抗炎抗氧化COPD

气道炎症、氧化/抗氧化失衡与慢性阻塞性肺疾病 浙一医院高级病房 潘慧云,2,ATS - “呼吸医学百年百大进展”,在细胞学、分子学、遗传学进展的十三项中，其中一项即为：“氧化剂诱导的肺损伤” 提示氧化应激在呼吸系疾病的重要性,3,内容提要,呼吸系统许多疾病存在着氧化-抗氧化失衡气道炎症与氧化失衡在肺部疾病中的相互作用COPD 现状与抗炎抗氧化治疗盐酸氨溴索（沐舒坦）抗炎-抗氧化机制盐酸氨溴索（沐舒坦）抗炎-抗氧化研究情况,4,氧化剂,氧化剂存在于各种化学反应和酶促反应中，或直接吸入体内内源性氧化剂：在细菌感染和炎症时，由于肺泡巨噬细胞、中性粒细胞、单核细胞激活，使氧代谢物产生增加外源性氧化剂：臭氧、吸烟、石棉纤维等,Respiratory Medicine,1998,92:609-23.,5,活性氧（ROS）,ROS主要包括氧自由基，如O2- 、 OH、H2O2、1O2、HOCl等,ROS,生理作用：破坏侵入体内的微生物、调节炎症反应,氧化应激损伤DNA、脂质、蛋白质,Respiratory Medicine,1998,92:609-23.,及多糖体的分解与缩合,病理作用：,细胞功能受到损害，释放溶酶体酶,血管通透性增高，白细胞趋化作用增加,炎症恶化,6,抗氧化剂,肺组织细胞遭到氧化代谢产物损伤时，具有复杂的抗氧化防御系统 *抗氧化剂包括：酶：谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶、SOD等脂溶性化合物：维生素E、-胡萝卜素等水溶性化合物：维生素C、葡萄糖等高分子量抗氧化剂：气管支气管粘液、白蛋白,Respiratory Medicine,1998,92:609-23.,7,氧化-抗氧化失衡,ROS产生过量,自由基清除能力下降,损伤肺组织导致以下疾病发生 ：COPD 、 ARDS、特发性肺纤维化（IPF)、囊性纤维化、哮喘、矽肺,Respiratory Medicine,1998,92:609-23.,高氧治疗、异物刺激（博来霉素、百草枯等）、缺血再灌注损伤，氧化物致环境污染（吸烟等）,8,氧化-抗氧化失衡引起肺损伤的机制,肺损伤包括血气变化、血液动力学改变、血管通透性增加及结构损伤等组织学改变,氧化-抗氧化失衡,ROS,直接损伤肺组织,ARDS、纤维化, 哮喘，肺气肿，结节病,灭活抗蛋白水解酶（1-AT, SLPI）,间接损伤肺组织：继发性蛋白水解性损伤,Respiratory Medicine,1998,92:609-23.,9,氧化代谢产物在各种肺部疾病中致病机制,疾病或暴露于某物质 氧化剂来源,急性呼吸窘迫综合症（ARDS）囊性纤维化特发性肺纤维化（IPF）哮喘高浓度氧臭氧石棉纤维硅肺百草枯毒性博莱霉素毒性吸烟离子辐射HIV感染,刺激PMN细胞刺激PMN细胞，缺乏脂溶性氧化剂（胰腺外分泌不足所致）刺激PMN细胞和肺泡巨噬细胞，肺GSH缺乏刺激PMN细胞和嗜伊红细胞O2-形成O3：形成，花生四烯酸经环氧化酶作用释放 OH和H2O2Fe2+，刺激巨噬细胞形成硅铁复合物产生Fe2+氧化还原反应由Fe2+-博莱霉素复合物形成 OH和O2H2O2，Nox过氧化物，苯醌，刺激PMN细胞和巨噬细胞离子化形成O2全身缺乏酸溶解巯基,10,炎症与氧化应激致肺损伤的机制,内源性和外源性炎性刺激（过敏原、细菌、病毒、免疫复合物）,肺内初级效应系统活化（上皮细胞、肺泡巨噬细胞、肥大细胞等）,炎症反应,多种炎性介质：组胺、白三烯B4、C4、D4、E4、PGD2、血栓素、血清素等,次级效应系统活化（中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞等）,氧化剂负荷增加,肺损伤,Pneumologie,1992,46:461-75.,11,细胞因子、水解酶与肺部炎症,细胞因子与炎症性、破坏性和纤维化性肺部疾病有关，目前研究主要集中于：PDGF（血小板源性生长因子）、IL-1，TGF-（转化生长因子）、TNF- 