引用本文： 朱曉穎, 劉聰輝, 戈艷蕾, 王紅陽, 陳前程, 張慈, 李洪力, 張嘉賓, 王袁. 慢性阻塞性肺疾病患者血清 8-羥基脫氧鳥苷酸、內皮素-1 水平與認知功能障礙的相關性. 中國呼吸與危重監護雜志, 2019, 18(1): 10-14. doi: 10.7507/1671-6205.201805068 復制
慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是持續性氣流受限引起的缺氧和二氧化碳儲留以及氣道內炎癥介質外溢的疾病，可引起肺外多器官的結構破壞，損傷中樞系統則時可出現認知功能障礙[1-2]。8-羥基脫氧鳥苷酸（8-hydroxydeoxyguanosine，8-OHdG）是核苷酸氧化應激損傷的結果，是 DNA 氧化損傷的標志性產物，同時還標志著機體代謝和修復能力下降。研究表明 8-OHdG 在阿爾茨海默病患者中明顯增高[3]。內皮素-1（endothelin-1，ET-1）是重要的促炎因子，也是迄今為止發現的作用時間最強的體內縮血管因子，血中 ET-1 水平與機體認知功能障礙呈顯著的正相關[4-5]。研究發現 8-OHdG 與 ET-1 水平在慢阻肺患者血清中有顯著增高，且增高程度與慢阻肺的嚴重程度呈正相關，而 8-OHdG、ET-1 均與認知功能相關，提示上述因子很可能與慢阻肺存在認知損害有一定相關性且為重要原因之一。因此，本研究選擇 8-OHdG、ET-1 作為研究指標，探討 8-OHdG、ET-1 與慢阻肺患者認知損害的相關性及臨床意義。
1 資料與方法
1.1 臨床資料和分組
選取華北理工大學附屬醫院 2014 年 6 月至 2016 年 1 月收治的慢阻肺患者 103 例，男 59 例，女 44 例，年齡 46～88 歲，平均年齡（65.6±7.0）歲。慢阻肺的診斷參考慢阻肺全球倡議指南（2017 更新版），有相關臨床癥狀及危險因素者應懷疑患有慢阻肺，需完善肺功能檢查，應用支氣管舒張劑后第 1 秒用力呼氣容積（FEV1）/用力肺活量（FVC）<70%，即診斷為慢阻肺。排除標準：（1）接受過干預認知功能的藥物或因自身需要必須長期服用干預精神狀態的藥物的患者；（2）既往合并缺血性腦卒中或出血性腦卒中者；（3）常年酗酒及濫用毒麻藥品的患者；（4）存在溝通障礙者；（5）合并支氣管哮喘等其他肺部疾病及其他部位腫瘤史。根據蒙特利爾認知評估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）評測患者的認知功能，將患者分為認知障礙組和認知正常組。選取同期門診健康體檢者 60 例作為正常對照組。對照組與慢阻肺患者的性別構成比、年齡及合并癥差異無統計學意義。
1.2 方法
1.2.1 認知功能評定
所有患者應用 MoCA 評估量表對慢阻肺患者進行認知領域評估，MoCA 評分<26 分符合認知障礙診斷（對于受教育年限<9 年者，需在原得分基礎上增加 1 分以校正得分）。該量表認知領域涉及視空間與執行功能、語言、定向力、記憶力、注意力及抽象力，對輕度認知功能障礙有高度敏感性。
1.2.2 8-OHdG 和 ET-1 水平的測定
采用酶聯免疫吸附法測定血清 8-OHdG 和 ET-1 濃度，試劑盒購于天津瀚陽生物技術有限公司，批內、批間變異系數小于 10%。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 22.0 統計軟件。計量資料采用均數±標準差（
