血清细胞因子水平检测在COPD不同发病期中的临床价值研究

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   【摘要】 目的:探討血清中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-1β(IL-1β)和T淋巴细胞亚群(CD4+、CD8+、CD4+/CD8+)的水平变化在慢性阻塞性肺疾病(COPD)急性加重期和缓解期中的临床价值研究。方法:对75例COPD患者急性期和缓解期血清中的TNF-α、IL-6、IL-1β和CD4+、CD8+水平进行检测,同时选择健康体检中心的健康老年人30例作为对照组。分别行肺功能检测,对血清TNF-α、IL-6、IL-1β和CD4+、CD8+与肺功能指标(FEV1%pred、FEV1/FVC%)进行相关性分析。结果:COPD缓解期患者的FEV1%pred、FEV1/FVC%均较COPD急性期明显提高,但均比对照组低,差异均有统计学意义(P<0.05)。COPD缓解期患者血清中TNF-α、IL-6和IL-1β的水平均较急性期时明显下降,但均比对照组高,差异均有统计学意义(P<0.05);COPD缓解期患者血清中CD4+、CD4+/CD8+均较急性期时明显升高,但均比对照组低,差异均有统计学意义(P<0.05);COPD缓解期患者血清中CD8+较急性期时降低,但仍比对照组高,差异有统计学意义(P<0.05)。COPD患者血清TNF-α、IL-6、IL-1β及CD8+百分比与肺功能指标中的FEV1%pred、FEV1/FVC%均呈负相关(P<0.05);CD4+百分比、CD4+/CD8+与肺功能指标中的FEV1%pred、FEV1/FVC%均呈正相关(P<0.05)。结论:血清TNF-α、IL-6、IL-1β和CD4+、CD8+均参与了COPD的发生发展,并与肺功能相关联,为判断患者病情严重程度、治疗效果及预后提供一定的依据。
   【关键词】 慢性阻塞性肺疾病; 细胞因子; 肿瘤坏死因子-α; 白介素
   【Abstract】 Objective:To investigate the serum tumor necrosis factor-α(TNF-α),interleukin-6(IL-6),interleukin-1β(IL-1β)and T lymphocyte subsets(CD4+,CD8+,CD4+/CD8+)levels of clinical value in the acute exacerbation and stable phase of chronic obstructive pulmonary disease(COPD).Method:The levels of TNF-α,IL-6,IL-1β,CD4+ and CD8+ in serum of 75 patients with COPD were detected in the acute phase and remission phase.30 healthy elderly people in the health check-up center were selected as the control group.Pulmonary function tests(FEV1%pred,FEV1/FVC%)were performed to analyze the correlation between serum TNF-α,IL-6,IL-1β,CD4+,CD8+ and lung function indexes.Result:FEV1%pred,FEV1/FVC% in patients with COPD remission were significantly higher than those in the acute phase of COPD,but lower than those in the control group,with statistically significant differences(P<0.05).Serum levels of TNF-α,IL-6 and IL-1β in patients with COPD remission were significantly lower than those in the acute phase,but higher than those in the control group,with statistically significant differences(P<0.05).CD4+ and CD4+/CD8+ in the serum of patients with COPD remission were significantly higher than those in the acute phase,but lower than those in the control group,with statistically significant differences(P<0.05).The serum CD8+ in COPD remission patients was lower than that in the acute phase,but still higher than that in the control group,with statistically significant difference(P<0.05).The percentages of serum TNF-α,IL-6,IL-1β