王坤,李雅薇,王玉龍
慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一種好發(fā)于老年人的慢性呼吸系統(tǒng)疾病,以持續(xù)性呼吸系統(tǒng)癥狀和漸進性氣流受限為主要特點,病程漫長,遷延難愈,長期氣道阻塞導(dǎo)致肺泡缺氧,CO2潴留,患者活動能力受限,生存質(zhì)量受到嚴(yán)重影響[1]。穩(wěn)定期的治療主要在于緩解癥狀、改善心肺運動功能,減緩疾病進展[2]。COPD是多種因素長期互相作用的結(jié)果,輔助性T細(xì)胞17(T helper cell,Th17)和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T regulatory cell,Treg)失衡及其相關(guān)因子的異常分泌在COPD的發(fā)生中發(fā)揮了重要作用[3],同時,機體持續(xù)存在的炎癥反應(yīng)和缺氧刺激也促進肺血管重塑,導(dǎo)致肺動脈高壓形成[4]。本研究觀察有氧訓(xùn)練對穩(wěn)定期COPD患者Th17/Treg平衡、血管重塑和心肺運動功能的影響,以探討有氧運動改善穩(wěn)定期COPD的效果及治療機制。
1.1 一般資料 選擇本院2018年1月~2020年1月收治的COPD患者86例,納入標(biāo)準(zhǔn):符合《慢性阻塞性肺疾病診治指南(2013年修訂版)》中COPD診斷標(biāo)準(zhǔn)[5];病情處于穩(wěn)定期,肺功能分級Ⅱ級或Ⅲ級;年齡45~70歲;入組前12周內(nèi)未發(fā)生急性加重;自愿參加本次臨床試驗,并簽署協(xié)議書。排除標(biāo)準(zhǔn):合并肺炎、肺結(jié)核、支氣管擴張等其它肺部嚴(yán)重疾病;合并嚴(yán)重創(chuàng)傷、全身嚴(yán)重感染、自身免疫性疾病等;需接受有創(chuàng)或無創(chuàng)機械通氣治療;心肝腎等臟器嚴(yán)重疾病或惡性腫瘤、精神系統(tǒng)疾?。恢w功能障礙無法接受有氧訓(xùn)練;同時參加其它臨床試驗。本研究通過醫(yī)院倫理批準(zhǔn),所有患者均知情同意,并簽署協(xié)議書。按照隨機數(shù)字表法將86例COPD患者分為觀察組和對照組各43例,2組一般資料比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義,見表1。
表1 2組患者一般資料比較
1.2 方法 對照組接受COPD穩(wěn)定期常規(guī)治療[6],包括氧氣吸入、支氣管擴張劑等。沙美特羅替卡松粉吸入劑,每次1吸(含丙酸氟替卡松500μg和沙美特羅50μg),每日2次;口服氨茶堿緩釋片每次0.1g,每日2次,共治療12周。觀察組在對照組治療基礎(chǔ)上予以有氧訓(xùn)練。采取踩踏功率自行車方式,每日1次,每次訓(xùn)練40min,每周5次,共12周。訓(xùn)練時,先以10W的功率熱身10min,以心率增加約20次/min為宜,隨增加運動負(fù)荷,達到15W,運動靶心率達到50%~70%的人體適宜最大心率,達到靶心率的時間保持20min,最后5~10min是將運動負(fù)荷減至10W,進行恢復(fù)休息訓(xùn)練,每次訓(xùn)練為40min左右。
1.3 評定標(biāo)準(zhǔn) ①心肺運動功能指標(biāo):干預(yù)前后應(yīng)用意大利COSMED 2900型心肺功能測定儀測定心肺功能指標(biāo),患者佩戴血壓、心電監(jiān)護設(shè)備和信息采集裝置,空載熱身2min,之后從5w開始以20w/min的速度逐漸增加,同時轉(zhuǎn)速保持在50~55r/min,患者出現(xiàn)如下情況之一時停止運動:出現(xiàn)心悸、胸痛、面色蒼白、出汗、呼吸困難等明顯不適癥狀;心電圖出現(xiàn)ST段壓低>2mm或抬高>1mm;出現(xiàn)室性早搏、房顫、頻發(fā)室速等惡性心律失常;收縮壓>220mmHg或降低>10mmHg;患者要求停止。記錄峰值攝氧量(Peak oxygen uptake,PeakVO2)、最大每分鐘通氣量(maximal ventilation,VEmax)、無氧閾時CO2通氣當(dāng)量(ventilation equivalent,VE/CO2AT)。