±s）表示，計數資料采用 χ2 檢驗，兩組間比較采用 t 檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，進一步兩兩比較采用 LSD-t 檢驗。慢阻肺組患者血清 8-OHdG、ET-1 水平與認知功能的關系采用 χ2 檢驗，計算比值比（odd ratio，OR）及其 95% 可信區間（confidence interval，CI）：OR 值>1 提示正關聯，1～1.1 為無關聯，1.2～1.4 為弱關聯，1.5～2.9 為中等關聯，3～9 為強關聯；>10 為很強關聯。應用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線對特異性和敏感性進行分析。檢驗水準為 a=0.05，P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 血清 ET-1 和 8-OHdG 濃度
慢阻肺組血清 8-OHdG 和 ET-1 水平明顯高于正常對照組（均 P<0.05）。慢阻肺患者不同認知功能組間 8-OHdG 和 ET-1 水平亦有顯著差異，慢阻肺認知障礙組 8-OHdG 和 ET-1 水平較認知正常組顯著升高（均 P<0.05）。結果見表 1。
表1
慢阻肺組與對照組血清 ET-1 和 8-OHdG 濃度比較（
）
2.2 MoCA 評分
慢阻肺組 MoCA 量表總分明顯低于正常對照組，且各個亞相得分也均低于正常對照組，差異有統計學意義（均 P<0.05）。慢阻肺患者認知障礙組在 MoCA 量表總分和各個亞相得分均均低于認知正常組，差異有統計學意義（均P<0.05）。結果見表 2。
表2
慢阻肺組與對照組 MoCA 評分比較（分，
）
2.3 血清 8-OHdG 及 ET-1 水平與慢阻肺伴認知障礙的關系
以慢阻肺認知正常組為對照，8-OHdG（χ2=37.13，OR=22.94，95%CI 7.06～74.53）及 ET-1（χ2=36.55，OR=19.76，95%CI 6.59～59.31）暴露水平與慢阻肺伴認知障礙的關聯有統計學意義，8-OHdG 及 ET-1 水平增高，慢阻肺患者伴認知障礙的危險性顯著增高。結果見表 3 和表 4。
表3
8-OHdG 水平與慢阻肺伴認知障礙的關系（例）
表4
ET-1 水平與慢阻肺伴認知障礙的關系（例）
2.4 血清 8-OHdG 及 ET-1 水平預測認知功能障礙的 ROC 曲線
經 MoCA 量表評測，以 MoCA 量表總分<26 分為標準判定患者存在認知功能障礙，以此分為標準，繪制血清 8-OHdG 水平預測慢阻肺患者認知功能障礙的 ROC 曲線下面積為 0.786（95%CI 0.691～0.881），與 0.5（無效假設）比較，差異有統計學意義（P=0.00），計算出約登指數最大為 0.629 時 8-OHdG 為 12.54 ng/ml，以此為臨界值得出其敏感性和特異性分別為 0.638 和 0.991。繪制血清 ET-1 水平預測慢阻肺患者認知功能障礙的 ROC 曲線下面積為 0.790（95%CI 0.695～0.885），與 0.5（無效假設）比較，差異有統計學意義（P=0.00），計算出約登指數最大為 0.617 時 ET-1 為 79.29 pg/ml，并以此為臨界值得出其敏感性和特異性分別為 0.660 和 0.957。二者聯合仍有較強的敏感性及特異性，但較單個因子差異不顯著。結果見表 5、圖 1～3。
表5
血清 8-OHdG 及 ET-1 水平與 MoCA 評分的 ROC 曲線分析結果
圖1
血清 ET-1 水平與 MoCA 評分的 ROC 曲線
圖2
血清 8-OHdG 水平與 MoCA 評分的 ROC 曲線
圖3
血清 8-OHdG 及 ET-1 聯合作用與 MoCA 評分的 ROC 曲線
3 討論
慢阻肺是以持續性氣流受限為特征的伴有全身炎癥反應的慢性肺部疾病，隨病情進展可引起低氧血癥和/或高碳酸血癥。2017 年 GOLD 指南指出慢阻肺通常與氣道和肺泡顯著暴露于毒性顆粒和氣體有關，長期低氧及毒性物質的接觸均可導致對自由基清除能力減弱，從而打破機體細胞內活性氧自由基的產生和清除間的平衡，發生氧化應激反應，產生的大量活性氧又具有一系列細胞毒性反應，可攻擊、破壞周圍組織、細胞，通過損傷 DNA、脂質、蛋白質等，進而誘導細胞凋亡[6]。尤其是對氧需求量較大的中樞系統，慢阻肺常可引起認知損害，主要表現在視空間執行能力、注意力、延遲回憶等方面[7-10]。
