研究留白处：机遇与挑战

        骨骼肌功能障碍是影响慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD，慢阻肺)患者生活质量的重要肺外表现之一。已明确COPD患者存在肌肉质量、力量和动力的减退，I型(氧化型)肌纤维的减少，毛细血管稀疏，线粒体含量减少及其功能障碍，且上述情况似乎随着COPD的严重程度增加而有所进展。

        迄今，关于COPD患者肌肉功能障碍的研究主要集中在运动肌肉，尤其是股四头肌。然而，鲜有研究揭示COPD患者上肢及躯干肌肉的流行病学及进展特征。同时比较COPD患者上肢和下肢肌肉的研究亦非常少，且各研究结果也不同。有研究发现，与年龄匹配的非吸烟者相比，COPD患者的下肢力量受损程度超过上肢，上肢及下肢均存在较弱和较低的等长肌力。但也有研究结果与之相反，小型队列研究表明COPD患者上肢在耐力、疲劳性、等长肌力方面比下肢受损更严重。目前还没有同时比较上肢和下肢肌肉特性的肌肉活检研究，而导致COPD患者力量或耐力不足的全身或局部细胞水平的适应机制还不清楚。

        研究速递

        Alessandra Adami等研究使用近红外分光镜(near-infrared spectroscopy，NIRS)这种无创的方法检测肌肉耗氧(mVO2)的恢复速率常数k，该常数k与单一肌纤维中的肌肉氧化能力成正比(r2 = 0.77)。采用该法检测肌肉氧化能力已被核磁共振波谱和骨骼肌活检所验证。研究还测定了中重度COPD患者及与之年龄匹配、肺功能正常吸烟者的上肢(前臂内侧)和下肢(腓肠肌)的氧化能力。

        研究速递

        1. 研究对象

        COPD组：20名中度至极重度COPD患者(吸入支气管扩张剂后FEV1/FVC < 0.70，FEV1 < 80%预计值，GOLD分级2-4级)，处于稳定期，过去4周内无急性加重，吸烟史≥10包年。

        对照组：20名与COPD组患者年龄及性别匹配的既往或当前吸烟者，吸烟史≥10包年，肺功能正常(FEV1/FVC ≥ 0.70，FEV1 ≥ 80%预计值)。

        参与者年龄在45-90岁之间。排除标准：①除COPD外的其他重大疾病，可能会(1)使参与者出现危险;(2)影响研究结果，如缺血性心脏病、慢性肌肉骨骼疾病或肾脏疾病;(3)影响患者依从性;②现在或过去18个月内曾积极参加肺康复的患者;③孕妇。

        2. 检测指标

        所有参与者都行NIRS肌肉检测和肺功能检查，完成症状问卷[COPD评估试验(CAT)、改良医学研究委员会呼吸困难量表(mMRC)]和健康相关生活质量问卷[圣•乔治呼吸问卷(SGRQ)、36项短期健康调查问卷(SF-36)]。采用SGRQ和SF-36问卷中与体力活动相关的部分来评价参与者每天的体力活动。此外，采用三轴加速度计测量法客观评估体力活动。

        NIRS肌肉氧化能力检测：利用连续波、空间分辨光谱NIRS检测。通过静息、轻微的肌肉收缩、闭塞肢体动脉、释放袖口压力、恢复等过程确定个体的肌肉组织氧饱和度(Tissue saturation index，TSI)的生理范围(通常上肢需约8分钟，下肢需约3.5分钟)，再对每个肢体进行2次肌肉氧化能力评估(图1)。在每次间歇性动脉闭塞时记录TSI的线性下降速率以及相对mVO2的点值(图2)。

        图1 NIRS法检测肌肉组织氧饱和度的变化

        图2 COPD组和对照组的肌肉氧化能力评估

        τ，mVO2恢复时间常数;k，mVO2恢复速率常数(k=(1/τ)×60，min-1)

        结 果

        1.患者的一般特点：COPD组有1例患者不能耐受上肢动脉闭塞，故相对应的对照组参与者被排除。结果以每组19例进行统计分析。两组的一般情况比较见表1。

        表1 患者的一般情况

        2.症状评分、日常活动及生活质量：与对照组相比，COPD患者的CAT及mMRC评分更高，SGRQ及SF-36评分更低，提示COPD患者的呼吸困难程度更重，生活质量更差。COPD在SF-36问卷的生理机能和生理职能的评分低于对照组(P < 0.001)，提示COPD患者进行日常生活和体力活动的能力降低(表2)。

