痰嗜酸粒細胞在支氣管哮喘氣道炎癥中作用的研究進展

趙雅婷，張煥萍

(山西醫科大學第一醫院呼吸與危重癥醫學科，太原 030000)

支氣管哮喘(簡稱哮喘)是常見的慢性呼吸系統疾病，影響世界各國1%～18%的人口[1]。隨著哮喘發病率的逐年升高，病情趨向復雜化，給患者及其家庭、社會帶來巨大的經濟負擔。哮喘是一種以慢性氣道炎癥為特征的異質性疾病，以呼吸道癥狀(如喘息、氣促、胸悶和咳嗽，強度隨時間變化)和氣道高反應性(存在廣泛而多變的呼氣氣流受限)為主要特點。

目前，氣道炎癥的嚴重程度根據肺功能、臨床癥狀和患者評分間接評價，但即使第1秒用力呼氣量恢復正常、哮喘癥狀得到控制，氣道炎癥和氣道結構重構仍然存在[2-4]。可見，單純肺功能指標和臨床癥狀并不能準確反映氣道炎癥的持續發展和疾病進展，故準確認識評估氣道炎癥才是哮喘治療的關鍵。近年來，人們逐漸認識到嗜酸粒細胞(eosinophil，EOS)是重要的炎癥效應細胞，在哮喘發病機制中的重要作用[5]。痰細胞計數是評價哮喘氣道炎癥的一種安全、簡便的無創方法[6]。通過痰EOS計數監測氣道炎癥程度，認識痰EOS計數升高在哮喘中的意義，為哮喘疾病的治療和管理提供科學依據，有助于提高對哮喘的控制水平。現就痰EOS計數評價哮喘患者氣道炎癥及其在哮喘病情監測、治療和預后中作用的研究進展予以綜述。

1 EOS概述

EOS是粒細胞的一個子集，19世紀末由Paul Ehrlich首次發現并命名[7]。EOS來源于骨髓干細胞，大多數EOS存在于骨髓、皮膚、支氣管黏膜，可生理性遷移至消化道、女性泌尿生殖道及乳腺等；成熟后具有吞噬作用，可釋放多種細胞因子和顆粒蛋白，主要有EOS陽離子蛋白、EOS主要堿性蛋白、EOS過氧化物酶、EOS神經毒素等[8]。以上由EOS釋放的毒性蛋白可引起組織損傷，并發生炎癥反應，通常與Th2型免疫反應有關。EOS可有助于防止蠕蟲，是抵抗寄生蟲免疫反應的主要效應細胞，也可在過敏性免疫反應中介導促炎功能。EOS在很多過敏性疾病中發揮重要作用，如支氣管哮喘、過敏性鼻炎、特應性皮炎等。

2 EOS在哮喘疾病進程中的作用

2.1EOS與哮喘 支氣管哮喘患者受過敏原刺激后，在多種細胞因子(主要有白細胞介素-5、EOS趨化蛋白等)的作用下，通過血液循環到達骨髓，刺激嗜酸祖細胞在趨化因子作用下向支氣管壁遷移，導致支氣管哮喘慢性氣道炎癥、氣道高反應性和氣道重構等病理改變[9]。因此，EOS募集和激活在哮喘發病過程中十分重要，EOS黏附、募集和脫顆粒過程中有眾多細胞因子參與，如白細胞介素-3、白細胞介素-5和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子的表達增多，可增強EOS對上皮細胞的黏附作用、化學趨化因子的遷移反應以及脫顆粒，同時可增強EOS功能，如細胞毒性殺傷、超氧化物、白三烯生成等[10-11]。

2.1.1EOS與氣道炎癥 支氣管哮喘是以EOS為特征的慢性氣道炎癥疾病，痰液和外周血EOS增加是哮喘的顯著特征[12]。EOS經過增生、分化、成熟、向組織部位遷移、浸潤到氣道中活化并釋放各種炎癥介質的趨化過程被認為是炎癥的主要進程[13]。EOS可產生多種毒性物質，如EOS陽離子蛋白、EOS主要堿性蛋白以及破壞組織的活性氧類等，通常認為EOS的毒性成分是致使支氣管黏膜損傷和功能障礙的重要因素[14]，由EOS釋放的EOS陽離子蛋白、EOS主要堿性蛋白等顆粒蛋白可通過激活多種炎癥因子破壞氣道上皮細胞，致其損傷、脫落，誘發氣道炎癥、氣道平滑肌收縮和氣道高反應，這是EOS引起哮喘氣道慢性炎癥、氣道阻塞及氣道重構的重要病理基礎[15]。EOS顆粒蛋白水平通常與變應性疾病的嚴重程度相關，當EOS被活化或數量增多時，多種炎癥介質和細胞因子釋放參與過敏反應，加劇氣道炎癥，致使炎癥持續[12]。研究顯示，EOS還可釋放已知引起組織損傷的活性氧類，活性氧類可介導DNA、蛋白質和脂質的異常生理功能，加劇氣道炎癥發展[16-17]。

