严重哮喘患者氧化应激和抗氧化剂生物标志物检测及其临床意义

王国文 张秀军

哮喘是一种常见的导致呼吸道阻塞的慢性炎症疾病，其主要临床特征是支气管气道炎症，是由氧化应激和抗氧化剂防御间的不平衡所导致，抗氧化剂缺乏可能在其中起到一定的作用，但尚未有直接证据予以证实［1］。研究显示，吸烟、饮食习惯及遗传和环境因素均与哮喘的发病有关［2］。研究认为自由基的氧化应激在哮喘炎症反应和损伤中具有特殊作用，其能影响气道功能，如平滑肌收缩、高反应性、黏液分泌过多、上皮脱落和血管渗出等，导致哮喘发作频率增加［3］。受环境因素及生理因素的影响，呼吸道对氧化应激尤其敏感。研究认为，哮喘患者抗氧化剂不足，造成氧化应激负担导致肺功能障碍［4］。随着哮喘严重程度的增加，氧化应激负担加重［5］。本文探讨哮喘严重程度与氧化应激负荷和抗氧化剂水平的关系，报道如下。

1 临床资料

1.1 一般资料 选择2014年10月至2016年10月本院哮喘患者120例，诊断及分级均参考中华医学会呼吸病学分会哮喘学组制定的支气管哮喘防治指南（2016年版）［6］。其中轻度哮喘组48例，重度哮喘组72例。纳入标准：（1）年龄18～65岁。（2）非吸烟患者或吸烟不＞10包/年。排除标准：（1）糖尿病。（2）心脏疾病。（3）自身免疫性疾病。（4）感染性疾病或恶性肿瘤。（5）处于妊娠期、哺乳期或服用皮质类固醇药物（例如细胞毒性药物）的患者。（6）服用抗氧化剂或微量元素补充剂的患者。另选择同期健康志愿者45例为对照组。

1.2 方法 收集两组人员年龄、性别、身高、体重等基线资料。肺功能指标（FEV1、FVC、FeNO）采用HT-150肺功能仪（日本福田）进行测量。采集两组人员清晨空腹肘静脉血10ml，3500r/min离心15min，取上清液后做好标记，保存在-80℃冰箱待测。维生素A和E水平采用高效液相色谱法和荧光法检测。血清铜（Cu）、锌（Zn）和硒（Se）的水平使用电感耦合等离子体质谱法测量（Agilent Technologies，Santa Clara，California）。总抗氧化能力（TAC）采用TCA总抗氧化能力检测分析试剂盒（Biovision）。血清谷胱甘肽（GSH）采用GSH和GSSG检测试剂盒检测（Beyotime）。丙二醛（malondialdehyde）采用丙二醛检测试剂盒（上海信裕生物科技有限公司）。尿酸采用尿酸检测分析试剂盒检测（Biovision）。所有检测的操作均严格按照试剂盒说明书进行。

1.3 统计学方法 采用SPSS20.0软件软件。计量资料以（±s）表示，两组比较采用t检验，多组间比较采用单因素方差分析，使用Pearson系数分析各参数间的相关性，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组一般资料比较 见表1。

表1 三组一般资料比较（±s）

表1 三组一般资料比较（±s）

参数 轻度哮喘组 重度哮喘组 对照组 F/χ2值 P值年龄（岁） 35.68±8.05 40.01±8.77 37.85±7.12 0.368 0.652性别［男，n（%）］ 23（47.92） 34（47.22） 22（48.89） 0.031 0.985 BMI（kg/m2） 24.92±3.22 32.75±4.18 23.75±3.10 7.058 0.004 FEV1（L） 1.64±0.58 1.34±0.75 3.56±0.52 9.857 0.002 FVC% 73.22±13.54 65.19±15.39 83.36±12.75 20.451 0.000 FEV1/FVC% 75.24±8.95 62.15±11.06 82.41±6.02 23.512 0.000

