COPD并肺动脉高压患者外周血单个核细胞PPARγ表达与胰岛素抵抗的关系

　　作者：杨中卫， 王成国 作者单位：郧阳医学院附属东风医院呼吸内科，湖北 十堰 442008

　　【摘要】 目的：探讨COPD所致的肺动脉高压患者外周血单个核细胞中过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)γ表达水平与胰岛素抵抗的关系。方法：30例COPD并有肺动脉高压患者(PAH组)，33例无肺动脉高压的COPD患者(COPD组)，20例体检者(对照组)采用实时荧光定量RTPCR法测定PPARγ mRNA表达水平，放射免疫法和葡萄糖氧化酶法测定空腹胰岛素(FIN)和空腹血糖(FPG)，计算胰岛素抵抗指数(IRI)。结果：COPD及PAH组FPG、FIN、IRI均较对照组升高，PPARγ mRNA表达水平分别是对照组的0.213，0.003。PAH组PPARγ表达下降及IRI升高比COPD组更明显。PPARγ表达水平与IRI呈负相关。结论：COPD患者存在空腹血糖异常和胰岛素抵抗，外周血单个核细胞中PPARγ表达下调，并发肺动脉高压时PPARγ表达下调及胰岛素抵抗更为显著;PPARγ表达下调可能与COPD所致肺动脉高压患者的糖代谢异常有关。

　　【关键词】 过氧化物酶体增殖物激活受体γ;胰岛素抵抗;肺动脉高压;慢性阻塞性肺病

　　Relationship between PPARγ Expression in PBMCs and Insulin Resistance in Patients with COPD Complicating Pulmonary Hypertension YANG Zhongwei，WANG Chengguo* (Department of Respiratory Diseases,Dongfeng Hospital,Yunyang Medical College,Shiyan,Hubei 442000,China)

　　Abstract: Objective To investigate the relationship between expression of peroxisome proliferators activated receptorγ in PBMCs and insulin resistance in chronic obstructive pulmonary disease(COPD) patients complicating pulmonary hypertension.Methods The expression of PPARγ mRNA was determined with realtime fluorescence quantitative RTPCR assay in 30 COPD patients complicating pulmonary hypertension (PAH group),33 COPD patients (COPD group) and 20 cases of health control (control group),respectively.Radioimmunoassay and glucose oxidase methods were used to determinate the level of fasting plasma insulin (FIN) and fasting plasma glucose(FPG),then the insulin resistance index (IRI) was calculated.Results Compared with control group,FPG,FIN and IRI were all increased in COPD group and PAH group,the expression of PPARγ mRNA was 0.213,0.003 times of control group,respectively.The decrease of PPARγ mRNA expression and the increase of IRI in PAH group was more obvious than that in COPD group.The expression of PPARγ was negatively correlated with IRI.Conclusion COPD patients have abnormal FPG,insulin resistance and the decrease of PPARγ expression in PBMCs,the expression downregulation of PPARγ and insulin resistance are more obvious in patients with PAH complication than that with COPD;The downregulation of PPARγ may relate with the abnormal glycometabolism in COPD patient with PAH complication.

　　Key words:PPARγ;Insulin resistance;PAH;COPD

　　慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)的炎症反应主要累及肺脏，也可引起全身不良效应，糖代谢异常是常见的合并症，肺动脉高压是病情预后不良的信号。过氧化物酶体增殖物激活受体(Peroxisome proliferatoractivated receptor gamma，PPARγ)是一种配体激活的核转录因子，调节机体糖和脂肪代谢过程，近年发现它还是一个免疫调节受体，其激动剂的抗炎、抗增殖、促凋亡特性在气道炎症的治疗方面具有潜在的价值[1-2]。本文从系统性炎症反应出发，分析COPD所致的肺动脉高压患者外周血单个核细胞中PPARγ mRNA表达水平与空腹血糖、胰岛素抵抗之间的关系，探讨COPD内分泌改变的可能机制。

　　1 资料和方法

　　1.1 研究对象

　　选择2008年7月-2009年1月期间在本院住院的COPD患者63例，其中男性41例，女性22例，年龄40～90岁，平均(70±9)岁。同期选取健康老年体检者20例作为随机对照。