2.1.2EOS與氣道重構 氣道重構是哮喘的重要病理特征，由持續存在的氣道炎癥和氣道上皮反復損傷和修復所致，未控制的長期哮喘的反復發作使氣道炎癥持續存在。研究表明，激活的EOS可釋放相關蛋白和細胞因子，參與纖維和血管生成，激活各種間充質細胞，可作用于成纖維細胞促進其增殖，平滑肌的肥大、增生，血管擴張和增生以及致膠原沉積和纖維化作用，導致黏液腺增生和氣道管腔狹窄，最終導致氣道重構[18]。氣道重構又使機體對激素治療的敏感性下降，導致不可逆的氣道纖維化和氣流受限，加劇氣道高反應。此外，EOS有助于肥大細胞活化、氣道平滑肌收縮，使氣道重構呈持續加重狀態[19]。

2.2EOS凋亡 細胞凋亡是細胞通過自身內部機制調控的自然死亡過程，EOS的凋亡過程受各種細胞因子的調控。研究表明，EOS在哮喘患者循環和組織中為程序性凋亡并清除，而致敏哮喘持續氣道炎癥時，EOS凋亡率顯著下降，細胞存活時間顯著延長[20-21]。抑制炎癥介質、終止持續的氣道炎癥以及促進EOS凋亡，可緩解哮喘的持續狀態。目前，糖皮質激素是控制哮喘最有效的藥物，其抗炎機制是通過影響參與炎癥的基因轉錄發揮抗炎作用，也可與細胞膜激素受體結合而快速發揮抗炎效應。糖皮質激素抑制EOS聚集、抑制炎癥介質生成和釋放、加快外周血和肺組織中EOS的凋亡以及增強平滑肌細胞β2腎上腺受體的反應性等，從而起到抑制氣道炎癥、有效緩解癥狀、改善預后的作用。支氣管哮喘治療的目標是降低氣道炎癥，促進EOS凋亡是降低氣道炎癥、改善哮喘癥狀的重要途徑之一，促進EOS凋亡已成為治療變應性疾病的研究熱點。氣道EOS靶向藥物在治療哮喘中的作用已得到肯定。抗白細胞介素-5已顯示出對降低EOS性哮喘嚴重發作的治療功效，抗白細胞介素-5抗體美索珠單抗對治療嚴重EOS性哮喘具有良好功效[22]。許多潛在的抗哮喘藥物，如Siglec-8活化抗體和新型人源化抗白細胞介素-5抗體MEDI-563，具有誘導EOS凋亡的特性[21]。Low等[23]認為，血EOS計數超過確定閾值(通常≥300個細胞/μL)是可靠的生物標志物，且應答人群廣泛，不局限于哮喘單一亞組。EOS凋亡作為靶點為未來哮喘治療提供了更多可能性。繼續開發針對EOS凋亡的藥物是治療哮喘的一種可能策略，進一步發現和驗證生物標志物是新的哮喘治療的研究領域。

3 痰EOS對哮喘氣道炎癥的評價

目前，臨床上通常根據臨床癥狀如哮喘控制問卷評分和肺功檢查判斷哮喘控制情況，而臨床癥狀和肺功能均不足以準確反映氣道炎癥的實際狀態，臨床癥狀及肺功能改善和氣道炎癥往往不同步[4,24]。通過纖維支氣管鏡檢查證實，以肺功能、臨床癥狀作為氣道炎癥的評價標準來指導治療的支氣管哮喘患者，其氣道炎癥仍持續存在。與氣道炎癥的相關性差是間接檢測評估的主要缺點[25]。哮喘的本質是氣道慢性炎癥，根據癥狀和肺功能指導治療并不能準確反映氣道炎癥的持續存在，不利于患者喘息控制。痰EOS作為評價哮喘氣道炎癥的指標之一，直接反映氣道炎癥[3,26]。研究表明，痰EOS計數百分比與呼出氣一氧化氮、外周血EOS、血免疫球蛋白E水平呈正相關，這些指標對于哮喘的診斷、監測氣道炎癥水平、預測哮喘急性加重以及哮喘治療和管理等均具有重要意義[27]。監測血或痰EOS計數可為哮喘管理提供證據支持。由此可見，EOS在哮喘患者病情評估，升階梯用藥和降階梯用藥治療中具有重要參考價值。

評估EOS氣道炎癥有多種方法，包括支氣管肺泡灌洗液細胞計數和痰細胞計數、呼出氣一氧化氮等。支氣管肺泡灌洗液細胞計數因有創性、費時、費力而應用較少；呼出氣一氧化氮對患者配合程度的要求較高，重度哮喘患者可能無法配合；誘導痰細胞計數檢測具有無創性和操作簡單的特點，近年來臨床應用日益廣泛，用于診斷氣道EOS炎癥疾病，如支氣管哮喘、嗜酸粒細胞性支氣管炎、慢性阻塞性肺疾病、肺結核、慢性咳嗽等呼吸道疾病等。除EOS外，誘導痰檢測計數可檢測多種生化標志物，如EOS陽離子蛋白、膠原蛋白的合成肽、血管內皮生長因子等，這些細胞因子均提示哮喘氣道炎癥狀態，EOS陽離子蛋白由EOS激活并釋放，提示EOS活化狀態以及氣道炎癥的嚴重程度；膠原蛋白的合成肽、血管內皮生長因子與氣道炎癥和氣道重構密切相關。

