血嗜酸性粒細胞對于慢性阻塞性肺疾病的臨床價值研究進展

邱豪，熊簡

(1.重慶醫科大學，重慶400000；2.重慶醫科大學附屬第一醫院第一分院呼吸內科，重慶 400000)

0 引言

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一組由各種因素所導致的以進行性發展的氣流持續受限和呼吸道癥狀的氣道慢性炎癥疾病。它是常見的呼吸道疾病，預計至2060年的40年間，慢阻肺發病率在全球仍會持續增長[1]。發表于Lancet的一項關于中國慢性阻塞性肺疾病的研究數據表明我國20歲及20歲以上人群慢性阻塞性肺疾病發病率高達8.6%(95%CI 7.5-9.9)，預估總人數將近1億(95%CI 7.63-1.357)[2]。嗜酸性粒細胞在哮喘和慢性阻塞性肺病中已被廣泛研究，證明高血嗜酸性粒細胞可以預測使用吸入性糖皮質激素(ICS)在治療中的獲益和預測惡化。在最新的GOLD指南中推薦結合嗜酸性粒細胞絕對值用于評估慢阻肺患者治療方案，但關于嗜酸性粒細胞數量閾值及病理生理機制尚未完全明確。

1 嗜酸性粒細胞生物學特征

嗜酸性粒細胞起源于骨髓造血干細胞，正常范圍占白細胞0.5-5%，絕對值數量為50-500/UL。其在骨髓的形成后，在嗜酸性粒細胞活化驅化因子的驅動下進入循環，隨后主要遷移到胃腸道和胸腺，組織中嗜酸性粒細胞數量約為血液中的100倍。在白介素-4、白介素-5、白介素-13等一系列趨化因子、細胞因子的協調下，嗜酸性粒細胞可遷移至肺部，其中白介素-5是最重要的因子，其中白介素-5及粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)還共同介導了組織中嗜酸性粒細胞的凋亡。嗜酸性粒細胞在宿主免疫反應中的作用尚不完全清楚，目前主要認為參與過敏性疾病中的宿主防御和抗蠕蟲感染[3]。人嗜酸性粒細胞的次級顆粒中主要包含四種蛋白(堿性蛋白、嗜酸性粒細胞過氧化物酶、嗜酸性粒細胞陽離子蛋白和嗜酸性粒細胞衍生的神經毒素)，它們已被證明對多種細胞類型產生毒性作用，包括支氣管上皮細胞[4]、小腦浦肯野細胞[5]，心肌細胞[6]，和內皮細胞[7]。此外當前實驗顯示組織中嗜酸性粒細胞的細胞表面標志物存在差異，表明存在不同的嗜酸性粒細胞亞型，可能由其所屬的細胞環境及組織不同導致[8]，其中toll樣受體的發現表明嗜酸性粒細胞在機體免疫過程中發揮著重要作用[9]。基礎研究發現嗜酸性粒細胞可以向CD4＋T細胞提呈抗原，并且分泌含2型介質的嗜酸性粒細胞顆粒(包括白細胞介素4、白細胞介素5和白細胞介素1)，通過上述機制在維持2型免疫以及在Th1和Th2型免疫中的調控作用[10]。嗜酸性粒細胞表面表達的C-C趨化因子受體3 (CCR3)和白介素-5受體亞基(IL5R -α)是獨特的，這些細胞表面配體受體支持著嗜酸性粒細胞的不同功能，白細胞介素5主要由T-helper-2 (Th2)細胞和2型先天淋巴樣細胞產生，它與嗜酸性粒細胞的產生、成熟和存活是不可缺少的。通過eotaxins蛋白即C-C趨化因子11 (CCL11)，可以增強局部化學吸引力，驅動外周血嗜酸性粒細胞向組織轉移。在肺中，局部分泌的白細胞介素4和白細胞介素13負責增加內皮粘附。