        两组参与者佩带三轴加速度计的时间平均为6天(≥15h/天)。与对照组相比，COPD组患者的每分钟矢量单位数(vector magnitude units per minute，VMU▪min−1)明显降低(P = 0.024)。尽管两组参与者每天的步数差异不大(P = 0.286，表2B)，但均值差异超过了COPD的最小临床意义变化值(每天600-1100步)。

        表2 (A)症状及生活质量问卷评估;(B)三轴加速度测量法评估体力活动

        3.上肢和下肢的肌肉氧化能力：静息状态下肌肉的TSI和脂肪组织厚度，在两组之间差异无统计学意义(表3)。同一个体的任一肢体重复测量2次常数k，重复度高，差异无统计学意义。

        与对照组相比，常数k在COPD组患者中显著降低(F = 11.2，η图片= 0.13，P = 0.001)，差异有统计学意义，上肢约下降20%，下肢约下降30%(表3，图3)。但常数k在上下肢之间差异无统计学意义(F = 1.8，η图片= 0.02，P = 0.18)。组别及上下肢之间无相互影响(P = 0.35)。

        表3 骨骼肌肌肉特性

        图3 COPD组和对照组上下肢肌肉耗氧恢复速率常数k分布的中位数和四分位数范围

        结 论

        与年龄及性别匹配的肺功能正常吸烟者相比，中重度COPD患者的上肢(前臂内侧)和下肢(腓肠肌)肌肉氧化能力均有下降，可能导致呼吸道症状增多、肌肉耐力下降和生活质量降低等。而这种肌肉氧化能力的降低并不局限于COPD患者的下肢，也不局限于COPD患者。此外，COPD患者腿部肌肉氧化能力的下降可能不仅仅与活动减少和失调有关，全身因素(如炎症或氧化应激)更可能是线粒体氧化表型丧失的重要原因。

        我的观点

        1.该研究首次采用无创方法同时评估了吸烟者及COPD患者上肢及下肢骨骼肌的氧化能力。

        2.与肺功能正常的吸烟者相比，COPD组患者上下肢肌肉氧化能力均明显降低(下降20%-30%)，VMU▪min−1显著下降，每天的步数更少(步数减少差异无统计学意义)。但肌肉耗氧恢复速率常数k在上下肢之间差异无统计学意义，且下肢的常数k与体力活动(VMU▪min−1或每天的步数)之间只有微弱的关联(r2 = 0.06-0.25)，因此仅凭体力活动减低不能解释肌肉氧化能力下降，提示其可能与全身机制有关。

        3.COPD患者存在长期慢性缺氧，全身因素(如炎症或氧化应激)等都会影响运动肌肉的氧化能力，而肌肉氧化能力降低可能导致活动减少、生活质量下降，因此改善运动肌肉氧化能力可能成为未来COPD治疗的有效靶标。

        4.研究采用NIRS肌肉检测法，简单且无创，为临床COPD患者肌肉功能评估提供新的手段，可能会用于全身线粒体功能障碍的严重程度评估及其对治疗反应的研究。

        5.局限性：①病例数较少，证据力度较弱;②NIRS肌肉检测法为间接检测，并不能阐明详细的线粒体缺失相关机制;③NIRS法因技术限制无法对呼吸肌、腹肌等进行更广泛的全身肌肉评估，且需要受试者能够承受反复动脉闭塞;④研究中并无上肢肌肉活动的客观检测(三轴加速度测量法客观评价每日体力活动，主要与下肢肌肉活动有关)。⑤研究未检测肌肉质量、去脂体质量、肌肉耐力或力量等指标。

        参考文献

        Alessandra Adami, Rogerio B Corvino, Robert A Calmelat，et al. Muscle Oxidative Capacity Is Reduced in Both Upper and Lower Limbs in COPD. Med Sci Sports Exerc 2020;52(10)：2061-2068.doi: 10.1249/MSS.0000000000002364