慢性阻塞性肺病患者血清钙镁水平与肺功能关系的研究

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慢性阻塞性肺病患者血清钙镁水平与肺功能关系的

研究

作者：付桂梅作者单位：山东新汶矿业集团公司中心医院，山东新汶271219

【摘要】目的：本研究旨在观察慢性阻塞性肺疾病(COPD)急性期与稳定期患者血清钙、镁水平的变化，探讨血清钙、镁在COPD 急性期和稳定期的变化与肺功能的关系。方法：选取已确诊COPD 患者30例，采用自身对照的方法，分别对COPD急性期和稳定期患者及正常对照组30例测定血清钙、镁，同时测量其肺功能指标。结果：COPD急性期与稳定期患者血清钙、镁与健康对照组相比明显降低(均为P<0.05);COPD患者血清钙、镁的变化在急性期与稳定期之间差异不显著(均P>0.05);COPD急性期患者血清钙与肺功能指标

FEV1、FVC、FEV1/FVC存在显著正相关(分别为r=0.364,

P<0.05;r=0.454,P<0.05;r =0.452,P<0.05);血清镁与肺功能指标FEV1、FVC、FEV1/FVC之间存在显著正相关(分别为r=0.387，P<

0.05;r=0.434，P<0.05;r=0.476，P<0.01)。结论：不论急性期还是稳定期COPD患者其血清钙、镁含量均低于正常对照组;COPD患者血清钙、镁含量与肺功能呈显著正相关。在某种程度上可反映COPD病情的严重程度。

【关键词】慢性阻塞性肺疾病血清钙血清镁肺功能

1 对象和方法

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1.1 研究对象

1.1.1 对象选择

正常对照组(第I组)：于2006年6月选取我院体检中心健康体检者30例，其中男性13例，女性17例，平均年龄(63.37±6.82)岁，经详细询问病史，查体，血、尿常规、肝肾功能和胸部X线片检查，证实为健康人。

慢性阻塞性肺疾病(COPD)急性期患者(第III组)：从2005年12月至2006年6月我院呼吸科住院患者中选取COPD患者30例，诊断符合根据美国胸科协会(ATS)和欧洲呼吸协会(ERS)颁布的"慢性阻塞性肺疾病诊断和治疗指南"[1]和2002年中华医学会呼吸病学分会慢性阻塞性肺疾病学组制定的《慢性阻塞性肺疾病诊治指南》[2]。COPD急性期患者，其中男性15例，女性15例，平均年龄(65.23±11.60)岁。

COPD稳定期患者(第II组)：所选的30例COPD急性期住院患者经治疗病情好转出院后至少1个月，期间未再发生急性发作及其他炎性疾病者，嘱其回访，入组28例，失访2例。

1.2 标本的采集与处理

1.2.1 肺功能指标的采集

使用德国CUSTO肺功能检测仪，用力肺活量(FVC)：即以爆发力、快速、用力、深长呼吸时所测得的肺活量，并可得到FVC 曲线(F—V曲线)与呼气流速峰值(PEF)，要求测定过程中呼气时间不少于6 s，且要有≥2 s的平段，每次至少要有3个合格曲线，

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总次数<8次，环境温度在17℃至40℃之间。可以得到1 s用力呼气容积(FEV1)和1 s用力呼气容积占用力肺活量的百分比(FEV1%即FEV1/FVC)。

1.2.2 血清标本的采集与测定

受试者于次日晨起6∶00～10∶00空腹，自肘正中静脉不加抗凝剂取静脉血10 ml，室温静置2 h，于离心机以3 000 r/min离心15 min，取血清4 ml测定血清钙、镁。使用日立7170A全自动生化分析仪测定血清钙、镁，试剂购自罗氏公司，血清钙测定采用终点比色法，血清镁测定采用二甲苯胺蓝法。

1.3 统计学方法

本实验采用SPSS 11.5统计软件进行统计分析，数据用±s 表示，计数资料采用Χ2检验，计量资料采用t检验、F检验。

2 结果

2.1 一般资料

COPD组和健康对照组在年龄、身高、体重和体重指数(BMI)上无统计学差别(P>0.05)，性别经Χ2检验无统计学差异(Χ2=0.268，P>0.05)。

2.2 COPD组与对照组血清钙、镁比较

见表1。表1 对照组与COPD组血清钙、镁指标(略)注：*与I组相比P<0.05 ，**与Ⅰ组相比P<0.01。

2.3 COPD稳定期与急性期患者肺功能指标比较

COPD稳定期患者肺功能指标FEV1%、FVC%、FEV1/FVC%

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略高于COPD急性期患者，但差异无统计学意义(均P>0.05)，见表2。表2 COPD稳定期和急性期患者肺功能指标(略)

