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第二节 吸烟与慢性阻塞性肺疾病
慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD,简称慢阻肺)是一种可以预防和治疗的常见疾病,其特征是持续存在的气流受限,气流受限呈进行性发展,伴有气道和肺对烟草烟雾等有害气体或有害颗粒所致慢性炎症反应。在我国,慢阻肺是严重危害人民身体健康的重要慢性呼吸系统疾病,据最新的调查 [10],国内40岁以上成人中慢阻肺患病率为8.2%,其中男性为12.4%,据此推测全国约有慢阻肺患者3800万名。
一、吸烟是慢阻肺最重要的病因
人类于1870年已开始认识到吸烟与肺部疾病的相关性,但直至20世纪70年代才真正明确吸烟与肺气肿的关系,20世纪80年代才正式提出吸烟为慢阻肺发生的主要因素。目前,国内外大量流行病学研究表明,吸烟与慢阻肺的发生密切相关,吸烟者中慢阻肺的发病率显著高于不吸烟者。正在吸烟者患慢阻肺的风险是非吸烟者的3.51倍,而戒烟者患慢阻肺的风险显著低于正在吸烟者,为非吸烟者的2.35倍 [11]。国内外多项研究也表明,吸烟与慢阻肺之间存在剂量反应关系。吸烟指数为5包年以下、6~20包年、21~45包年的吸烟者患慢阻肺的风险分别是非吸烟者的1.13倍、1.68倍和3.14倍。开始吸烟年龄在14岁以前、14~18岁的吸烟者患慢阻肺的风险分别是非吸烟者的3.12倍和2.11倍,提示吸烟量愈大、吸烟时间愈长、开始吸烟的年龄愈早,患慢阻肺的危险性愈大 [11]。
二、吸烟导致慢阻肺的病理生理机制
吸烟可诱发炎症机制。烟草烟雾中的有害气体或有害颗粒刺激呼吸道,可引起外周气道和肺泡的炎性反应,激活巨噬细胞、中性粒细胞和CD8 +T淋巴细胞等炎性细胞释放白介素-8、白三烯B 4、肿瘤坏死因子-α等主要细胞因子和炎性介质,释放出大量蛋白酶,造成肺实质的破坏和刺激气道黏膜过度分泌而形成慢性支气管炎。
吸烟还可增加氧化应激反应。烟草烟雾中存在氧自由基、氮氧化物(NO X)等大量氧化剂,被激活的炎症细胞(包括中性粒细胞、巨噬细胞)也能产生内源性氧化剂。这些氧化剂可引起粒细胞聚集、诱导中性粒细胞释放蛋白酶、抑制抗蛋白酶系统、引起α 1-抗胰蛋白酶缺乏,破坏肺弹力纤维,造成肺泡壁损伤;并引起黏液分泌增加、血浆外漏、支气管痉挛狭窄,导致气道阻塞、呼气受阻、残气增加,诱发慢性阻塞性肺气肿的形成。
三、吸烟对慢阻肺患者的危害
吸烟影响着慢阻肺的发生、发展、疗效、转归和预后等过程。当吸烟者气道损伤发展到气流受限,就已经发生慢阻肺了。研究证实,如果已患有慢阻肺仍继续吸烟,就会增加慢阻肺患者的呼吸道症状,损害其肺功能,降低慢阻肺患者对治疗的反应,增加其患病率、住院率和死亡率。
1.增加呼吸道症状
慢阻肺的主要临床症状是咳嗽、咳痰、喘息和呼吸困难。慢阻肺患者吸烟时,烟草中的有害物质继续损害气道上皮细胞,并刺激气道感觉神经末梢,反射性使黏液分泌继续增加;并减弱慢阻肺患者的纤毛运动,降低巨噬细胞吞噬功能,使气管黏液流通速率显著减低,气道净化能力继续下降,支气管黏膜充血水肿、黏液聚集更多,临床上表现为咳嗽、咳痰增多。
慢阻肺患者呼吸道黏液过度分泌,阻塞气道,同时慢性炎症使呼吸道黏膜增厚,及吸烟刺激黏膜下感受器,引起支气管平滑肌收缩,导致呼吸道狭窄、呼气受阻,临床上表现为喘息增多。
慢阻肺患者吸烟时,烟雾中的大量氧化剂加重蛋白酶-抗蛋白酶系统的失衡,破坏肺弹力纤维,造成气道陷闭,导致肺泡过度扩张和破坏,残气增加,气体交换减少,肺气肿进展,临床上表现为呼吸困难增多。
2.损害肺功能
(1)肺通气功能下降:
