慢性阻塞性肺疾病并骨質疏松患者血清IL-6、TNF-α水平的變化及其對OPG、RANKL表達的影響

陳燦 鄭林鑫 麥玉梅 李偉峰

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種常見的以氣道炎癥反應為核心的慢性氣道疾病，表現為持續氣流受限及各種呼吸道癥狀[1-2]，該病本質上為全身性炎癥反應，除引起肺部病變外，常合并多種肺外并發癥包括骨質疏松、心血管疾病、代謝綜合征、肌萎縮等[3-4]。研究發現白細胞介素-6(interleukins-6,IL-6)及腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)是COPD發生發展的重要炎癥因子且與COPD患者骨量丟失相關[5]。OPG/RANK/RANKL系統是調節骨代謝及骨重塑的重要信號通路[6]，目前COPD并骨質疏松發病機制尚未明確，本研究通過檢測IL-6、TNF-α、核因子κB受體活化因子配體(Receptor Activator of Nuclear Factors-κB Ligand,RANKL)及骨保護素(Osteoprotegerin,OPG)水平，旨在探討COPD并骨質疏松患者血清炎癥因子表達情況及其與OPG/RANK/RANKL系統的相關性。

資料與方法

一、研究對象

選取2020年1月～2021年11月在中國人民解放軍南部戰區總醫院就診的80例男性穩定期COPD患者為病例組，并納入同期體檢中心的40例男性健康體檢者為對照組。COPD患者年齡63～78歲，平均(68.5±9.2)歲，均符合慢性阻塞性肺疾病診斷標準[7]，均未合并有惡性腫瘤、糖尿病、風濕性疾病、甲狀旁腺功能亢進等病史。根據骨密度檢測結果將COPD患者分為骨質疏松組(n=33)和非骨質疏松組(n=47)，骨質疏松組患者均符合骨質疏松癥診斷標準[8]。對照組患者年齡60～80歲，平均(67.1±11.5)歲。本研究已通過醫院倫理委員會審核并批準(NZLLKZ2022097)，所有研究對象均被告知研究目的、方法及注意事項，并已簽署知情同意書。

二、肺功能檢查及骨密度檢測

全部研究對象入組后常規行肺功能檢查及骨密度測定。肺功能檢查采用意大利科時邁肺功能測試儀，由一名有經驗的呼吸專科醫生進行，嚴格按照肺功能檢查操作規范。骨密度測定采用美國NORLAND公司的雙能X射線骨密度儀，分別對股骨頸及腰椎(L1～L4)進行骨密度(bone mineral density,BMD)測定，腰椎BMD為腰L1～L4 BMD的平均值，骨密度結果使用T值表示，根據世界衛生組織的診斷標準：T≤-2.5為骨質疏松，T>-2.5為非骨質疏松[8]。

三、標本收集及指標檢測

全部研究對象入組當天采用非抗凝真空管留取外周靜脈血3mL，離心(轉速3500r/min)15min后留取上層血清于-80℃冰箱中保存備用。IL-6、TNF-α及OPG、RANKL檢測均采用酶聯免疫吸附測定法，操作嚴格按照試劑盒說明書步驟完成。IL-6及TNF-α酶聯免疫試劑盒由上海恒遠生物科技有限公司提供，OPG及RANKL酶聯免疫試劑盒由上海西唐生物科技有限公司提供。

四、統計學分析

數據分析采用SPSS 21.0軟件，計量資料組間均數的比較采用t檢驗，計數資料之間的比較采用χ2檢驗。采用Person分析進行相關性檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

一、COPD組、對照組基線資料及炎癥因子、骨代謝指標的比較

COPD組80例患者中33例合并骨質疏松，占比41%。與對照組相比，COPD組患者炎癥指標(IL-6、TNF-α)、骨代謝指標(RANKL、RANKL/OPG)水平明顯升高，但FEV1(%)、FEV1/FVC(%)明顯降低(均P<0.05)，差異有統計學意義。兩組在年齡、吸煙指數方面差異無統計學意義(見表1)。