、 IGF-1和IL-6活化的肺泡巨噬细胞和中性粒细胞分泌不同的水解酶包括酸性水解酶和中性蛋白酶破坏肺实质和结构成份,Pneumologie,1992,46:461-75.,12,磷脂酶A2与肺部炎症,磷脂酶A2在炎性组织反应中起重要作用，是近端和远端效应系统之间的介质,磷脂（磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝胺酸）,花生四烯酸,膜相关磷脂酶A2,前列腺素、血栓素、白三烯,环氧合酶、脂氧化酶,Pneumologie,1992,46:461-75.,13,COPD 现状与抗炎抗氧化治疗,COPD 现状COPD 处理COPD 抗炎抗氧化治疗,14,慢性阻塞性肺病（COPD）,定义：COPD是以气流受限为特征，气流受限不能完全逆转的疾病气流受限常常渐进发展并伴有气道对毒性颗粒或气体有异常的炎症反应,15,COPD的新定义,COPD is a preventable and treatable disease state characterized by airflow limitation that is not full progressive and is associated with an abnormal inflammatory response of lungs to noxious particles or gases, primary caused by cigarette smoking. Although COPD affects the lungs, it also produces significant systemic consequences. ATS/ERS. 2004,16,发病机理,COPD患者存在着持续的气道炎症巨噬细胞，T-淋巴细胞(尤其是CD8+)和中性粒细胞在肺脏的不同部位显著升高活化的炎症细胞释放一系列的炎性介质，包括白三烯LT-B4，IL-8，肿瘤坏死因子-a(TNF-a) 以及其它的能够损伤肺组织和/或持续引起中性粒细胞炎症的介质,17,发病机理,大气道： 巨噬细胞 T淋巴细胞（尤其是CD8+） 中性粒细胞（仅限于病情加重时）小气道： 巨噬细胞 T淋巴细胞（尤其是CD8+） 嗜酸粒细胞（某些患者）,18,发病机理,肺实质： 巨噬细胞 T淋巴细胞（尤其是CD8+） 中性粒细胞肺动脉： T淋巴细胞（尤其是CD8+） 中性粒细胞,19,病理学,COPD的病理改变主要发生于中心气道，外周气道，肺实质，以及肺的血管系统 a. 中心气道-粘液的高分泌 b. 外周气道-气道结构重建，癍痕组织形成 c. 当COPD患者出现典型的小叶中央型或全小叶型 肺气肿时，伴有呼吸性细支气管的扩张以及毁损，会出现肺实质破坏 d. 肺部蛋白酶/抗蛋白酶的失衡，氧化和抗氧化失衡。氧负荷加重是引起肺气肿和肺组织损伤的又一重要原因 e. 