支气管肺发育不良患儿血清25-羟维生素D3水平与潮气呼吸肺功能及呼出气一氧化氮的相关性研究

杨凯婷,侯 琳,关 婷,李文康,李 榕,陈雨天,舒桂华

(1.江苏省苏北人民医院新生儿科,江苏 扬州 225001;2.大连医科大学,辽宁 大连 116044;3.扬州大学,江苏 扬州 225001)

支气管肺发育不良(bronchopulmonary dysplasia,BPD)是一种新生儿慢性肺疾病,是婴幼儿期慢性呼吸系统疾病的主要病因,发病率逐年上升。其病因包括多种因素,涉及肺泡发育不成熟、氧中毒、炎性反应参与等[1]。目前有关BPD发病机制有多种说法,近年来诸多学者研究认为,25-羟维生素D3[25(OH)D3]与BPD关系密切[2-3]。陈慧等[4]通过新生大鼠实验证实,维生素D不仅参与肺泡成熟和肺血管生成过程,还可通过减少干扰素-γ等炎性因子的分泌及抑制趋化因子的表达,从而减轻肺部炎症、改善高氧所致肺损伤,有效缓解BPD疾病发展。另有研究发现,补充适量维生素D3不仅防止高氧诱导的新生鼠肺损伤,而且在一定程度上改善其潮气呼吸肺功能[5]。Zhang等[6]发现25(OH)D3通过抑制一氧化氮(nitric oxide,NO)释放,减少T细胞因子释放,降低BPD患儿气道炎症反应。尽管如此,目前国内尚无BPD患儿早期血清25(OH)D3水平与潮气呼吸肺功能及呼出气一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide,FeNO)关系的文献报道。本研究通过测定BPD患儿25(OH)D3水平、潮气呼吸肺功能及FeNO,探讨BPD患儿血清25(OH)D3水平与潮气呼吸肺功能及FeNO的相关性,评估早期血清25(OH)D3水平反映BPD患儿远期潮气呼吸肺功能及FeNO的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年8月至2022年8月大连医科大学附属苏北人民医院新生儿重症监护病房(newborn intensive care unit,NICU)收治的胎龄<32周且有常频机械通气应用指征的早产儿132例作为研究对象,中途放弃、死亡、失访共4例,实际纳入128例。根据BPD专家共识及指南[7]将其分为BPD组(48例)和非BPD组(80例);根据血清25(OH)D3水平将48例BPD患儿分为维生素D充足(≥50.0nmol/L)组(6例)、维生素D不足(37.5～50.0nmol/L)组(18例)和维生素D缺乏(<37.5nmol/L)组(24例)[8]。本研究均征得患儿家属知情同意并签署知情同意书,并经江苏省苏北人民医院医学伦理委员会批准(伦理编号:2022ky274)。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准:出生后24h内转至NICU;胎龄<32周;符合机械通气标准[9](以下具备其中之一者):①频繁的呼吸暂停,经药物或持续气道正压通气(continuous positive airway pressure,CPAP)干预无效;②符合新生儿呼吸窘迫综合征(neonatal respiratory distress syndrome,NRDS)相关Ⅲ～Ⅳ级影像特征;③吸入气中的氧浓度分数(fraction of inspiration O2,FiO2)>0.6～0.7,动脉血氧分压(arterial oxygen tension,PaO2)<50～60mmHg或经皮血氧饱和度(transcutaneous oxygen saturation,TcSO2)<85%(紫绀型先天性心脏病除外);④动脉血二氧化碳分压(arterial partial pressure of carbon dioxide,PaCO2)>60～65mmHg,伴有持续性酸中毒(pH值<7.20);⑤存活时间≥28d。

排除标准:①先天性疾病或染色体异常;②遗传代谢性疾病;③生后28d内转院、中途放弃或死亡;④纠正胎龄40周失访或无法完成潮气呼吸肺功能及FeNO检测者;⑤病历资料不全者。

1.3 呼吸机撤离指征

①当患儿原发病好转、感染基本得到控制、一般状况好、血气分析正常时应逐渐降低呼吸机参数,锻炼和增强自主呼吸。一般先降低FiO2和吸气峰压(peak inspiratory pressure,PIP),然后再降低呼吸频率(respiratory rate,RR),同时应观察胸廓起伏、监测SaO2及动脉血气结果;②当PIP≤18cmH2O,呼吸末正压(positive end-expiratory pressure,PEEP) 为2～4cmH2O,RR≤10次/分钟,FiO2≤0.4时,动脉血气结果正常,可考虑撤机[9]。

1.4 观察指标

1.4.1 血清25(OH)D3水平的测定

所有新生儿于出生第3天行外周静脉血采集,抽取静脉血2mL后置于抗凝管中,3 000r/min速率离心10min,分离血清并置于-80℃冰箱中保存备检,采用酶联免疫吸附分析法检测血清25(OH)D3的水平并进行分组。