2.4 血清钙、镁与肺功能的关系

血清钙与FEV1呈正相关(r=0.364,P<0.05),与FVC呈正相关(r=0.454,P<0.05)，与FEV1/FVC呈正相关(r=0.452,P<0.05);血清镁与FEV1呈正相关(r=0.387,P<0.05),与FVC呈正相关(r=0.434,P<0.05),与FEV1/FVC呈正相关(r=0.476,P<0.01)，见图1、图2。

3 讨论

COPD是呼吸系统常见病、多发病，近年来又对COPD概念重新定义：是一种具有气流受限特征的可以预防和治疗的疾病，气流受限不完全可逆、呈进行性发展，与肺部对香烟烟雾等有害气体或有害颗粒的异常炎症反应有关。COPD主要累及肺脏，也可引起全身(或称肺外)的不良效应[2]。临床主要表现为慢性咳嗽、咳痰、呼吸困难及肺功能受损，其病理改变主要为气道、肺实质、肺血管的慢性炎症为特征。随着分子生物学的发展，对本病的认识已逐渐加深，钙、镁等元素对COPD的发生和发展的作用影响日益受到关注。

Ca、Mg的生理作用及其在COPD中的含量变化对COPD的影响钙在维持人体正常结构与功能中起重要作用。虽然钙的日需量和排出量经常有很大的变化，但人体细胞内外液的浓度是相对稳定的。细胞外液中钙仅占总量的0.1%左右。正常人血清钙为9 mg/dl～11 mg/dl[(2.38±0.02)mmol/L,2.25 mmol/L～2.75 mmol/L]。一般实验室测定血浆钙或血清钙，离子钙测定较困难。钙的吸收可分为肠道吸收与

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肾小管再吸收，其排泄途径经人体排泄物排出体外[3]。

COPD患者血清Ca降低原因较为复杂，可能涉及多个因素。从理论上说，低钙血症与甲状旁腺功能、肾功能、营养状态、蛋白质代谢、钠钾镁代谢、酸碱度以及钙离子通道活性有关。从入选标准及排除标准基本排除甲状旁腺功能、肾功能不全等原因引起COPD患者低血钙。推测其可能机制为：长期营养不良摄钙不足COPD患者长期的慢性缺氧，胃肠道静脉瘀血,食欲不振，且肝肠循环障碍，肠黏膜老化均影响钙的肠道吸收，故COPD患者处于摄入不符排出的负钙平衡。

钙与气道管径的调控气道管径正常是由迷走神经张力调控的，但气道病时管径狭窄，气道平滑肌是气道管径的主要决定因素，就分子水平而言，气道平滑肌收缩状态是细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)决定的。气道平滑肌细胞被致痉物(spasmogen)激活，[Ca2+]i迅速增高，可从静息时的约100 nm激增至1 Μm～10 Μm。收缩所需的钙，可能来自细胞外钙离子，即循电化和浓度梯度下行，经钙通道进入细胞，亦可来自细胞内贮备。大多数致痉原皆可在细胞外钙离子缺如的情况下，促使气道平滑肌收缩，提示收缩所需Ca2+当在细胞内，其机制可能是通过刺激磷酸肌醇(PI)水解从而释放出细胞内钙离子[4]。

钙通道活性异常因为活体细胞赖以获得能量的重要条件之

一就是细胞内含钙极低而细胞外含钙极高。COPD合并呼吸衰竭因低氧可直接刺激血管平滑肌，使平滑肌细胞膜对Ca2+通透性增高，细胞膜除极，Ca2+内流增加，引起平滑肌收缩。或低氧使血管周围肥

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大细胞除极，Ca2+内流，使活性介质如白细胞三烯释放，血管平滑肌收缩。另外，缺氧时Ca2+内流增加以及由此产生的细胞能量不足，钙泵衰竭，可致红细胞僵硬，变形功能丧失，血小板聚集致微循环障碍。当细胞外钙浓度降低，细胞内钙含量增加，使支气管平滑肌收缩，气道黏液分泌增加。因此，Ca2+的大量内流，细胞外的Ca2+缺乏，在COPD发病机制中起重要作用[5]。

钙作为第二信使在细胞增殖活化的信号传递过程中起重要

作用，它能把得之于细胞表面的刺激信号传递到细胞核内，启动一系列细胞内反应，引起基因表达，使细胞增殖分化。中性粒细胞(PMNs)在吞噬杀菌过程中，细胞本身发生了一系列活性变化，而使COPD