肺血管的改变-血管壁增厚，平滑肌增生,20,病理生理学,粘液高分泌、纤毛功能障碍引起慢性咳嗽、咳痰气流受限（主要是小气道）导致肺过度膨胀气体交换异常，V/Q失调肺动脉高压形成，进展为肺心病,21,现状-国外,1、据WHO估计，2000年全世界有274万人死于COPD2、在美国COPD已成为继心脏病、肿瘤和脑血管疾病之后的第四大病死原因3、在过去30年间，全美冠心病、中风其他脑血管病及所有其他死因死亡率分别下降59%；64%，35%和7%；而COPD则上升163%,22,现状-国内,COPD约占我国15岁以上人群的 3%60岁以上高达 13%-30%我国COPD患病数约 2500万人,每年因COPD 死亡人数达100万，致残人数达500-1000万位于农村疾病死亡率的首位,中华急诊医学杂志 2002 第二卷 第18期,23,现状 国内,患者住院期间的病死率3%-4%，病情危重需要入住重症监护室的达11%-24%50%的患者半年内会因病情再次加重而入院经历了急性加重期后，患者的肺功能和生活质量都会有所影响,中华急诊医学杂志 2002 第二卷 第18期,24,COPD-世界经济负担第5位的疾病,世界银行/世界卫生组织的一项研究显示：1990年，COPD是第12大造成严重经济负担的疾病到2020年，据估计将上升至第5位1995年美国COPD医疗费用高达14.7亿美元,中华急诊医学杂志 2002 第二卷 第18期,25,COPD-世界经济负担第5位的疾病,荷兰鹿特丹大学和Boehringer Ingelheim共同评价了519例COPD患者的急性加重及其医疗费用 ，结果显示：严重的急性加重患者常需要急诊和住院治疗,平均每次需花费3000美元，占所有COPD医疗费用的49,中华急诊医学杂志 2002 第二卷 第18期,26,COPD的处理,四个组成部分 病情的评估和监测 减少危险因素 COPD缓解期的治疗 急性发作时的处理,27,有效的 COPD 处理措施的目标,阻止疾病的发展,减轻症状 增加运动耐量,提高健康水平 预防和治疗并发症,降低死亡率 预防和处理急性发作,28,COPD主要干预手段,中华急诊医学杂志 2002 第二卷 第18期,29,实验证据证实：氧化应激参与了COPD的病理过程,30,COPD病人有着氧化应激反应,COPD尤其是急性加重期，其呼出的气体中过氧化氢的浓度明显增加COPD患者呼出的气体和尿液中体现氧化应激反应的标记物8-isoprostane明显偏高 氧化应激可通过下列加重 COPD病情激活NF-KB氧化破坏抗蛋白酶,Peter J. Barnes The New England Journal of Medicine - July 27, 2000 - Vol. 343, No. 4,31,COPD病人有着氧化应激反应,2004年5月ATS/ERS正式颁布了新的COPD诊断和治疗指南，在氧化应激方面新指南指出：目前已在吸烟者和COPD患者肺内、呼出气冷凝液和尿中检测出大量不同种类的氧化应激标志物，其中包括过氧化氢、NO和脂质过氧化物,32,COPD病人有着氧化应激反应,氧化应激通过多种途径促进COPD发病：氧化多种生物分子从而导致细胞功能障碍或坏死破坏细胞外基质，使关键的抗氧化反应失活（或者激活蛋白酶）或者增强基因表达（通过激活转录因子，如核因子B，或者通过促进组蛋白乙酰化）,33,血清氧化和抗氧化以及炎症指标在三组人群中的差异,COPD 正常人 急性发作期 缓解期 SOD 606.686.0 693.2 200.7 953.6 137.4GSH 2.43 0.61 3.09 0.54 3.84 0.63LPO 6.83 0.58 6.52 0.53 4.63 0.71IL-8 383.9 67.8 254.1 54.2 176.2 35.8TNF-a 335.5 46.7 264.4 