功能的作用，對 COPD 的發生和發展起重要的促進作用。本研究通過記錄不同肺功能分級的 COPD 患者的吸煙史及油煙接觸史，檢測其血漿中丙烯醛濃度及肺通氣功能水平，探討 COPD 患者外周血中血漿丙烯醛濃度及與肺功能的關系，為探究 COPD 的發生發展提供新的思路。

1資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年11月1日至2021年5月12日就診于佳木斯大學附屬第一醫院呼吸與危重癥醫學科門診及住院部的 COPD 患者135例，剔除不符合納入標準的17例，收集入組病例共118例（男57例，女61例），其中 GOLD 分級Ⅰ級28例（男12例，女16例），平均年齡（65.43±12.68）歲; GOLD 分級Ⅱ級30例（男19例，女11例），平均年齡（57.43±7.87）歲; GOLD 分級Ⅲ級30例（男9例，女21例），平均年齡（61.32±9.13）歲; GOLD 分級Ⅳ級30例（男17例，女13例），平均年齡（65.79±6.96）歲，4組患者年齡比較，差異有統計學意義（P <0.05）。

納入標準：所有入組患者均以2021年修訂版《慢性阻塞性肺疾病診療指南》[1]為標準，符合慢性阻塞性肺疾病診斷：①有慢性咳嗽、咳痰癥狀，累積時間超過2年，每年累記超過3個月，伴或不伴胸悶、氣短、呼吸困難;②影像學資料符合慢性支氣管炎、肺氣腫表現;③肺功能提示 FEV1/FVC<0.7，吸入短效β2受體激動劑后 FEV1/FVC 仍<0.7。排除標準：①患其他引起咳嗽、咳痰、胸悶、氣短、呼吸困難等癥狀的疾病，如心衰、肺結核患者;②長期從事廚師、化工生產等與丙烯醛接觸相關職業的患者;③生命體征不穩定，不能配合或存在精神癥狀難以完成采血、肺功能檢測的患者。本研究經醫院醫學倫理委員會批準，參與研究者均已簽署知情同意書。

1.2 方法

①肺功能檢測。采用肺功能儀（德國 JAEGER 公司，型號： Master Screen PFT）對入組患者進行肺通氣功能檢查，重復測量2次，取高值，兩次檢查差值應小于5%。②血漿丙烯醛濃度的檢測。采患者清晨空腹安靜狀態下外周血5 ml，常溫靜置20 min 后，于高速離心機2000 r/min 離心15 min，取上層澄清血漿1～2 ml，保存于-80℃環境中。通過 ELISA 法（血漿丙烯醛試劑盒購于上海博湖生物科技有限公司）檢測對應樣本中血漿丙烯醛濃度，并記錄。③香煙煙霧及油煙霧接觸史的采集。采用口頭詢問方式采集相關資料，主要詢問患者吸煙年數、每日吸煙支數、油煙霧接觸年數、每日油煙霧接觸時間，并記錄。

1.3 觀察指標及評價標準

肺功能分級： GOLD 分級Ⅰ級： FEV1%≥80%; GOLD 分級Ⅱ級：50%≤ FEV1%<80%; GOLD 分級Ⅲ級：30%≤ FEV1%<50%; GOLD 分級Ⅳ級：FEV %<30%。

香煙煙霧接觸史（年支）=吸煙年數×每日吸煙支數;油煙霧接觸史（年×小時）=油煙霧接觸年數×油煙霧接觸每日時間。香煙煙霧接觸史，包括主動吸煙及被動吸煙，主動吸煙：吸煙時間連續且超過6個月且每日>5支或吸煙總量>100支，或已戒煙患者戒煙時間少于1年復吸者。被動吸煙：不吸煙者每周至少有1天吸入香煙煙霧15 min 以上[3]。油煙霧接觸史：油煙霧接觸史1年指受訪者烹飪時間累記超過1 h/d，至少5 d/周且10個月/年;油煙霧接觸每日時間即每日烹飪的累積時間，不足1 h 按1 h 計算。

