穩定期慢性阻塞性肺疾病患者血管內皮功能的研究

楊發菊 華毛

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種呼吸系統炎癥性疾病，心血管疾病(Cardiovascular disease，CVD)占COPD總死亡率的四分之一[1]。Scherr[2]等人研究發現57%的COPD患者存在內皮功能紊亂，存在嚴重肺動脈高壓的COPD患者其血清血栓調節蛋白(Thrombomodulin，TM)、一氧化氮(nitric oxide，NO)水平降低[3]，且氣道炎癥與NO產生減少有關[4]。肱動脈內皮依賴性舒張功能(Flow-mediated vasodilation，FMD)可以用于評估血管內皮功能，Clarenbach[5]等人發現COPD患者的FMD值每年相對下降5.6%，且FMD與心血管不良事件風險增加相關[6]。本文通過分析COPD患者血清內皮源性一氧化氮(endogenous Nitric Oxide，eNO)、TM、C-反應蛋白(C-Reactive Protein，CRP)水平及FMD數值，探討COPD患者內皮損害、肺功能及炎癥反應之間的關系，為COPD高CVD風險個體的早期預防和干預提供理論依據。

資料與方法

一、一般資料

根據《慢性阻塞性肺疾病診治指南(2013年修訂版)》的診斷標準[7]及《2020 GOLD慢性阻塞性肺疾病全球倡議：COPD診斷、治療與預防全球策略》的分級標準[8]選取從2020年11月至2021年7月在青海大學附屬醫院就診的40～70歲COPD穩定期輕度、中度、重度、極重度患者各30例為病例組。選取同時期本院健康體檢者60例作為對照組。五組間年齡、性別差異無統計學意義(P>0.05)(見表1)。排除標準：急性炎癥性疾病；高血壓、心肌病、冠心病、瓣膜病、腦血管病、外周血管病等；甲狀腺功能亢進、高脂血癥、糖尿病等；血液系統疾病；自身免疫疾病、腫瘤；長期口服激素類、他汀類、血管緊張素轉換酶抑制劑類、抗血小板或抗凝類。本次研究已通過本院倫理委員會審查(SL-2020051)，所有研究對象均獲得知情同意。

二、儀器與方法

肺功能指標的測定：在排除禁忌證后，健康體檢者于入院當天行肺功能測定，COPD患者需詢問其近期服藥情況，如48小時內服用或吸入以下藥物(包括激素類、β受體激動劑類、抗膽堿能受體類等)囑受試者停藥至少48小時后測定。首先，測試前需安靜休息15分鐘，期間囑受試者進行平靜呼吸及深吸氣后用力、快速呼出氣體動作的鍛煉。其次，記錄受試者測量后的身高和體重并充分、詳細地告知受檢者檢查期間可能發生的風險及注意事項。再次，將肺功能儀進行校準，由我院專業技術人員指導受試者完成相關步驟來獲得各項檢測結果。每位受試者至少連續檢測3次后結束檢查，選取最高值作為最終檢測結果。最后，收取相應的指標進行統計。

FMD的測定：肱動脈內皮功能的檢測按照血管超聲評價肱動脈內皮依賴性舒張功能的應用指南[9]進行，室溫維持在23℃～26℃，休息15分鐘后取平臥位，右上肢外展15°，于肘上2cm～5cm處檢測心室舒張末(同步心電圖R波頂點)肱動脈內徑(D0)，測量3個心動周期并取平均值。然后將血壓計袖帶附于患者右前臂肘橫紋上2cm～3cm處，充氣至高于收縮壓大約50mmHg(1mmHg=0.133kPa)，5min后60s～90s內測量肱動脈內徑(D1)。檢查前禁食8～12小時，禁止吸煙4～6小時，禁咖啡因、茶、高脂肪食物和維生素C等24小時。FMD計算公式：FMD=[(D1-D0)/D0]×100%，該檢查由同一醫師完成。