2 外周血嗜酸性粒細胞的穩定性

血液嗜酸性粒細胞受多種因素影響，包括晝夜、季節和激素變化，這一事實已經為人所知四十年了[11]。在慢性阻塞性肺病中，病情和治療方案的波動進一步增加了這種可變性[12]。Hamad GA等人回顧性的收集了慢阻肺患者的5次血嗜酸性粒細胞(最近的嗜酸性粒細胞計數稱為E1，倒數第二個是E2，依此類推)，研究表明以0.30×109/L為切記值時，E1嗜酸性粒細胞增多癥的患病率為30.1%。E5的嗜酸性粒細胞增多癥患者的總體比例增至46.1%，E1和E2之間增幅最大，為7.75% (95%CI 5.71-10.23)[12]。Desiree M. Schumann等 人 的一項為期4年的隨訪慢性阻塞性肺患者嗜酸性粒細胞的研究表明，當使用2%、3%和4%的為嗜酸性粒細胞的分界值時，不穩定性分別為77%、60%和42%。處于慢阻肺穩定狀態的患者比輕度/中度惡化的患者具有更高的不穩定性[14]。最近，Turato等人的研究發現當使用150/UL作為分界值時，65%的慢阻肺患者存在血嗜酸性粒細胞的不穩定性[15]。

這些研究表明，血液嗜酸性粒細胞水平在慢性阻塞性肺疾病的整個過程中表現出顯著的變異性，使用單一值來定義血液嗜酸性粒細胞增多，就其本質而言是任意的。因此單次的測量可能不是ICS反應的可靠預測因子，需要進一步的研究確定具體測量方法來指導臨床工作。

3 血嗜酸性粒細胞表型患者臨床特點

一項研究表明嗜酸性粒細胞濃度高或低的患者的臨床特征(如年齡、性別分布、吸煙史、肺功能和癥狀)難以區分，此外蠕蟲感染的發生率也相似[16]。Hastie AT等人發現高血嗜酸性粒細胞組的患者支氣管擴張前FEV1占預計值百分比低于低血嗜酸性粒細胞組(中位數66.3%[IQR 42.0-85.6]vs 705%[46.6-88.2]，P=0.006)，支氣管擴張后的數值仍有顯著差異(74.2%[51. 6-91.4]vs 77.7[53.9-94.4]，P=0.008)[17]。該 研究提示高血嗜酸性粒細胞的慢阻肺患者擁有更差的肺功能，然而在Barnes NC等人的研究中，EOS＜2% 較EOS≥2%的患者存在更低的FEV1% pred[18]。一項單中心研究發現外周血嗜酸性粒細胞與痰嗜酸性粒細胞計數存在相關性[19-20]，而來自Singh D和Alexis NE等人的多中心研究得出了相反的結論[21-22]，痰嗜酸性粒細胞的測量需要專業技術，因此在多中心研究的痰收集、處理和計數階段，可能引入了未知量的可變性導致了結果的差異。當下關于EOS表型慢阻肺患者的臨床特征尚存爭議，需要將來更多的相關研究來驗證其相關性。

4 血嗜酸性粒細胞與慢阻肺急性加重

慢阻肺急性加重定義為呼吸系統癥狀超出日常變異范圍，需要額外治療。慢阻肺急性加重的誘因具有明顯的異質性，大量臨床研究表明呼吸道病毒及細菌感染是其主要誘因，其他因素包括心理因素、空氣污染、接觸過敏原、治療方案調整、部分不明原因。有學者將慢阻肺急性加重分為EOS表型、病毒表型、細菌表型、非炎癥表型，其中EOS表型約占1/3。EOS表型具體病理生理機制尚未完全明確，目前主要推測為EOS在一系列炎癥因子及趨化因子介導下由外周向呼吸道組織轉移，在局部釋放促炎介質從而導致局部組織損傷，引起呼吸系統癥狀加重。近期多項研究表明，慢阻肺急性加重風險與血嗜酸性粒細胞數量呈正相關。在COPDgene大樣本隊列研究中，學者發現在EOS＞340/ul的慢阻肺患者中急性加重頻率明顯升高[23]，后YUN等人通過提取上述研究中數據進行分層分析后得出在中重度慢阻肺患者中EOS＞300/ul是一項可靠的預測急性加重風險指標[24]。

慢阻肺急性加重的異質性意味在臨床工作需謹慎判別其具體表型，從而制定更加個體化的治療方案。其中高嗜酸性粒細胞表型往往提示對糖皮質激素治療反應較好，但如上文中所提目前關于界定高嗜酸性粒細胞表型的閾值仍有爭議，需要更多的循證醫學證據予以證實。

