中性粒細胞型哮喘患兒急性發作期CXCL8、CXCL9與氣道炎癥的關系研究*

范小穎,徐 冉,張學靜

邢臺市第三醫院兒科,河北邢臺 054000

哮喘是一種發病機制復雜、涉及諸多細胞和非細胞成分之間相互作用的慢性氣道異質性炎癥性疾病[1]。既往研究認為,嗜酸性粒細胞氣道炎癥是哮喘的典型病理改變;隨著誘導痰技術的不斷發展及其在臨床的廣泛使用,研究者發現哮喘存在嗜酸性粒細胞以外的炎癥細胞為主的呼吸道炎癥反應,以中性粒細胞最為多見,中性粒細胞在哮喘特別是重度哮喘的氣道炎癥和重構過程中可能起重要作用[2-3]。中性粒細胞型哮喘(NA)在兒童群體尤其是嚴重哮喘表型中占有較大比例,在整個炎癥反應過程中,中性粒細胞的作用涉及中性粒細胞的激活、遷徙及對病原體和損傷組織的清除。細胞因子和趨化因子是激活中性粒細胞的重要因素,趨化因子在調節中性粒細胞激活方面得到了廣泛關注[4-5]。CXC趨化因子配體(CXCL)是一類由細胞分泌的細胞因子,由于它們具有誘導附近反應細胞定向趨化的能力,可通過與趨化因子受體相互作用發揮其生物學效應,促進炎癥反應發生,并決定炎癥性白細胞向受損區域的遷移[6-7]。CXCL8是中性粒細胞的趨化劑,CXCL9體內主要由γ干擾素(IFN-γ)刺激的巨噬細胞和神經膠質細胞產生,對激活的T淋巴細胞和腫瘤浸潤淋巴細胞具有趨化作用,對粒細胞和單核細胞沒有作用[8]。本研究擬通過探究NA患兒急性發作期CXCL8和CXCL9與炎癥因子的關系及其對NA患兒肺功能水平的影響,進一步明確NA患兒急性發作期CXCL8和CXCL9水平與氣道炎癥的關系。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2020年11月至2021年11月就診于本院的235例NA患兒作為研究對象,其中處于急性發作期的患兒138例(急性組),處于臨床緩解期的患兒97例(緩解組)。納入標準:(1)符合中華醫學會兒科學分會呼吸學組《兒童支氣管哮喘診斷與防治指南(2016 年版)》[9]中有關NA的診斷標準;(2)年齡1～14歲;(3)急性組患兒具有典型的臨床癥狀及體征,運動激發試驗或支氣管激發試驗陽性,結合CT檢查和實驗室檢查結果等明確哮喘診斷;(4)緩解組患兒臨床癥狀和體征消失,第1秒用力呼氣容積(FEV1)≥80%預計值且維持3個月以上。排除標準:(1)自身免疫異?；蚪?個月內使用免疫抑制劑;(2)肝、腎、心等其他重要臟器功能障礙;(3)合并過敏性鼻炎、肺炎等呼吸道疾病;(4)神經功能失調或認知不足。兩組患兒年齡、性別、體重指數(BMI)、家族史、急性加重史和口服激素等一般資料比較,差異無統計學意義(P>0.05),見表1。本研究經本院倫理委員會審批通過,所有患兒家屬均簽署研究知情同意書。

表1 兩組患兒一般資料比較

1.2方法

1.2.1肺功能測定 采用日本捷斯特HI-810型肺功能儀測定肺功能,檢測用力肺活量(FVC)和FEV1,計算FEV1占預計值的百分比(FEV1%prep)和FEV1/FVC。

1.2.2中性粒細胞功能指標檢測 抽取患兒空腹外周血5 mL,Dextran/Lymphoprep 法分離中性粒細胞,將其重懸于RPMI-1640培養液中,錐蟲藍染色測得細胞存活率>95%,5% CO2培養箱37 ℃孵化12 h。使用二氫若丹明熒光染色法,流式細胞分析儀(FC500,美國Beckman Coulter)測定中性粒細胞活化率[10],比色法測定上清液中去甲腎上腺素(NE)活性,硝酸還原比色法測定上清液中一氧化氮(NO)水平。

1.2.3炎癥因子和趨化因子水平檢測 采集兩組患兒清晨空腹靜脈血5 mL,離心取上清,置于-20 ℃冰箱保存待測。炎癥因子:采用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)檢測血清白細胞介素(IL)-8、IL-17、IL-10和腫瘤壞死因子α(TNF-α)水平,檢測試劑盒購自上海酶研生物科技有限公司。趨化因子:采用固相夾心ELISA法檢測血清CXCL8水平,ELISA檢測血清CXCL9水平,檢測試劑盒均購于美國BD公司。嚴格按照說明書要求進行操作。

2 結 果

2.1兩組患兒肺功能比較 急性組患兒FVC、FEV1、FEV1/FVC和FEV1%prep均明顯低于緩解組,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組患兒肺功能指標比較

2.2兩組患兒中性粒細胞功能指標比較 急性組患兒中性粒細胞活化率、NE活性和NO水平均明顯高于緩解組,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表3。

表3 兩組患兒中性粒細胞功能指標比較

2.3兩組患兒炎癥因子和趨化因子水平比較 急性組患兒炎癥因子IL-8、IL-17、IL-10和TNF-α水平均明顯高于緩解組(P<0.05),趨化因子CXCL8、CXCL9水平均明顯高于緩解組(P<0.05)。見表4。