吸烟早期,吸烟者多没有出现呼吸道症状,或只有咳嗽、咳痰,但无明显的呼吸困难。常规肺功能指标,如用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积(FEV 1)、一秒率(FEV 1/FVC)等,尚在正常范围,此时吸烟对肺功能的影响主要为小气道功能的损伤,表现为小气道阻力增加,呼气中期流量指标如最大呼气中期流量(MMEF)、50%肺活量位时的呼气流量(FEF 50%)、75%肺活量位时的呼气流量(FEF 75%)等指标下降。
随着吸烟年限与数量的增加,肺功能的损害越来越严重,当累及大气道时,表现为肺通气功能及小气道功能均下降,肺活量(VC)、FVC、FEV 1、最大自主通气量(MVV)、MMEF、FEF 50%、FEF 75%等指标同时下降。
(2)肺弥散功能下降:
长期吸烟除了可造成气道阻塞外,还可损伤血管系统,吸烟所产生的一氧化碳能损伤动脉管壁内皮细胞,加速动脉硬化的发展。肺细动脉壁硬化增厚,管腔变小则血流量减少,使肺脏的气体交换功能下降,表现为肺一氧化碳弥散量(DLCO)下降。
(3)运动耐量下降:
慢阻肺患者由于气道阻塞,肺顺应性下降,导致通气阻力和呼吸做功增加,呼吸肌易于疲劳,为此运动时可表现为耐量下降。即使在慢阻肺早期,尚未出现典型的呼吸困难,已发生运动耐量下降。而且,随着肺功能损害程度的加重,运动耐量呈进行性的下降。研究表明 [12],吸烟的慢阻肺患者与不吸烟的慢阻肺患者相比残气量(RV)增高更明显,通气效率降低更明显,摄氧能力下降更明显,心血管功能受损更严重,运动耐力减退更严重,使慢阻肺患者病情更为严重。戒烟后的慢阻肺患者其心肺运动功能明显优于未戒烟的慢阻肺患者。同时吸烟量越多,对于慢阻肺患者的心肺功能损害,尤其在肺部过度充气状态加重、通气效率下降、心肺摄氧能力下降时更为明显。
3.慢阻肺患者继续吸烟加速肺功能老化
人的肺功能随着年龄而变化。出生以后,随着年龄的增长,身体不断地生长发育,呼吸器官也渐趋成熟,而肺功能也随之逐渐增加,20~25岁左右到达最高峰。此后,随着年龄老化,呼吸器官出现组织退变,肺泡及肺弹力纤维减少,胸廓顺应性降低,呼吸肌疲劳衰竭,即使是无症状和体征的正常人也存在肺功能的逐渐减退,其FEV 1下降大约20~30ml/年。如图1-2所示,不吸烟者或对吸烟不敏感者,其肺功能在25岁以后是随着年龄的增长而缓慢下降的。
图1-2 吸烟对肺功能的影响
但对烟草有易感性者(10%~15%)如果吸烟就会导致肺功能下降加速,以致很快就达到功能障碍的程度。当肺功能下降至FEV 1/FVC小于0.7时,即可诊断为慢阻肺。当FEV 1下降至正常预计值的50%以下时,就会出现活动后气促、呼吸困难等临床表现。当FEV 1下降至正常预计值的30%以下时,患者活动能力丧失。如果及时戒烟,肺功能的下降速率将会减缓。戒烟年龄越早,肺功能下降亦越缓慢。
但如果已发展至慢阻肺仍吸烟,烟草烟雾中的有害物质可加重肺组织损伤,由于其组织修复能力减弱,免疫功能下降,易反复感染,两者互相影响,肺组织损伤严重,随着吸烟量增加、烟龄延长等,肺功能下降更快,其FEV 1下降的速度会较同龄人加快1倍,尤其是肺功能中度损害的慢阻肺吸烟者其下降的速度较正常人加快2~3倍,甚至达到80~100ml/年。
慢阻肺发病早期一般只表现为咳嗽、咳痰,或可能仅在活动量大时才出现明显气短症状。但若不及时诊治,随着肺功能逐渐受损、通气受限逐步加剧,可发展为走平路甚至坐着也气促、呼吸困难,生活质量严重受影响。因此,为了慢阻肺的早期诊断和治疗,应劝告吸烟者定期进行肺量计检查,尽可能每年1次,至少隔年1次。
4.降低慢阻肺患者对治疗的反应
全球慢阻肺防治创议建议,慢阻肺应按需增加短效支气管舒张剂治疗;当气流受限达到中度损害(FEV 1<80%预计值)时,还须使用一种或一种以上长效支气管舒张剂治疗;重度损害(FEV 1<50%预计值)时,更须加用吸入性糖皮质激素(ICS)等加强治疗。可见,支气管舒张剂和吸入性糖皮质激素是目前应用于慢阻肺的一线治疗药物。那么,吸烟又会对慢阻肺患者的支气管舒张剂及吸入性糖皮质激素治疗效果造成什么影响呢?
