呼出氣冷凝物中IL-25、IL-33在慢性肺疾病中的表達特點及作用初探

尹利劍 河南省商丘市第三人民醫院 476000

呼吸道和肺泡上皮細胞是建立與外界空氣直接交流的主要組織器官，因此在呼吸系統疾病生理病理研究中有著舉足輕重的地位。現有的研究證實，空氣污染、過敏源刺激、尼古丁暴露、煙霧或微生物病原體等均是造成呼吸道上皮細胞損害的重要致病因素，也是包括哮喘、慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)以及特發性肺纖維化(Idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)等具有反復性和持續性癥狀慢性肺疾病的共同原因[1-4]。呼出氣冷凝物(Exhaled breath condensate，EBC)為非侵入性呼吸道樣本獲取檢測手段，具有可重復性，相比直接獲取局部組織標本安全性更高。近年的臨床研究普遍已證實，白細胞介素-25(Interleukin-25，IL-25)、白細胞介素-33(Interleukin-33，IL-33)與哮喘、COPD患者呼吸道上皮細胞損傷的發生、炎癥反應及肺功能狀態密切相關[5-6]，通過觀察其水平的變化可以為判斷疾病進展提供幫助。但目前尚無對特發性肺纖維化相似研究，因此本研究則觀察了包括健康者、哮喘、COPD以及IPF在內患者的肺功能及IL-25、IL-33表達特點，旨在探索EBC中IL-25、IL-33對于IPF臨床診療的價值。報道如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料 以2018年10月—2019年10月我院收治的113例慢性肺疾病患者作為研究對象進行回顧性分析，其中哮喘40例，慢性阻塞性肺疾病45例，特發性肺纖維化28例，患者年齡18～80歲，同時選取同期體檢的健康者35例作為健康組。經本院醫學倫理委員會批準，并在患者知情同意的前提下接受EBC檢查和肺功能檢測。排除合并有嚴重心、腎功能不全，肺結核、肺氣腫等其他肺疾病患者，以及有EBC檢查、肺功能檢測禁忌者。

1.2 方法 (1)收集患者人口學特征信息和吸煙史。(2)EBC檢查方法：用德國Eric Jaeger公司生產的Eco Screen冷凝器及其配套EBC收集管為收集器，經口收集EBC約400μl，于-80℃下冷凍備檢。IL-25、IL-33檢測方法均采用酶聯免疫吸附試驗，試劑盒由阿拉丁試劑公司提供。(3)肺彌散功能檢查：采用波蘭Cracow公司生產的Lungtest 1000系統，依照《肺功能檢查指南——肺彌散功能檢查》[7]進行檢測，獲取DLco值及DLco預計值(DLco%pred)。由于本研究為回顧性分析，而該檢查目前并不作為哮喘和COPD的常規檢查項目，因此僅IPF患者具有DLco值和DLco檢查結果。(3)肺活量檢測：采用多功能肺功能檢測儀器收集患者第1秒用力呼氣容積(FEV1)、FEV1占預測值百分比(FEV1%Pred)、用力肺活量(Forced vital capacity，FVC)、用力肺活量占預測值百分比及FEV1與FVC比值(FEV1/FVC)。

2 結果

2.1 各組臨床資料比較 (1)與健康組比較，哮喘組、COPD組和IPF組FEV1、FEV1%Pred、FVC、FEV1/FVC水平均明顯下降，差異均具有統計學意義(P<0.05)，見表1。(2)EBC檢查結果顯示哮喘組、COPD組和IPF組的IL-33水平均比健康組高，差異具有統計學意義(P<0.05)，而三組間兩兩比較差異無統計學意義(P>0.05)，見圖1；哮喘組IL-25水平高于健康組，COPD組與IPF組IL-25水平均低于哮喘組，差異具有統計學意義(P<0.05)，但COPD組和IPF組與健康組相比差異無統計學意義(P>0.05)，見圖2。

2.2 EBC中IL-33、IL-25與各組臨床因子的相關性分析 經Spearman相關性分析，僅IPF組患者EBC中IL-33與病程呈負相關，與DLco%pred呈正相關(P均<0.05)，見圖3、圖4。哮喘組、COPD組患者IL-25、IL-33水平與其他臨床因子并無相關性(P>0.05)。

