慢性阻塞性肺疾病患者誘導痰液中IL-6和IL-8水平變化的臨床意義

宋曉萍, 裴復陽

(大連大學附屬中山醫院 呼吸內科, 遼寧 大連, 116001)

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慢性阻塞性肺疾病患者誘導痰液中IL-6和IL-8水平變化的臨床意義

宋曉萍, 裴復陽

(大連大學附屬中山醫院 呼吸內科, 遼寧 大連, 116001)

摘要:目的探討慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者誘導痰液中白細胞介素-6(IL-6)和白細胞介素-8(IL-8)水平變化的臨床意義。方法 選取COPD患者35例為COPD組，另選取健康體檢者40例為健康組，根據有無吸煙史分為無吸煙22例和吸煙18例。2組受試者行肺功能檢測，運用誘導痰液方法收集痰液，酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定痰液上清中IL-6和IL-8水平變化，Spearman相關性檢驗分析IL-6、IL-8水平與肺功能的相關性。結果COPD組誘導痰液中性粒細胞百分比顯著高于健康組無吸煙者和吸煙者(P<0.05或P<0.01); 痰上清中IL-6、IL-8水平顯著高于健康組無吸煙者和吸煙者(P<0.05)。相關性分析顯示, COPD組誘導痰上清IL-6與第1秒用力呼氣容積占預期值百分比(FEV1%)和第1秒用力呼氣容積占用力肺活量的百分比(FEV1/FVC)呈負相關(P<0.01), IL-8與FEV1%和FEV1/FVC呈負相關(P<0.01)。結論COPD患者氣道腔內存在以中性粒細胞浸潤為主的慢性氣道炎癥，IL-6和IL-8可能在氣道損傷和重塑過程中扮演重要作用。

關鍵詞:慢性阻塞性肺疾病; 誘導痰液; 白細胞介素-6; 白細胞介素-8; 呼吸功能

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是以持續存在的氣流受限不可逆為特征的慢性呼吸道疾病, 和氣道、肺部對有害顆?；驓怏w導致的免疫應答炎癥反應有關[1]。COPD作為一種復雜的慢性炎癥疾病，其發病機制目前尚未完全明確。Barnes[2]將參與COPD的炎癥調節因子大致分為趨化因子、細胞因子、生長因子和肽類。白細胞介素-6(IL-6)作為一種多效能細胞因子，其分泌受腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細胞介素-1β(IL-1β)等調節，參與呼吸道感染和損傷反應[3], 而白細胞介素(IL-8)是中性粒細胞和T淋巴細胞強效趨化因子，目前臨床研究多側重于測定該類細胞因子在COPD患者血液中的濃度變化[4]。另一方面，痰液誘導技術通過高滲鹽水霧化吸入誘導患者產生痰液，具有非侵入性、操作簡便的特點，和常規支氣管肺活檢、支氣管肺泡灌洗技術檢測結果具有一致性[5]。本研究通過觀察COPD患者誘導痰液中IL-6和IL-8表達水平的變化，探討其在COPD患者氣道炎癥中的作用。

1資料與方法

1.1一般資料

選取2014年1月—2014年12月大連大學附屬中山醫院門診及住院部收治的COPD患者35例，設為COPD組，均符合中華醫學會呼吸病學分會《慢性阻塞性肺疾病診治指南》[6]中相關診斷標準。排除標準：①合并心臟、腦血管、肝、腎等重要臟器疾病或免疫系統疾??；②合并其他肺部疾??；③入組前1個月無呼吸道感染，未使用免疫抑制劑治療。其中男23例，女12例；年齡51～75歲，平均(62.5±6.9)歲；根據《GOLD慢性阻塞性疾病全球倡議(2007)》[7]分為GOLDⅠ級11例，GOLDⅡ級17例，GOLDⅢ～Ⅳ級7例。選取同期體檢健康者40例設為健康組，均無支氣管哮喘、COPD或其他慢性呼吸系統疾病史，胸部影像學檢查無異常，且第1秒用力呼氣容積占預期值百分比(FEV1%)>80%，根據有無吸煙史分為無吸煙22例和吸煙18例。