表4 兩組患兒炎癥因子、趨化因子水平比較

2.4趨化因子、炎癥因子與患兒肺功能相關性 Pearson相關性分析顯示,CXCL8、CXCL9水平及IL-8、IL-17、IL-10、TNF-α水平與肺功能指標FEV1/FVC、FEV1%prep均呈負相關。見表5。

表5 趨化因子、炎癥因子與肺功能的相關性

2.5趨化因子與氣道炎癥的相關性 Pearson相關性分析顯示,CXCL8、CXCL9水平與炎癥因子IL-8、IL-17、IL-10和TNF-α水平呈正相關。見表6。

表6 趨化因子與氣道炎癥的相關性

續表6 趨化因子與氣道炎癥的相關性

3 討 論

參與氣道炎癥的細胞主要是嗜酸細胞、肥大細胞和淋巴細胞。有研究顯示,中性粒細胞作為一種吞噬細胞在哮喘發作中的作用不容忽視,無論在感染性炎癥還是在炎癥的免疫調節方面均起重要作用[11-12]。本研究通過探討NA患兒急性發作期和臨床緩解期中性粒細胞功能指標、炎癥因子、趨化因子水平變化及其相關性,擬對NA患兒炎性進展做更準確地評估。

本研究中,急性組患兒FVC、FEV1、FEV1/FVC和FEV1%prep均明顯低于緩解組(P<0.05),說明多數急性組患兒的肺功能受損嚴重,可逆程度差,超過半數患兒FEV1%pred<60%。本研究結果顯示,急性組患兒中性粒細胞活化率、NE活性和NO水平均明顯高于緩解組(P<0.05),提示哮喘病情可能與中性粒細胞功能狀況有關,檢測患兒外周血中性粒細胞功能有利于評估患兒病情進展。既往研究顯示,中性粒細胞趨化能力增加,增加向氣道聚集的趨勢,在氣道局部釋放炎癥介質導致氣道結構重構[13-15]。活化的中性粒細胞可能通過釋放NE等物質誘導支氣管平滑肌痙攣,參與氣道損傷與修復過程。NO主要存在于中性粒細胞的細胞質中,能夠引起黏液腺過度增生、黏液過多分泌、上皮細胞損傷等,在重度哮喘患者大量黏液栓形成中發揮了重要作用,中性粒細胞激活后,NO被分泌至細胞外,并隨著病情加重,NO水平逐漸升高。

本研究結果顯示,急性組患兒炎癥因子IL-8、IL-17、IL-10和TNF-α水平均明顯高于緩解組(P<0.05),說明急性組患兒炎癥水平更高。有研究顯示,重度哮喘患者除中性粒細胞明顯增高外,IL-8水平也會明顯增高,IL-8介導的中性粒細胞浸潤與哮喘發病緊密相關[16-17]?？赡苁且驗?IL-8是中性粒細胞的重要趨化因子,可以直接趨化與激活中性粒細胞向氣道局部聚集,從而誘導支氣管平滑肌痙攣和氣道高反應。有研究報道,支氣管哮喘的發病機制與免疫功能紊亂密切相關,Th1/Th2細胞失衡可能是造成哮喘的免疫學發病基礎[18-19]。IL-17與IL-10水平一定程度上反映了Th17和調節T細胞亞群的功能狀態,IL-17具有強大的促炎和趨化免疫細胞的作用。IL-10是一種多功能負性調節因子,具有很強免疫抑制及免疫調控作用,哮喘的發作與IL-17、IL-10的水平相關。本研究中,急性組患兒由于癥狀更明顯,氣道高反應更明顯,IL-8、IL-17、IL-10水平較環節組明顯升高(P<0.05)。BECK-SCHIMMER等研究[20]顯示,中性粒細胞的招募由TNF-α介導,其認為TNF-α是炎癥反應過程中出現最早、最重要的炎性介質,能激活中性粒細胞和淋巴細胞,增加血管內皮細胞通透性,促使其他細胞因子合成和釋放。此外,急性組患兒趨化因子CXCL8、CXCL9水平均明顯高于緩解組(P<0.05),說明急性組患兒對中性粒細胞的趨化激活作用更強。相關研究表明,炎癥患者外周血中CXCL8與CXCL9水平均明顯升高,且能夠促進炎癥反應發生[21-22],CXCL9屬于IFN-γ誘導的CXC家族趨化因子,可誘導并趨化T淋巴細胞或單核細胞,從而介導和調節免疫及炎癥反應,參與一些自身免疫性疾病的發生及發展[23]。正常生理情況下,CXCL9在多數非淋巴組織中檢測不到,但在發生感染、損傷或免疫炎癥反應時其可由IFN-γ等誘導產生[24]。CXCL8是中性粒細胞的趨化劑,并可激活其代謝和脫顆粒,既往研究顯示,CXCL8可促使多種炎性細胞趨化,并促使氣道釋放血管活性物質,進而損傷氣道組織[25]。

Pearson相關性分析顯示,趨化因子水平CXCL8、CXCL9水平與氣道炎癥指標呈正相關,趨化因子CXCL8、CXCL9水平及炎癥因子IL-8、IL-17、IL-10和TNF-α水平均與患兒肺功能呈負相關,提示臨床可以通過趨化因子和炎癥因子水平評估患兒肺功能,以指導進一步治療。

綜上所述,急性組患兒炎癥水平和趨化因子水平均處于較高水平,趨化因子CXCL8和CXCL9水平能夠反映急性組患兒氣道炎癥水平和肺功能,臨床可通過檢測CXCL8和CXCL9水平評估NA患兒疾病進展情況。