向永紅 張?jiān)?農(nóng)智新 梁世鋒 戴詩敏 張潤(rùn)娟 龐宗東 雷艷梅 潘海燕

·論著·

Fractalkine與慢性阻塞性肺疾病并肺源性心臟病患者氧化應(yīng)激相關(guān)性及機(jī)制探討

向永紅 張?jiān)?農(nóng)智新 梁世鋒 戴詩敏 張潤(rùn)娟 龐宗東 雷艷梅 潘海燕

目的探討Fractalkine(FKN)與慢性阻塞性肺疾病(COPD)并肺源性心臟病(簡(jiǎn)稱肺心病)患者氧化應(yīng)激狀態(tài)的相關(guān)性及可能機(jī)制。 方法64例AECOPD住院患者按是否合并肺心病、是否使用乙酰半胱氨酸(NAC)、COPD嚴(yán)重程度以及心功能分為8組，8例志愿者為正常對(duì)照組，測(cè)定各組患者住院次日、治療后第10天血清各項(xiàng)指標(biāo)，并檢查心臟彩超、肺功能、CAT評(píng)分。結(jié)果 血清FKN、NF-κB、OX-LDL及hsCRP水平在AECOPD的各組患者中均較正常對(duì)照組升高(P<0.05)，重癥組及失代償組升高明顯(P<0.05)，肺心病組治療前及治療后均高于COPD組(P<0.05)，在COPD輕癥干預(yù)組及肺心病代償干預(yù)組治療后下降明顯(P<0.05)，SOD則相反。FEV1在肺心病代償干預(yù)組及COPD輕癥干預(yù)組治療后較治療前升高(P<0.05)。肺動(dòng)脈壓在肺心病代償干預(yù)組治療前后有顯著差異(P<0.05)，肺心病失代償組較代償組明顯升高(P<0.05)，肺心病組與COPD組比較有顯著差異(P<0.05)。CAT評(píng)分除在肺心病失代償組外其它各組治療前后均有顯著差異(P<0.05)，肺心病組與COPD組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。治療前8組患者血清FKN與CAT評(píng)分及NF-κB、OX-LDL、hsCRP、肺動(dòng)脈壓呈正相關(guān)(r=0.417，0.521,0.401,0.456,0.395，P<0.05)，與SOD負(fù)相關(guān)(r=-0.387,P<0.05)，與FEV1無明顯相關(guān)性(r=0.215,P>0.05)。結(jié)論COPD并肺源性心臟病存在的氧化應(yīng)激，與FKN密切相關(guān)，其機(jī)制可能系COPD持續(xù)低氧引起的氧化應(yīng)激產(chǎn)物增多，激活NF-κB而促進(jìn)FKN的生成和釋放，NAC可能通過NF-κB途徑降低FKN的生成，對(duì)早期肺心病的預(yù)防有一定作用。

Fractalkine； 肺疾病，慢性阻塞性； 氧化應(yīng)激； C反應(yīng)蛋白

肺源性心臟病(chronic pulmonary heart disease,簡(jiǎn)稱肺心病)是慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)患者的常見并發(fā)癥。目前COPD 合并肺心病的發(fā)生機(jī)制及治療方法仍在探索中，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為COPD 合并肺心病的主要機(jī)制是氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)，F(xiàn)ractalkine(FKN)作為趨化因子參與炎癥反應(yīng)等多種病理過程[1-2]，既往研究發(fā)現(xiàn)FKN在低氧大鼠血清中明顯升高[3-4]，且與氧化應(yīng)激密切相關(guān)，在慢性阻塞性肺疾病急性加重期(acute exacerbation of COPD, AECOPD)血清中呈動(dòng)態(tài)變化[5]，為進(jìn)一步探究FKN在COPD中的作用，本研究旨在對(duì)臨床COPD合并肺心病患者血清FKN與其氧化應(yīng)激的相關(guān)性及可能的機(jī)制進(jìn)行探討。