1.2方法

1.2.1誘導痰液采集和處理：參照改良的Pin等[8]方法，配置常用梯度高滲鹽水(3%、4%、5%)和0.1%二硫蘇糖醇(DDT)。霧化前生理鹽水清理鼻腔，誘導前15 min吸入沙丁胺醇200 μg, 霧化吸入3%高滲鹽水15 min后咳出痰液，收集于無菌干燥培養皿中。少痰或痰液不足者改用4%或5%高滲鹽水繼續霧化7 min后終止誘導。合格痰液標本加入4倍體積的0.1% DDT處理, 37 ℃恒溫培養30 min、震蕩、稀釋、離心(3 000 r/min, 10 min)后取上清，置于-70 ℃冰箱保存備檢。離心沉渣制備痰細胞學涂片2張，瑞氏-吉姆薩混合液加等量PBS緩沖液染色5 min后沖洗、晾干，光學顯微鏡下行細胞計數及分類。

1.2.2誘導痰IL-6和IL-8測定：采用酶聯免疫吸附實驗(ELISA)測定，操作步驟嚴格按照試劑盒說明書進行。

1.3觀察指標

2組于入組時行肺功能檢查，記錄用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼氣量(FEV1)、FEV1%和第1秒用力呼氣容積占用力肺活量的百分比(FEV1/FVC)；檢測2組誘導痰液中細胞分類和誘導痰液上清中IL-6和IL-8表達水平，及COPD組IL-6、IL-8表達水平與肺功能的相關性。

1.4統計學處理

2結果

2.1一般資料分析

健康組無吸煙者年齡小于吸煙者和COPD患者(P<0.01), 健康組吸煙者和COPD患者年齡差異無統計學意義(P>0.05); 吸煙指數方面, COPD組和健康組吸煙者差異無統計學意義(P>0.05)。肺功能分析結果顯示，健康組無吸煙者FEV1%高于吸煙者和COPD患者，健康組吸煙者FEV1%高于COPD患者(P<0.05或P<0.01); 健康組無吸煙者和吸煙者FEV1/FVC無顯著差異(P>0.05), 但均高于COPD患者(P<0.01)。見表1。

2.2不同組痰液細胞分類結果

COPD組誘導痰液細胞總數較健康組無吸煙和吸煙者增高(P<0.01), COPD組誘導痰液中性粒細胞百分比顯著高于健康組無吸煙者(P<0.05)和吸煙者(P<0.01), 巨噬細胞百分比顯著低于健康組無吸煙者(P<0.05)和吸煙者(P<0.05)。各組間淋巴細胞和嗜酸性粒細胞百分比差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表1　不同組別受試者一般資料分析±s)

與健康組無吸煙比較, *P<0.05, **P<0.01; 與健康組吸煙比較, ##P<0.01。

表2　不同組別誘導痰液細胞分類比較

與健康組無吸煙比較, *P<0.05, **P<0.01; 與健康組吸煙比較, #P<0.05, ##P<0.01。=

2.3IL-6、IL-8表達水平與肺功能的相關性

COPD組誘導痰液上清中IL-6、IL-8水平顯著高于健康組無吸煙者和吸煙者(P<0.05); 吸煙者IL-6、IL-8水平較無吸煙者升高(P<0.05)。相關性分析顯示, COPD組誘導痰上清IL-6與FEV1%(r=-0.646,P<0.01)和FEV1/FVC%呈負相關(r=-0.746,P<0.01), 見圖1。IL-8和FEV1%(r=-0.670,P<0.01)和FEV1/FVC%(r=-0.668,P<0.01)呈負相關，見圖2。