46.8 186.7 38.7,*,* ,*,*,*,*,*,*,*,* ,COPD与正常组比较， * P0.05; * P0.01COPD缓解期组与急性发作期组比较， P0.05; P21,沐舒坦(n=110)702983,安慰剂(n=104)48251912,P0.01,49,改善肺功能，阻止COPD病程进展,* p0.01,*,*,50,结 论,沐舒坦可影响引发慢性支气管炎加重的所有环节， 研究证实，沐舒坦可显著降低慢性支气管炎加重次数、发病天数抗生素消耗，对抗感染所致复发。,51,口服沐舒坦12个月预防COPD急性加重的疗效的双盲、随机、多中心、安慰剂对照研究（AMETHIST研究）,Chest 112:3,Suppl, 22s(1997),52,目 的,探讨长期（持续1年）口服沐舒坦对预防COPD急性加重的疗效,53,方 法,在意大利26个呼吸医学中心242例符合ATS诊断标准且FEV1介于预计值的60%至80%并在过去一年有1次或1次以上急性发作病史的门诊COPD患者入选治疗组口服沐舒坦缓释胶囊，75mg，每日2次，疗程12个月，对照组给予安慰剂。 急性加重：咳脓痰并伴有至少下列一项症状的情况：发热38、全身不适、气急、咳痰困难或中性粒细胞增多,54,无急性加重患者比例,无急性加重患者比例(),P=0.366,P=0.363,55,基础症状较重亚组无急性加重患者比例,无急性加重患者比例（）,P=0.038,症状较重亚组：基础咳嗽频率、咳痰困难和气急症状，分别按无症状、轻度、中度、重度等4个等级进行评分（1=无症状，4=重度），总分大于等于5分者归为症状较重亚组。,56,结 论,对于咳嗽、痰多、咳痰困难等呼吸道症状明显和发作频繁的症状较重的COPD患者,常规使用沐舒坦来预防COPD急性加重有利,57,氧化抗氧化失衡对慢性阻塞性肺疾病的影响和治疗研究,王丽，中华现代临床医学杂志. 2004;2(6A):803-4.,58,目 的,观察不同病期COPD患者体内氧化损伤和抗氧化能力及肺功能的变化情况进行盐酸氨溴索（沐舒坦）干预治疗，说明其在COPD发生发展中的作用,王丽，中华现代临床医学杂志. 2004;2(6A):803-4.,59,方 法,所有患者治疗前后均测定肺功能(FEV1)、血清SOD和MDA水平,稳定期、急性加重期、合并肺心病的急性加重期COPD患者（100例）,对照组（48例）：常规治疗2-受体激动剂和(或)胆碱能阻断剂、茶碱制剂等，必要时给予糖皮质激素 (口服或吸入)，避免使用免疫抑制剂,治疗组（52例）：常规治疗沐舒坦60mg/次，每日3次，连续服用6个月,王丽，中华现代临床医学杂志. 2004;2(6A):803-4.,60,治疗前SOD水平,SOD(nU/ml),P0.05,P0.05,P0.05,P0.05,P0.05,P0.05,P0.05,P0.05,沐舒坦治疗组,对照组,P0.05,P0.05,P0.05,王丽，中华现代临床医学杂志. 2004;2(6A):803-4.,63,结 论,随着病情的进展，机体SOD活力逐渐降低，MDA含量逐渐增加，提示COPD患者体内存在过度氧化状态，在急性发作期出现氧化应激。经加用沐舒坦治疗后，两组急性发作期患者SOD活力渐增强，MDA含量渐降低，提示抗氧化治疗有助于改善患者的氧化损伤程度，调节机体氧化/抗氧化失衡状态，并有助于肺功能的改善。,王丽，中华现代临床医学杂志. 