1.4 統計學方法

本研究使用 SPSS 23.0統計學軟件進行數據統計及分析，對所有連續型變量進行正態性檢驗，采用Levene檢驗驗證方差齊性，正態分布變量以均數±標準差（x ± s）表示，多組均數比較采用方差分析;非正態分布變量以[M（P25， P75）]表示，采用獨立樣本非參數檢驗分析差異，組間兩兩比較采用 Bonferroni 法校正，數據根據正態分布情況采用 Spearman 秩相關分析或 Pearson 法進行相關性分析，以 P <0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1 患者一般資料比較

4組患者血漿丙烯醛濃度、香煙煙霧接觸史、油煙霧接觸史比較，以 GOLD 分級Ⅳ級組最高，GOLD 分級Ⅲ、Ⅱ級組其次，GOLD 分級Ⅰ級組最低，差異有統計學意義（P <0.05）;各組患者血漿丙烯醛濃度及香煙煙霧接觸史兩兩比較，除 GOLD 分級Ⅰ與Ⅱ級組比較差異無統計學意義（P >0.05），其余各組兩兩間比較，差異有統計學意義（P <0.05）。各組患者油煙霧接觸史兩兩比較，GOLD 分級Ⅰ與Ⅳ級組、GOLD 分級Ⅱ與Ⅳ級組組間比較，差異有統計學意義（P <0.05）;余各組間兩兩比較，差異無統計學意義（P >0.05）。各組患者 FEV1%、FEV1/FVC 比較，以 GOLD 分級Ⅰ級組最高， GOLD 分級Ⅱ、Ⅲ級組其次，GOLD 分級Ⅳ級組最低，差異有統計學意義（ P <0.05）。4組患者兩兩比較，差異有統計學意義（ P <0.05）。見表1。

2.2 血漿丙烯醛與肺功能FEV1%、FEV1/FVC的相關性分析

血漿丙烯醛濃度與 FEV 1/FVC 呈負相關（r=-0.859），血漿丙烯醛濃度與 FEV1%呈負相關（r=-0.898），差異均有統計學意義（P <0.05）。見圖1～2。

2.3 香煙煙霧及油煙霧與FEV1/FVC、FEV1%的相關性分析

香煙煙霧接觸史與 FEV 1/FVC 呈負相關（r=-0.792），與 FEV1%呈負相關（r=-0.826），差異有統計學意義（P <0.05）。油煙霧接觸史與 FEV1/FVC 呈負相關（r=-0.388），與 FEV1%呈負相關（r=-0.335），差異有統計學意義（P <0.05）。見圖3～6。

3討論

COPD 作為最為常見的一種呼吸道慢性疾病，其發生和發展與生物燃料燃燒產生的廢氣相關。一項納入280000例非吸煙成人的調查顯示，使用清潔燃料或使用通風爐灶者罹患重大呼吸道疾病、死亡風險較使用固體燃料或者通風條件差者更低[4]。吸煙及廚房烹飪產生的煙霧作為日常生活中最容易接觸的生物煙霧之一，其對呼吸道的損傷是很嚴重的。有證據證實血液循環中高丙烯醛濃度促進了 COPD 的發生[5]。因此通過檢測油煙及香煙煙霧里的丙烯醛濃度來評估這些物質對于呼吸道的損害作用具有重大意義。