　　入选标准：⑴有慢性咳嗽、咳痰或(和)呼吸困难症状;⑵FEV1<80%，FEV1/FVC<70%，支气管舒张试验阴性;⑶多普勒超声心动图测定肺动脉收缩压≥40 mmHg。分组：30例COPD患者肺动脉收缩压≥40 mmHg，为COPD合并肺动脉高压组(PAH组)，肺动脉收缩压<40 mmHg的33例患者为COPD组。

　　排除标准：⑴哮喘、支气管扩张、闭塞性细支气管炎、囊性纤维化、肺结核等;⑵COPD合并肺栓塞、肿瘤、高血压、脑梗死、脑出血、心绞痛、心肌梗塞、已诊断糖尿病、肝硬化、肾功能衰竭、风湿免疫性疾病、艾滋病、血液病如贫血;⑶患者6个月内未静脉使用或口服糖皮质激素，吸入性糖皮质激素倍氯米松剂量小于1 g/d。⑷超声心动图排除先天性心血管疾病、左心室功能衰竭、二尖瓣狭窄或反流、心包积液等。

　　1.2 实验方法

　　1.2.1 胰岛素抵抗指数:空腹静脉血2 mL加入含10%EDTA 30 μL抗凝试管中，混匀离心取上清液，按照人胰岛素放免试剂盒说明书(原子高科公司)进行胰岛素测定;空腹血糖采用葡萄糖氧化酶法测定;通过公式IRI=FPG×FIN/22.5计算IRI。

　　1.2.2 RTPCR检测PPARγ mRNA:抽取空腹静脉血4 mL，采用淋巴细胞分离液分离出单个核细胞(单核细胞、巨噬细胞、淋巴细胞)。使用TRI Reagent BD RNA(MRC)提取总RNA，样品RNA的OD260/OD280值为1.8～2.0。PPARγ引物序列：5′CAGCATTTCTACTCCACATT3′，3′ATCTCCACAGACACGAC ATT5′，222 bp。GAPDH引物序列：5′AACAGCCTCAAGATCATCAGCA3′，3′CATGAGTCCTTCCACGATACCA5′，102 bp。70 ℃ 5 min;37 ℃ 5 min;42 ℃ 60 min，70 ℃ 10 min进行逆转录。PCR反应体系20 μL，95 ℃，10 min;95 ℃，15 s;58 ℃，60 s;45个循环。测定Ct值(阈值循环数)，PPARγ mRNA的表达量相对于对照组的变化倍数以2-ΔΔCt表示，△Ct=Ct(PPARγ)-Ct(GAPDH)。

　　1.3 统计学处理

　　用SPSS 11.5软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差(x±s )表示，均数间比较采用方差分析;双变量间采用单因素相关分析。取α=0.05作为检验水准，以P<0.05为有统计学意义。

　　2 结果

　　2.1 空腹血糖异常发生率

　　COPD患者中FPG超过6.1 mmol/L的发生率达到42.8%(27/63)，而20例体检者中仅1例出现。表1可见，PAH组及COPD组患者PPARγ mRNA表达水平分别是对照组的0.213，0.003倍。表1 COPD组、PAH组、对照组FPG,FIN,IRI值

　　2.2 组间FPG、FIN、IRI的变化及与PPARγ mRNA表达

　　PAH及COPD组FPG、FIN、IRI较对照组均明显升高(P<0.05)，但PPARγ mRNA表达水平明显下降(P<0.05)，两组间FPG无显著性差异(P=0.275)，FIN、IRI则明显升高(P<0.05)，PPARγ mRNA表达下降更加明显(P<0.05)。PPARγ表达水平与FPG、FIN、IRI均呈负相关(r值为-0.476，-0.553，-0.589，P均<0.05)，IRI与PPARγ的相关性更大，IRI与FPG、FIN正相关(r值为0.785,0.96,P均<0.05)。