3.1評價治療反應性 痰EOS是一種簡單、無創且廉價的方法，可用于資源有限環境哮喘氣道炎癥改變的監測，評估哮喘治療反應性。評估糖皮質激素治療是否具有充分性，將有助于修正下一步治療方案。痰EOS和EOS陽離子蛋白在一定程度上有助于預測哮喘病情的波動情況，對長期治療過程中連續監測未能良好控制的慢性支氣管哮喘和頻繁急性發作的哮喘患者的痰EOS和EOS陽離子蛋白具有一定的臨床參考價值。將痰EOS計數作為氣道炎癥標志物的哮喘管理模式有重要臨床意義。

對以肺功能為評價標準指導治療的觀察組和以誘導痰EOS計數百分比為評價標準的試驗組的研究發現，實驗組哮喘急性復發次數較少、嚴重程度輕，住院率較前降低，可見痰EOS計數的升高可預示哮喘的控制不良；試驗組哮喘的控制率明顯更高，且兩組患者每日糖皮質激素劑量沒有明顯不同，提示哮喘患者對糖皮質激素治療反應存在差異性，哮喘患者的氣道炎癥處于動態變化過程[5,28-29]。痰EOS計數可及時反映機體對糖皮質激素的治療反應、哮喘的控制水平和急性加重程度[30]。痰EOS直接反映氣道炎癥，具有無創、直接、簡單、安全等特點，在臨床中廣泛應用，通過連續監測痰EOS水平可提示哮喘患者對治療的反應性，有助于評價治療效果，并指導糖皮質激素等藥物的使用，對哮喘的管理具有重要作用。

3.2預測再次發作風險 EOS計數與哮喘發作頻率直接相關[9,31-32]。相關Meta分析結果顯示，與傳統的以臨床癥狀為主的哮喘管理模式相比，以痰EOS計數為主的哮喘管理模式能有效降低哮喘急性發作的頻率；根據痰EOS計數百分比進行哮喘管理，可有效減少哮喘患者急性加重次數和口服糖皮質激素的量，哮喘發作癥狀出現前EOS升高，動態監測痰EOS可規避哮喘的再次發作[30,33]。一項針對EOS指導哮喘治療的分析研究顯示，與以肺功能為氣道炎癥評價標準的對照組相比，以痰EOS計數百分比為評價標準的觀察組患者發生哮喘急性加重、復發和惡化的可能性顯著降低，可改善兒童和成人哮喘的預后[34]。

3.3提示預后 呼吸道嗜酸性炎癥是嚴重哮喘患者亞群疾病嚴重程度的表征。研究表明，血EOS計數>400/μL的患者病情更嚴重且哮喘控制更差；此外，血EOS計數與哮喘控制程度之間存在計數-反應關系，血EOS計數可提高基于哮喘控制的全球倡議風險的評估預測價值[32]。雒志明等[35]的研究發現，哮喘急性發作期患者外周血EOS水平較穩定期患者升高，且差異顯著，提示EOS水平反映氣道炎癥早于臨床癥狀出現，可用于早期發現氣道炎癥改變，對預測哮喘急性發作具有重要意義。目前，由于相關研究較少，外周血EOS計數、痰EOS計數百分比、呼出氣一氧化氮、血免疫球蛋白E能否作為哮喘風險評估的獨立指標仍需大量的臨床研究。

3.4氣道炎癥的分型 EOS是哮喘氣道炎癥的主要效應細胞，氣道炎癥是支氣管哮喘等疾病的基礎，可根據氣道炎癥表型制訂治療方案，通過檢測局部炎癥反應(如痰EOS)來明確表型，分別給予治療，優化哮喘治療的管理方法，提高哮喘的控制水平。根據痰炎性細胞類型可分為EOS性哮喘(EOS計數百分比>1.01%)、嗜中性粒細胞性哮喘(中性粒細胞計數百分比>61%)、混合粒細胞性哮喘(中性粒細胞計數百分比>60%和EOS計數百分比>1.01%)和粒細胞缺乏性哮喘4型。

4 小 結

哮喘是一種慢性氣道炎癥異質性疾病，痰EOS在支氣管哮喘的發病機制中起重要作用。痰EOS參與氣道炎癥主要進程，在氣道炎癥和氣道重塑中起重要作用，可直接客觀反映氣道炎癥情況，痰EOS計數是哮喘氣道炎癥客觀敏感的生物標志物，可作為疾病嚴重程度的標志物，對指導哮喘治療，評估哮喘復發和嚴重程度具有預測意義。連續動態監測痰EOS可評估哮喘治療的反應性和充分性，并將其作為氣道炎癥標志物的哮喘管理模式。此外，不同哮喘患者存在氣道炎癥表型差異，明確表型分別給予精準治療方案。隨著哮喘EOS炎癥靶向治療的發展，更多生物標志物的應用將有助于哮喘控制水平的提高。