②實驗室檢查:干預(yù)前后抽取2組清晨靜脈血6ml置于EDTA抗凝試管中,以3000r/min轉(zhuǎn)速離心10min(離心半徑r=10cm),收集上清液置于-80℃冰箱內(nèi)待測,應(yīng)用酶聯(lián)免疫法測定血清細(xì)胞因子水平,包括白細(xì)胞介素-17(Interleukin,IL-17)、轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)、IL-10,試劑盒購自上海優(yōu)寧維生物科技股份有限公司,并應(yīng)用酶聯(lián)免疫法測定2組血管重塑相關(guān)指標(biāo),包括血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、高遷移率族蛋白 1(High mobility group proteins 1,HMGB1) 、堿性成纖維細(xì)胞生長因子(Basic fibroblast growth factor,bFGF) 和缺氧誘導(dǎo)因子-1α(Hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α) ,試劑盒購自深圳晶美生物制品公司,以上操作均嚴(yán)格按照試劑盒說明書進行。酶聯(lián)免疫法具體測定方法:將血清內(nèi)填入洗液靜置接觸30s,之后每孔加入50μL檢測緩沖液,加入2倍倍比稀釋標(biāo)準(zhǔn)品,空白孔復(fù)孔加入50μL檢測緩沖液,樣本孔加入50μL預(yù)稀釋樣本,之后每孔加入50μL稀釋的檢測抗體,室溫下孵育2h,反復(fù)洗板6次,各孔加入100 μL稀釋的鏈霉親和素,室溫下靜置45min,再次洗板6次,各孔加入顯色底物TMB,避光下孵育30min,最后各孔加入終止液,觀察顏色變化。將離心后全血應(yīng)用流式細(xì)胞術(shù)進行Th17、Treg檢測,計算Th17/Treg值,儀器應(yīng)用美國Beckm Epics型流式細(xì)胞儀。
2.1 2組治療前后運動功能指標(biāo)比較 治療12周后,2組PeakVO2、VEmax較治療前均明顯升高(均P<0.01),且觀察組更高于對照組(均P<0.01),但2組VE/CO2AT較治療前均明顯降低(均P<0.01),且觀察組更低于對照組(P<0.01)。見表2。
表2 2組治療前后運動功能指標(biāo)比較
2.2 2組細(xì)胞因子比較 治療12周后,2組IL-17水平較治療前均明顯降低(均P<0.01),且觀察組更低于對照組(P<0.01),但2組TGF-β1、IL-10水平較治療前均明顯升高(均P<0.01),且觀察組更高于對照組(均P<0.01)。見表3。
表3 2組治療前后細(xì)胞因子比較
2.3 2組血管重塑指標(biāo)比較 治療12周后,2組血清VEGF、HMGB1、bFGF、HIF-1α水平較治療前均明顯降低(均P<0.01),且觀察組以上指標(biāo)均更低于對照組(均P<0.01)。見表4。
表4 2組治療前后血管重塑指標(biāo)比較
2.4 2組外周血Th17、Treg含量、Th17/Treg值比較 治療12周后,2組外周血Th17、Th17/Treg值較治療前均明顯降低(均P<0.01),且觀察組均更低于對照組(均P<0.01),2組Treg較治療前均明顯升高(均P<0.01),且觀察組更高于對照組(P<0.01)。見表5。
表5 2組治療前后外周血Th17、Treg含量、Th17/Treg值比較
呼吸道和肺實質(zhì)慢性炎癥及結(jié)構(gòu)破壞是COPD的病理基礎(chǔ),自身介導(dǎo)的免疫反應(yīng)在COPD的發(fā)生和進展中發(fā)揮了重要作用[7]。自身免疫反應(yīng)可導(dǎo)致呼吸道發(fā)生炎癥損傷,多種淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞參與這一病理過程。Th17、Treg是近年來發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞亞群,分別是由CD4+T細(xì)胞在細(xì)胞因子的刺激下分化成的兩個輔助T淋巴細(xì)胞亞型[8],其中Th17可分泌IL-17、IL-23等致炎因子,IL-17可誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞分泌炎癥因子和趨化因子,誘導(dǎo)并活化中性粒細(xì)胞,誘發(fā)并加重炎癥反應(yīng)的發(fā)生;Treg是具有免疫抑制作用的淋巴細(xì)胞亞群,主要通過分泌TGF-β1、IL-10等細(xì)胞因子抑制T細(xì)胞的過度增殖和激活,維持機體的,免疫平衡。文獻研究表明Th17/Treg失衡在肺部慢性炎癥性疾病的發(fā)生和進展中發(fā)揮了重要作用[9]。