8-OHdG 則是 DNA 氧化損傷作用的生物標志物。研究發現正常衰老過程中機體重要組織和阿爾茨海默病患者大腦細胞線粒體和細胞核 DNA 中 8-OHdG 含量明顯升高[3, 11-12]，故考慮其可能參與加重腦老化過程和變性神經系統疾病發生，但目前對此研究尚少。本研究發現 8-OHdG 在慢阻肺伴認知障礙組中的水平明顯高于不伴認知障礙組，從而進一步闡明了 8-OHdG 可能是慢阻肺合并認知障礙的一個重要原因。
ET-1 是重要的血管活性物質，其有強大的收縮氣管、支氣管及促進血管平滑肌增殖的作用[4]，當機體發生氧化應激反應時，可引起血管內皮細胞受損，從而加劇了血管收縮，導致 ET-1 大量生成[13-14]。本研究發現 ET-1 在慢阻肺伴認知障礙組中的水平明顯高于不伴認知障礙組，故推測出 ET-1 可能參與了慢阻肺患者合并認知障礙的過程，分析原因：（1）ET-1 通過作用于神經細胞，刺激興奮性氨基酸釋放從而導致鈣內流引起細胞凋亡[15]；（2）加重炎癥反應及促進花生四烯酸代謝產生大量氧自由基從而加重腦損傷；（3）ET-1 濃度變化與腦白質受損害的嚴重程度及腦皮質的受損范圍具有一定的相關性[16-17]。
本研究還進一步驗證了 8-OHdG、ET-1 與慢阻肺伴認知障礙的關系。隨著 8-OHdG 及 ET-1 水平增高，慢阻肺患者伴認知障礙的危險性顯著增高，差異具有統計學意義。且 8-OHdG 水平與認知障礙的關系更為密切，但兩種因子未見明顯相關性，可能與樣本量較少有關。ROC 曲線分析結果顯示 8-OHdG、ET-1 對預測慢阻肺患者認知障礙具有一定的敏感性和特異性，二者特異性均較為顯著，且二者聯合仍有較強的敏感性及特異性。
綜上所述，8-OHdG 及 ET-1 水平可在一定程度上反映慢阻肺患者認知障礙的程度，在慢阻肺患者（尤其是針對行量表檢測不能配合或不能行量表檢測者）進行認知障礙篩查時，除通過認知量表檢測外，還可聯合血清 8-OHdG、ET-1 水平進行判斷。本研究進一步闡明了慢阻肺患者患認知障礙的危險因子，也為減緩慢阻肺患者患認知障礙提供試驗依據及臨床思路。
慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是持續性氣流受限引起的缺氧和二氧化碳儲留以及氣道內炎癥介質外溢的疾病，可引起肺外多器官的結構破壞，損傷中樞系統則時可出現認知功能障礙[1-2]。8-羥基脫氧鳥苷酸（8-hydroxydeoxyguanosine，8-OHdG）是核苷酸氧化應激損傷的結果，是 DNA 氧化損傷的標志性產物，同時還標志著機體代謝和修復能力下降。研究表明 8-OHdG 在阿爾茨海默病患者中明顯增高[3]。內皮素-1（endothelin-1，ET-1）是重要的促炎因子，也是迄今為止發現的作用時間最強的體內縮血管因子，血中 ET-1 水平與機體認知功能障礙呈顯著的正相關[4-5]。研究發現 8-OHdG 與 ET-1 水平在慢阻肺患者血清中有顯著增高，且增高程度與慢阻肺的嚴重程度呈正相關，而 8-OHdG、ET-1 均與認知功能相關，提示上述因子很可能與慢阻肺存在認知損害有一定相關性且為重要原因之一。因此，本研究選擇 8-OHdG、ET-1 作為研究指標，探討 8-OHdG、ET-1 與慢阻肺患者認知損害的相關性及臨床意義。
1 資料與方法
1.1 臨床資料和分組
