研究背景慢性阻塞性肺疾病(chrnic obstructive pulmonary disease, COPD)为以气流受限为主要特征的慢性炎症性疾病,其气流受限由小气道炎症(慢性支气管炎)和肺实质的破坏(肺气肿)造成。患者吸入有害刺激物后,气道上皮细胞功能失调,释放多种炎症介质,使气道黏液过度分泌、纤维化,导致患者的管腔狭窄,这些病理改变的加重与CODP患者的肺功能指标第一秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second, FEV1)和一秒率(the ratio of FEV1 and forced vital capacity, FEV1/FVC)下降呈相关关系。COPD的炎症过程由多种炎症细胞及炎症介质参与形成,这些细胞释放的炎症细胞和炎症介质与气道的结构细胞和肺实质相互作用,推动了疾病的进展。其中肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)-a和单核细胞趋化蛋白(monocyte chemoattractant protein MCP)-1是COPD炎症形成中很重要的炎症介质。TNF-a是一种促炎因子,主要由巨噬细胞受吸烟、大气污染物、氧化应激等刺激后分泌。在COPD患者,TNF-a可使白细胞介素(interleukin, IL)-8分泌增加,IL-8可募集中性粒细胞发挥一系列炎症效应,同时中性粒细胞又能反过来激活巨噬细胞,从而放大炎症效应。TNF-a还在中性粒细胞等炎症细胞的募集和迁移、增加气道黏液分泌、组织损害和气道重塑等病理变化中起着重要作用。MCP-1在单核细胞的迁移中起着关键的作用,被募集的单核细胞以及其分化的巨噬细胞可分泌活性氧物质、胞间基质蛋白、脂质介质如白三烯、前列腺素、金属蛋白酶以及一系列细胞因子和化学因子,在COPD的气道炎症反应中起着重要作用。除了单核细胞,MCP-1还参与淋巴细胞的迁移以及单核细胞、中性粒细胞的活化。COPD患者不仅气道炎症因子水平升高,而且全身炎症水平也有相应的升高,并且参与形成COPD的全身效应,包括骨骼肌营养不良、体重下降、运动能力受损等,导致患者的生活质量下降、死亡率上升。COPD稳定期仍存在气道及全身性炎症反应,可能参与导致了COPD疾病的持续进展,并引起一系列合并症。但是COPD的气道和全身炎症反应水平的关系,以及它们对COPD全身疾病状态和患者生活质量的影响,仍不十分明了。由于针对COPD气流受限的药物治疗和改善运动耐量的肺康复治疗最终的目标都是改善患者的生活质量,故研究包括炎症反应在内的疾病病理机制和患者生存质量的关系非常重要。圣乔治呼吸问卷(St George’s Respiratory Questionnaire, SGRQ)包括呼吸道症状、活动和疾病影响三个方面,是应用最广泛的评估慢性气流受限疾病患者健康相关生活质量(health-related quality of life, HRQL)的疾病特异性量表。SGRQ与COPD患者的临床症状、肺功能和急性发作风险都有较好的相关性。FEV1占预计值的百分比(FEV1%)是COPD的诊断和病情分级标准,能反映COPD患者的呼吸功能损害程度和评估患者的预后,但是单一FEV1%并不能完全反映患者的情况。BODE指数是一个包括FEV1%的复合指标,比单一的FEV1%能更好的评价COPD患者的疾病状态和预后。BODE指数包括体重指数(Body mass, B)、气流阻塞程度(Obstruction, O)、呼吸困难程度(Dyspnea, D)评分、运动能力(Exercise, E),分别由体重指数(body mass index, BMI)、FEV1%、改良的英国医学研究委员会呼吸困难表(modified Medical Research Council, MMRC)评分、6分钟步行距离(6-minutes walk distance,6MWD)四个指标反映。现BODE指数已被广泛证实与COPD患者的HRQL有很强的相关关系,预测死亡风险的能力也比单一FEV1%好。在本研究中,我们除了用SGRQ评价患者的生活质量,还纳入BODE指数,以更全面的考察稳定期COPD患者的疾病状态和生活质量。在本研究中,我们分析稳定期COPD患者诱导痰和血清中TNF-α、MCP-1水平的变化,用BODE指数和SGRQ分析COPD患者的疾病状态和生活质量,探讨气道及全身炎症水平与患者肺功能、生活质量的关系。研究目的1.分析稳定期COPD患者诱导痰和血清中TNF-α、MCP-1水平的变化及相关关系。2.探讨气道及全身TNF-α、MCP-1水平与患者肺功能和生活质量的关系。研究方法1.