誘導痰生物標志物在哮喘-COPD重疊綜合征中的應用

滕飛 胡波

(北華大學附屬醫院呼吸內科，吉林 吉林 132001)

哮喘-慢性阻塞性肺疾病(COPD)重疊綜合征(ACOS)是一種常見的慢性氣道疾病。目前對于ACOS的研究尚少，但不能根據患者的肺功能檢查、人口統計學和痰細胞計數或肺部影像學來明確診斷ACOS〔1〕，因此亟待建立一種診斷ACOS的標準及方法。盡管哮喘和COPD的炎癥通路明顯不同，但在ACOS中相一致，痰液中的嗜酸性粒細胞和嗜中性粒細胞是ACOS的特征。由于機體對誘導痰的影響較小，因此誘導痰中的炎癥因子含量可反映肺的局部炎癥及氣道阻塞等情況。文獻報道，白細胞介素(IL)-13是在嗜酸性粒細胞炎癥和哮喘中重要的T輔助2型標志物〔2〕。IL-6水平與肺功能受損相關，且在ACOS患者中檢測到升高的血清IL-6水平〔3〕。髓過氧化物酶(MPO)和嗜中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(NGAL)在ACOS中與嗜中性粒細胞介導的炎癥和(或)氣道上皮損傷有關〔4〕。本研究進一步觀察上述炎癥因子在ACOS、COPD和哮喘患者誘導痰中的含量水平。

1 對象與方法

1.1研究對象 2019年1月至2020年1月就診于水華大學附屬醫院呼吸內科的住院患者篩選30例ACOS急性加重期患者(ACOS組)，按照年齡、性別及體重指數匹配的原則篩選出同期住院的30例單純哮喘急性發作期患者(哮喘組)和30例單純COPD急性加重期患者(COPD組)及在體檢中心選擇無呼吸系統疾患的健康者20例作為正常組。ACOS診斷標準是2015年GOLD指南ACOS(5步法)診斷標準，哮喘患者診斷標準根據中華醫學會呼吸病學分會哮喘學組制定的《支氣管哮喘防治指南》(2008年版)，COPD診斷標準依據是中華醫學會呼吸病學分會慢阻肺學組制定的《COPD診治指南2013年修訂版》。為避免吸煙對氣道阻力的影響，所有入選病例不吸煙，同時排除嚴重心、肝、腎等其他相關疾病。本研究得到本院倫理委員會批準，研究對象對本研究知情并簽署知情同意書。4組一般資料差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

1.2一般情況采集及肺功能測定 采集研究對象年齡、性別、身高、體重指數(BMI)，測定肺功能包括第1秒用力呼氣量占呼氣量比例(FEV1%)、用力肺活量(FVC%)。

1.3誘導痰樣本采集及炎癥因子檢測 按照文獻方法〔5〕，痰誘導前讓研究對象吸入沙丁胺醇200 μg，15 min后超聲波霧化器吸入3%無菌高滲鹽水，霧化時間5～10 min，誘導咳出痰，收集于無菌干燥培養皿中，挑選出黏液部分加入4倍體積的0.1% 二硫蘇糖醇(DTT)，37℃恒溫培養 30 min，懸浮液渦旋振蕩30 s，再用4倍體積的磷酸鹽緩沖鹽水稀釋，然后以1 000 r/min離心10 min,收集上清液并儲存在-70℃環境下。按照特異性酶聯免疫吸附試驗(ELISA)試劑盒測定誘導痰中IL-13、IL-6、MPO和NGAL。

1.4誘導痰中炎癥細胞檢測 誘導痰離心沉渣制備痰細胞學涂片2張，室溫下自然風干,做蘇木素-伊紅(HE)染色。光學顯微鏡下行細胞計數及分類，每張片至少計數300個細胞,分類計數中性粒細胞、巨噬細胞及嗜酸性粒細胞,兩張涂片取其平均數,得出各種細胞所占百分率。

1.5統計學處理 采用SPSS19.0軟件進行方差分析、LSD法。

2 結 果

2.1研究對象人口學特征及肺功能測定結果 ACOS、哮喘、COPD組肺功能參數均低于正常組，尤以COPD組降低明顯，ACOS 組次之(P<0.05)。見表1。

表1 4組人口學特征及肺功能比較

2.24組誘導痰中細胞總數及分類比較 ACOS、哮喘、COPD組誘導痰細胞總數高于正常組，差異顯著(P<0.05),但3組間無統計學差異(P>0.05)。細胞分類看，ACOS、哮喘、COPD組以嗜酸性和中性粒細胞為主，正常組以巨噬細胞為主。與正常組相比，嗜酸性粒細胞百分比以哮喘患者最高，中性粒細胞以COPD組最高，但ACOS和COPD組間無統計學差異(P>0.05)。見表2。

