誘導痰中白介素13對哮喘患者的臨床意義研究

石寒冰，趙 煥，畢紅霞

全球哮喘患者造成的經濟負擔超過了結核病、艾滋病造成的經濟負擔的總和。哮喘是由多種細胞 (如嗜酸粒細胞、肥大細胞、T細胞、中性粒細胞、氣道上皮細胞等)和細胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾病。白介素13(IL－13)被認為是參與哮喘的主要細胞因子，與哮喘的發病密切相關。誘導痰能客觀而又直接地反映氣道炎癥，為明確該技術的實際應用價值，本研究通過對IL－13質量濃度的測定，判斷支氣管哮喘的分期以及指導臨床治療。

1 資料與方法

1.1 一般資料 按1997年中華醫學會呼吸病學分會哮喘學組制定的支氣管哮喘診斷標準，將2005年10月—2010年1月齊齊哈爾醫學院附屬第三醫院呼吸科門診及住院的支氣管哮喘患者按發作程度分為重度組、輕～中度組和緩解組。其中重度組12例，男6例，女6例;年齡22～82歲，平均 (55±15)歲。輕～中度組12例，男7例，女5例;年齡21～78歲，平均 (54±19)歲。緩解組10例，男6例，女4例;年齡42～75歲，平均 (61±12)歲。均為急性發作期患者癥狀體征消失，并維持4周以上。選擇同期在我院行健康體檢的正常人為對照組10例，其中男5例，女5例;年齡30～81歲，平均(56±17)歲。4組受檢者的性別、年齡間有均衡性。

1.2 方法 于清晨采空腹靜脈血3 ml，分為2管，1管送血常規行細胞分類計數，另1管以3 000 r/min離心10 min，留取上清液于－20℃冰箱保存，待測IL－13。然后刷牙，用0.9%氯化鈉溶液漱口后吸入沙丁胺醇氣霧劑以防止哮喘加重，以4.0%的氯化鈉溶液進行超聲霧化吸入，10～20 min后囑患者深咳，將咳痰收集于痰盒中。取1 ml痰置于10 ml試管中，加入4倍體積的0.1%二硫蘇糖醇溶液，用漩渦振蕩器震蕩10 min，使痰液中黏液分解，成為均勻一致的痰溶液。用離心機3 000 r/min離心10 min。留取上清液于－20℃冰箱保存待測IL－13，沉渣行細胞分類及計數。

1.3 觀察指標

1.3.1 肺功能指標 第一秒用力呼氣容積 (FEV1)、第一秒用力呼氣容積與用力肺活量的比值 (FEV1/FVC)、呼氣峰流速(PEF)。

1.3.2 血清及誘導痰中IL－13和白細胞分類。

1.4 統計學方法 采用SPSS 12.0軟件包進行統計學分析，計量資料用 (x－±s)表示，組間比較采用方差分析，兩組比較采用t檢驗，兩變量之間關系采用直線相關分析。

2 結果

2.1 4組誘導痰中IL－13與細胞分類的比較 4組受檢者痰中IL－13、嗜酸粒細胞、單核巨噬細胞水平比較，差異均有統計學意義 (P＜0.01)。其中痰IL－13重度組較輕～中度組增高，而且二者分別高于緩解組和對照組，緩解組高于對照組，差異均有統計學意義 (P＜0.05)。重度組誘導痰的嗜酸粒細胞分別高于輕～中度組、緩解組及對照組，而輕～中度組與緩解組比較，差異無統計學意義 (P＞0.05)。單核巨噬細胞緩解組和對照組均高于重度組和輕～中度組，差異均有統計學意義 (P＜0.05)。4組痰的中性粒細胞分數比較，差異無統計學意義 (P＞0.05，見表1)。

表1 4組誘導痰中IL－13及白細胞分類分數的比較 (x－±s)Table 1 Comparison of blood cells classification scores and IL－3 in four groups induced sputum

2.2 4組肺功能的比較 所測FEV1、FEV1/FVC、PEF值均在吸入沙丁胺醇及痰誘導前0.5 h內完成。4組受檢者的FEV1、FEV1/FVC、PEF的水平比較，差異均有統計學意義(P＜0.001，見表2)。