　　3 讨论

　　COPD以气道、肺实质慢性炎症为特征，也可引起一系列肺外不良效应，其中肺动脉高压是肺心病的关键病理环节，其肺外症状及病理过程是肺内炎症过程的系统性表现。

　　PPARγ主要参与调节胰岛素敏感组织的糖、脂肪代谢，近年发现它在多种炎症细胞、气道上皮、气道及血管平滑肌细胞及血管内皮细胞均有表达[1]。PPARγ活化后能够抑制多种炎症介质和细胞因子分泌，调节巨噬细胞活性，抑制炎症细胞、平滑肌细胞、内皮细胞增殖迁移，具有抗炎、抗增殖、促凋亡的特性，并增强糖皮质激素的靶细胞效应，减轻气道炎症，防止气道重构[1]。肺动脉高压大鼠[3]及特发性肺动脉高压患者[4]肺内及血管上PPARγ表达减少，缺乏PPARγ表达的内皮细胞注入裸鼠体内后能引起肺动脉管腔闭塞[4]，该基因缺失大鼠的肺动脉平滑肌细胞增殖明显，肺动脉压力升高，右心室肥厚，胰岛素敏感性下降，而其激动剂能够逆转上述改变[5]，减轻血管壁增厚[3]。PPARγ在COPD所致的肺动脉高压合并糖代谢异常患者中的作用目前了解不多。

　　本研究显示COPD急性发作期间空腹血糖异常发生率达到42.8%，与文献报道相近[6]。大多数病人并无糖尿病临床症状及病史，部分患者非急性发作期间单次血糖检查结果也在正常范围。既往研究发现AECOPD患者中糖耐量曲线各时点血糖水平增高,峰值下降缓慢,2 h血糖仍维持较高水平;基础胰岛水平显著降低，胰岛素释放高峰延迟到2 h后，部分患者即使在缓解期血浆胰岛素水平仍较低。本研究中PAH组及COPD组患者平均FPG升高，同时FIN及IRI也明显升高，说明胰岛素分泌量并无绝对的减少，而是胰岛素敏感组织对胰岛素的敏感性下降，最终导致空腹血糖异常。这种差异可能与纳入观察对象时排除了既往已有糖尿病患者有关。PAH组与COPD组相比，FPG水平虽然无显著性差异,但IRI升高更加明显，提示COPD发展至肺动脉高压时胰岛素抵抗更为严重。

　　COPD患者血糖调控异常的具体机制目前尚不明确，可能与下列因素有关，缺氧和(或) 二氧化碳潴留、感染、酸碱平衡紊乱等导致肾上腺素、胰高血糖素、皮质醇、生长激素等分泌增多;胰岛β细胞功能受损，肝内葡萄糖激酶活性低下, 糖原合成障碍，葡萄糖无氧酵解增加, 葡萄糖利用障碍;个体易感性在糖代谢异常发生中起一定作用。近年发现COPD合并营养不良的患者的骨骼肌及脂肪细胞中PPARγ表达下调[7]。PPARγ表达下调及高血糖刺激可导致胰岛素信号通路下调，尤其是影响胰岛素受体-β磷酸化，降低葡萄糖摄取。PPARγ激动剂通过促进IRS2、PI3K、GluT4基因表达，增加胰岛素受体β的磷酸化，调节糖代谢酶转录多个环节促进葡萄糖摄取，从而改善外周组织胰岛素敏感性[8]。

　　本实验结果提示，COPD患者外周血单个核细胞中PPARγ表达下降，PAH组患者PPARγ mRNA表达下降更加明显。FPG及IRI升高与PPARγ表达下降具有较好的相关性。肺动脉压力升高与PPARγ表达下降也具有良好的相关性(r=-0.683)，因而推测PPARγ信号通路可能参与了COPD继发肺动脉高压以及内分泌改变的病理生理过程，COPD血糖调控异常的机制可能与低氧血症、肺外炎症造成外周组织PPARγ表达下降，胰岛素敏感性下降有关。

　　合并代谢综合征的COPD患者的炎症介质水平明显升高[9-10]。由于空腹血糖过高或糖耐量异常的患者中每年有5%～10%发展为糖尿病，COPD患者年龄较大、长期吸烟，慢性气道炎症持续存在，具有糖尿病患病危险因素。糖尿病患者肺功能减退程度与其病程密切相关，糖尿病合并COPD时肺功能进一步下降，良好的血糖控制一定程度上能延缓肺功能恶化的进展[11]。血糖调控机制受损的高危人群发展为糖尿病的进程能够被PPARγ激动剂(罗格列酮)延缓，显著改善胰岛素敏感性和β细胞功能，稳定地控制高血糖状态[12]，提示在COPD的临床管理中，更需重视肺外效应和合并症对患者生活质量的影响。

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