血清eNO、TM、CRP水平的測定：采用酶聯免疫吸附(ELISA)法檢測血清eNO、TM數值，具體操作依據試劑盒說明書。采集受試者靜脈血10mL，室溫狀態下設定3000r/min的轉速離心20min，吸取上清液，-80℃冰箱中冷凍保存，取出復融后進行檢測。CRP的數值由本院檢驗科應用免疫比濁法測定。

三、統計學分析

結 果

五組研究對象間血清eNO、TM、CRP水平及FMD值總體差異有顯著統計學意義(P<0.01)。輕度組、中度組、重度組及極重度組血清eNO水平逐漸降低(P<0.05)，且均低于對照組(P<0.05)；輕度組、中度組及重度組血清TM水平逐漸降低(P<0.05)，且四組研究對象血清TM水平均低于對照組(P<0.05)，但極重度組血清TM水平與重度組差異無統計學意義(P>0.05)；輕度組、中度組及極重度組血清CRP水平逐漸升高(P<0.05)，且四組研究對象血清CRP水平均高于對照組(P<0.05)，但重度組血清CRP水平與中度組差異無統計學意義(P>0.05)；輕度組、中度組、重度組及極重度組的FMD值逐漸降低(P<0.05)，且中度組、重度組、極重度組的FMD值均低于對照組(P<0.05)，但輕度組FMD值與對照組差異無統計學意義(P>0.05)(見表1)。

表1 五組研究對象一般資料、實驗室檢查、肺功能指標及FMD值

相關性分析結果顯示，血清eNO、TM水平及FMD值與肺功能指標FEV1%pred呈正相關(r值分別為0.610、0.657、0.691，P<0.05)(見表2)，FMD值與血清CRP水平呈負相關(r=-0.594，P<0.05)。

表2 FEV1%pred與血管內皮功能的相關性

討 論

COPD不僅涉及氣流阻塞，還對心血管系統影響深遠，其中心血管相關不良事件的高患病率、高死亡率仍然具有挑戰性。COPD和CVD之間的潛在聯系機制仍未完全闡明，但或許能夠用它們的共同危險因素引發的促炎環境來解釋，炎癥活動的增強損害血管內皮，隨后的內皮損傷觸發動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)始動過程并改變內皮屏障的穩態特性，而AS是CVD發生的早期病理表現。

FMD是一種通過刺激反應性充血來間接量化血管內皮擴張功能的成熟技術及檢測指標，它的作用與NO密不可分。有文獻[10]指出，FMD的作用可以通過使用NO合酶抑制劑如單甲基精氨酸而消除。一項前瞻性研究納入了23例穩定期門診COPD患者，他們發現COPD患者有著嚴重的內皮功能障礙，表現為肱動脈擴張能力受損[11]。我們的研究與之相一致，穩定期 COPD中度組、重度組、極重度組的FMD值均低于對照組，但輕度組和對照組的FMD值無顯著統計學差異，而且重度組和極重度組的內皮功能損傷明顯，這或許在一定程度上表明只有在疾病嚴重階段時血管內皮的損傷才能夠顯現出來，也為心血管不良事件在肺功能較差的COPD患者中高發提供了解釋。除此之外，COPD患者FMD不僅降低，且其損害與支氣管阻塞的嚴重程度成正比[12]，Barr[13]等人的研究也同樣發現FMD與FEV1存在強烈的線性關聯。我們的研究同樣發現FMD值與FEV1%pred存在正相關。研究表明，肱動脈FMD每增加1%，心血管相關不良事件風險降低8%～13%[14]，提示內皮功能障礙可能是COPD和高心血管危險事件之間聯系的機制之一。因此，FMD作為一種無創檢測手段，可以及早發現心血管高危人群，并制定出相應的干預策略，從而降低COPD患者心血管不良事件的風險。