1.4.2 潮气呼吸肺功能检测

在患儿校正胎龄40周时,使用德国CareFusion公司生产的MasterScreen Pneumo潮气呼吸肺功能仪进行检测。检测前先校准所有设备的湿度、容量,同时维持恒定的温度;然后取10%的水合氯醛(0.5mL/kg)灌肠,让患儿处于睡眠状态。将患儿置于仰卧位,于非快速动眼睡眠期使用面罩扣紧其口鼻,用食指与中指压住其鼻翼两侧;通过肺功能仪得到测量数据。所有患儿均进行3次测试,每次进行20个规律呼吸周期,记录达峰时间比(the ratios of time to peak expiratory flow and expiratory time,TPTEF/TE)、达峰容积比(the ratios of volume to peak expiratory flow and expiratory volume,VPEF/VE),用肺功能仪对其平均值进行计算,并监测完善肺功能检查时患儿身长、体质量。该检测由有儿童肺功能专业资质的同一医师完成。

1.4.3 FeNO检测

在纠正胎龄40周且可完全经口喂养时,将患儿置于环境NO低于5ppb,采用离线潮气呼吸法测量其FeNO水平,确保患儿检测前12h未使用支气管扩张剂或雾化吸入糖皮质激素,使患儿处于睡眠状态且有稳定的呼吸规律。将面罩覆盖于患儿口鼻,呼出气体存放于专门的集气袋,连接尚沃纳库伦FeNO分析仪(无锡市尚沃医疗电子股份有限公司生产,型号:Sunnou-CA2122)测定3次,取平均值作为最终结果。该检测由具有儿童肺功能检测专业资质的同一医师完成。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 BPD组和非BPD组患儿一般资料比较

BPD组与非BPD组性别、分娩方式、出生体重、胎龄、1 min及5 min Apgar评分差异均无统计学意义(P>0.05);而BPD组的吸氧时间、住院时间高于非BPD组,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 BPD组与非BPD组一般资料比较Table 1 Comparison of general data between BPD group and non-BPD group

2.2 BPD组与非BPD组维生素D水平比较

BPD组患儿血清25(OH)D3水平显著低于非BPD组,差异有统计学意义(t=-5.688,P<0.01),见表1。BPD组的维生素D不足、缺乏比例均高于非BPD组,而维生素D充足比例则低于非BPD组,差异有统计学意义(P<0.05),见表2。

表2 两组血清25(OH)D3水平比较 [n(%)]Table 2 Comparison of serum 25(OH)D3 levels between the two groups [n(%)]

2.3 BPD组不同血清25(OH)D3水平患儿的潮气呼吸肺功能及FeNO比较

BPD患儿不同血清25(OH)D3水平下潮气呼吸肺功能各指标(TPTEF/TE、VPEF/VE)差异有统计学意义(P<0.05); BPD患儿不同血清25(OH)D3水平下FeNO差异有统计学意义(P<0.05),见表3。血清25(OH)D3水平越高,其TPTEF/TE、VPEF/VE越高,FeNO则越低。

表3 BPD组不同维生素D水平患儿的潮气呼吸肺功能及FeNO的比较Table 3 Comparison of tidal respiratory lung function and FeNO in children with different vitamin D levels in the BPD group

2.4 BPD患儿血清25(OH)D3水平与潮气呼吸肺功能及FeNO的相关性

BPD患儿血清25(OH)D3水平与潮气呼吸肺功能指标(TPTEF/TE、VPEF/VE)均呈显著正相关(r值分别为0.921、0.806,P<0.05);而与FeNO呈显著负相关(r=-0.749,P<0.05),见表4、图1、图2。

图1 血清25(OH)D3水平与TPTEF/TE、VPEF/VE关系的散点图Fig.1 Scatter diagrams of correlations among serum 25(OH)D3 level in relation to TPTEF/TE,VPEF/VE

图2 血清25(OH)D3水平与FeNO关系的散点图Fig.2 Scatter diagram of correlations among serum 25(OH)D3 levels in relation to FeNO

表4 BPD患儿血清25(OH)D3水平与 TPTEF/TE、VPEF/VE及FeNO的相关性Table 4 Correlation of serum 25(OH)D3 levesl and TPTEF/TE,VPEF/VE and FeNO in BPD group

3 讨论

3.1 血清25(OH)D3与BPD

血清25(OH)D3由维生素D在肝脏25-羟化酶的作用下形成,其在出生后24～48h内迅速下降,之后趋于稳定[10]。近年来,国内外研究发现,25(OH)D3不仅在骨骼矿化中起决定性作用,还参与新生儿疾病如NRDS、新生儿高胆红素血症、新生儿败血症等发生、发展过程[11]。随着研究的深入,国外不少学者发现,维生素D缺乏或不足与新生儿BPD等疾病密切相关[12-16]。

