重癥哮喘患者血脂組分與體重指數、肺功能及氣道炎癥的相關性研究

熊妲妮 李猛 譚迎花 黃永文

哮喘是一種慢性炎癥性疾病,由遺傳、表觀遺傳和環境病因的復雜相互作用引起,具有明顯的異質性[1,2],及時檢測哮喘癥狀發作前代謝紊亂的生物標志物可為臨床優化治療方案提供依據,具有重要的臨床意義[3]。代謝組學是一門系統分析碳水化合物、氨基酸、有機酸、核苷酸和脂質等小分子的手段,已有許多研究者利用代謝組學方法確定了不同表型哮喘患者的代謝組學特征[4,5]。ω-6脂肪酸亞油酸和花生四烯酸水平的增加與哮喘患者肺功能下降有關。這兩種脂肪酸都可參與氣道應激的級聯反應,從而導致氣道炎癥。因此,探討靶向這些代謝物可能有助于更好地管理哮喘患者氣道炎癥并定制更具針對性的治療方案。

資料與方法

一、研究對象

選擇2019年1月～2022年12月我院收治的113例重癥哮喘患者為研究對象。納入標準:(1)患者均符合中華醫學會《重癥哮喘診斷與處理中國專家共識》[6]中有關重癥哮喘的診斷標準。(2)年齡18～60歲。(3)病程≥1年。(4)臨床資料完整。排除標準:(1)入組前2w內服用可能影響脂代謝的藥物。(2)合并可能影響脂代謝的疾病。(3)合并其他嚴重的支氣管肺疾病。113例患者中,男性57例,平均年齡(39.6±9.6)歲,病程1～16年,平均病程(6.3±2.6)年;女性56例,平均年齡(40.2±10.3)歲,病程1～14年,平均病程(6.7±2.9)年。通過電子病歷系統收集患者的基線資料,包括患者年齡、性別、身高、體重及病程等。本研究由我院倫理委員會審查通過(IRB#0020-23-10R0)。

二、血漿脂肪酸組成的定量

患者入院后抽取肘靜脈血5 mL,在12000 rpm/min條件下離心10 min,采用氣相色譜-質譜法對患者血漿脂肪酸組成進行定量分析。將內標混合物加入到100 mL血漿中,加入5%體積的甲醇進行脂肪酸水解。在90℃溫度下反應60 min,自然冷卻至室溫,用己烷萃取脂肪酸甲酯。轉移樣品至帶有壓蓋的氣相色譜進樣瓶中。氣相色譜-質譜檢測:所用載氣為氦氣,樣品注入量為1μL。使用HP-5 ms毛細管柱(30 m×250 um×0.25 um)分離脂肪酸甲酯。初始烘箱溫度為70℃,升溫速率為4℃/min,最終溫度為290℃,持續4 min。以掃描模式運行的質譜用于脂肪酸的定量分析。通過與混合標準溶液進行比較來識別峰,并由NISTv1.0.0.12質譜庫進行識別,必要時進行手動調整。通過計算每種物質的峰面積與內標峰面積之間的比率,為每種分析物擬合單獨的校準曲線。

三、肺功能評估

使用便攜式手持驗證設備對患者進行肺活量測定測試。囑患者咬住咬嘴后,平靜呼吸幾十秒;要求患者快速用力吸氣和呼氣,而且需要吸到底、呼到頭,越快越好,此過程持續幾十秒,反復進行三次。再次要求患者平靜呼吸,隨后吸氣到不能再吸入氣體后,憋氣數秒鐘,再隨指示呼氣,直到不能再呼出氣體,此過程持續6秒以上。主要檢測指標包括FVC、FEV1、FEV1/FVC、PEF、PEF25%-75%。

四、呼出氣一氧化氮水平

采用呼出氣一氧化氮(FeNO)分析儀進行檢測。囑患者測試前1 h禁食。取坐位,雙手握測定儀,徹底呼氣并排空肺部,對著呼氣分析儀,醫生給予患者指令囑其呼氣。呼出氣一氧化氮,由氣道細胞產生,其濃度與炎癥細胞數目高度相關聯。所有檢查均由同一名?？漆t師完成。

五、統計學分析

結 果

一、分析條件的優化

對23種脂肪酸進行分流及不分流兩種分析,結果發現,當進行不分流上樣時,溶劑峰無規則形態,難以定量。當采用10 ∶1分流比進行上樣時,可見清晰的23種脂肪酸的色譜圖,這表明,所有待測脂肪酸都能有效被分離與檢測(見圖1)。

圖1 23種脂肪酸及標準品的總離子流色譜圖

二、氣相色譜-質譜技術鑒定血漿脂肪酸

利用氣相色譜-質譜鑒定了23種獨特的脂肪酸。哮喘患者的血漿脂肪酸譜總結于(表1)。飽和脂肪酸約占血漿總脂肪酸的50.5%,主要是十六烷酸(72.1%)和硬脂酸(22.3%);其次是單不飽和脂肪酸(17.3%)。血漿ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸水平之間存在不平衡,ω-6脂肪酸占血漿總脂肪酸的30.4%,而ω-3僅占1.9%(見表1)。

表1 哮喘患者血漿脂肪酸譜鑒定(mg/100 g)