研究分组研究分轻-中度COPD患者组、重-极重度COPD患者组和健康对照组三组。轻-中度COPD患者组有30例受试者,重-极重度COPD患者组26例,健康对照组28例。所有受试者均签署知情同意书。1.1轻-中度COPD患者组1.1.1入选标准(1)符合2007年中华医学会呼吸病学分会《慢性阻塞性肺疾病诊治规范》COPD的诊断标准；(2)肺功能检查第一秒用力肺活量占预计值的百分比(FEV1%)≥50%；(3)处于COPD稳定期,即患者的咳嗽、咳痰、气促症状稳定或症状轻微；(4)肝肾功能正常。1.1.2排除标准(1)其他慢性呼吸系统疾病；(2)恶性肿瘤、严重心衰、结缔组织病、代谢性疾病、骨关节疾病、神经肌肉接头疾病；(3)6个月内接受过手术治疗；(4)近1个月有心肌梗死或不稳定性心绞痛发作；(5)近8周接受过糖皮质激素、炎症因子抑制剂、营养支持和降脂药治疗；(6)近8周出现急性发作,急性发作的定义为：患者出现短期内咳嗽、咳痰、气短和(或)喘息加重、痰量增多,呈脓性或黏液脓性,或伴发热。1.2重-极重度COPD患者组1.2.1入选标准(1)符合2007年中华医学会呼吸病学分会《慢性阻塞性肺疾病诊治规范》COPD的诊断标准；(2)肺功能检查第一秒用力肺活量占预计值的百分比(FEV1%)<50%；(3)处于COPD稳定期,即患者的咳嗽、咳痰、气促症状稳定或症状轻微；(4)肝肾功能正常。1.2.2排除标准(1)其他慢性呼吸系统疾病；(2)恶性肿瘤、严重心衰、结缔组织病、代谢性疾病、骨关节疾病、神经肌肉接头疾病；(3)6个月内接受过手术治疗；(4)近1个月有心肌梗死或不稳定性心绞痛发作；(5)近8周接受过糖皮质激素、炎症因子抑制剂、营养支持和降脂药治疗；(6)近8周出现急性发作,急性发作的定义为：患者出现短期内咳嗽、咳痰、气短和(或)喘息加重、痰量增多,呈脓性或黏液脓性,或伴发热。1.3健康对照组1.3.1入选标准(1)年龄55岁以上；(2)胸部影像学检查和肺功能检查正常；(3)肝肾功能正常。1.3.2排除标准(1)慢性呼吸系统疾病；(2)6个月内接受过手术治疗；(3)近1个月有心肌梗死或不稳定性心绞痛发作；(4)近8周接受过糖皮质激素、炎症因子抑制剂、营养支持和降脂药治疗；(5)近8周有呼吸道感染史。2.研究设计2.1血清及诱导痰TNF-α、MCP-1水平的测定采集受试者血清和诱导痰,用酶联免疫吸附法定TNF-α、MCP-1水平。2.2肺功能检查测定受试者FVC.FVC%、FEV1、FEV1％和FEV1/FVC.2.3 BODE指数的测定2.3.1 BMI的测定受试者测量身高(H,m)、体重(W,kg),按照BMI=W/H2计算BMI(kg/m2).2.3.2 FEV1％的测定见肺功能检查。2.3.3呼吸困难程度评分按照MMRC呼吸困难表进行评分2.3.46分钟步行试验(6MWT)按照美国胸科学会2002年制定的指南操作,测量6分钟步行距离(6MWD,m).2.3.5 BODE指数的计算按照以下方法,先计算各部分得分：0分BMI>21kg/m2,FEV1%≥65%,MMRC评分0-1,6MWD≥350m；1分BMI≤21 kg/m2,FEV1%50-64%,MMRC评分2,6MWD 250-349m；2分FEV1%≥36-49%,MMRC评分3,6MWD≥150-249m；3分FEV1%≤35％,MMRC评分4,6MWD≤149m；将各部分相加计算总分。2.4. SGRQ评分的测定所有COPD患者填写《圣乔治呼吸问卷》(St George’s Respiratory Questionnaire Manual)中文版。统计学分析应用SPSS13.0统计软件包进行统计学分析,各项连续型变量测量指标用均数±标准差表示。三组间的性别比较用多个样本率比较的χ2检验；三组间的年龄、炎症因子水平、肺功能、BMI、6MWD和BODE指数比较用单向方差分析,其中两两比较方差齐者用LSD检验,方差不齐者用Dunnett’s T3检验；三组间的MMRC评分比较用完全随机设计多个样本比较的Kruskal-Wallis H检验。轻-中度COPD患者组和重-极重度COPD患者组的一般情况.SGRQ评分比较以及同一炎症指标在诱导痰和血清中的水平比较用两个独立样本比较的t检验。同一炎症指标在诱导痰和血清中的水平的相关性分析用双变量相关的Pearson相关性分析。分别以COPD患者的炎症因子水平为因变量,以患者的肺功能和生活质量指标作为自变量,进行采用逐步回归法的多元线性回归分析。P<0.05表明具有统计学意义。研究结果1.一般情况轻-中度COPD患者组、重-极重度COPD患者组和健康对照组的年龄分别为(67.36±8.82)岁、(70.30±7.94)岁、(69.73±8.66)岁,三组比较无显著性差异。