資料與方法

一、一般資料

按照中國2007年COPD診治指南[6]中AECOPD定義選取64例自2011年1月至2013年6月在廣西民族醫(yī)院呼吸內(nèi)科住院治療的AECOPD患者(32例肺心病患者和32例COPD患者)為研究對(duì)象。其中，男性36例，女性28例，平均年齡(63.5±13.5)歲。排除嚴(yán)重合發(fā)癥患者、無法行肺功能檢查患者、精神障礙患者、其他需治療的慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者及糖尿病、心腦血管疾病、肝腎功能異常及惡性腫瘤等慢性病患者。按照分層隨機(jī)分組方法，根據(jù)是否合并肺心病分層(單純COPD、合并肺心病)，各層內(nèi)的患者按隨機(jī)數(shù)字表法隨機(jī)分為對(duì)照組與干預(yù)組，即COPD對(duì)照組、COPD干預(yù)組、肺心病對(duì)照組、肺心病干預(yù)組，每組各16例。COPD兩組再按照GOLD分級(jí)分為輕癥(GOLDⅢ級(jí)以下)對(duì)照組11例、輕癥干預(yù)組10例、重癥(GOLDⅢ級(jí)及Ⅲ級(jí)以上)對(duì)照組5例、重癥干預(yù)組6例；肺心病兩組按心功能分為代償對(duì)照組9例、代償干預(yù)組10例、失代償對(duì)照組7例、失代償干預(yù)組6例。另8例志愿者為正常對(duì)照組。

二、研究方法

1. 治療方案: COPD對(duì)照組及肺心病對(duì)照組給予抗感染、止咳、化痰常規(guī)治療及糾正酸堿失衡及電解質(zhì)紊亂等其它對(duì)癥治療。COPD干預(yù)組及肺心病干預(yù)組在常規(guī)治療基礎(chǔ)上加用鹽酸乙酰半胱氨酸顆粒，用法：0.6 g，3次/d。

2. 肺功能檢測(cè)： 患者住院次日、治療后第10天做肺功能檢查：吸入舒喘寧氣霧劑400 mg，平靜呼吸4～5次后，以最大呼吸幅度、最大呼吸速度作快速深呼吸，儀器自動(dòng)分析得 出FEV1及FVC值。休息5～10 min后重復(fù)測(cè)定，重復(fù)測(cè)定值的差異<10%，取最大值。

3. 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定FKN、hsCRP、核因子-KB、SOD、OX-LDL: 受試者隔夜禁食12 h以上，取靜脈血測(cè)定以下指標(biāo)：用德國產(chǎn)Bnprospc免疫比濁儀檢測(cè)hsCRP；用酶聯(lián)免疫檢測(cè)試劑盒(美國R&D Systems)測(cè)定血清sFKN、NF-κB、SOD、OX-LDL濃度,試驗(yàn)具體操作按說明書進(jìn)行。

4. CAT評(píng)分: CAT問卷共包括8大問題，患者做出相應(yīng)評(píng)分(0～5分)，CAT分值范圍是0～40分。

5. 平均肺動(dòng)脈壓(mPAP)測(cè)定: 多普勒彩色超聲儀測(cè)定mPAP。根據(jù)公式計(jì)算患者的平均肺動(dòng)脈壓: mPAP=42.1×(PEP/ACT)-15.7(PEP為右室電機(jī)械延擱等容收縮期,ACT為快速射血期)。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

1. 血清FKN、NF-κB、OX-LDL及hsCRP水平在AECOPD的各組患者中均較正常對(duì)照組升高(P<0.05)，重癥組及失代償組升高明顯(P<0.05)，肺心病組治療前及治療后均高于COPD組(P<0.05)，在COPD輕癥干預(yù)組及肺心病代償干預(yù)組治療后下降明顯(P<0.05)，SOD則呈相反改變，見表1。

2. FEV1在肺心病代償干預(yù)組及COPD輕癥干預(yù)組治療后較治療前升高(P<0.05)，見表1。

3. 肺動(dòng)脈壓在肺心病代償干預(yù)組治療前后有顯著差異(P<0.05)，肺心病失代償組較代償組明顯升高(P<0.05)，肺心病組與COPD組比較有顯著差異(P<0.05)，見表1。