本研究通过比较两组血清25(OH)D3水平,发现BPD组血清25(OH)D3水平高于非BPD组,差异有统计学意义(P<0.05),表明BPD与血清25(OH)D3相关,与Ustun等[17]研究结论一致;本研究结果显示BPD组维生素D不足、缺乏比例均高于非BPD组,维生素D充足比例则低于非BPD组,差异具有统计学意义(P<0.05),进一步表明25(OH)D3可能参与了BPD的发生与发展。究其原因,可能是25(OH)D3缺乏或不足一方面使Ⅱ型肺泡上皮细胞表面的特异结合位点减少,导致Ⅱ型肺泡上皮细胞成熟障碍;另一方面抑制了肺表面活性磷脂与蛋白的结合,减少肺表面活性物质的分泌,大大降低了肺发育的成熟度,加重BPD的进展[18]。另有研究认为,25(OH)D3作为免疫调节剂介导单核细胞分化为巨噬细胞的过程,通过调节Toll样受体的表达、NK细胞的功能及下调粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子,促进气道上皮细胞分泌抗菌肽,减少炎症因子的分泌,同时加速诱导免疫应答,在BPD发展过程中起积极作用[18]。

3.2 BPD患儿血清25(OH)D3与潮气呼吸肺功能

早产儿往往肺发育不成熟,免疫功能不完善;高氧暴露、有创通气等高危因素使BPD患病率逐年增长,BPD患儿远期肺功能常常较差[19]。积极完善BPD患儿肺功能检测有助于了解其肺功能及肺生理情况,但因婴幼儿不能主动配合,无法使用传统的用力呼气肺功能检测,而潮气呼吸肺功能检测安全、无创,无需受试者理解、配合及特殊的呼吸动作等,并且能敏感、较准确地反映患儿肺容量和通气功能的变化[20]。本研究通过比较BPD患儿不同血清25(OH)D3水平下潮气呼吸肺功能指标(TPTEF/TE、VPEF/VE),结果显示血清25(OH)D3水平越高的患儿,其TPTEF/TE、VPEF/VE越高,国外Konstantinopoulou等人[18]的研究结果也证实了该结论,说明早期血清25(OH)D3水平与BPD患儿远期潮气呼吸肺功能有关。原因可能由于血清25(OH)D3一方面促进早产儿肺发育,另一方面,其作为免疫调节剂可加速免疫应答、减轻炎症因子及介质的释放等在减缓BPD发生、发展过程中发挥重要作用,从而改善BPD患儿潮气呼吸肺功能[21-22]。有文献报道,25(OH)D3缺乏或不足使肺上皮-间质细胞分化缓慢,影响肺间质生长过程,减低肺活量并限制患儿的潮气呼吸肺功能,补充25(OH)D3可促进肺泡上皮-间质信号传导进一步刺激肺泡发育成熟,在一定程度上抑制气道平滑肌增殖,降低气道阻力,提高肺容量,同时该研究特别指出补充500IU/kg 维生素D3可明显改善患儿潮气呼吸肺功能[15]。

3.3 BPD患儿血清25(OH)D3与FeNO

NO是由人体产生且具有生物活性的调节因子,其在诱导型NOS(inducible nitric oxide synthase,iNOS)催化下主要参与炎症性疾病的发生发展过程,临床上FeNO是反映气道Ⅱ型炎症的生物学指标[23]。BPD患儿由于肺发育受限和损伤,往往存在气道炎症及气流受限,故新生儿期FeNO水平高于健康婴儿,且与BPD的严重程度呈线性相关[24]。BPD预后差,如不及早干预便会引发支气管哮喘、咳嗽变异性哮喘及过敏性咳嗽等高反应性气道疾病;FeNO作为气道炎症指标对BPD的远期预后治疗有一定指导价值[25]。目前国内外有关血清25(OH)D3与FeNO的关系研究甚少,本研究通过比较BPD不同血清25(OH)D3水平下FeNO水平,发现血清25(OH)D3水平越低,FeNO值越高,说明早期血清25(OH)D3水平与BPD患儿嗜酸性粒细胞气道炎症存在一定关联。其原因可能是血清25(OH)D3水平低下时,BPD患儿肺部促炎因子与抗炎因子比例失衡,气道中的炎症因子(如白细胞介素-1、γ-干扰素、肿瘤坏死因子-α)作用于核转录因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)刺激巨噬细胞产生大量NO,由于BPD患儿肺毛细血管修复能力差,导致肺部对NO的清除率下降,最终使FeNO水平升高[24];高水平25(OH)D3通过抑制NF-κB通路,减少NO及炎症因子的释放,降低机体炎症反应,进一步减轻BPD的炎症损伤[26-27]。

3.4 小结

本研究结果同时显示,BPD患儿血清25(OH)D3水平与潮气呼吸肺功能指标TPTEF/TE、VPEF/VE呈显著正相关,与Lu等[28]研究结果一致,进一步表明早期血清25(OH)D3水平可反映BPD患儿远期潮气呼吸肺功能;而血清25(OH)D3水平则与FeNO呈显著负相关,同样进一步提示早期血清25(OH)D3水平亦可反映BPD患儿嗜酸性粒细胞气道炎症水平。

综上所述,维生素D缺乏或不足与早产儿BPD有关,BPD患儿维生素D水平与潮气呼吸肺功能呈正相关,而与嗜酸性气道炎症水平呈负相关;早期维生素D水平能有效评估BPD患儿远期潮气呼吸肺功能及FeNO的改变,可用于指导临床工作中早期干预,对改善BPD患儿预后具有一定的临床价值。但本研究为单中心小样本研究,研究周期短,下一步仍需大样本、多中心深入研究。