轻-中度COPD患者组共30例,其中男性27例,女性3例；重-极重度COPD患者组共26例,其中男性24例,女性2例；健康对照组28例,其中男性24例,女性4例,三组受试者的性别比较无显著性差异。2.三组受试者的诱导痰、血清中TNF-α、MCP-1水平比较轻-中度COPD患者、重-极重度COPD患者和健康对照组的诱导痰中TNF-a水平分别为(15.78±11.89) pg/ml、(21.91±19.31) pg/ml、(6.89±11.68) pg/ml,三组比较有显著性差异,F=7.325,P=0.001；轻-中度COPD患者组和健康对照组之间(P=0.017)、重-极重度COPD患者和健康对照组之间(P=0.004)的两两比较有显著性差异。三组受试者的诱导痰MCP-1水平分别为(218.97±180.50) pg/ml、(352.18±289.36) pg/ml、(203.76±243.49) pg/ml,三组比较有显著性差异,F=3.126,P=0.049；轻-中度COPD患者组和重-极重度COPD患者组之间(P=0.041)、重-极重度COPD患者组和健康对照组之间(P=0.025)的两两比较有显著性差异。三组受试者的血清TNF-a水平分别为(4.00±5.58)pg/ml、(9.77±10.31)pg/ml、(3.27±4.26) pg/ml,三组比较有显著性差异,F=6.795,P=0.002；轻-中度COPD患者组和重-极重度COPD患者组之间(P=0.044)、重-极重度COPD患者组和健康对照组之间(P=0.016)的两两比较有显著性差异。三组受试者的血清MCP-1水平分别为(210.53±208.59) pg/ml、(373.55±304.17) pg/ml、(90.77±72.63) pg/ml,三组比较有显著性差异,F=11.801,P<0.001；轻-中度COPD患者组与健康对照组之间(P=0.016)、重-极重度COPD患者与健康对照组之间的两两比较(P<0.001)有显著性差异。3.三组受试者的BODE指数比较轻-中度COPD患者、重-极重度COPD患者和健康对照组的BMI分别为(22.16±2.86) kg/m2、(22.14±3.31) kg/m2、(23.15±4.10)kg/m2,三组比较无显著性差异。三组受试者的FEV1%分别为(69.47±17.74)%、(34.73±6.60)%、(105.71±418.65)%,三组比较有显著性差异,F=140.488,P<0.001；三组受试者间的两两比较的均有显著性差异(P<0.001)。三组受试者的MMRC评分比较的平均秩分别为38.30、70.65、23.07,x2=38.261,P<0.001。三组受试者的6MWD分别为(401.63±68.57)m、(373.88±69.44)m、(401.32±144.95)m,三组比较无显著性差异。三组受试者的BODE指数分另0为(1.10±1.03),(3.56±1.94)和(0.29±0.46),三组比较有显著性差异,F=84.828,P<0.001；两两比较中,轻-中度COPD患者组和重-极重度COPD患者组之间(P<0.001)、重-极重度患者组和健康对照组之间(P<0.001)、轻-中度患者组和健康对照组之间(P=0.001)均有显著性差异。4.轻-中度COPD患者组和重-极重度COPD患者组的一般情况和SGRQ评分比较轻-中度COPD患者组和重-极重度COPD患者组的病程分别为(6.46±8.92)年、(16.88±15.22)年,两组比较有显著性差异,t=-3.065,P=0.004。两组患者的急性发作次数分别为(0.63±1.13)次、(1.31±1.26)次,两组比较有显著性差异,t=-2.114,P=0.039。两组患者的SGRQ评分总分分别为(25.45±16.55)、(37.97±18.69),两组比较有显著性差异,t=-2.658,P=0.010。两组患者的SGRQ症状分分别为(44.73±20.01)、(53.52±18.64),两组比较无显著性差异。两组患者的SGRQ活动分分别为(25.45±22.52)、(40.16±24.46),两组比较有显著性差异,t=-2.343,P=0.023。两组患者的SGRQ影响分分别为(19.03±17.25)、(30.00±20.77),两组比较有显著性差异,t=-2.160,P=0.035。5. COPD患者诱导痰和血清中TNF-α、MCP-1水平的比较及相关性分析所有COPD患者的TNF-a在诱导痰和血清中的水平为(18.62±15.92) pg/ml、(6.68±8.55) pg/ml,比较有显著性差异,t=4.947,P<0.001,但二者无显著相关关系。