慢性阻塞性肺疾病不同時期氣道炎癥反應和細胞因子水平的變化及其意義

唐 寧,張 敏,王玉梅

(深圳市西麗人民醫院呼吸內科,廣東深圳518055)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種以不可逆或不完全可逆的氣流受限為特征的疾病,病變主要在小氣道。小氣道炎性改變及氣流阻塞進行性發展是COPD發病的中心環節。多種炎癥細胞和炎癥介質共同參與并發揮作用,其中白細胞介素-8(IL-8)和中性粒細胞等在COPD的病理過程和病理發展起著重要作用[1]。本研究測定COPD患者急性發作期和穩定期誘導痰中IL-8和C-反應蛋白(CRP)的含量變化,以期探討COPD的病理反應機制。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選擇2008年1月至2009年1月深圳市西麗人民醫院門診和住院的COPD患者50例,男43例,女7例;年齡60～82歲,平均(70.3±2.7)歲。均符合COPD的診斷標準[2],均排除支氣管哮喘、支氣管擴張、支氣管肺癌及肺結核等疾病。其中COPD急性發作期患者(COPD急性發作期組)25例,均3 d內出現咳嗽、咳痰、呼吸困難癥狀中任何1項或1項以上癥狀明顯加劇者;COPD穩定期患者(COPD穩定期組)25例,均咳嗽、咳痰、呼吸困難和喘息癥狀穩定或消失達2個月。2組患者2周內均無呼吸道感染,均未使用全身激素及抗生素,均有不完全可逆的氣道阻塞。肺功能檢查第1秒用力呼氣量與用力肺活量之比值(FEV 1.0/FVC)＜70%。選擇同期本院健康體檢者(正常對照組)25例,男21例,女 4例;年齡 60～80 歲,平均(67.3±3.0)歲。均無肺疾病史、COPD病史及呼吸疾病等。肺功能檢查FEV 1.0/FVC＞70%。

1.2 主要試劑及儀器

瑞氏-姬姆薩染色液(北京賽馳生物科技有限公司),三氟乙酸(中化藍天集團有限公司),二硫蘇糖醇(美國Merck公司),IL-8試劑盒(北京北方生物技術研究所);人C-反應蛋白(CRP)ELISA試劑盒(日本第一化學試劑公司)。MICRO QUARK型肺功能測定儀(意大利COSMED公司),WH-90A型渦旋震蕩器(上海亞榮生化儀器廠),JY92-Ⅱ型超聲波細胞粉碎機(寧波新藝超聲設備有限公司),CX-31型光學顯微鏡(日本Olympus公司)。

1.3 方法

1) 肺功能檢測:采用肺功能測定儀測定第1秒用力呼氣量(first second forced expiratory volume,FEV 1.0)。肺通氣功能以實測值占預計值的百分率,即FEV 1.0的實測值占預計值的百分比(FEV 1.0 percentage predicted,FEV 1.0%pred)表示。

2) 痰液誘導及分離:各組以清水漱口5次,超聲霧化吸入 3.0%高滲鹽水20 mL,超聲霧化20 min。霧化過程中鼓勵患者咳出3～4口痰至無菌塑料平皿后即停止。收集的痰液量為5～10 mL。①取無唾液成分的痰液放入離心管中,加入4倍體積的0.1%二硫蘇糖醇(DT T)混合,渦旋震蕩器上振蕩15 min混勻,3 000 r?min-1離心20 min,沉淀細胞用Hank's液懸浮,用細胞計數池計數白細胞總數。②一部分細胞懸液用錐蟲藍染色計算細胞存活率,活細胞＞50%為合格標本。③另一部分細胞懸液涂片,風干,使用瑞氏-姬姆薩染色液染色誘導痰中細胞,按常規方法進行。每張涂片在光學顯微鏡下計數400個非鱗狀上皮細胞(鱗狀上皮細胞＜20%者為合格標本),并進行細胞分類計數;計算炎癥細胞(中性粒細胞、嗜酸性粒細胞)百分率[炎癥細胞百分率=(炎癥細胞數÷細胞總數)×100%]。④剩余痰液加入等體積的0.1%三氟乙酸溶液,然后超聲波細胞粉碎機粉碎,2500 r?min-1離心20 min,取痰上清液放-20℃冰箱內待測。

3) IL-8和CRP測定:應用ELISA法檢測各組痰上清液中IL-8和CRP的水平,操作均按試劑盒說明書進行。

1.4 統計學方法

采用SPSS 13.0統計軟件對數據進行分析。計量資料以表示,采用t檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