選取華北理工大學附屬醫院 2014 年 6 月至 2016 年 1 月收治的慢阻肺患者 103 例，男 59 例，女 44 例，年齡 46～88 歲，平均年齡（65.6±7.0）歲。慢阻肺的診斷參考慢阻肺全球倡議指南（2017 更新版），有相關臨床癥狀及危險因素者應懷疑患有慢阻肺，需完善肺功能檢查，應用支氣管舒張劑后第 1 秒用力呼氣容積（FEV1）/用力肺活量（FVC）<70%，即診斷為慢阻肺。排除標準：（1）接受過干預認知功能的藥物或因自身需要必須長期服用干預精神狀態的藥物的患者；（2）既往合并缺血性腦卒中或出血性腦卒中者；（3）常年酗酒及濫用毒麻藥品的患者；（4）存在溝通障礙者；（5）合并支氣管哮喘等其他肺部疾病及其他部位腫瘤史。根據蒙特利爾認知評估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）評測患者的認知功能，將患者分為認知障礙組和認知正常組。選取同期門診健康體檢者 60 例作為正常對照組。對照組與慢阻肺患者的性別構成比、年齡及合并癥差異無統計學意義。
1.2 方法
1.2.1 認知功能評定
所有患者應用 MoCA 評估量表對慢阻肺患者進行認知領域評估，MoCA 評分<26 分符合認知障礙診斷（對于受教育年限<9 年者，需在原得分基礎上增加 1 分以校正得分）。該量表認知領域涉及視空間與執行功能、語言、定向力、記憶力、注意力及抽象力，對輕度認知功能障礙有高度敏感性。
1.2.2 8-OHdG 和 ET-1 水平的測定
采用酶聯免疫吸附法測定血清 8-OHdG 和 ET-1 濃度，試劑盒購于天津瀚陽生物技術有限公司，批內、批間變異系數小于 10%。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 22.0 統計軟件。計量資料采用均數±標準差（±s）表示，計數資料采用 χ2 檢驗，兩組間比較采用 t 檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，進一步兩兩比較采用 LSD-t 檢驗。慢阻肺組患者血清 8-OHdG、ET-1 水平與認知功能的關系采用 χ2 檢驗，計算比值比（odd ratio，OR）及其 95% 可信區間（confidence interval，CI）：OR 值>1 提示正關聯，1～1.1 為無關聯，1.2～1.4 為弱關聯，1.5～2.9 為中等關聯，3～9 為強關聯；>10 為很強關聯。應用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線對特異性和敏感性進行分析。檢驗水準為 a=0.05，P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 血清 ET-1 和 8-OHdG 濃度
慢阻肺組血清 8-OHdG 和 ET-1 水平明顯高于正常對照組（均 P<0.05）。慢阻肺患者不同認知功能組間 8-OHdG 和 ET-1 水平亦有顯著差異，慢阻肺認知障礙組 8-OHdG 和 ET-1 水平較認知正常組顯著升高（均 P<0.05）。結果見表 1。
表1
慢阻肺組與對照組血清 ET-1 和 8-OHdG 濃度比較（）
2.2 MoCA 評分
慢阻肺組 MoCA 量表總分明顯低于正常對照組，且各個亞相得分也均低于正常對照組，差異有統計學意義（均 P<0.05）。慢阻肺患者認知障礙組在 MoCA 量表總分和各個亞相得分均均低于認知正常組，差異有統計學意義（均P<0.05）。結果見表 2。
表2
慢阻肺組與對照組 MoCA 評分比較（分，）
2.3 血清 8-OHdG 及 ET-1 水平與慢阻肺伴認知障礙的關系
以慢阻肺認知正常組為對照，8-OHdG（χ2=37.13，OR=22.94，95%CI 7.06～74.53）及 ET-1（χ2=36.55，OR=19.76，95%CI 6.59～59.31）暴露水平與慢阻肺伴認知障礙的關聯有統計學意義，8-OHdG 及 ET-1 水平增高，慢阻肺患者伴認知障礙的危險性顯著增高。結果見表 3 和表 4。
表3
8-OHdG 水平與慢阻肺伴認知障礙的關系（例）
表4
ET-1 水平與慢阻肺伴認知障礙的關系（例）
2.4 血清 8-OHdG 及 ET-1 水平預測認知功能障礙的 ROC 曲線