4. CAT評(píng)分除在肺心病失代償組外其它各組治療前后均有顯著差異(P<0.05)，肺心病組與COPD組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)，見表1。

5. 治療前8組患者血清FKN與CAT評(píng)分及NF-κB、OX-LDL、hsCRP、肺動(dòng)脈壓呈正相關(guān)(r=0.417，0.521,0.401,0.456,0.395，P<0.05)，與SOD負(fù)相關(guān)(r=-0.387,P<0.05)，與FEV1無明顯相關(guān)性(r=0.215,P>0.05)。

表1 各組FKN、hsCRP、NF-κB、SOD、OX-LDL、FEV1%、平均肺動(dòng)脈壓(mPAP)、CAT評(píng)分結(jié)果

注：與正常對(duì)照組比較:aP<0.05;eP<0.001；與治療前比較：bP<0.05;fP<0.001；COPD重癥與輕癥組比較：cP<0.05;gP<0.001;肺心病失代償組與代償組比較：dP<0.05;hP<0.001;干預(yù)組與對(duì)照組比較：iP<0.05;jP<0.001

討 論

COPD是一種與吸煙密切相關(guān)的疾病[7]，長(zhǎng)期發(fā)展可以引起肺動(dòng)脈高壓(pulmonary hypertension, PH),造成肺循環(huán)阻力增加，右心負(fù)荷過重，最終導(dǎo)致肺心病，這是COPD最常見的死因。這一過程是如何發(fā)生，如何進(jìn)行有效防治仍然是目前面臨的難題。

PH的發(fā)生機(jī)制主要包括低氧引起的氧化應(yīng)激、血管舒縮功能異常、炎癥反應(yīng)等，其中多項(xiàng)研究證實(shí)氧化應(yīng)激可能通過損傷肺動(dòng)脈血管內(nèi)皮功能、促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖等途徑參與肺動(dòng)脈重構(gòu)及肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生發(fā)[8-10]?？寡趸委熌苡行б种品蝿?dòng)脈血管重構(gòu),減輕和改善肺動(dòng)脈高壓癥狀，但對(duì)氧化還原信號(hào)途徑尚未闡明。目前PH的抗氧化治療臨床研究尚少,且多為廣譜抗氧化治療,缺乏特異性療效。隨著人們對(duì)氧化應(yīng)激機(jī)制的不斷深入探究,特異性抗氧化治療將可能成為防治PH的一項(xiàng)重要新策略。

本研究發(fā)現(xiàn)AECOPD的各組患者氧化應(yīng)激指標(biāo)SOD、OX-LDL均較正常人有明顯差異，且病情越重越明顯，而各干預(yù)組在使用NAC治療后， OX-LDL降低，SOD升高，證實(shí)了氧化應(yīng)激在AECOPD患者發(fā)生發(fā)展中的重要地位及抗氧化治療對(duì)防治肺心病的積極意義。