2004;2(6A):803-4.,64,盐酸氨溴索对低氧大鼠和COPD患者慢性肺损伤的基础与临床研究,首都医科大学附属北京朝阳医院北京市呼吸病研究所 张洪玉 金晓光 邝土光 庞宝森 牛淑洁 夏成清 王辰 翁心植,65,研究背景,气道慢性炎症及氧化负荷加重是造成慢性肺损伤的两大重要机理炎性细胞在肺部的聚集和激活不仅可增加弹性蛋白酶的活力和超氧阴离子的水平，也可以促进IL-6、IL-1、IL-8及TNF-等细胞因子的产生研究发现COPD患者不但氧化物产生增多，而且清除能力下降。抗氧化治疗对于减轻肺部的损伤和减缓肺功能的下降具有重要的意义,66,研究目的,观察慢性低氧大鼠炎症细胞因子的变化、氧化/抗氧化 失衡状态及盐酸氨溴索对其影响和对肺脏的保护作用同时初步观察了COPD患者急性发作期的气道炎症、氧化/抗氧化失衡状态及盐酸氨溴索的干预作用,67,动物实验,方法36只雄性Wistar大鼠随机分为健康对照组（A组）、缺氧模型组（B组）及沐舒坦干预组（C组）将B组和C组大鼠置于常压低氧舱内，每天连续缺氧7h，连续21d；C组从缺氧处理的第12天开始，每天缺氧前腹腔内注射盐酸氨溴索35mg/，共10d第22天检测血清及肺组织匀浆中SOD、NO、LPO，IL-6、IL-8及TNF-水平，并进行肺细小动脉形态测定,68,沐舒坦有效提高大鼠抗氧化能力,SOD水平,LPO水平,NO水平,69,沐舒坦降低大鼠细胞因子合成和释放,IL-6水平,IL-8水平,TNF-水平,70,沐舒坦有效干预肺血管结构重建,外径60m,60m 外径200m,71,72,73,74,临床试验,42例COPD住院患者，随机分成沐舒坦治疗组（A组）和阳性对照组（B组）。20名健康人群作为正常对照组（C组）给药：盐酸氨溴索30mg，加5%葡萄糖液100ml中静点， 2/d，共14d在入院的第2、8、15天抽取肝素钠抗凝血3ml，测血浆NO、 过氧化脂质（LPO）、全血SOD水平根据咳嗽、咳痰、喘息、哮鸣音的无、轻、中、重记为0、 1、2、3分，以判断病情,75,氨溴索治疗组和对照组治疗后痰液 细胞总数及细胞分类的变化,分组 细胞总数 中性粒细胞 非中性粒细胞 （109/L） （%） （%） 治疗组 1.540.32 0.47 0.13 0.53 0.19 对照组 2.57 0.49 0.69 0.16 0.31 0.10 p值 0.001 0.005 0.003,76,氨溴索治疗组和对照组治疗后痰液IL-6、IL-8及TNF-的变化,77,氨溴索治疗组和对照组治疗后血液IL-6、IL-8及TNF-的变化,78,沐舒坦有效提高患者抗氧化能力,全血SOD水平,血浆LPO,血浆NO,79,两组患者治疗前后病情评分的变化,P0.025,80,治疗前后两组患者P-选择素的变化,81,对低氧肺血管重建有部分逆转和保护作用,机体抗氧化能力明显提高，,盐酸氨溴索（沐舒坦）,提高SOD的活性,LPO水平下降,NO水平升高,降低IL-6,IL-8，TNF,讨论,82,讨 论,慢性缺氧可以引起大鼠血液和肺组织细胞因子水平的升高，同时大鼠体内存在氧化/抗氧化失衡，内皮细胞受损；长期低氧可以引起肺血管形态的改变氨溴索可以抑制细胞因子的合成和释放，提高机体的抗氧化能力，对肺组织具有保护作用P-选择素是炎症反应的重要标志，与患者病情评分显著正相关，可以反应患者病情的轻重,83,讨 论,细胞因子IL-6、IL-8及TNF-共同参与了COPD急性发作期患者气道局部及全身炎症反应。氨溴索可以抑制COPD急性发作期患者气道局部及血液细胞因子的合成和释放COPD急性加重期患者存在氧化/抗氧化失衡，盐酸氨溴索（沐舒坦）能够部分纠正其失衡，用药组患者病情明显改善,84,结 论,中性粒细胞及细胞因子IL-6、IL-8、TNF-参与了C