引言

急性加重是慢性阻塞性肺疾?。╟hronicobstructive pulmonary disease，COPD）患者發(fā)病和死亡的主要原因。上呼吸道感染是COPD 急性加重的主要誘因，然而目前尚無有效的預防措施[1]。在COPD 患者中，維生素D 缺乏（血清25- 羥維生素D 濃度低于75 nmol/L）和上呼吸道感染易感性增加有關(guān)[2]。維生素D 代謝產(chǎn)物在體外研究中顯示出多效抗菌和抗炎作用，提示補充維生素D可能有助于預防COPD 患者急性加重和上呼吸道感染[3]。盡管觀察性研究并未發(fā)現(xiàn)維生素D 缺乏與急性加重風險有關(guān)[4,5]，但一項單中心研究（患者招募自單家醫(yī)院）顯示維生素D 嚴重缺乏的患者補充維生素D 可降低急性加重風險[6]。多中心研究，尤其是同時從醫(yī)院和社區(qū)招募COPD 患者，將有可能提供更為全面的發(fā)現(xiàn)，然而目前尚未開展這樣的研究。

因此，我們進行了這項多中心、雙盲、隨機、安慰劑對照的臨床研究，本研究同時從社區(qū)和醫(yī)院招募COPD 患者，旨在評估補充維生素D3（膽骨化醇）能否降低中重度急性加重和上呼吸道感染的發(fā)生率。由于目前血清25- 羥維生素D 水平能夠降低中重度急性加重和上呼吸道感染風險的臨界值尚無定論，因此我們納入基線血清25- 羥維生素D 水平跨度較大的患者，使我們能夠預設(shè)交互作用分析，以明確補充維生素D 對于主要復合終點的影響是否與基線維生素D 水平有關(guān)。

方法

患者納入和研究過程

受試者來自英國倫敦60 家全科診所和4 家英國國家健康服務急重癥診所的COPD 診療中心。我們邀請已確診為COPD、肺氣腫或慢性支氣管炎的患者參加篩選訪視。詳細納入標準見附錄；主要排除標準為年齡小于40 歲，吸入400 μg 沙丁胺醇后第1 秒用力呼氣容積（forced expiratoryvolume in 1 s，F(xiàn)EV1）與用力肺活量（forced vitalcapacity，F(xiàn)VC）或緩慢肺活量之比大于70%，以及哮喘疾病史。研究過程中，維生素D 補充的上限是每日不超過10 μg（400 IU）。

本研究通過倫敦東部及城市研究倫理委員會1 倫理審批（參照09/H0703/76）。所有受試者在進入研究前簽署知情同意書。

參加篩選訪視的患者完成基線評估，詳見附錄。符合納入標準的個體進入至少為期2 周的準備期，期間他們需每日完成研究日記，詳細記錄他們因COPD 急性加重或上呼吸道感染導致的呼吸道癥狀、藥物使用、就醫(yī)情況、工作缺勤和費用支付（見附錄）。

COPD 急性加重定義為出現(xiàn)至少2 項COPD主要癥狀，或1 項主要癥狀和至少1 項次要癥狀，且持續(xù)2 天以上[7]。主要癥狀指相比一般癥狀，呼吸困難加重、痰量增加、膿痰增加；次要癥狀指鼻塞或鼻涕、喘息、咽喉痛、咳嗽增加[7]。未經(jīng)全身類固醇或抗生素治療的急性加重被歸類為未報告的急性加重；經(jīng)全身類固醇或抗生素治療，但未急診住院的急性加重被歸類為中度急性加重；導致急診住院治療的急性加重被歸類為重度急性加重[8]。急性加重癥狀嚴重程度評分基于7 種急性加重癥狀（呼吸困難增加、痰量增加、膿痰增加、鼻塞或鼻涕、喘息、咽痛、咳嗽），0 代表無癥狀，1 代表出現(xiàn)該癥狀，然后相加獲得急性加重癥狀評分（0~7 分）[9]。