and CD8+ in COPD patients were negatively correlated with FEV1%pred and FEV1/FVC% in lung function indexes(P<0.05).The percentage of CD4+,CD4+/CD8+ were positively correlated with FEV1%pred and FEV1/FVC% in lung function indexes(P<0.05).Conclusion:Serum TNF-α,IL-6,IL-1β,CD4+ and CD8+ are involved in the development of COPD and are associated with pulmonary function,which provides a basis for judging the severity,treatment and prognosis of patients.    【Key words】 Chronic obstructive pulmonary disease; Cytokines; Tumor necrosis factor-α; Interleukin
   First-author’s address:Jiangmen Central Hospital,Jiangmen 529000,China
   doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2019.11.003
   慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一种以不完全可逆性呼吸气道阻塞为特点的疾病,此种气道阻塞通常是渐进性的,且伴随肺部吸入毒性微粒或气体后的不正常反应。根据世界卫生组织(WHO)的统计,每年约造成300万人死亡,占全世界人口死亡原因第五位,并预期在2030年可能进一步成为第三大死因[1]。COPD有两种基本的病理变化,任何一种均有炎症因子参与,一种会影响气道,造成气道纤维化与窄化;另一种则影响肺部,导致肺气肿[2]。本研究比较了COPD患者急性加重期与稳定期血清中的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-1β(IL-1β)的水平以及T淋巴细胞亚群(CD4+、CD8+、CD4+/CD8+)检测结果,并进行肺功能测定,以探讨血清细胞因子在COPD病程中的作用及临床意义,现将研究结果报道如下。
  1 资料与方法
  1.1 一般资料 选择2018年1-12月在江门市中心医院呼吸内科收治的COPD患者75例,(1)纳入标准:①分级和诊断标准符合COPD的GINA/GOLD 2014年版诊疗指南[3];②近1个月内无呼吸道感染史。(2)排除标准:①患有风湿免疫性疾病;②肺部手术史患者;③其他肺部疾病或肺部肿瘤。同时选择健康体检中心的健康老年人(体检结果无异常)30例作为对照组。本研究经医院医学伦理委员会批准,患者均知情同意。
  1.2 方法
  1.2.1 标本采集 分别于患者COPD急性发作期和症状缓解期2次空腹抽取肘静脉血6 mL,分为两份,1份用于测定T淋巴细胞亚群,1份于室温静置30 min,3 000 r/min离心10 min分离血清,于-20 ℃冰箱封存,在一周内完成检测。对照组于健康体检时进行采集样本。
  1.2.2 TNF-α、IL-6和IL-1β濃度测定 采用双抗体夹心酶联免疫吸附法(ELISA)检测血清中TNF-α、IL-6和IL-1β的浓度,人TNF-α试剂盒购自Rapdbio公司,IL-6和IL-1β试剂盒购自北京晶美生物技术公司,均按照相应试剂盒说明书步骤严格操作。
  1.2.3 T淋巴细胞亚群测定 采用美国BECTON DICKSON公司FACSCalibur流式细胞仪检测静脉血T淋巴细胞亚群,包括CD4+、CD8+,并计算CD4+/CD8+。试剂盒为购自美国B.D.Pharmingen公司。
  1.2.4 肺功能测定 采用hypAir型肺功能仪(比利时Medisoft公司)进行肺功能检查。记录第1秒用力呼气容积(FEV1)、用力肺活量(FVC)以及两者的比值(FEV1/FVC%),FEV1占预计值百分比(FEV1%pred)
  1.3 统计学处理 采用SPSS 22.0统计软件进行统计学处理,计量资料用(x±s)表示,两组间比较采用t检验,多组间比较采用F检验;计数资料以率(%)表示,比较采用字2检验,相关性采用Pearson分析,以P<0.05表示差异有统计学意义。
  2 结果
  2.1 三组一般资料比较 COPD患者75例,其中男39例,女36例,平均年龄(69.89±7.47)岁,按照不同发病期分为COPD急性期组(n=41)和COPD缓解期组(n=34),COPD急性期组:男21例,女20例,平均年龄(69.52±7.13)岁;COPD缓解期组:男18例,女16例,平均年龄(70.23±7.92)岁。对照组30例,其中男16例,女14例,平均年龄(70.11±7.52)岁。三组性别、年龄比较,差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
  2.2 COPD不同发病期和对照组的FEV1%pred、FEV1/FVC%比较 COPD缓解期患者的FEV1%pred、FEV1/FVC%均较COPD急性期明显提高,但均比对照组低,差异均有统计学意义(P<0.05),见表1。