表1 各組臨床資料比較

圖1 健康組、哮喘組、COPD組和IPF組患者呼出氣冷凝物中IL-33水平

圖2 健康組、哮喘組、COPD組、IPF組患者呼出氣冷凝物中IL-25水平

圖3 IL-33水平與病程相關

3 討論

IL-25、IL-33是白介素家族中的主要成員，也是上皮細胞衍生的細胞因子，生理學研究認為，一方面兩者均參與與Th2細胞因子介導反應相關的免疫反應；另一方面，IL-33和IL-25均可為2型先天性淋巴細胞提供信號，并通過協調2型免疫應答引發并且放大炎癥反應[8-9]。因此在炎性反應疾病中均可檢出兩者水平的增高。現有的研究已證實，在一些過敏性疾病中，如過敏性鼻炎、過敏性哮喘患者中，血清IL-25、IL-33的水平可明顯增高[10-12]。COPD與哮喘均是以呼吸受限為主要表現的呼吸系統疾病，雖然在疾病性質上面存在較大的差異，但在病理改變上則存在一樣的氣道炎癥改變。通過對兩種疾病的研究發現，IL-25、IL-33在哮喘患者中的高表達來自上皮細胞和平滑肌細胞[13]，而對于慢性氣道炎癥的COPD患者來說，IL-25、IL-33則是發揮了對支氣管上皮細胞和外周血單核細胞中IL-6和IL-8的誘導刺激作用實現參與氣道炎癥反應的效果[14]。IPF從病理表現上與哮喘和COPD有根本上的不同，主要以成纖維細胞灶和蜂窩囊腫為組織病理學改變，雖然現在對于該病的病因和病機尚不完全清楚，但通過研究患者的支氣管肺泡灌洗液已證實存在炎癥反應。有學者通過研究發現，IPF患者的肺組織或成纖維細胞灶中可檢出IL-25、IL-33的高水平表達[15]，而通過對動物實施鼻內滴注IL-25可顯著促進成纖維細胞的增殖、分化和活化，通過氣管滴注IL-33則可誘導膠原蛋白沉積，并協同博來霉素加速肺纖維化的進程[16]。

圖4 IL-33水平與DLco%pred相關

綜合上述研究可見，目前臨床對于哮喘、COPD以及IPF與IL-25、IL-33的研究基本以人外周血檢驗和動物模型肺組織病理學檢測為主，雖然能夠明確其相關性，但并不能為臨床提供較高的輔助診斷價值，明確病理改變程度的檢查手段依然需要支氣管活檢樣本的組織病理學檢驗，這種有創的檢驗手段無疑給臨床診療增加了更大的風險，也給患者組織造成了損傷。本研究將EBC檢測作為主要手段，主要通過檢測收集到的氣道內襯液體和可揮發成分，發現其中所含抗氧化物、可溶性標記物等生化分子的變化，從而反應出氣道內環境的改變特點。研究結果顯示，哮喘、COPD和IPF三種慢性肺部疾病在肺功能的改變上具有一致性，呈現出通氣功能的下降，這與氣道炎癥反應下的支氣管痙攣、通氣阻力增大有關，但其下降程度存在一定的差異，也反應出在氣道炎癥反應和炎癥反應下病理改變的不同。在EBC檢測的IL-25、IL-33的表達上，三種疾病患者的IL-33水平相比健康人群均有顯著的增高，而在IL-25上COPD和IPF患者并未表現出與健康者的顯著差異。這一結果提示EBC中IL-33在氣道炎癥反應疾病中的敏感性可能高于IL-25。經Spearman相關性研究，僅IPF患者EBC中IL-33水平與病程、DLco%pred具有相關性，推測EBC中IL-33可能是反應IPF病情嚴重的檢測指標。

本研究作為該類檢測項目的初探，單中心樣本收集有較大的局限性。因此本研究結果目前僅可提示在哮喘、COPD以及IPF患者EBC中IL-25、IL-33表現出了與外周血較為相似的高表達特點，其中IL-33水平可能與IPF患者的病理改變程度有關。同時也證實，通過EBC檢測IL-25、IL-33具有可行性，這為進一步研究其水平變化與氣道損傷及炎癥反應程度奠定了基礎。