上呼吸道感染定義為出現(xiàn)流感樣癥狀（即出現(xiàn)咳嗽、發(fā)熱或畏寒及肌肉酸痛）[10] 或根據(jù)Jackson標準[11] 判斷為感冒癥狀（見附錄）。我們先前通過鼻咽拭子PCR 法檢測出11 種呼吸道病毒，驗證了這項定義[12]。

隨機及盲法

符合納入標準的受試者以1:1 的比例被隨機分配到治療組或?qū)φ战M：治療組給予維生素D3 補充劑，即每2 個月口服6 ml Vigantol 滴劑（Merck Serono，Darmstadt，Germany），其中含有3 mg（120 000 IU）維生素D3 ；對照組每2 個月口服6 ml 感官性狀與試驗藥物相似的安慰劑（Miglyol oil，Caesar andLoretz，Hilden，Germany）。我們在試驗藥物用藥監(jiān)督下使用間歇沖擊給藥方案以達到干預藥物的最大依從性。在招募患者之前，Nova 實驗室（Wigston，UK）準備了300 劑研究用藥，150 劑為維生素D3，150 劑為安慰劑。他們通過計算機程序生成隨機序列，將數(shù)字1~300 分配給活性藥物或安慰劑（區(qū)組長度為10）。因此，基于計算機生成的隨機序列，每一份研究用藥都有一個編號。

在招募患者時，研究者根據(jù)基線FEV1 水平（FEV1%＜ 50% 預測值 vs. FEV1% ≥ 50% 預測值）和是否參與誘導痰亞組研究將患者分為4 組。每組初始給予10 個連續(xù)的隨機號碼，每例新入組患者可獲得其中1 個號碼。當所有10 個隨機號碼被分配完畢后，則再次給予10 個新的連續(xù)的隨機號碼。誘導痰亞組研究共隨機納入50 例患者，整項研究共隨機納入240 例患者。患者和研究者對治療分配均不知情。隨機分組后的受試者將被邀請參加第二次訪視，期間將在直接監(jiān)督下服用第一劑研究用藥。此后的5 劑研究用藥將以2 個月為間隔，其中第2 個月和第6 個月時的研究用藥將在直接監(jiān)督下服用，第4 個月、第8 個月和第10 個月的研究用藥將由研究團隊成員電話監(jiān)督。面對面的隨訪安排在第2 個月、第6 個月和第12 個月。在第2 個月及第12 個月采集血樣測定維生素D 水平和甲狀旁腺激素水平，其他時間點的檢查詳見附錄。

血清25- 羥維生素D 水平使用同位素稀釋液相色譜- 串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)測定[13]。其他實驗室檢查方法詳見附錄。

結(jié)局指標

本試驗的主要復合終點為至首次出現(xiàn)中重度COPD 急性加重的時間和至首次出現(xiàn)上呼吸道感染的時間。

預設(shè)的次要研究終點包括：至少出現(xiàn)1 次中重度急性加重或上呼吸道感染的患者比例；中重度急性加重或上呼吸道感染的比率；急性加重或上呼吸道感染期間癥狀評分曲線的峰值及曲線下面積；中重度急性加重合并上呼吸道感染的比例；未報道的急性加重發(fā)生率；FEV1 和FVC ；體重指數(shù)；白細胞分類計數(shù)；下呼吸道細菌定植及誘導痰中炎癥介質(zhì)濃度；呼吸道藥物使用情況；急性加重或上呼吸道感染所致的緊急就醫(yī)；基于圣喬治呼吸問卷（St Georg’s Respiratory Questionnaire，SGRQ）和EQ5D 健康問卷評分的生活質(zhì)量；工作缺勤情況；醫(yī)療費用支出[ 急性加重和上呼吸道感染就診費用，質(zhì)量調(diào)整生命年（quality-adjustedlife-year，QALY）和1 年增量凈收益] ；血清25-羥維生素D，甲狀旁腺激素以及糾正的鈣離子水平；不良事件發(fā)生率。預設(shè)亞組分析旨在明確維生素D3 補充治療對于主要復合終點的影響是否與基線維生素D 水平有關(guān)。