經 MoCA 量表評測，以 MoCA 量表總分<26 分為標準判定患者存在認知功能障礙，以此分為標準，繪制血清 8-OHdG 水平預測慢阻肺患者認知功能障礙的 ROC 曲線下面積為 0.786（95%CI 0.691～0.881），與 0.5（無效假設）比較，差異有統計學意義（P=0.00），計算出約登指數最大為 0.629 時 8-OHdG 為 12.54 ng/ml，以此為臨界值得出其敏感性和特異性分別為 0.638 和 0.991。繪制血清 ET-1 水平預測慢阻肺患者認知功能障礙的 ROC 曲線下面積為 0.790（95%CI 0.695～0.885），與 0.5（無效假設）比較，差異有統計學意義（P=0.00），計算出約登指數最大為 0.617 時 ET-1 為 79.29 pg/ml，并以此為臨界值得出其敏感性和特異性分別為 0.660 和 0.957。二者聯合仍有較強的敏感性及特異性，但較單個因子差異不顯著。結果見表 5、圖 1～3。
表5
血清 8-OHdG 及 ET-1 水平與 MoCA 評分的 ROC 曲線分析結果
圖1
血清 ET-1 水平與 MoCA 評分的 ROC 曲線
圖2
血清 8-OHdG 水平與 MoCA 評分的 ROC 曲線
圖3
血清 8-OHdG 及 ET-1 聯合作用與 MoCA 評分的 ROC 曲線
3 討論
慢阻肺是以持續性氣流受限為特征的伴有全身炎癥反應的慢性肺部疾病，隨病情進展可引起低氧血癥和/或高碳酸血癥。2017 年 GOLD 指南指出慢阻肺通常與氣道和肺泡顯著暴露于毒性顆粒和氣體有關，長期低氧及毒性物質的接觸均可導致對自由基清除能力減弱，從而打破機體細胞內活性氧自由基的產生和清除間的平衡，發生氧化應激反應，產生的大量活性氧又具有一系列細胞毒性反應，可攻擊、破壞周圍組織、細胞，通過損傷 DNA、脂質、蛋白質等，進而誘導細胞凋亡[6]。尤其是對氧需求量較大的中樞系統，慢阻肺常可引起認知損害，主要表現在視空間執行能力、注意力、延遲回憶等方面[7-10]。
8-OHdG 則是 DNA 氧化損傷作用的生物標志物。研究發現正常衰老過程中機體重要組織和阿爾茨海默病患者大腦細胞線粒體和細胞核 DNA 中 8-OHdG 含量明顯升高[3, 11-12]，故考慮其可能參與加重腦老化過程和變性神經系統疾病發生，但目前對此研究尚少。本研究發現 8-OHdG 在慢阻肺伴認知障礙組中的水平明顯高于不伴認知障礙組，從而進一步闡明了 8-OHdG 可能是慢阻肺合并認知障礙的一個重要原因。
ET-1 是重要的血管活性物質，其有強大的收縮氣管、支氣管及促進血管平滑肌增殖的作用[4]，當機體發生氧化應激反應時，可引起血管內皮細胞受損，從而加劇了血管收縮，導致 ET-1 大量生成[13-14]。本研究發現 ET-1 在慢阻肺伴認知障礙組中的水平明顯高于不伴認知障礙組，故推測出 ET-1 可能參與了慢阻肺患者合并認知障礙的過程，分析原因：（1）ET-1 通過作用于神經細胞，刺激興奮性氨基酸釋放從而導致鈣內流引起細胞凋亡[15]；（2）加重炎癥反應及促進花生四烯酸代謝產生大量氧自由基從而加重腦損傷；（3）ET-1 濃度變化與腦白質受損害的嚴重程度及腦皮質的受損范圍具有一定的相關性[16-17]。
本研究還進一步驗證了 8-OHdG、ET-1 與慢阻肺伴認知障礙的關系。隨著 8-OHdG 及 ET-1 水平增高，慢阻肺患者伴認知障礙的危險性顯著增高，差異具有統計學意義。且 8-OHdG 水平與認知障礙的關系更為密切，但兩種因子未見明顯相關性，可能與樣本量較少有關。ROC 曲線分析結果顯示 8-OHdG、ET-1 對預測慢阻肺患者認知障礙具有一定的敏感性和特異性，二者特異性均較為顯著，且二者聯合仍有較強的敏感性及特異性。
綜上所述，8-OHdG 及 ET-1 水平可在一定程度上反映慢阻肺患者認知障礙的程度，在慢阻肺患者（尤其是針對行量表檢測不能配合或不能行量表檢測者）進行認知障礙篩查時，除通過認知量表檢測外，還可聯合血清 8-OHdG、ET-1 水平進行判斷。本研究進一步闡明了慢阻肺患者患認知障礙的危險因子，也為減緩慢阻肺患者患認知障礙提供試驗依據及臨床思路。