1) COPD急性發作期組FEV 1.0%pred值與COPD穩定期組比較差異有統計學意義(P＜0.01)。COPD急性發作期組痰上清液中IL-8和CRP水平均顯著高于COPD穩定期組和正常對照組(均P＜0.01),COPD急性發作期組、COPD穩定期組痰上清液中IL-8和CRP水平均顯著高于正常對照組(均P＜0.01)。見表1。

表1 不同COPD組與正常對照組痰上清液中IL-8和CRP水平的比較

表1 不同COPD組與正常對照組痰上清液中IL-8和CRP水平的比較

組別 n FEV 1.0%pred IL-8/(ng?L-1) CRP/(g?L-1)COPD急性發作期組 25 39.72±8.31# 25.39±6.77# 8.39±3.82#COPD穩定期組 25 59.36±3.37#* 6.14±2.26#* 4.67±2.13#*正常對照組 25 86.21±6.52 2.44±0.63 0.09±0.21與正常對照組比較,#P＜0.01;與COPD急性發作期組比較,*P＜0.01。

2) 3組嗜酸性粒細胞所占比例比較差異無統計學意義(P＞0.05)。COPD急性發作期組痰液中白細胞總數和中性粒細胞所占比例均顯著高于COPD穩定期組和正常對照組(均P＜0.01)。見表2。

表2 不同COPD組與正常對照組痰液中白細胞總數和炎癥細胞數的比較

表2 不同COPD組與正常對照組痰液中白細胞總數和炎癥細胞數的比較

組別 n 白細胞總數/×109L-1 中性粒細胞/% 嗜酸性粒細胞/%COPD急性發作期組 25 8.7±6.9* 64.3±9.2* 2.1±1.7 COPD穩定期組 25 5.2±4.8*# 52.9±9.9*# 2.2±1.1正常對照組 25 2.3±1.4 28.6±7.9 1.8±1.3與正常對照組比較,*P＜0.01;與急性發作期組比較,#P＜0.01。

3 討論

COPD是多種炎癥細胞和炎癥介質參與的慢性氣道炎癥,疾病病理過程表現為急性感染發作加重和慢性穩定期病變交替出現。COPD臨床表現為:咳嗽,咳痰,肺通氣障礙。

COPD病變在氣道,而誘導痰主要來自氣道的分泌物,故其為自然狀態的氣道分泌物。如果氣道發生炎癥病理改變,誘導痰中的物質表現,能真實地反映氣道炎癥病理反應的特征。CRP是一種急性炎癥反應蛋白,屬急性時相反應極靈敏的指標。CRP能結合在細菌表面,啟動機體免疫吞噬,誘導產生補體參與殺傷細菌。呼吸道上皮細胞能分泌CRP[3]。本研究中,在氣道炎癥時,CRP能不斷產生。且在COPD急性發作期痰上清液中CRP水平顯著高于COPD穩定期(P＜0.01)。其與文獻[4]報道的結果相一致。這表明誘導痰中CRP水平不僅代表炎癥的急性加重反應,同時也代表著炎癥的持續存在。

IL-8是一種對中性粒細胞具有趨化活性的細胞因子。其可由細菌脂多糖刺激肺泡巨噬細胞、單核細胞,以及氣道過度擴張誘導支氣管上皮細胞[5]產生。IL-8的主要生物學功能是募集、激活中性粒細胞和T細胞,抑制PMN凋亡,延長中性粒細胞壽命[6]。誘導痰中IL-8的濃度也可能與呼吸道細菌感染相關。即使患者臨床表現處于穩定期也可能呼吸道持續存在一定量的細菌感染,使COPD遷延不愈。本研究結果顯示,COPD急性發作期組痰上清液中IL-8水平顯著升高。而COPD穩定期組痰上清液中IL-8水平仍顯著高于正常對照組(P＜0.01)。其與文獻[7-8]報道的結果相一致。

COPD是以中性粒細胞浸潤為主的氣道非特異性炎癥。中性粒細胞在氣道炎癥中釋放的過氧化氫、羥自由基、超氧陰離子及膠原酶、蛋白酶等,破壞氣道上皮細胞,分解血管基膜、膠原蛋白及彈性蛋白,導致氣道重塑。COPD炎癥越重誘導痰中中性粒細胞比例越高。本研究中,COPD急性發作期組誘導痰中中性粒細胞所占比例顯著高于COPD穩定期組(P＜0.01)。而COPD穩定期組誘導痰中中性粒細胞所占比例顯著高于正常對照組(P＜0.01),嗜酸性細胞無明顯變化。其與文獻[9-10]報道的結果相一致。

總之,COPD是以細菌持續感染、中性粒細胞浸潤等為主的氣道非特異性炎癥,最終導致氣道重塑,不可逆性病理改變。因此,控制感染和非特異性炎癥是其關鍵。

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