統(tǒng)計學分析

假定出現(xiàn)中重度急性加重和上呼吸道感染的中位時間為60 天[14,15]，在應用雙側(cè)檢驗，5% 的顯著性水平，檢驗效力為80% 的條件下[16]，為檢測出干預組和對照組之間30 天的中位時間差異，共需要納入192 例受試者（每組96 例）。這一效應值代表風險比為0.67，低于Lehouck 等同樣是在COPD 患者合并維生素缺乏人群中報道的結(jié)果（比率為0.57）[6]。為補償受試者脫落率，我們增加25% 的樣本量（總計240 例）。

統(tǒng)計學分析采用意向性治療分析法，顯著性水平設(shè)為5%。至事件發(fā)生的時間采用Cox 回歸分析，并校正分層因素。次要終點的統(tǒng)計學分析方法詳見附錄。在納入120 例受試者后，進行一次預設(shè)的針對主要復合終點的中期有效性分析（如p＜ 0.001 則停止研究）。整項研究期間以6 個月為間隔共進行7 次中期安全性分析，這些分析結(jié)果均提交給數(shù)據(jù)監(jiān)察委員會審查。數(shù)據(jù)監(jiān)察委員會在完成每次數(shù)據(jù)審核后均建議繼續(xù)該項研究。

本臨床研究已在ClinicalTrials.gov 網(wǎng)站注冊，注冊號NCT00977873。

資金來源方的職責

英國國家健康研究所不參與本研究的設(shè)計、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)解讀、論文撰寫及論文發(fā)表。通訊作者有權(quán)查閱本研究的所有數(shù)據(jù)，并對論文提交的決定負最終責任。

結(jié)果

2009 年9 月11 日~2012 年4 月12 日， 共320 例曾被診斷為COPD、肺氣腫或慢性支氣管炎的成人患者參與了篩選訪視。其中有62 例不符合納入標準，18 例符合納入標準但拒絕隨機化。剩余240 例被隨機分組，122 例納入干預組，118 例納入對照組。所有患者均接受至少1 劑研究藥物治療，并被納入意向性治療分析（圖1）。干預組與對照組的臨床和人口學特征相似（表1）。240 例患者中209 例（87%）在基線時存在維生素D 缺乏（ 血清25- 羥維生素D ＜ 75 nmol/L）[17]。有160 例（67%）患者在使用吸入性皮質(zhì)類固醇治療。在完成最后1 例患者的最后1 次隨訪后研究結(jié)束。

在整個研究人群中，維生素D3 補充治療相比安慰劑治療，并不影響至首次出現(xiàn)中重度急性加重的中位數(shù)時間（校正風險比，0.86 ；p ＝ 0.42）或至首次出現(xiàn)上呼吸道感染時間（0.95；p ＝ 0.75；圖2，表2）。預設(shè)亞組分析提示，維生素D3 補充對于至首次出現(xiàn)中重度急性加重時間的影響取決于基線維生素D 水平（圖3）。在基線血清25- 羥維生素D 水平低于50 nmol/L 的受試者中（n ＝ 148），維生素D3 補充可降低中重度急性加重風險（校正風險比，0.57 ；p ＝ 0.021 ；圖3）；相反，在基線

血清25- 羥維生素D 水平高于50 nmol/L 的受試者中，維生素D3 補充無此保護作用（1.45；p ＝ 0.21；p 交互作用＝ 0.021）。對于至首次出現(xiàn)上呼吸道感染的時間，基線維生素D 水平與維生素D3 補充之間不存在交互作用（p 交互作用＝ 0.41）。