三、血漿脂肪成分與肺功能檢查、FeNO的相關性

相關性分析結果顯示,血漿總脂肪酸(r=-0.284,P=0.032)、總單不飽和脂肪酸(r=-0.263,P=0.035)、總多不飽和脂肪酸(r=-0.252,P=0.043)、總ω-6脂肪酸(r=-0.258,P=0.042)均與PEF25%-75%呈負相關關系。血漿總脂肪酸(r=-0.296,P=0.034)、總單不飽和脂肪酸(r=-0.257,P=0.043)與FEV1呈負相關關系。血漿總脂肪酸(r=0.448,P=0.039)、總單不飽和脂肪酸(r=0.369,P=0.021)、總多不飽和脂肪酸(r=0.172,P=0.041)表達水平與FeNO呈正相關關系(見表2)。

表2 血漿脂肪成分與肺功能檢查、FeNO的相關性

四、血漿脂肪酸與肺功能的關系

根據BMI值,將患者分為正常體重組(BMI<24 kg/m2)、超重組(24.0≤BMI<28 kg/m2)及肥胖組(BMI≥28 kg/m2),多因素分析顯示,油酸、十六烷酸、硬脂酸、血漿總脂肪酸、總單不飽和脂肪酸、總飽和脂肪酸、花生四烯酸(AA)/二十碳五烯酸(EPA)比值是影響患者FEV1的獨立危險因素;總單不飽和脂肪酸、血漿總脂肪酸、AA/EPA比值是影響患者PEF25%-75%的獨立危險因素;二十二烷酸、神經酸、油酸、總單不飽和脂肪酸是影響患者FeNO的獨立危險因素(見表3)。

表3 血漿脂肪酸與肺功能的關系

討 論

本研究目的在于調查重癥哮喘患者血漿脂質代謝譜與肺功能、FeNO的相關性。結果發現,血漿脂肪酸作為飲食相關的生物標記物會對重癥哮喘患者的肺功能以及氣道炎癥產生不利影響。迄今為止,研究者已從哮喘患者的血液樣本中分析出多達30種脂肪酸[7]。ω-3和ω-6脂肪酸之間存在不平衡,當后者占主導地位時,表明機體處于促炎狀態。本研究發現,與單不飽和脂肪酸相比,血脂譜顯示飽和脂肪的血漿水平較高,主要是十六烷酸和硬脂酸。

與之前的研究一致[8],本研究中患者血漿ω-3脂肪酸濃度較低,ω6與ω3的比值很高,這與我國典型的東方飲食結構,即缺乏ω3脂肪酸攝入有關。有橫斷面研究發現[9],脂肪高攝入量與患者哮喘、糖尿病等疾病的風險密切相關。這表明,飲食脂肪攝入質量的差異以及特定脂肪酸代謝能力的差異,可能在哮喘疾病的發生發展中起著重要作用。血漿脂肪酸水平是短期飲食攝入的生化標志物,可以準確反應關于脂肪攝入模式。通過增加攝入富含ω3的脂肪魚等食物,或能改善患者的呼吸功能及氣道中的炎癥反應。

全身炎癥和不良飲食習慣的一個指標是AA/EPA的比率大于3[10],在本研究中AA/EPA的比率約為15,這反映了即使在藥物治療依從性好且哮喘控制滿意的重癥哮喘患者中,依然存在慢性炎癥狀態。Bolte等[11]人在一項對526名8～11歲德國患者的研究中發現,血漿花生四烯酸水平升高與肺功能FEV1下降呈顯著正相關關系。本研究發現,血漿總脂肪酸、總單不飽和脂肪酸、總多不飽和脂肪酸、總ω-6脂肪酸均與PEF25%-75%呈負相關關系。血漿總脂肪酸、總單不飽和脂肪酸與FEV1呈負相關關系。這表明在哮喘患者中,亞油酸向花生四烯酸的轉化作用可能增強。

肥胖本身也會影響肺功能參數,過多的脂肪在胸部和腹部區域堆積,導致膈肌、肺部和胸腔受到機械壓迫,導致阻力增加和呼吸系統順應性降低[12]。因此,我們根據BMI水平對患者進行了分層分析,結果發現脂肪酸水平與肺功能參數的關系不因BMI值的改變而改變,這表明血脂參數主要是通過炎癥反應、免疫反應等參與了肺功能的改變,而不是機械壓迫。脂肪組織是一種代謝活躍的內分泌器官,可分泌多種調節炎癥和代謝的激素以及過量的游離脂肪酸[13]。脂肪酸受體在氣道平滑肌和上皮細胞上表達,這也是游離脂肪酸可能在哮喘發作誘導中發揮作用的結構基礎[14]。Matoba等[15]發現,血清長鏈游離脂肪酸油酸和亞油酸可激活FFAR1誘導氣道平滑肌細胞肌動蛋白重組,從而導致氣道平滑肌收縮,包括通過MEK/ ERK和PI3K/Akt信號通路促進的結構變化,從而觸發哮喘癥狀。同時,機體瘦素水平與脂肪細胞質量成相關性關系,并可為作為促炎激素發揮作用,誘導中性粒細胞趨化、產生活性氧和自然殺傷細胞、激活巨噬細胞和合成Th1細胞因子、IL-6和INF-γ[16]。瘦素和瘦素受體可由人類肺細胞、上皮細胞、Ⅱ型肺細胞和巨噬細胞表達,高瘦素濃度可能也是導致哮喘患者血脂水平與FEV1/FVC之間負相關的原因。

綜上所述,本研究發現,重癥哮喘患者血漿總脂肪酸、單不飽和脂肪酸及多不飽和脂肪酸表達水平與患者肺功能有明顯相關性,可作為疾病控制程度的參考指標。脂肪酸氣相色譜-質譜評估可以幫助臨床醫生對患者飲食結構進行個性化調整,以實現更好的哮喘控制、恢復肺功能并提高治療反應。