表2 4組誘導痰中細胞總數及分類比較

2.34組誘導痰中炎癥因子比較 與正常組比較，其余3組誘導痰中炎癥因子IL-6、IL-13、NGAL和MPO水平均增高，有統計學意義(P<0.05)。ACOS、COPD組IL-6、IL-13和MPO水平無統計學差異(P>0.05)。見表3。

表3 4組誘導痰中炎癥因子比較

3 討 論

既往認為支氣管哮喘和COPD為不同的氣道炎癥引起的兩種疾病，研究表明，誘導痰細胞分類計數可以客觀、快速地反映肺部炎癥情況〔6〕，因該方法具有經濟、無創、快速、可靠等優勢，使其在呼吸系統鑒別和臨床判斷療效上得到一定應用。

研究發現COPD患者痰中的細胞主要是中性粒細胞，呼吸道中的中性粒細胞浸潤程度達70%，支氣管肺泡灌洗液中的中性粒細胞數量是正常人的2～3倍〔7〕。哮喘患者氣道炎癥以嗜酸性粒細胞為主，且其增高水平與哮喘嚴重程度呈正相關〔8〕。本研究中結果提示急性期氣道炎癥活動增強。哮喘患者痰嗜酸性粒細胞水平明顯高于ACOS和COPD患者，可作為哮喘患者的鑒別診斷指標。但ACOS和COPD患者痰嗜酸性粒細胞計數無明顯統計學差異，因此不可以作為ACOS急性加重與COPD急性發作的鑒別診斷。此結論與相關文獻報道相矛盾，劉凌云等〔9〕研究發現ACOS組誘導痰嗜酸粒細胞計數明顯高于COPD組，且誘導痰嗜酸粒細胞計數在診斷ACOS中的敏感度和特異度均達80%以上，認為嗜酸粒細胞檢查可以作為診斷ACOS的重要觀察指標，Kitaguchi 等〔10〕發現穩定期ACOS患者痰液中嗜酸性粒細胞的數量明顯高于單純COPD患者。分析其原因可能與所選取的患者個體特征、疾病所處時期及樣本量多少有關。

IL-6是一種多功能炎癥細胞因子，參與COPD的氣道炎癥和氣道重塑〔11〕，Du等〔12〕報道中重度COPD 患者誘導痰液中IL-6顯著增高。IL-13可以通過促進杯狀細胞增生來增強黏液分泌，改善黏液分泌以增加氣道壁〔13〕。符丹丹等〔14〕研究顯示,COPD患者外周血IL-13水平在急性發作期升高,動物實驗發現IL-13過度表達可使大鼠肺容積增大,黏液分泌增多〔15〕，表明IL-13參與了COPD的炎癥形成過程。本研究結果說明IL-6、 IL-13參與了氣道炎癥反應，但ACOS和COPD患者之間IL-6和IL-13無統計學差異。最近一項研究顯示ACOS患者中檢測到血清IL-6水平升高，同樣血清IL-6水平也不能區分COPD和ACOS〔16〕。因此關于IL-6和IL-13與這3種疾病的聯系有待進一步探究。

中性粒細胞的特點之一是含有大量MPO，主要功能是參與活性氧的生成，而活性氧對組織具有極強的破壞力。研究顯示哮喘、COPD均存在中性粒細胞氧化-抗氧化失衡〔17,18〕。 本研究結果提示ACOS和哮喘、COPD患者氣道存在氧化能力增強，與高瞻等〔19〕研究結果相似，但ACOS和COPD兩者的氧化能力無顯著差異。說明MPO也不能作為鑒別ACOS和COPD的生物標志物。

NGAL是由中性粒細胞和一些上皮細胞分泌的微量蛋白，文獻報道NGAL可作為研究慢性肺病的一個潛在的生物標志物〔20〕。且當機體處于感染時，骨髓和上皮細胞的toll樣受體可激活而分泌NGAL，因此，痰NGAL水平可能與氣道炎癥和微生物定植有關。由于ACOS患者似乎比哮喘和COPD更頻繁的惡化，而微生物感染是惡化的主要病因之一，這使ACOS患者NGAL水平明顯增高；另一方面，當氣道發生炎癥時，多種炎癥因子被激活如腫瘤壞死因子α、IL-8等，這些炎癥因子也可促進NGAL表達〔21〕。本研究結果表明ACOS患者的痰NGAL水平顯著高于哮喘和COPD組也支持了上述觀點，因此痰NGAL可能是ACOS的一個特征，可作為哮喘和COPD患者中鑒別ACOS的一個重要生物標志物。

雖然本研究中檢查誘導痰的生物標志物可能與其他疾病相關，但使用痰液可能會提高其對氣道疾病的特異性。 痰生物標志物水平的變化可能反映了氣道疾病發展過程中細胞組成和功能的變化。