香煙煙霧及油煙霧作為生活中大眾最易接觸的環境廢氣，對我們的生命健康產生了嚴重威脅。它們具有刺激性氣味，不僅會直接引起氣道收縮，還會刺激呼吸道上皮細胞分泌黏液造成呼吸道的堵塞，引起嗆咳、流淚、呼吸困難等諸多呼吸道癥狀;不僅如此，其還是眾多呼吸道疾病（如哮喘、COPD）發生發展的重要誘因[6]。產生這種損害的原因主要與其中含有的氣體成分密切相關。丙烯醛作為與一氧化碳、尼古丁齊名的香煙煙霧的三大主要成分之一為大眾熟知。Antus等[7]研究發現有香煙煙霧接觸的 COPD 患者呼出氣冷凝液和誘導痰中丙烯醛的濃度高于健康非吸煙者。同時有研究證實吸煙者完全吸入一支香煙的煙霧后，肺上皮細胞內液中丙烯醛的濃度會達到約80 ng/ml，很接近 COPD 患者呼出氣中的丙烯醛濃度[8]。而30 m3房間內10支香煙所產生的丙烯醛濃度可達到230 g/m3，是大氣中檢測到的正常丙烯醛濃度的600～26000倍。考慮到檢測儀器敏感度的差別，實際測得值可能更高[9]。盡管如此，仍有部分香煙煙霧接觸時間不長的患者丙烯醛濃度高于接觸時間長的患者，考慮這可能與香煙煙霧接觸方式、接觸環境通風情況、香煙煙霧種類及患者基礎氣道情況相關，期待得到后續的研究證實。另一方面，油煙霧中也富含丙烯醛，周江喜等[10]采用熱脫附氣相色譜-質譜分析了油煙霧的有機成分，結果顯示丙烯醛、辛酮、辛醛為油煙霧的主要污染物。這也能解釋為什么許多沒有香煙煙霧接觸史的女性患者罹患 COPD。本研究發現有油煙霧接觸史的 COPD 患者，其血漿丙烯醛的濃度高于無接觸史的 COPD 患者。盡管兩者差別并不大，但是考慮到各個家庭廚房烹飪通風環境、燃料不同，其產生的丙烯醛濃度也不盡相同;且不同的食材、不同的烹飪方式、不同的油溫對產生的丙烯醛濃度也會造成不同影響。同時，由于參與日常烹飪的人多為女性，油煙霧接觸機會高于男性，這也導致了女性患者的高 COPD 發病率。

本研究發現隨著 COPD 患者香煙煙霧及油煙霧接觸的增多，血漿丙烯醛濃度呈現上升趨勢，同時肺功能 FEV1/FVC、FEV1%逐漸減低，提示丙烯醛接觸會損傷肺通氣功能，盡管部分組間差異不顯著，但考慮到對血漿丙烯醛濃度影響因素眾多，該結果的出現也不足為奇。眾所周知，香煙煙霧的接觸是 COPD 的重要危險因素，隨著香煙煙霧接觸時間的增加，COPD 患者肺功能損害是逐漸增強的。而吳明等[2，11]的流行病學調查顯示存在油煙霧接觸的 COPD 患者 FEV1%及 FEV1/FVC 也顯著低于無油煙霧接觸的患者。這提示香煙煙霧與油煙霧會對肺功能造成損害，且這可能與丙烯醛接觸具有重要關系。原因可能有以下這些方面：首先，丙烯醛的暴露會激活的 Ca2+滲透性瞬時受體電位陽離子通道 A1信號導致肺上皮細胞氧化應激和炎癥，引起慢性咳嗽和氣道炎癥，促進 COPD 發展[12]。同時，丙烯醛的暴露會激活基質金屬蛋白酶（MMP 9、 MMP 12和 MMP 14），并通過 EGFR 信號調節促進氣道黏蛋白的產生，引起呼吸道阻力增加;另一方面丙烯醛的暴露也會誘導 CD8+T 細胞分泌趨化因子配體10，誘導 MMP 12的產生，導致支氣管內彈性蛋白降解，進一步加重肺氣腫[13]。Moretto 等[14] 的病理研究中證實丙烯醛激活了肺細胞內的氧化應激反應，其與生物親核物質發生反應，導致蛋白質和 DNA 的修飾以及抗氧化劑防御能力的喪失，改變了細胞信號和基因轉錄及翻譯，誘導黏液高分泌，損傷氣道上皮細胞，促進 COPD 的發生。另外 Randall 等[15]的試驗發現丙烯醛會顯著抑制巨噬細胞核內的組蛋白去乙酰化酶，影響糖皮質激素抗炎作用，導致 COPD 的控制不良。因此，減少香煙煙霧及油煙霧的接觸，有助于減少丙烯醛的接觸，對于 COPD 的預防具有重要意義。

綜上所述， COPD 患者香煙煙霧及油煙霧接觸時間越長，血漿丙烯醛濃度越高， FEV1%、FEV1/FVC 越低，肺功能損害越嚴重。

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（收稿日期：2021-10-09）