FKN是一種新發(fā)現(xiàn)的在多種生物學(xué)功能中有著獨(dú)特作用的趨化因子，兼有趨化因子和細(xì)胞間黏附分子作用。研究表明它在 PAH的發(fā)生、發(fā)展中起到重要作用[11]。故研究其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及調(diào)控機(jī)制可能為肺心病的防治提供新的線索，既往動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)FKN升高與持續(xù)低氧導(dǎo)致的氧化應(yīng)激有關(guān)[3]。本研究發(fā)現(xiàn)AECOPD患者在氧化應(yīng)激指標(biāo)SOD下降、OX-LDL升高的同時(shí)FKN、NF-κB、hsCRP等炎性指標(biāo)水平亦升高，其中FKN與OX-LDL正相關(guān)，與SOD負(fù)相關(guān)，提示趨化因子FKN與慢阻肺氧化應(yīng)激密切相關(guān)?？寡趸瘎㎞AC治療后NF-κB下降同時(shí)伴有FKN及氧化應(yīng)激降低，且NF-κB與FKN呈正相關(guān)，這提示FKN參與氧化應(yīng)激可能與NF-κB調(diào)控有關(guān)。而各干預(yù)組在使用NAC治療后，肺動(dòng)脈壓在部分組別有明顯下降，并與FKN呈正相關(guān)，這表示抗氧化治療可能通過FKN這一途徑參與肺動(dòng)脈重構(gòu)和肺動(dòng)脈高壓的防治。其機(jī)制可能與NF-κB參與調(diào)控FKN表達(dá)有關(guān)，NF-κB的特異性阻滯劑吡咯烷二硫氨基甲酸酯可有效阻止FKN的表達(dá),間接證實(shí)了這一作用，而NF-κB是一種ROS敏感的轉(zhuǎn)錄因子, 低氧致使氧化應(yīng)激產(chǎn)物增多[12]，導(dǎo)致NF-κB的途徑被激活。 FKN在內(nèi)皮細(xì)胞表面的表達(dá)可以被NF-κB、TNF-α, IFN-γ等炎癥細(xì)胞因子上調(diào),而氧化應(yīng)激產(chǎn)物ROS可直接導(dǎo)致NF-κB、TNF-α等炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生，多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)血清TNF-α與FKN呈顯著正相關(guān)[13-14]，故推測(cè)抗氧化劑NAC可能通過抑制ROS等氧化應(yīng)激產(chǎn)物的生成減少了NF-κB、TNF-α等炎癥細(xì)胞因子的釋放而降低FKN的生成，從而進(jìn)一步抑制肺血管重構(gòu)，降低肺動(dòng)脈壓。本研究發(fā)現(xiàn)肺動(dòng)脈壓在肺心病代償干預(yù)組經(jīng)NAC治療后較治療前有顯著降低，更證明了這一可能性。另外，更有研究證實(shí)ox-LDL可以通過NF-κB p65誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial Cells, HUVEC)表達(dá)Fractalkine,而抗氧化劑普羅布考則可以抑制這一過程。 本研究提示COPD患者ox-LDL水平均有升高，抗氧化治療后有明顯下降，但是否通過NF-κB p65途徑參與FKN調(diào)控尚有待于進(jìn)一步研究。

CAT是Jones開發(fā)的主要用于對(duì)COPD健康狀況進(jìn)行簡(jiǎn)便和可靠的評(píng)價(jià)的測(cè)試問卷[15]，本研究中CAT評(píng)分除在肺心病失代償組外其它各組治療后較治療前有明顯下降，且肺心病組較COPD組明顯升高，可見CAT評(píng)分與COPD患者病情程度密切相關(guān)，可以作為患者治療后觀察評(píng)價(jià)指標(biāo)[16-18]。CAT評(píng)分與FKN呈正相關(guān)，經(jīng)NAC干預(yù)治療后，在部分組FKN下降的同時(shí)CAT評(píng)分也相應(yīng)降低，可見抗氧化治療在抑制氧化應(yīng)激的同時(shí)還有利于改善患者的臨床癥狀，提高生活質(zhì)量。采用CAT問卷與 FEV1兩者同時(shí)來評(píng)估患者的健康狀況，這個(gè)二維評(píng)價(jià)系統(tǒng)有可能是未來 COPD病情評(píng)估的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。本研究發(fā)現(xiàn)FEV1在抗氧化治療后無明顯變化，與FKN無明顯相關(guān)性，可能與我們觀察時(shí)間較短有關(guān)，這也提示，CAT相對(duì)于FEV1在臨床觀察及評(píng)估患者治療療效時(shí)具有更快捷更簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。

FKN、NF-κB、hsCRP、肺動(dòng)脈壓及CAT在COPD輕癥干預(yù)組及肺心病代償干預(yù)組治療后下降明顯，提示抗氧化治療應(yīng)盡早進(jìn)行，在COPD重癥或肺心病失代償時(shí)短期治療療效不明顯，這可能與COPD及肺心病發(fā)生機(jī)制存在復(fù)雜性有關(guān)，F(xiàn)KN和氧化應(yīng)激只是其中發(fā)生機(jī)制之一。