金松等[3]的研究也發(fā)現(xiàn)Th17/Treg比值與第1秒呼氣容積/預(yù)計值、第1秒呼氣容積/用力肺活量均呈負(fù)相關(guān),認(rèn)為COPD患者存在Th17/Treg細(xì)胞免疫失衡,而這種細(xì)胞免疫失衡情況與肺功能下降密切相關(guān)。
本研究發(fā)現(xiàn)治療后有氧訓(xùn)練組Th17細(xì)胞、Th17/Treg低于對照組,Treg細(xì)胞高于對照組,血清IL-17含量低于對照組,TGF-β1、IL-10含量高于對照組,提示干預(yù)2組炎癥反應(yīng)趨于平衡,分析原因如下:有氧訓(xùn)練通過運動可改善全身關(guān)節(jié)和肌肉的廢用狀態(tài),避免肢體功能障礙的過早出現(xiàn),還有利于調(diào)節(jié)機體核糖體蛋白基因和肉毒素抑制蛋白基因的表達,抑制機體的炎癥反應(yīng)[10]。通過有氧運動訓(xùn)練干預(yù),還可使COPD常規(guī)治療藥物的作用得到有效增強,從而進一步緩解了機體的慢性炎癥反應(yīng)。研究表明有氧運動訓(xùn)練可提高穩(wěn)定期COPD患者運動耐力,緩解慢性炎癥狀態(tài),改善患者的呼吸道癥狀[11]。本研究發(fā)現(xiàn)干預(yù)后觀察組PeakVO2、VEmax、VE/CO2AT均優(yōu)于對照組。進一步表明有氧訓(xùn)練有利于抑制穩(wěn)定期COPD患者Th17細(xì)胞和IL-17的功能,增加Treg、TGF-β1、IL-10功能,調(diào)節(jié)Th17/Treg細(xì)胞亞群失衡,抑制機體炎癥反應(yīng),從而改善心肺運動功能,提高運動耐量。
在COPD患者的慢性疾病進程中,氣流受限所致的氧供應(yīng)不足和呼吸道持續(xù)存在的慢性炎癥均可導(dǎo)致肺內(nèi)血管收縮,促進多種血管活性因子的高表達,加速肺血管重塑和肺動脈高壓形成[12]。HIF-1α是機體調(diào)節(jié)氧穩(wěn)態(tài)的核心轉(zhuǎn)錄因子,缺氧狀態(tài)下HIF-1α?xí)置谠黾右源龠M多種與血管新生相關(guān)細(xì)胞因子的分泌[13];VEGF、bFGF是參與血管新生的細(xì)胞因子,可促進血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞增殖,進而發(fā)生血管重塑,其分泌量受到HIF-1α的調(diào)控[14]。炎癥細(xì)胞因子在肺間質(zhì)浸潤也是促進血管結(jié)構(gòu)異常,進行發(fā)生重塑的重要機制,作為參與炎癥反應(yīng)的重要細(xì)胞因子,HMGB1直接參與了肺血管的重塑過程。李曉丹等[15]的研究發(fā)現(xiàn)COPD穩(wěn)定期患者血清VEGF、HMGB1、bFGF、HIF-1α水平與肺血管重塑密切相關(guān),而應(yīng)用中醫(yī)補肺活血法有利于降低HIF-1α等血清指標(biāo)水平,糾正肺血管重塑,改善肺功能。本研究檢測到觀察組CODP患者接受有氧訓(xùn)練后,血清VEGF、HMGB1、bFGF、HIF-1α水平均顯著降低,推測可能與有氧訓(xùn)練可延緩COPD患者肺血管重塑有關(guān),這也可能是其改善穩(wěn)定期COPD患者心肺運動功能的重要機制。
綜上所述,有氧訓(xùn)練有利于調(diào)節(jié)Th17/Treg細(xì)胞亞群失衡,抑制炎癥反應(yīng),延緩肺血管重塑,提高COPD患者的心肺運動功能。本研究不足之處在于納入病例數(shù)較少,所得結(jié)論尚需要擴大樣本量進一步驗證。