在次要終點方面，相比安慰劑，補充維生素D3 并不影響中重度急性加重或上呼吸道感染的比率，或至少出現(xiàn)1 次中重度急性加重或上呼吸道感染的受試者比例（表2）。相比對照組，維生素D3 補充可改善中重度急性加重癥狀，表現(xiàn)在干預組的急性加重癥狀評分平均峰值有所降低（平均差值?0.50 ；p ＝ 0.042 ；表2），中重度急性加重癥狀評分的曲線下面積同樣有所下降（?14.1；p ＝ 0.032；表2 ；圖4）。維生素D3 補充對上呼吸道感染癥狀評分沒有影響（表2）。干預組12 個月時的血清25- 羥維生素D 谷值顯著高于對照組（校正后的平均差值19.8 nmol/L ；p ＜ 0.0001 ；表2）；同時伴有血清甲狀旁腺激素水平的下降（0.58 pmol/L ；p ＝ 0.022 ；表2）。在干預組相關(guān)數(shù)據(jù)完整的97例受試者中，71 例（73%）12 個月時的血清甲狀旁腺激素水平相比基線顯著下降。以基線血清25-羥維生素D 水平對本研究人群進行分層后發(fā)現(xiàn)大部分受試者在補充維生素D3 后均出現(xiàn)甲狀旁腺激素水平的下降，甚至包括那些基線血清25- 羥維生素D 水平較高的受試者。在20 例基線血清25-羥維生素D 水平低于25 nmol/L 的受試者中，有17 例（85%）的血清甲狀旁腺激素在補充維生素D 后下降；39 例基線血清25- 羥維生素D 水平在25~49 nmol/L 的受試者中，有29 例（74%）的血清甲狀旁腺素在補充維生素D 后下降；23 例血清25- 羥維生素D 基線水平在50~74 nmol/L 的受試者中，有13 例（57%）的血清甲狀旁腺激素在補充維生素D 后下降；16 例血清25- 羥維生素D 基線水平高于75 nmol/L 的受試者中，有12 例（75%）的血清甲狀旁腺激素在補充維生素D 后下降。

補充維生素D3 并不影響誘導痰中的白細胞分類計數(shù)、炎癥特征（表3），未報道的急性加重發(fā)生率，F(xiàn)EV1，F(xiàn)VC，體重指數(shù)（見附錄），吸入性藥物或抗生素的使用（見附錄）。每日短效支氣管舒張劑的使用與研究藥物單劑的給藥間隔時間無關(guān)（見附錄）。與安慰劑相比，補充維生素D3 并不影響醫(yī)療資源的使用，生活質(zhì)量（SGRQ評分和EQ5D 評分），因COPD 癥狀或上呼吸道感染所致的工作缺勤，以及健康費用支出（與急性加重或上呼吸道感染相關(guān)的醫(yī)療費用，QALY，增效凈收益；所有數(shù)據(jù)詳見附錄）。如果QALY每增加1 年的實際支付意愿設(shè)為20 000 英鎊，那么與安慰劑相比，補充維生素D3 來預防COPD患者急性加重和上呼吸道感染具有成本效益的可能性高達90%。

在240 例至少服用1 劑研究用藥的受試者中，有40 例（17%）受試者共計出現(xiàn)54 次嚴重不良事件，干預組30 次，對照組24 次。8 例受試者在研究過程中死亡，干預組6 例，對照組2 例（見附錄）。這些嚴重不良事件均被認為與研究藥物無關(guān)。240例受試者中有198 例（83%）共計出現(xiàn)661 次非嚴重不良事件，干預組94 次，對照組104 次；除了干預組中自我報道的COPD 急性加重相對較少外（干預組103 次 vs. 對照組125 次），其他非嚴重不良事件在兩組中的分布基本相同（見附錄）。

討論

對整個研究人群來說，補充維生素D3 不影響COPD 患者首次出現(xiàn)急性加重的時間和首次出現(xiàn)上呼吸道感染的時間，但預設(shè)的亞組分析顯示在基線血清25- 羥維生素D 水平低于50 nmol/L 的人群中，補充維生素D3 對COPD 急性加重具有保護作用，但對上呼吸道感染無此保護作用。次要終點分析提示干預組中，中重度急性加重癥狀評分峰值和曲線下面積均較對照組下降。這項通過補充維生素D 來降低COPD 患者急性加重和上呼吸道感染風險的試驗是迄今為止最大的、首項多中心研究。

