慢性阻塞性肺炎患者血清中六種微量元素分析*

張 新

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院呼吸二科，黑龍江 哈爾濱 150001

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一種常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，是由多種內(nèi)外原因引起的以呼吸氣道阻力升高為特征的慢性疾病［1］，患者常常咳嗽，感覺憋悶、氣喘、呼吸不暢。COPD 的患患者數(shù)相對較多，死亡率也較高，是“健康中國2030”行動計(jì)劃中劃定的重點(diǎn)防治疾病之一。2018 年流行病學(xué)調(diào)查顯示，高齡群體中COPD 的患病率明顯比低齡群體高，我國40 歲以上的中年群體中COPD患病率是13.7%，比2007 年的8.2%相比增加了67%［1］。2000年，COPD的死亡率在我國主要致死病因中排第3位［2］。預(yù)計(jì)從2003—2033 年，我國因COPD 而死亡的人數(shù)將累計(jì)超過6 500 萬人［3］。在近期對新冠肺炎感染患者的研究中發(fā)現(xiàn)，COPD 是導(dǎo)致新冠肺炎患者死亡的顯著因素之一，目前雖然沒有研究跡象表明COPD 患者是否容易感染新冠肺炎病毒，但是一旦感染新冠肺炎病毒之后，COPD 患者發(fā)病較重，其死亡率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通的感染者。在COPD患者中，70歲以上人群發(fā)病率較高，同年齡段人群中男性發(fā)病率高于女性發(fā)病率近兩倍，已經(jīng)對人們的生活造成的嚴(yán)重的影響。2017年，全球慢性阻塞性肺疾病防治指南出臺，指南提出了最新的COPD 診斷與分類標(biāo)準(zhǔn)，為COPD的治療提供了依據(jù)。經(jīng)過廣大醫(yī)療工作者長期的不懈努力，成功研發(fā)出一些對早期COPD 患者有顯著療效的藥物，為患者帶來了希望。近年來國家對COPD 的診治工作給予高度的重視，投入了大量的人力、物力和財力。2020年，中央抗疫國債中疾控類項(xiàng)目的專項(xiàng)支持經(jīng)費(fèi)高達(dá)10億元，幫助全國50%的基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)購置新設(shè)備，配備了肺功能儀。目前約58%的治療COPD 的常用藥物已納入醫(yī)保目錄，大大降低了患者的經(jīng)濟(jì)壓力。2020年度《中國慢性阻塞性肺疾病分級診療報告》對COPD 防治的現(xiàn)狀和核心信息進(jìn)行了精要的總結(jié)，對“幸福呼吸”項(xiàng)目進(jìn)行了階段性的總結(jié)和展望。很多醫(yī)療工作者無私投入到COPD 的研究工作中，取得了很多的成績。近年來，COPD 與人體內(nèi)微量元素的關(guān)系逐漸被人們所重視，有研究表明，一些微量元素與COPD 的發(fā)病和治療之間存在著一定的關(guān)系。微量元素在COPD 患者與非COPD 患者體內(nèi)含量有所差異，對COPD 疾病的研究有一定的研究價值。在本課題的研究過程中，我們對參與對象中的COPD 和非COPD 患者的血清中微量元素鈣（Ca）、鐵（Fe）、鋅（Zn）、銅（Cu）、銀（Ag）、錳（Mn）的含量進(jìn)行了檢測，并進(jìn)行了嚴(yán)格的采樣、細(xì)致的分析與研究，為COPD的治療工作提供依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 研究對象

根據(jù)COPD 的臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)［4］，選取2019 年4 月—12月在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院住院的46 名COPD 患者作為病例組，病例組成員的年齡在51～86 歲之間，其中男性COPD 患者19 例，女性COPD 患者27 例。另外在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院體檢中心選取了46 名非COPD 患者作為正常對照組，正常對照組成員的年齡在56～80 歲之間，其中男性22 例，女性24 例。所有研究對象都簽署了知情同意書，均采取自愿的原則接受問卷調(diào)查、實(shí)驗(yàn)室檢查等基礎(chǔ)資料的記錄與采集。兩組患者一般資料具有可比性（P＞0.05）。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑與實(shí)驗(yàn)儀器