5 血嗜酸性粒細胞計數與ICS收益

吸入性糖皮質激素(ICS)是慢阻肺患者管理中的核心藥物，對于高風險患者其可以降低急性發作次數、增加運動耐量，但它也可導致肺炎等不良事件增加。因此識別最有可能從ICS治療中獲益的COPD患者是當下的研究熱點及難點，目前相關的研究(主要基于事后和回顧性分析)顯示血液嗜酸性粒細胞增加與惡化風險以及ICS對這種風險的緩解存在相關性，但通過外周血EOS計數指導ICS使用仍存在一定爭議。IMPACT研究表明相較于雙聯治療(LABA-LAMA/ICSLABA)，三聯療法(ICS-LABA-LAMA)在中重度慢性阻塞性肺疾病患者中降低惡化風險及改善肺功能的功效更為明顯，其中ICS-LABA比LABA-LAMA降低惡化率相對明顯，并且隨著血液嗜酸性粒細胞計數的增加，惡化率的降低更為顯著[25]。發表于《柳葉刀呼吸醫學》的一篇文章中，Steven Pascoe和其同事使用IMPACT研究中的EOS數據通過以連續建模的方式進行詳細分析，他們發現在嗜酸性粒細胞計數高于每微升100個細胞的情況下，ICS-LABA-LAMA三聯療法與LABALAMA/ICS-LABA/LABA-LAMA療法相比，惡化的風險降低，并且肺炎的發生風險與基線血嗜酸性粒細胞計數無關[26]。然而來自于英國的一項真實世界研究發現LAMA-LABA治療方案與ICS-LABA治療方案的惡化風險無統計學差異，但ICSLABA有著更高的肺炎發生率，進一步通過嗜酸性粒細胞計數分層后發現在嗜酸性粒細胞＞6%的患者中使用LABALAMA方案治療容易導致更頻繁的急性加重[27]。ISOLDE研究卻發現ICS降低急性加重率的效果在低嗜酸性粒細胞組更為明顯[28]，此外，FLAME研究表明無論血嗜酸性粒細胞的水平是高或低，在預防COPD急性加重方面，使用LABA/LAMA治療比ICS-LABA治療更為有效[29]。

盡管目前多數COPD的大型回顧性研究表明，高血嗜酸性粒細胞(≥2%)(相當于大約≥150/UL)或＞300/UL是一種可以用于預測頻繁惡化和使用吸入類固醇預防惡化的生物標志物[30,31]。但值得注意的是，這些表明COPD加重頻率、血液嗜酸性粒細胞和ICS反應之間存在關聯的研究都是在有加重史的患者中進行的而且其中部分COPD患者可能合并有哮喘，缺乏沒有加重史患者的血嗜酸性粒細胞數量的大型研究。將來需要更多的前瞻性臨床研究來驗證外周血嗜酸性粒細胞與ICS收益之間的聯系。

6 血嗜酸性粒細胞與IL-5靶向治療

正如前文提到的IL-5是介導嗜酸性粒細胞向呼吸道轉移及局部組織炎癥反應的重要細胞因子，對于EOS表型慢阻肺患者理論上降低IL-5及其受體的濃度可以降低慢阻肺急性加重風險并延緩病情進展，但在當前相關研究中此結論仍存一定爭議。

貝那利珠單抗及美泊利單抗分別為抗IL-5抗體、抗IL-5受體亞基抗體，其通過降低IL-5濃度及封閉嗜酸性粒細胞表面受體介導嗜酸性粒細胞數量降低。在Celli BR等人的兩項三期臨川實驗中，對于常規藥物治療療效不佳的慢阻肺患者以嗜酸性粒細胞220/ul為閾值分為2組，隨機分配貝那利珠單抗及安慰劑隨訪治療1年。研究發現與安慰組相比，單抗組未能降低慢阻肺患者急性加重頻率[32]。在另一項研究中，納入三聯治療至少3月仍頻繁加重的患者，通過分層分析發現高嗜酸性粒細胞組的急性加重率顯著下降[33]。

7 小結

近些年對慢阻肺的異質性研究有了進一步的認識，吸入制劑仍是治療慢阻肺疾病的基石，其中三聯制劑(LABALAMA-ICS)、雙支擴(LAMA-LABA)等新型制劑逐漸進入臨床，對于各種劑型的選擇是臨床研究重點。將來的精準化治療模式應該是結合具體表型及病情進展程度分級進行分層治療，生物學指標目前展現出較好的能效，其中血嗜酸性粒細胞受到了較多的關注，但其與疾病發生發展的病理生理變化機制仍未明確，且血嗜酸性粒細胞易受晝夜節律、季節等較多因素影響，故其穩定性存在較多爭議，關于嗜酸性粒細胞的閾值也尚未達成統一認識。以后需要更多的基礎研究及循證醫學證據來驗證其在慢阻肺疾病中的意義，這將有利于將來個體化方案的制定及預后判斷。