表1 COPD組、對照組基線資料及炎癥因子、骨代謝指標的比較

二、COPD骨質疏松、非骨質疏松組患者炎癥因子、骨代謝及肺功能指標比較

與COPD非骨質疏松組患者相比，骨質疏松組患者炎癥指標(IL-6、TNF-α)、骨代謝指標(RANKL、RANKL/OPG)水平明顯升高，而FEV1(%)、FEV1/FVC(%)及骨密度明顯降低(均P<0.05)，上述差異均有統計學意義(見表2)。

表2 COPD骨質疏松、非骨質疏松組患者炎癥因子、骨代謝及肺功能指標的比較

三、COPD組患者各指標之間的相關性

腰椎及股骨頸BMD與血清IL-6、TNF-α、RANKL水平及RANKL/OPG比值呈負相關，與FEV1(%)呈正相關，與OPG無相關性(見表3)。血清IL-6、TNF-α水平與RANKL水平及RANKL/OPG比值呈正相關，與FEV1(%)呈負相關，與OPG無相關性(見表4)。

表3 COPD組患者骨密度與炎癥因子、骨代謝及肺功能指標的相關性分析

表4 COPD組患者炎癥因子與骨代謝指標的相關性分析

討 論

COPD是呼吸系統常見疾病，發病率逐年上升，最新流行病學調查顯示我國40歲以上人群COPD患病率高達13.7%，其也是我國居民死亡的5大病因之一[7]。目前COPD發病機制尚未清楚，研究認為炎癥反應和氧化應激介導的免疫功能損傷是COPD發生發展的重要因素[3,5]，本研究也發現COPD患者細胞炎癥因子IL-6及TNF-α 較正常人群表達升高，且與肺功能下降相關。COPD本質上為系統性炎癥反應，除引起肺部炎癥反應外，常繼發多種肺外并發癥[9-10]，骨質疏松是較為常見及嚴重的合并癥之一，薈萃分析[11]顯示COPD并骨質疏松患病率約14%～66.6%，平均37.62%。本研究結果顯示41%的COPD患者繼發骨質疏松，呈現很高的患病率。

骨質疏松是一種以骨強度下降、骨折危險性增加為特征的骨骼系統疾病，根據病因分為原發性和繼發性骨質疏松兩類，原發性主要包括絕經后及老年性骨質疏松，為減少性別、絕經等因素的影響， 本研究所選對象均為男性，正常的骨骼結構有賴于骨形成和骨吸收的平衡，當骨吸收超過骨形成時，可引起骨量減少，進而出現骨質疏松[8，12]。COPD并骨質疏松為繼發性骨質疏松，目前具體發病機制尚未完全清楚，考慮可能與系統性炎癥反應及氧化應激相關[8]，Bai P.[13]及韓書閣[14]等報道COPD并骨質疏松患者 IL-1β、IL-6、TNF-α 表達顯著升高，本研究也發現COPD并骨質疏松患者炎癥因子表達升高且與骨密度相關。OPG/RANK/RANKL是調節成骨細胞和破骨細胞功能的重要通路，OPG、RANKL競爭性與RANK結合，當OPG與RANK結合能力強于RANKL時，以骨形成為主，反之骨代謝以骨吸收為主[15-16]。本研究發現COPD骨質疏松患者RANKL/OPG比值及RANKL水平升高，提示COPD相關骨代謝以骨吸收增強為主。試驗研究發現IL-6、TNF-α等促炎細胞因子可誘導RANKL表達升高，破骨細胞活性增強，從而引起骨吸收作用增強[17-18]。目前相關的臨床研究較少，本研究發現COPD骨質疏松患者RANKL/OPG比值及IL-6、TNF-α、RANKL水平明顯升高，且血清IL-6、TNF-α水平與RANKL水平及RANKL/OPG比值呈正相關，提示該病發病機制可能與促炎癥因子IL-6、TNF-α作用于OPG/RANK/RANKL信號通路導致的骨吸收增強相關。

綜上所述，COPD并骨質疏松患者炎癥因子水平表達升高及骨代謝吸收增強，其發病機制可能與IL-6、TNF-α作用于OPG/RANK/RANKL系統相關。

本研究也存在不足，研究為單中心且納入病例數較少，希望能夠多中心大樣本量來驗證。