患者PMNs吞噬杀菌活性降低，可能为血钙降低导致细胞内游离钙减少所致，故缺钙可引起体液免疫和T细胞功能低下。

镁在人体中含量约为20 g～30 g，在血浆中，镁的浓度大约为3.6 mg/100 ml。Mg2+的含量在人体阳离子中占第四位，是软组织中主要的阳离子之一。在细胞中，Mg2+的含量居阳离子的第二位。

近年来，提出Mg2+为Ca2+阻滞剂的观点[6]，Mg2+抑制缺氧性肺血管收缩[7]，反之，低Mg2+状态可增强缺氧性肺血管的收缩。细胞外液低Mg2+促进细胞Ca2+内流[8]，出现细胞外低Ca2+。细胞内Ca2+浓度增加是血小板激活和肺血管平滑肌细胞(VSMC)收缩的启动步骤，使其大量血小板粘附凝集于受损的肺血管内形成微血栓并释放缩血管物质而加重肺动脉高压。细胞外低Mg2+使细胞内Ca2+蓄积，从而加重VSMC的收缩，故缺Mg2+在VSMC Ca2+增加的机

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制中有重要作用。

同时，Mg2+对细胞cAMP的水平的影响其重要作用。镁离子激活了细胞膜上的腺苷酸环化酶，促使ATP生成cAMP增多，cAMP/cGMP比值上升，并通过激活蛋白激酶及ATP酶，稳定膜电位，从而解除气道痉挛，改善缺氧状态，改善肺循环;镁离子是天然的钙拮抗剂，通过竞争钙结合位点，抑制钙内流，减少细胞内钙离子浓度，从而缓解气道平滑肌痉挛，使支气管扩张;镁离子使运动神经末梢乙酰胆碱的释放减少，对抗乙酰胆碱对平滑肌细胞的兴奋作用，直接解除平滑肌痉挛，缓解气道狭窄，改善肺的通气和换气功能;镁离子通过上调Β2受体的亲和力，提高Β2受体功能，从而发挥支气管扩张

效应。临床实验证明镁离子还可降低气道高反应性

(airway hyper

responsiveness AHR)抑制肥大细胞释放炎症介质，抑制炎症反应，预防气道重塑和肺结构的改变，提高其气道阻塞的可逆化程度，降低对气道刺激的高反应状态，从而预防和缓解COPD的症状[9]。

由此可见，钙、镁等元素在调节细胞活性、酶的功能以及机体免疫等方面发挥着重要作用。由于其在各种免疫炎症细胞中发挥着不可替代的作用，可以直接或间接调节细胞因子的分泌和活性，国内外有报道显示COPD患者钙、镁降低[10，11]，这与我们的实验结果相一致。本研究结果显示，随着COPD患者病情的加重，血清中的钙、镁水平随之降低，而且降低的程度与肺功能呈显著的正相关，因此，钙、镁在体内的水平在某种程度上可反映COPD病情的严重程度，对COPD感染的早期预防、诊断和治疗具有重要的临床意义。

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【参考文献】

[1]Celli BR, MacNee W. ATS/ERS Task Force. Standards for the diagnosis and treatment of patients with COPD: a summary of the ATS/ERS position paper. Eur Respir J, 2004,23:93294

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[3]江正辉.临床水、电解质及酸碱平衡[M].第1版.重庆出版社：1992.

[4]Kotlikoff MJ.Channel in airway smooth muscle，in Coburn(ed)，AirwaySmooth Muscle in Health and Disease，New York，Plenum，1989：169182.

[5]张宏，张宁.慢性肺心病合并呼衰患者血清钙离子浓度的改变[J].天津医学院学报，1994，18(2)：4041.

[6]Iseri LT, French TH. Magnesium; Nature,s physiologic calcium blocker[J]. Am Heart J,1984,108:118.

[7]Cropp GJA. Reduction of hypoxic pulmonary vasoconstrction by magnesium chloride[J].J Appl physiol,1986,24:755.

[8]吴凝萃，于润江，李艳玲，等.慢性肺心病与红细胞镁改变[J].中华内科杂志，1987(4)228.

[9]玉珍.镁剂在呼吸系统疾病的临床应用进展[J].西藏医药

杂志，2006，27(4)：2224.

[10]Aziz HS, Blamoun AI, Shubair MK,et al.Serum magnesium

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levels and acute Exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease: a retrospective study[J].Ann Clin Lab Sci，2005,35(4):423427.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zy5l.html