2.3 誘導痰中IL－13水平與白細胞分類的相關性 誘導痰中IL－13水平與嗜酸粒細胞分數呈正相關 (r=0.598，P＜0.01)，與單核巨噬細胞分數呈負相關 (r=－0.490，P＜0.01)，與中性粒細胞分數無直線關系 (r=0.60，P=0.70)。

2.4 血清IL－13水平與外周血白細胞分類相關性 血清中IL－13水平與嗜酸粒細胞分數呈正相關 (r=0.324，P＜0.05)，與中性粒細胞分數、淋巴細胞分數呈負相關 (r值分別為－0.308和－0.399，P＜0.05)，與單核巨噬細胞分數無直線關系 (r=－0.210，P＞0.05)。

2.5 誘導痰與血清中IL－13水平及其相關性分析 4組分別進行誘導痰IL－13及血清IL－13水平的比較，差異均無統計學意義 (P＞0.05)。痰IL－13與血清IL－13水平均呈正相關(P＜0.05，見表3)。

表2 4組肺功能指標的比較 (x－±s)Table 2 Comparison of pulmonary function index in four groups

表3 4組誘導痰中IL－13與血清IL－13相關性Table 3 Correlation between IL－13 of induced sputum and serum IL－13 in four groups

2.6 誘導痰與血中嗜酸粒細胞分數及其相關性分析 重度組、輕～中度組患者誘導痰與血中嗜酸粒細胞分數的比較，差異均有統計學意義 (P＜0.01)。緩解組、對照組誘導痰與血中嗜酸粒細胞分數的比較，差異均無統計學意義 (P＞0.05)。重度組、對照組誘導痰與血的嗜酸粒細胞分數均呈正相關 (P＜0.05);而輕－中度組、緩解組誘導痰與血中嗜酸粒細胞分數均無直線相關 (P＞0.05，見表4)。

2.7 IL－13與肺功能的相關性 血清及誘導痰中的IL－13均與FEV1、FEV1/FVC、PEF呈負相關性 (P＜0.01，見表5)。

2.8 嗜酸粒細胞與肺功能的相關性 誘導痰的嗜酸粒細胞與FEV1、FEV1/FVC、PEF均呈負相關 (P＜0.01)。而血中嗜酸粒細胞與 FEV1、FEV1/FVC、PEF均無直線相關 (P＞0.05，見表6)。

表4 4組誘導痰與血的嗜酸粒細胞分數的關系Table 4 Relationship ofacidophilic granulocyte scores between induced sputum and blood in four groups

表5 血及痰的IL－13與肺功能指標的相關性Table 5 Correlation between pulmonary function index and IL－13 in blood and sputum

表6 血及痰中嗜酸粒細胞與肺功能指標相關性Table 6 Correlation between pulmonary function index and acidophilic granulocyte in blood and sputum

3 討論

哮喘的基本病理特征是氣道慢性炎癥，目前臨床上多根據癥狀、肺功能、支氣管激發試驗等綜合情況對支氣管哮喘進行診斷和病情評估。許多試驗證明哮喘的臨床癥狀和肺功能的惡化遠比氣道炎癥的改變晚，并且支氣管舒張藥物容易掩蓋氣道炎癥的持續存在。因此，不能以哮喘癥狀的控制及肺功能的好轉作為判斷哮喘氣道炎癥控制的標準，而檢測體液或組織的炎性細胞、炎性遞質及細胞因子是評價氣道炎癥的最可靠方法。但迄今尚未有一項能正確反映哮喘氣道炎癥可靠而又準確的無創性指標。檢測氣道炎癥的直接方法是:支氣管鏡活檢、支氣管沖洗、支氣管肺泡灌洗及痰液檢查。而前三項為有創檢查患者不易接受。誘導痰與支氣管肺泡灌洗液 (BALF)相比，前者是外周向中央自然濃縮的氣道分泌物，而BALF主要來自一個肺亞段肺泡的分泌物并被灌洗液所稀釋，同時又不可避免地使肺泡與血液成分交換而干擾液相指標。因此，誘導痰中的細胞成分及細胞因子應該更能代表多個近端支氣管的炎癥而不是肺泡炎癥。本研究結果顯示，即使處于緩解期的哮喘患者血清嗜酸粒細胞和IL－13水平及誘導痰的嗜酸粒細胞仍高于對照組。可見，痰誘導既是一種無創、安全、簡便，又是可靠、依從性和重復性好的檢測技術，能客觀而又直接地反映氣道炎癥。