表3　不同組別誘導痰液IL-6和IL-8

與健康組無吸煙比較, *P<0.05; 與健康組吸煙比較, #P<0.05。

3討論

COPD是一種以氣道、肺實質和肺血管的慢性氣道炎癥為特征的疾病，其發病由多種炎性細胞及其相關炎性遞質、細胞因子共同參與，其中中性粒細胞活化和聚集是炎癥反應過程的重要環節之一[8-9]。有研究[10]提示，中性粒細胞在氣道壁和管腔內的分布呈現分離，這可能與某種細胞因子導致中性粒細胞在氣道內募集和激活有關。IL-6主要由活化的單核細胞、巨噬細胞T淋巴細胞等分泌，參與COPD的氣道炎癥、損傷和重塑。IL-8是強效趨化因子和化學激活劑，一方面促進中性粒細胞脫顆粒、黏附蛋白上調和呼吸爆發，另一方面增強中性粒細胞黏附和移行，共同導致氣道阻塞和肺損傷[11]。此外, COPD急性發作時，病毒或細菌的抗原成分或代謝產物均可導致單核-巨噬細胞廣泛激活并產生腫瘤壞死因子-α(TNF-α), 進而誘導支氣管上皮細胞表達分泌IL-8[12]。本研究中, COPD患者誘導痰液中IL-6、IL-8水平較健康組無吸煙者和吸煙者顯著升高，且COPD組IL-6分別與FEV1%、FEV1/FVC呈負相關, IL-8分別與FEV1%、FEV1/FVC呈負相關，提示IL-6和IL-8濃度升高加重氣道局部炎癥和免疫反應，最終引起小氣道和肺組織結構功能改變。Ferrari等[13]一項為期3年的前瞻性研究結果顯示，IL-6水平隨疾病進展顯著增高。Du等[14]也報道中重度COPD患者誘導痰液中IL-6、IL-8顯著增高，且和FEV1、FEV1/FVC呈負相關。

圖1 COPD組IL-6與肺功能的相關性

圖2 COPD組IL-8與肺功能的相關性

中性粒細胞活化后可釋放中性粒細胞彈性蛋白酶等蛋白酶參與肺組織損傷和腺體分泌，加重氣道炎癥。另一方面，感染、吸煙等有害物質的吸入也可導致中心粒細胞產生多重氧化物，活化細胞核因子-κB(NF-κB)并誘導產生更多炎性因子，放大炎癥反應[15]。本研究中，誘導痰液中性粒細胞百分比COPD組較健康組無吸煙者和吸煙者顯著增高，吸煙者和無吸煙者差異也有統計學意義，可能與吸煙導致的長期刺激引起支氣管壁細胞分泌IL-6、IL-8有關，臨床需進一步證明中性粒細胞聚集和活化在氣道炎癥和COPD疾病發生中的意義[16-18]。

綜上所述, COPD患者氣道腔內存在以中性粒細胞浸潤為主的慢性氣道炎癥, IL-6和IL-8可能在氣道損傷和重塑過程中扮演重要作用，臨床工作中通過監測痰液中炎癥細胞因子來調整COPD患者治療方案可能具有實際意義[19-20]。但COPD發病涉及多種細胞因子共同作用，且本研究樣本量較小，不同疾病程度的COPD患者炎癥因子水平差異尚未明確，后期將擴大樣本量進一步探討。

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Clinical significance of changes of interleukin-6 and interleukin-8 levels in induced sputum of patients with chronic obstructive pulmonary disease

SONG Xiaoping, PEI Fuyang

(DepartmentofRespiratoryMedicine,AffiliatedZhongshanHospitalofDalianUniversity,Dalian,Liaoning, 116001)

ABSTRACT:ObjectiveTo explore the clinical significance of changes of interleukin-6 (IL-6) and interleukin-8 (IL-8) levels in induced sputum of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). MethodsA total of 35 patients with COPD were selected as COPD group, and 40 healthy people were selected as healthy group and assigned into non-smokers (n=22) and smokers (n=18) according to presence or absence of smoking history. The lung function of patients in two groups was detected, and sputum was collected by using induced sputum method. The changes of IL-6 and IL-8 levels in sputum supernatant were detected by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). The correlation between IL-6 and IL-8 levels and lung function was analyzed by Spearman correlation test. ResultsThe neutrophil percentage in induced sputum of COPD group was significantly higher than that in non-smokers and smokers (P<0.05 or P<0.01) of healthy group. The levels of IL-6 and IL-8 in sputum supernatant were significantly higher than those in non-smokers and smokers of healthy group (P<0.05). The results of correlation analysis showed that the level of IL-6 in sputum supernatant in COPD group was negatively correlated with FEV1% and FEV1/FVC% (P<0.01), and the level of IL-8 was also negatively correlated with FEV1% and FEV1/FVC% (P<0.01). ConclusionChronic airway inflammation dominated with neutrophil infiltration exists in the airway of patients with COPD. Both IL-6 and IL-8 may play important roles in the process of airway damage and remodeling.

KEYWORDS:chronic obstructive pulmonary disease; induced sputum; interleukin-6; interleukin-8; respiratory function

中圖分類號:R 563.5

文獻標志碼:A

文章編號:1672-2353(2016)05-036-04

DOI:10.7619/jcmp.201605011

收稿日期:2015-12-14