(1)降低慢阻肺患者使用支气管舒张剂的治疗效果。吸烟是引起动脉内皮细胞功能受损的因素之一,主要表现为内皮依赖性舒张功能受损。有研究通过电镜对肺小动脉超微结构进行观察发现,内皮细胞管腔面粗糙、细胞变性、细胞质稀薄、细胞质内可见明显空泡变性的细胞器、核质深染,这些都说明内皮细胞已经受到损伤,其功能代谢及缺氧的耐受性下降。
国外也有研究证实,吸烟者的内皮功能受损,可使其吸入沙丁胺醇后的气管舒张反应性降低。吸烟肺功能正常者戒烟后其气管舒张反应性可恢复,吸烟慢阻肺患者戒烟后其气管舒张反应未见恢复。可见,吸烟降低了慢阻肺患者的支气管血流量,降低了患者对支气管舒张剂治疗的反应性。
(2)降低慢阻肺患者对吸入性糖皮质激素治疗的反应。ICS具有抗炎作用,是炎症性呼吸系统疾病的常用药物。由于慢阻肺是一种慢性气道炎症性疾病,因此ICS是治疗慢阻肺的重要药物之一。慢阻肺患者普遍存在组蛋白脱乙酰酶(HDAC)活性下降,对ICS的抗炎效果反应降低;而吸烟会进一步抑制HDAC的表达,继而降低机体对ICS的反应。因此,吸烟的慢阻肺患者使用ICS治疗,效果也会减低。
F.J.VanOverveld等曾对吸烟与非吸烟慢阻肺患者的ICS治疗效果进行比较,结果发现,经过2个月的ICS规律治疗,吸烟慢阻肺患者FEV 1占预计值百分率(FEV 1%预计值)从治疗前的63.3%下降至治疗后的61.6%,而非吸烟慢阻肺患者FEV 1%预计值从治疗前的63.1%上升至治疗后的64.8%;吸烟慢阻肺患者细胞因子IL-8水平从治疗前的(379±78)ng/ml上升至治疗后的(526±118)ng/ml,而非吸烟慢阻肺患者IL-8水平从治疗前的(382±70)ng/ml下降至治疗后的(342±62)ng/ml。尽管吸烟与非吸烟慢阻肺患者ICS治疗前后肺功能和炎症因子的改变没有统计学差异,但仍可观察到其炎症水平的变化趋势:吸烟慢阻肺患者ICS治疗后炎症仍在进展,而非吸烟慢阻肺患者ICS治疗后炎症减轻了。这表明,吸烟降低了ICS对慢阻肺的疗效。
5.增加慢阻肺的患病率、住院率和死亡率
丹麦哥本哈根大学医院Godtfredsen等 [13]对21项关于戒烟对慢阻肺发病率影响的研究以及27项关于戒烟对慢阻肺死亡率影响的研究进行荟萃分析,随访时间分别为2~25年和3~50年。结果表明,吸烟可引起FEV 1的下降,增加慢阻肺的患病率,增加慢阻肺急性加重的住院率和死亡率;戒烟可降低慢阻肺患者的住院率和死亡率,即使是重度慢阻肺患者,戒烟后亦可减缓肺功能的下降,提高生存率。