哮喘氣道炎癥的實質是炎性細胞的浸潤和細胞因子等物質對氣道細胞的損傷。其中嗜酸粒細胞是最重要的炎癥效應細胞。嗜酸粒細胞有大量的低親和力IgE受體，可通過IgE介導激活而釋放胞質中的嗜酸粒細胞陽離子蛋白等毒性顆粒蛋白損傷靶器官，從而參與氣道變應性炎癥的調節。本研究結果顯示哮喘組誘導痰的嗜酸粒細胞顯著高于對照組，且重度組分別高于輕～中度組、緩解組及對照組。哮喘急性發作期，誘導痰的嗜酸粒細胞顯著高于血清。說明嗜酸粒細胞參與哮喘的發病，可作為一個獨立的指標來診斷哮喘和衡量哮喘病情，且痰液相對于血液可靠，血嗜酸粒細胞可能只對重度哮喘的評價有意義。本研究結果顯示誘導痰嗜酸粒細胞與FEV1、FEV1/FVC、PEF均呈負相關，提示嗜酸粒細胞可能是哮喘發作時氣道梗阻嚴重程度的重要因素。本研究結果還顯示血嗜酸粒細胞與FEV1、FEV1/FVC、PEF均無直線相關關系。可見，通過檢測嗜酸粒細胞評價哮喘的炎癥程度，誘導痰優于血液。

支氣管哮喘的病理生理學特點是CD4+T細胞產生兩類細胞因子 (IL－4、IL－5)和IL－13的異常增多。許多研究證實IL－13可不依賴IL－4獨立參與哮喘的病理生理過程［1－3］。通過轉基因小鼠選擇性表達IL－13對氣道影響的研究，發現肺泡灌洗液中IL－13及肺組織中IL－13 mRNA水平升高，大小氣道及周圍組織出現炎癥反應，并且表現顯著的氣道阻塞及氣道高反應性，提示IL－13獨立參與支氣管哮喘的病理生理過程［4］。另外，哮喘患者的活化T細胞在72 h仍可檢測出較高水平的IL－13 mRNA表達，提示IL－13在遲發相哮喘反應和氣道變應性炎癥的發生和發展中起到重要作用。本研究結果表明誘導痰和血清的IL－13水平在重度組與輕～中度組、發作患者與緩解患者、哮喘患者與健康人均有差異。并且，痰和血的IL－13水平呈正相關，即痰中的濃度越高，血清中的濃度也越高。但二者在同一組中并無差異，提示誘導痰和血清中IL－13具有一致性，可以相互評估。此結果與張曉云等［5］報道的支氣管哮喘患者誘導痰IL－13顯著高于血清有所不同。痰與血的IL－13均與PEF呈負相關，說明IL－13參與哮喘的炎癥進展過程。因此，檢測IL－13水平可作為臨床診斷哮喘及判斷病變嚴重程度和活動的指標之一。

本研究結果顯示，誘導痰及血中IL－13水平與嗜酸粒細胞分數均呈正相關。許多研究一致認為IL－13、嗜酸粒細胞共同參與哮喘的病理生理過程［6－8］。IL－13通過調節血管黏附分子合成，刺激支氣管黏膜選擇性募集、歸巢和激活炎性細胞介導嗜酸粒細胞浸潤和AHR，延長嗜酸粒細胞的生存期，激活嗜酸粒細胞和作為趨化因子使其游出血管外進入呼吸道。另外，IL－13是促進氣道上皮細胞表達嗜酸粒細胞趨化因子(Eotaxin)最強有力的細胞因子，它促進IL－5和Eotaxin在肺組織產生，而IL－5和Eotaxin共同作用提高嗜酸粒細胞在肺組織的集聚，促使嗜酸粒細胞向炎癥區浸潤，同時在變態反應早期階段激活血嗜酸粒細胞，共同參與炎癥反應。

綜上所述，痰誘導是一種無創、簡便、直接的檢測手段，利用誘導痰檢測支氣管哮喘患者的氣道炎癥是一種安全、敏感、可靠的方法。誘導痰和血液的IL－13水平、嗜酸粒細胞對診斷哮喘、判斷病情、評估療效有一定指導意義。

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