綜上可見，氧化應(yīng)激導(dǎo)致氣道及肺實(shí)質(zhì)炎癥反應(yīng)，COPD并肺源性心臟病存在的氧化應(yīng)激與FKN密切相關(guān)，其機(jī)制可能是COPD持續(xù)低氧引起氧化應(yīng)激產(chǎn)物增多，激活NF-κB而促進(jìn)FKN的生成和釋放，NAC可能通過NF-κB途徑降低FKN的生成，對(duì)早期肺心病的預(yù)防有一定作用。這為我們進(jìn)一步在臨床中防治低氧性PH及肺心病提供了新的思路，同時(shí)也提示闡明病理?xiàng)l件下氧化還原信號(hào)途徑,尋找抗氧化治療特異性的藥物，可能是今后PH及肺心病抗氧化治療的基礎(chǔ)和研究方向。

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(本文編輯：王亞南)

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Investigate the mechanism and the relationship between fractalkine and oxidative stress of patients with COPD and pulmonary heart disease

XiangYonghong,ZhangYun,NongZhixin,LiangShifeng,DaiShimin,ZhangRunjuan,PangZongdong,LeiYanmei,PanHaiyan.

DepartmentofRespiratoryMedicine,AffiliatedNationalHospitalofGuangxiMedicalUniversity,Nanning530001,China

Zhangyun,Email:xiangyonghong319@sina.com

Objective To investigate the mechanism and the relationship between fractalkine and oxidative stress of patients with COPD and pulmonary heart disease. Methods 64 patients with AECOPD were divided into the following 8 groups according to whether merger pulmonary heart disease, whether using NAC, Cardiac function and GOLD classification of COPD disease severity. 8 healthy volunteers were selected as control group. Blood samples before and 10 days after treatment were collected to detect the level of all serum indicators, Color Doppler echocardiography, lung function and CAT score were also examined. Results Levels of FKN, NF-κB, OX-LDL and hsCRP in different groups of AECOPD patients were higher than healthy control (P<0.05) and all of them were higher in severe group than mild group (P<0.05). Also, before and after treatment, those in pulmonary heart disease group were higher than COPD group, but decreased significantly in COPD+NAC group and mild cases of pulmonary heart disease + NAC group (P<0.05). SOD, on the contrary. Administration of NAC resulted in elevated FEV1in mild cases of COPD group and pulmonary heart disease group (P<0.05). Pulmonary arterial pressure changed strikingly in the mild cases of pulmonary heart disease + NAC group after treatment (P<0.05), Compared to mild cases of pulmonary heart disease patients, higher pulmonary arterial pressure existed in severe cases. Compared with COPD group, the pulmonary artery pressure of pulmonary heart disease group was significantly higher (P<0.05). Besides, in severe cases of pulmonary heart disease group, CAT score in other groups altered significantly before and after treatment (P<0.05). Also, marked difference was seen between COPD group and pulmonary heart disease group(P<0.05); The level of FKN was positively correlated with CAT score, NF-κB, OX-LDL, hsCRP and pulmonary artery pressure (r=0.417, 0.521, 0.401, 0.456, 0.395,P<0.05), and negatively correlated with SOD(r=-0.387,P<0.05), while had no obvious correlation with FEV1(r=0.215,P>0.05). Conclusions Oxidative stress in patients with COPD and cor pulmonale is closely related to FKN, Hypoxemia causes an increase in ROS, which activates the NF-κB and promotes FKN to generate and release. NAC could inhibit ROS generation, which prevents the activation of NF-κB and reduces the production of FKN. Our results show that NAC may be helpful for prevention of COPD and pulmonary heart disease in early stage.

Fractalkine; Chronic obstructive pulmonary disease; Oxidative stress; C reactive protein

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2017.01.013

廣西自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2012GXNSFAA053173) 廣西壯族自治區(qū)衛(wèi)生廳科研計(jì)劃(Z2011412)

530001 南寧，廣西醫(yī)科大學(xué)附屬民族醫(yī)院

張?jiān)?，Email: zhangyun62122@163.com

R563

A

2016-07-10)