  2.3 COPD不同发病期和对照组的血清TNF-α、IL-6和IL-1β水平比较 COPD缓解期患者血清中TNF-α、IL-6和IL-1β的水平均较COPD急性期组明显下降,但均比对照组高,差异均有统计学意义(P<0.05),见表2。
  2.4 COPD不同发病期和对照组的血清T淋巴细胞亚群水平比较 COPD缓解期患者血清中CD4+、CD4+/CD8+均较COPD急性期组明显升高,但均比对照组低,差异均有统计学意义(P<0.05);COPD缓解期患者血清中CD8+较COPD急性期组降低,但仍比对照组高,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表3。
  2.5 血清细胞因子与肺功能指标的相关性分析 COPD患者血清TNF-α、IL-6、IL-1β及CD8+与肺功能指标中的FEV1%pred、FEV1/FVC%均呈负相关(P<0.05);CD4+、CD4+/CD8+与肺功能指标中的FEV1%pred、FEV1/FVC%均呈正相关(P<0.05)。见表4。
  3 讨论
   已有越来越多的证据显示COPD是一个复杂全身性炎症性疾病。多数COPD患者死于心血管疾病或癌症而非呼吸系统疾病,目前已提出将COPD当作慢性系统性炎症综合征的一部分的观念,呼吸道气流阻塞会引起心肺功能及气体交换的障碍,导致全身系统性的反应。COPD的炎症反应为嗜中性粒细胞、巨噬细胞、CD8+ T淋巴细胞增加。文献[4]研究发现,T淋巴细胞亚群表达异常在COPD发病中起着重要作用。COPD亦会引起炎症反应及修复机制的交互作用,导致炎症介质进入血液循环,最后引起骨骼肌消耗及恶性体质等全身系统性的表现。会引起机体炎症反应的生物因子包含以下几类:(1)细胞因子:如TNF-α、IL-6、IL-8、IL-1β、趋化因子和脂肪因子等[5-6];(2)急性期蛋白质:如CRP、纤维蛋白原血清淀粉样蛋白A和表面活性剂蛋白D等[7]。这些系统性的表现会进而引起并加重其他相关合并症的发生,增加患者住院的机会、死亡率及相关医疗费用的支出,并影响了COPD的治疗[8]。    T淋巴細胞是细胞免疫的效应细胞和免疫调节细胞,其中辅助性CD4+ T淋巴细胞和抑制性CD8+ T淋巴细胞对机体免疫系统发挥重要的细胞和体液免疫调节作用,机体正常免疫功能需要T淋巴细胞亚群保持相对的稳定性,尤其CD4+/CD8+比值的稳定[9]。本研究结果显示,COPD患者急性期外周血CD4+降低、CD8+升高,CD4+/CD8+降低,证实了COPD急性期患者T淋巴细胞亚群表达异常,与文献[10]研究结果一致。临床研究显示炎症反应发生时,炎症细胞因子及趋化因子形成复杂的网络,在肺部炎症反应发生时扮演着传递、放大及维持的重要角色[11]。TNF-α是一种促炎症细胞因子,其合成量多寡也与白血球表面抗原(HLA)class Ⅱ基因型相关,当受到致病菌的攻击或其他伤害,便会刺激单核巨噬细胞产生TNF-α,通过诱使其他致炎症细胞因子如IL-1和IL-6的表达来调节局部或全身的炎症反应[12]。IL-1β可以刺激许多的趋化因子产生,如IL-8、单核球趋化蛋白-1(MCP-1)及巨噬细胞发炎反应蛋白-1α(MIP-1α)[13]。IL-1β是炎症反应中炎症细胞因子连锁反应的先驱者[14]。文献[15]研究也显示IL-1β造成肺部急性炎症及急性呼吸窘迫综合征的早期病理产生占有相当重要的位置。IL-6是一个急性肺部炎症的重要指标,有研究指出可以在肺部急性损伤患者的支气管肺泡灌洗液中测得大量的IL-6,并且指出提高及持续产生IL-6与急性呼吸窘迫综合征、败血症及创伤患者的死亡率有关[16-17]。本研究中COPD急性期组患者血清中TNF-α、IL-6、IL-1β水平均明显高于对照组(P<0.05),COPD缓解期组血清中TNF-α、IL-6、IL-1β水平均较COPD急性期组的明显降低(P<0.05),提示上述因子均直接参与了COPD的炎症急性加重过程,血清中TNF-α、IL-6、IL-1β的水平与COPD患者病情的发生和发展密切相关。COPD缓解期组患者血清中TNF-α、IL-6、IL-1β仍均高于对照组(P<0.05),这可能与COPD患者在缓解期仍有气道的慢性炎症有关。肺功能检查可测量呼气气流受阻的状况,是重现性最高、最客观的检查方式[18]。配合患者的病史和症状,肺功能检查是诊断COPD时最准确且可靠的方法。也有助于评估疾病的严重度、疾病的进展及预后[19-20]。试验中以FEV1%pred和FEV1/FVC%来反映患者肺功能情况。本研究显示COPD急性期组患者血清中TNF-α、IL-6、IL-1β水平均与此两项肺功能指标具有负相关性,表明上述因子可能与COPD患者的气流受限有关,与患者的肺功能损害有密切联系。经Pearson相关分析发现COPD患者血清CD4+百分比、CD4+/CD8+与肺功能指标中的FEV1%pred、FEV1/FVC%均呈正相关(P<0.05);CD8+百分比与肺功能指标中的FEV1%pred、FEV1/FVC%呈负相关(P<0.05)。这说明随着CD4+百分比、CD4+/CD8+的降低和CD8+百分比的升高,肺功能逐渐下降。
   综上所述,COPD是由多种细胞因子参与的系统性炎症反应,血清TNF-α、IL-6、IL-1β和CD4+、CD8+均参与了COPD的发生发展,并与肺功能相关联,为判断患者病情严重程度、治疗效果及预后提供一定的依据。
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  (收稿日期:2019-01-09) (本文编辑:张爽)
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