所有COPD患者的MCP-1在诱导痰和血清中的水平分别为(280.82±244.40)pg/ml、(286.22±267.82) pg/ml,比较无显著性差异；二者亦无显著相关关系。轻-中度COPD患者组的TNF-a在诱导痰和血清中的水平分别为(15.78±11.89) pg/ml、(4.00±5.58) pg/ml,比较有显著性差异,t=4.915,P<0.001,但二者无显著相关关系。轻-中度COPD患者的MCP-1在诱导痰和血清中的水平分别为(218.97±180.50)pg/ml、(210.53±208.59) pg/ml,比较无显著性差异,二者亦无显著相关关系。重-极重度COPD患者的TNF-α在诱导痰和血清中的水平分别为(21.91±19.31)pg/ml、(9.77±10.31) pg/ml,比较有显著性差异,t=-2.828,P=0.007,但二者无显著相关关系。重-极重度COPD患者组的MCP-1在诱导痰和血清中的水平分别为(352.18±289.36) pg/ml、(373.55±304.17) pg/ml,比较无显著性差异,二者亦无显著相关关系。6. COPD患者导痰和血清中TNF-α、MCP-1水平与肺功能和生活质量多元线性回归分析在所有COPD患者中,以诱导痰TNF-α水平为因变量的回归模型R=0.280,调整R2=0.061,P=0.037；SGRQ影响分纳入方程,β=0.280,t=2.144,P=0.037。以诱导痰MCP-1水平为因变量的回归模型R=0.318,调整R2=0.084,P=0.017:BODE指数纳入方程,β=0.318,t-=2.461,P=0.017。以血清TNF-α水平为因变量的回归模型R=0.280,调整R2=0.225,P<0.001；FEV1／FVC纳入方程,β=-0.489,t=-4.120,P<0.001。以血清MCP-1水平为因变量的回归模型R=0.406,调整R2=0.150, P=0.002:MMRC评分纳入方程,β=0.406,t=3.267,P=0.002。在轻-中度COPD患者组中,以诱导痰TNF-α水平为因变量的回归模型R=0.505,调整R2=O.229,P=0.004:BMI纳入方程,β=0.505,t=3.099,P=0.004。以诱导痰MCP-1水平为因变量的回归模型R=0.522,调整R2=0.218,P=0.014:6MWD (β=-0.396,t=-2.412,P=0.023)和SGRQ症状分(β=0.258,t=-2.180,P=0.038)纳入方程。以血清TNF-α水平和血清MCP-1水平为因变量的回归模型无意义。在重-极重度COPD患者组中,以血清TNF-α水平为因变量的回归模型R=0.611,调整R2=0.319,P=0.005；FEV1／FVC(β=-0.532,t=-3.215,P=0.004)和SGRQ总分(β=0.344,t=2.079,P=0.049)纳入方程。以血清MCP-1水平为因变量的回归模型R=0.591,调整R2=0.293,P=0.007；FEV1／FVC(β=-0.377,t=-2.195,P=0.038)和MMRC评分(β=0.535,t=3.121,P=0.005)纳入方程。以诱导痰TNF-α水平和诱导痰MCP-1水平为因变量的回归模型无意义。结论1.稳定期COPD患者的气道和全身的TNF-α和MCP-1水平都有不同程度的升高,并且随着病情加重有升高趋势。2.稳定期COPD患者TNF-α在血清中的水平较诱导痰中水平低,而MCP-1在血清和诱导痰中水平相当；TNF-α、MCP-1在诱导痰和血清中的水平均无相关关系。3.稳定期COPD患者的生活质量显著受损,患者的BODE指数显著高于健康人,其中FEV1%显著低于健康人,MMRC评分高于健康人,而且重-极重度患者的BODE指数也与轻-中度患者有显著差异；但在我们的研究中,稳定期COPD患者.的BMI和6MWD无显著变化。COPD重-极重患者较轻-中度患者的SGRQ评分高,在活动和影响部分比较显著。4.稳定期COPD患者诱导痰和血清中的TNF-α、MCP-1水平与肺功能、生活质量有不同程度的相关性。其中诱导痰中的TNF-α、MCP-1水平在轻-中度患者中与生活质量的相关关系较显著,但是相关程度较低；而血清中的TNF-α、MCP-1水平在重-极重度患者中与肺功能、生活质量的相关关系较显著,相关程度相对较高。诱导痰和血清中的TNF-α和MCP-1水平在一定程度上反映了患者的肺功能、疾病状态和生活质量,其中二者的诱导痰水平意义较小；而二者的血清水平与肺功能、生活质量的相关程度较高,尤其在重-极重度患者中的意义较大。