2.2 氧化应激指标和炎症标志物水平 见表2。

2.3 氧化应激指标和炎症标志物水平相关性分析 维生素E、尿酸水平与BMI呈正相关性（r=0.40，0.19；P=0.00，0.02），GSH、TAC、丙二醛水平与BMI呈负相关性（r=-0.41，-0.36，-0.39；P=0.00，0.01，0.02）。GSH、尿酸水平与Cu水平呈正相关性（r=0.61，0.35；P=0.00，0.01），丙二醛水平与Cu水平呈负相关性（r=-0.71，P=0.00）。维生素E、GSH水平与维生素A水平呈正相关（r=0.37，0.28；P=0.00，0.02），尿酸、丙二醛水平与维生素A水平负正相关（r=-0.34，-0.35；P=0.00，0.02）GSH水平与维生素E水平呈正相关性（r=0.24，P=0.03），尿酸、丙二醛水平与维生素E水平呈负相关性（r=-0.36，-0.38；P=0.00，0.00）。尿酸水平与GSH水平呈正相关性（r=0.23，P=0.03），丙二醛、FeNO水平与GSH水平呈负相关性（r=-0.75，-0.77；P=0.00，0.00）。丙二醛、FeNO水平与尿酸水平呈负相关性（r=-0.37，-0.34；P=0.00，0.02）。FeNO水平与丙二醛水平呈负相关性（r=-0.41，P=0.01）。BMI、Zn、Cu、Se、维生素A、维生素E、GSH、尿酸与TAC水平呈正相关（r=0.36，0.25，0.31，0.33，0.36，0.24，0.61，0.33；P=0.01，0.03，0.02，0.02，0.01，0.03，0.00，0.01），丙二醛水平与 TAC水平呈负相关（r=-0.71，P=0.00）。

表2 氧化应激指标和炎症标志物水平比较（±s）

表2 氧化应激指标和炎症标志物水平比较（±s）

注：t1/P1：对照组与轻度哮喘组比较；t2/P2：对照组与重度哮喘组比较；t3/P3：轻度哮喘组与重度哮喘组比较

组别 Zn（μg/dL） Cu（μg/dL） Se（μg/dL） 维生素A（mg/L） 维生素E（mg/L） TAC（μM） GSH（μM） 尿酸（mg/dL） 丙二醛（mg/dL） FeNO（ppb）轻度哮喘组（n=48） 0.87±0.26 1.05±0.31 77.27±10.33 0.86±0.38 15.25±3.40 874.12±193.42 4.04±0.96 5.14±1.86 4.61±1.08 38.43±9.49重度哮喘组（n=72） 0.84±0.24 1.15±0.45 79.15±11.73 0.93±0.33 18.06±3.14 806.25±189.42 2.70±0.78 5.19±1.18 6.39±1.19 58.75±9.67对照组（n=45） 0.86±0.13 1.04±0.24 77.45±11.16 0.73±0.31 13.24±2.35 1076.31±255.30 4.22±1.04 5.35±1.48 3.49±1.07 15.36±4.84 t1/P1 0.237/0.814 0.173/0.863 0.081/0.936 1.801/0.075 3.334/0.001 4.322/0.000 0.868/0.388 0.600/0.550 5.020/0.000 14.901/0.000 t2/P2 0.583/0.561 1.719/0.088 0.777/0.439 3.264/0.001 9.459/0.000 6.121/0.000 8.433/0.000 0.646/0.519 13.322/0.000 32.169/0.000 t3/P3 0.649/0.518 1.441/0.152 0.901/0.369 1.071/0.286 4.646/0.000 1.907/0.059 8.399/0.000 0.165/0.869 8.325/0.000 11.361/0.000