1.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑 鹽酸（36%～38%）（天津耀華化學(xué)試劑有限責(zé)任公司）、硝酸（65%～68%）（天津耀華化學(xué)試劑有限責(zé)任公司）；高氯酸（70%～72%，優(yōu)純級）（天津耀華化學(xué)試劑有限責(zé)任公司）；氧化鑭（上海盈元化工有限公司）；Ag、Ca、Mn、Fe、Zn、Cu的標(biāo)準(zhǔn)溶液（ρ=1.0mg/mL）。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器 TMW—100 型介質(zhì)輔助微波消解儀（北京吉天儀器有限公司）、AA—7003型全自動火焰/石墨爐原子吸收分光光度計(jì)（北京東西分析儀器有限公司）、TD—4A離心機(jī)（長沙英泰儀器有限公司）

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品采集 真空負(fù)壓采血管采集晨空腹肘靜脈血3 mL，血凝1 h 后，于4 ℃下，以3 000 rpm 的轉(zhuǎn)速，離心10 min，吸取血清置于潔凈的塑料試管，加蓋密封-80℃冰箱保存待測。

1.3.2 樣品處理 準(zhǔn)確吸取0.5 mL 血清于50 mL 聚四氟乙烯消化管中，加入5 mL 硝酸，于微波消解儀中進(jìn)行消化。其消化條件可分為三個階段：（1）20 ℃升至120 ℃，5 min，保持3 min；（2）120 ℃升至150 ℃，3 min，保持6 min；（3）150 ℃升至180 ℃，3 min，保持17 min。整個消化過程，儀器功率為1 200 W，能量為100%。等到冷卻以后放到10 mL 的比色管中，定容，混勻，待測。同時，做空白試驗(yàn)。

1.3.3 數(shù)據(jù)測定條件 對6 種微量元素采用火焰原子吸收光譜儀測定，儀器工作條件，見表1。

表1 數(shù)據(jù)測定條件

1.3.4 加標(biāo)回收 采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定Ca、Ag、Cu、Fe、Zn、Mn 6種微量元素的含量，應(yīng)用所得結(jié)果計(jì)算回收率。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用t 檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以例數(shù)和百分比（%）表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 樣品的加標(biāo)回收情況

微量元素的回收率在89.33%～97.71%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 在1.96%～4.69%，顯示回收率良好，符合WHO/UNEP、AOA 國際分析質(zhì)量要求。6 種微量元素Zn、Ca、Cu、Mn、Fe、Ag的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見表2。

表2 樣品的加標(biāo)回收情況

2.2 兩組患者血清中微量元素含量情況

統(tǒng)計(jì)微量元素在COPD 病例組和非COPD 對照組血清中的含量水平。從表3 中可見，COPD 病例組成員血清中微量元素Ca、Fe、Zn、Mn的含量水平均明顯低于非COPD對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；在COPD 病例組成員中微量元素Cu的含量水平高于非COPD對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P＜0.05）；兩組之間微量元素Ag 的含量比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表3 兩組患者血清中微量元素含量情況（±s） mg/mL

表3 兩組患者血清中微量元素含量情況（±s） mg/mL

元素病例組對照組t值P值Ca 42.30±9.71 26.49±6.59 7.921 0 Ag 0.099±0.128 0.070±0.085 1.174 0.244 Cu 5.63±1.59 9.03±1.23-10.379 0 Fe 10.65±5.79 8.62±2.17 2.084 0.041 Zn 3.47±0.62 2.18±0.59 9.141 0 Mn 0.59±0.097 8 0.73±0.13-5.208 0