NO作為內皮來源的一種血管舒張因子，首先由Robert Furchgott和Louis Ignarro于1986年提出，它主要通過刺激血管平滑肌細胞中可溶性鳥苷酸環化酶產生環磷酸鳥苷來調節血管直徑發生變化。內皮功能是個體中存在的內皮細胞在響應局部血流量增加和傳遞相關剪切應力變化等各種生理刺激下產生和釋放NO的能力。研究證明，在孤立的人類肺動脈中，NO依賴性血管舒張在輕度和重度COPD中均受損，且這種損害與內膜增厚的程度和動脈血氧張力有關[15]。我們的研究發現，穩定期COPD患者血清eNO水平較對照組降低。此外，Karoli[16]等人的數據表明COPD合并冠心病患者中內皮細胞的血管調節功能損傷程度更高。我們的研究還發現血清eNO水平與FEV1%pred存在正相關，但關于這一結果的證據是相互矛盾的。我國學者馬莉莉[17]等人的研究數據表明，COPD組的eNO水平降低，但并沒有發現與疾病嚴重程度相關，這可能與其未完全排除血糖、血脂、血壓及藥物對血管內皮的影響有關。

20世紀80年代初期，Esmon等人第一次從兔肺中分離提取出TM，它是一種含有557個氨基酸殘基的Ⅰ型跨膜單鏈糖蛋白分子，主要由5個結構域組成，且由肺和心臟的血管內皮合成。韓書芝[18]等人通過檢測40例COPD急性加重期患者的TM等因子發現，COPD患者存在血管內皮損傷及高凝狀態。國外學者[19]的研究發現COPD患者中血清TM、NO水平顯著降低。我們的研究結果與之相一致，穩定期COPD患者血清TM水平較對照組降低，且血清TM水平與FEV1%pred存在正相關。但目前有關血清TM水平與氣道阻塞嚴重程度的研究數據有限，將來的研究不應忽視這一領域，并試圖為COPD患者延緩內皮損傷、減少心血管危險事件提供新的思路。實驗證據表明，TM在冠狀動脈AS病變中局部表達下調，在致AS小鼠中，外源性給予TM可以減少AS的發生和新生內膜的形成[20]。這些發現表明在COPD患者中高CVD風險可能與AS病變相關，為其心血管事件的高發提供了支持證據，也進一步提示TM在臨床中具有一定的潛在預測價值。

CRP是一種由5個相同亞基組成的蛋白質，它是急性期反應的重要組成元素，尤其在炎癥發生過程中。目前已有許多研究證實臨床穩定的COPD患者體內存在炎癥反應，其血清CRP水平上升。本研究與此結果一致，穩定期COPD患者血清CRP水平較對照組升高。Verma[21]等人證實在CRP孵育的內皮細胞內皮型NO合酶下調，導致基礎和刺激的NO釋放顯著減少。CRP可以直接改變內皮細胞NO的產生，細胞因子可以直接損害內皮細胞NO的生物利用度。FMD的作用與NO密切相關，這在一定程度上反映了炎癥對血管內皮功能的影響。Eickhoff[22]等人報道，在一組60例COPD患者中，較高水平的CRP與較低的FMD相關。我們也同樣得出COPD患者FMD值與血清CRP水平存在負相關。這或許在從側面解釋了內皮功能障礙的機制，炎癥反應或許是內皮功能損傷的關鍵驅動因素，隨之進一步可能影響肺血管，導致血管重構，病情進展可能引起肺動脈高壓甚至心臟不良危險事件的發生。

綜上所述，血管內皮功能損傷或許是COPD引起高CVD風險的橋梁，而炎癥反應可能是導致內皮損傷的重要環節。我們的發現為COPD患者內皮損害的機制提供了線索與支持證據，為預知高心血管危險事件的發生提供了思路，以此制定出更細致、更具體的心血管篩查和干預策略，從而降低COPD患者心臟不良事件的發生，改善疾病預后的同時減輕醫療衛生負擔。