3 讨论

氧化应激是由于炎症或抗氧化能力的降低导致产生的氧化物增加，氧化应激可引发一系列事件，如氧化剂介导的细胞损伤和死亡［7］。虽然活性氧（ROS）在维持健康方面起重要作用，但过多的ROS水平也会损害健康［8］。人体肺常暴露于由空气污染物和吸烟产生的外源性ROS及由炎症细胞产生的内源性ROS中，ROS反应性强，寿命短，较难被直接检测。因此，可以通过检测ROS反应的产物估计氧化应激负荷和炎症。

抗氧化剂能够抵抗氧化应激的破坏作用，维持气道的健康。常见的酶促抗氧化剂包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶等，这几种酶均需要Cu、Zn、Se等催化氧自由基生成过氧化氢，然后生成水和氧气［9］。其他抗氧化剂包括非酶性化合物，例如维生素A、C和E、血浆铜蓝蛋白、铁蛋白和胆红素等，其可直接与氧物质反应，从而降低其作为自由基的效力［10］。据报道，维生素A具有促进T细胞增殖和延长生存的作用，增强其抗原提呈能力，促进TH2细胞反应，从而在哮喘中发挥重要作用［11］。虽然其在体外有明显的抗氧化性能，但在体内的作用仍不明确。还原型谷胱甘肽（GSH）是抗氧化系统中的关键分子，能够直接清除自由基，非酶促或谷胱甘肽过氧化物酶促酶解，从而使细胞内的生物分子处于安全浓度［12］。有研究认为，哮喘患者血尿酸水平高于正常人［13］，也有研究认为尿酸是鼻腔和下呼吸道分泌物中的主要抗氧化剂［13］。FeNO已被用作氧化应激和嗜酸性粒细胞气道炎症的标志物用于哮喘的诊断和评估［14］。

本资料结果显示，与轻度哮喘组和健康对照组比较，重度哮喘组患者维生素A、维生素E、TAC、丙二醛、FeNO水平显著升高，表明重度哮喘组患者氧化应激负荷比轻度哮喘和健康人重。一项欧洲研究显示，Se水平与哮喘的严重程度无关，与本资料结果一致［15］。关于重度哮喘患者维生素A和维生素E水平比较，作者认为可能与肥胖因素有关，因重度哮喘组患者的BMI显著高于轻度哮喘组和对照组，BMI水平与TAC呈负相关性，表明MBI的升高导致哮喘患者抗氧化能力下降。研究显示，肥胖的个体其全身性氧化应激水平较高，其脂肪组织可产生促炎细胞因子和脂肪因子，导致代谢性炎症［16］。本资料结果显示，与对照组比较，轻度哮喘组患者和重度哮喘患者的血清TAC水平显著降低，且重度哮喘组患者的TAC水平低于轻度哮喘组，尽管差异并不显著（P＞0.05），表明哮喘患者中抗氧化剂防御状况不佳和恶化状态之间的直接关系，与Yalcin AD等［17］研究结果一致。谷胱甘肽是抗氧化途径中的关键分子之一，其在肺组织中表达水平的增加，本资料结果显示，重度哮喘组GSH水平显著低于轻度哮喘组和对照组，表明哮喘GSH水平的下降可能与哮喘恶化和低抗氧化能力相关，与相关研究结果一致［18］。所有受试者中GSH与TAC水平呈正相关，表明GSH水平降低导致哮喘患者抗氧化能力下降。本资料结果显示，重度哮喘组患者的MDA显著高于轻度哮喘组和对照组，表明自由基的产生可能导致氧化损伤的增加，这有可能是哮喘的发病机制。此外，MDA与TAC、GSH和尿酸等的负相关性，表明氧化应激和抗氧化防御之间的不平衡在严重哮喘的病理变化过程中具有重要作用。

综上所述，抗氧化剂和氧化剂之间的相关性表明哮喘严重程度与抗氧化剂防御之间可能存在较强相关性。抗氧化酶的调节可能对全身抗氧化防御机制有益，并可减轻哮喘患者的呼吸道氧化应激。TAC和GSH水平的下降可能与哮喘的恶化有关。但还需要进一步研究证实。