3 討論

人體中微量元素的含量不高，但是人類的正常生活又不能離開微量元素，微量元素在機(jī)體的生化、生理過程中起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)人們生病的時候，機(jī)體內(nèi)的微量元素就會失去平衡，進(jìn)而迫使機(jī)體發(fā)生異常的變化。經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)：COPD 組成員的Ca、Fe、Zn、Mn 的含量水平均顯著低于非COPD 對照組成員，Cu 的含量水平均高于非COPD 對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；Ag的含量兩組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。以下對Ca、Cu、Zn、Fe 四種的微量元素含量水平與COPD 的關(guān)系進(jìn)行分析。Ca 與COPD。Ca 是人體內(nèi)含量最高的礦物質(zhì)，它參加機(jī)體的代謝，還參與葡萄糖、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸等物質(zhì)的代謝，參與多種酶的合成，影響著神經(jīng)肌肉的興奮性、心肌的興奮性和血管張力變化。COPD 患者常常存在缺氧現(xiàn)象，而低氧可能引起ATP 合成的減少，供給不足，Ca2+，Mg2+ATP酶的功能降低，細(xì)胞內(nèi)的Ca2+泵出減少，血清鈣降低［5］。COPD 患者常有缺氧癥狀，使甲狀旁腺的功能受到損害，因此影響了鈣的調(diào)節(jié)，當(dāng)患者出現(xiàn)鈣降低時，免疫力會下降。所以患有COPD 的患者應(yīng)該及時恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)充鈣元素。Cu與COPD。Cu是人體所必需的微量元素之一，它是過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和銅藍(lán)蛋白的重要組成成分，在活性氧族和過氧化物膜脂形成中起到催化作用［6］。如果機(jī)體內(nèi)Cu 的含量超標(biāo)，那么就有可能使體內(nèi)脂質(zhì)發(fā)生過氧化作用，使細(xì)胞及組織損傷，進(jìn)一步，對反復(fù)慢性感染中和肺部氣流受限性疾病顯現(xiàn)的較為突出，對比前面研究分析可以看出，支氣管哮喘及COPD 患者血清銅檢測水平明顯偏高［7-8］。Zn 與COPD。Zn 是維持兒童正常生長、發(fā)育的重要的微量元素，對比成人系統(tǒng)，Zn參與生物膜蛋白的合成，影響某些膜結(jié)構(gòu)酶如的活性（例如Na、K-ATP 酶和Ca-ATP酶）更加重要，Zn通過和這些酶之間的相互作用，不但能維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定，還能夠加快脾淋巴細(xì)胞IL-2 的生長。除此之外，Zn 元素還能夠激活免疫細(xì)胞，特別是能引起T 淋巴細(xì)胞的增生，發(fā)揮免疫效應(yīng)，Zn 能增強(qiáng)人體的免疫力和NK 細(xì)胞增生。Zn 元素還能促進(jìn)細(xì)胞再生和組織修復(fù)功能［9］。缺Zn 會損害機(jī)體免疫功能，增加感染的可能性，延長組織修復(fù)進(jìn)程，加重病情。Fe 與COPD。Fe 能夠維系淋巴器官功能和構(gòu)造，它具有造血功能，可以讓中性粒細(xì)胞的殺菌和吞噬能力得到顯著增強(qiáng)。Fe 是多種生物酶及酶系的輔基，例如過氧化氫酶、單氨氧化酶等，F(xiàn)e還參與氧化還原反應(yīng)，影響免疫防御功能［10］。當(dāng)人體缺Fe 時，吞噬細(xì)胞的吞噬能力和殺菌能力都將會處于非常低的水平，機(jī)體的免疫功能也將會下降。同時，機(jī)體缺Fe還會引起胸腺和淋巴樣組織萎縮，胸腺中淋巴細(xì)胞會大幅減少，進(jìn)而會破壞機(jī)體免疫功能。

影響COPD 的因素有很多，吸煙、空氣污染、寒冷等等[11-16]，診斷與治療比較復(fù)雜，在此僅對以上我們采集的COPD 患者和非COPD 患者的血清樣品進(jìn)行了研究，取COPD 患者和非COPD 患者的血清樣品各46 份。通過對COPD 患者和非COPD 患者血清中的六種微量元素進(jìn)行了分析，探討了六種微量元素與COPD 的發(fā)生的關(guān)系。通過兩組比較，COPD病例組的Ca、Fe、Mn、Zn的含量顯著低于非COPD 組對照組；Cu 的含量明顯不同，COPD 組Cu 含量要高于非COPD對照組，兩組之間Ag含量比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。得出結(jié)論：體內(nèi)微量元素的多少與COPD 的發(fā)生沒有直接的關(guān)系，但是COPD 患者血清中Ca、Fe、Mn、Zn元素含量有所減少，而Cu 元素含量卻增加，這一現(xiàn)象說明COPD 患者血清內(nèi)微量元素代謝紊亂，這與慢性阻塞性肺炎的發(fā)生發(fā)展存在著某種關(guān)系。本研究選取的研究對象年齡結(jié)構(gòu)基本一致，誤差較小。隨著COPD 研究的逐步深入以及患者對有效治療的迫切需求，要求醫(yī)療工作者積極投身到COPD 的研究工作中，有效整合醫(yī)療資源、構(gòu)建研究團(tuán)隊(duì)和協(xié)作平臺、共享醫(yī)療資源。共同為COPD 研究工作貢獻(xiàn)力量，提升人民群眾的幸福指數(shù)。