我們的研究結(jié)果進一步支持和豐富了Lehouck等[6] 的臨床試驗結(jié)果。他們在中重度COPD 患者隊列中，評估了每月口服2.5 mg 維生素D3 對于急性加重風險的影響（專家注釋）。Lehouck 等的研究結(jié)果[6] 提示，對整個研究人群而言，干預對于主要終點并無影響，但事后亞組分析顯示在基線血清25- 羥維生素D 水平低于25 nmol/L 的患者中，補充維生素D3 可降低急性加重的發(fā)生率。隨后的探索性分析顯示基線血清25- 羥維生素D 水平最高（＞ 100 nmol/L）的患者中，急性加重風險有所升高[19]。我們這項ViDiCO 研究納入的患者病情嚴重程度相對較低，并且以基線血清25- 羥維生素D 水平50 nmol/L 作為閾值，還預先設(shè)定了類似的亞組分析方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在基線血清25- 羥維生素D 水平較低的患者中補充維生素D 對急性加重具有保護作用，而在基線水平較高的患者中則相反，且基線血清25- 羥維生素D 水平與補充維生素D 存在顯著的交互作用。以上兩項研究的發(fā)現(xiàn)均提示血清維生素D 水平較低的COPD 患者應給予維生素D 補充治療，以降低中重度急性加重的風險。

那么在維生素D 缺乏的患者中，維生素D3 對COPD 急性加重的保護作用是如何介導的呢？與預期不同，無論是在整個研究人群中還是在基線維生素D 水平較低的亞組人群中，我們都沒有發(fā)現(xiàn)補充維生素D3 可減少上呼吸道感染的證據(jù)。然而，在我們的研究結(jié)果中，干預組與對照組相比，上呼吸道感染相關(guān)的中重度急性加重比例確實存在差異（36% vs. 45%，表2），雖然未能達到統(tǒng)計學意義（p ＝ 0.10）。這一發(fā)現(xiàn)提示維生素D3 有可能降低上呼吸道感染誘發(fā)的急性加重風險。本研究中所發(fā)現(xiàn)的維生素D3 能夠改善中重度急性加重癥狀的原因可能在于其可抑制促炎因子和趨化因子，例如在急性加重發(fā)病過程中起重要作用的白介素6 和CCL5[20,21]。先前有研究報道在肺結(jié)核患者中，維生素D3 可降低循環(huán)中的炎癥介質(zhì)水平以及抗原刺激后的炎癥介質(zhì)水平[22] ；假設(shè)維生素D3在COPD 急性加重中有類似的氣道抗炎作用，那么就可以解釋其對急性加重癥狀進程的保護作用。然而，這一作用機制未能在本研究中得到驗證，因為我們沒有檢測急性加重期受試者體內(nèi)的炎癥介質(zhì)水平。

本項臨床試驗有幾點優(yōu)勢。研究人群中的基線維生素D 缺乏發(fā)生率較高，同時我們通過維生素D3 間歇沖擊給藥方式使得干預具有較高的依從性。另外，通過使用前瞻性的完整的每日癥狀記錄，我們能夠發(fā)現(xiàn)未報告的急性加重（例如那些未前往就醫(yī)的情況）和準確了解受試者的癥狀特征，從而有助于確定干預對于癥狀嚴重程度以及急性加重和上呼吸道感染發(fā)生率的影響。本研究進一步完善了Lehouck 等[6] 的研究結(jié)果并提供了一些新數(shù)據(jù)：其納入的患者疾病嚴重程度差異較大且來自多個城市社區(qū)和醫(yī)院；終點指標還包括上呼吸道感染、急性加重癥狀、誘導痰中下呼吸道炎癥標志物以及健康費用支出。

本項臨床試驗也有一些局限性。研究之所以選擇每2 個月給藥1 次是基于25- 羥維生素D 在體內(nèi)的半衰期為2 個月[23]。結(jié)果顯示，血清25-羥維生素D 谷值水平在第12 個月時的組間差異低于Lehouck 等[6] 的研究（每月給藥1 次）。血清25- 羥維生素D 應答在口服維生素D3 后1 周達到高峰，此后逐漸下降[24]，因此我們研究中干預組受試者的采血時間并未抓住血清25- 羥維生素D的峰值（高峰期在前幾周）。干預組的血清甲狀旁腺激素水平有所下降，提示我們的給藥方案確實在維生素D 水平上具有生理效應。至首次發(fā)生中重度急性加重和上呼吸道感染的中位時間均比計算統(tǒng)計效能時所預期的時間長，這可能是由霍桑效應（Hawthorne effect）所致，完整的研究日記提高了患者對吸入皮質(zhì)類固醇的依從性，從而改善了疾病控制[25]。

另一個潛在的局限性與我們選擇間歇沖擊給藥方案有關(guān)。盡管這種給藥方式能夠預防骨折，但有研究顯示其誘導維生素D 非經(jīng)典作用的有效性不及每日用藥[27-29]。然而，我們先前報道過間歇服用維生素D 能夠有效調(diào)節(jié)抗菌免疫應答[21,30]。此外，Lehouck 等[6] 的研究均顯示間歇沖擊給藥方案在維生素D 缺乏的患者中有正面效應，提示至少這一人群對于間歇給藥的維生素D 有應答。如果采用每日給藥或每周給藥，干預的效果可能更為顯著。未來還需進一步的研究來直接比較每日給藥與間歇沖擊給藥這兩種補充維生素D 的方案對于臨床結(jié)局的影響。

專家注釋：相關(guān)研究

系統(tǒng)評價

我們在2009 年5 月檢索了Medline 和臨床試驗登記數(shù)據(jù)庫（ClinicalTrials.gov， ISRCTN， 澳大利亞新西蘭臨床試驗注冊中心， 以及UMIN 臨床試驗注冊中心）。所用檢索詞為維生素D 或膽骨化醇或鈣化醇（“vitamin D orcholecalciferol orergocalciferol”）、隨機或試驗（“randomised orrandomized or randomly or trial”）、COPD 或支氣管炎或肺氣腫（“COPD or bronchitis or emphysema”以及急性加重或上呼吸道感染或感冒或急性呼吸道感染（“exacerbation or upper respiratory infection orcold or acute respiratory infection”）。檢索不限制語言和時間。我們的檢索發(fā)現(xiàn)了一項相關(guān)的試驗，當時正在進行，目前已經(jīng)發(fā)表[6]。這項臨床試驗評估了每月口服2.5 mg 維生素D3（膽骨化醇）對中度至極重度COPD 患者急性加重風險的影響：結(jié)果顯示對于整個研究人群，干預對主要終點無顯著影響，但事后亞組分析顯示，在基線血清25- 羥維生素D 水平低于25 nmol/L 的人群中，干預組的急性加重發(fā)生率顯著下降。

解讀

本研究結(jié)果驗證并豐富了先前的研究結(jié)果[6]。在本研究中，我們納入了大樣本且COPD 嚴重程度差異較大的患者。所有這些受試者被隨機分組，然后每2 個月口服3 mg 維生素D3 或安慰劑，為期1 年。結(jié)果顯示，對于整個研究人群，補充維生素D3 對首次出現(xiàn)中重度急性加重或上呼吸道感染的時間并無影響，但預設(shè)的亞組分析顯示，在基線血清25- 羥維生素D 水平低于50 nmol/L 的患者中，補充維生素D對于中重度急性加重具有保護作用。同時，我們也注意到，無論基線維生素D 水平如何，干預組的癥狀評分峰值及曲線下面積均有所下降。因此，對臨床醫(yī)師來說，目前已經(jīng)發(fā)表的兩項臨床試驗均提示糾正COPD 患者的維生素D 缺乏可降低中重度急性加重風險。這些具有重要意義的發(fā)現(xiàn)還需要進一步臨床隨機對照試驗（僅納入基線血清25- 羥維生素D 水平低于50 nmol/L 的患者）來驗證。

本研究結(jié)果再次肯定了維生素D 在血清25- 羥維生素D 水平較低的COPD 患者中對急性加重具有保護作用。未來還需在基線血清25- 羥維生素D水平低于50 nmol/L 的患者人群中繼續(xù)進行隨機對照試驗來驗證本項研究中具有重要意義的發(fā)現(xiàn)。