IL-37 與慢性阻塞性肺疾病急性加重患者免疫功能及預后的關系研究

黃清平，林芳崇，王日興，符超

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）好發于老年人群，以持續氣流受限為主要特征，氣流受限不完全可逆且呈進行性發展［1-2］。全球疾病負擔研究報道，截至2022年，COPD分別位列全球致死原因第3位和經濟負擔第5位，COPD發生機制復雜，普遍認為氣道慢性炎癥損傷在COPD的發生發展中具有關鍵作用［3］。慢性阻塞性肺疾病急性加重（acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD）指COPD患者短期內出現呼吸困難加重、咳嗽咳痰加劇、胸悶氣促以及發熱等表現，其是在各種刺激因素作用下，炎癥細胞在氣道壁與肺泡大量聚集，釋放多種炎癥因子并造成炎癥病理損傷，其病情進展較快，可導致肺功能持續惡化、COPD相關并發癥發生率升高、死亡率升高，且患者預后較差［4-5］。IL-37是一種新型的具有抑制炎癥作用的細胞因子。研究發現，IL-37可以抑制固有免疫和獲得性免疫應答，在多種炎癥性疾病中發揮抗炎和免疫抑制等作用，可參與多種疾病的發生發展過程［6］；相較于COPD穩定期患者，AECOPD患者血清IL-37表達水平明顯升高，且IL-37表達水平與AECOPD患者發生免疫失衡和全身炎癥反應綜合征存在一定聯系［7］。本研究旨在探討IL-37與AECOPD患者免疫功能及預后的關系，以期為臨床工作提供相關依據。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2020年10月至2022年6月于海南醫學院第二附屬醫院住院的AECOPD患者204例。納入標準：（1）年齡40～70歲；（2）符合《慢性阻塞性肺疾病診治指南》［8］中AECOPD的診斷標準，并具有典型臨床癥狀。排除標準：（1）合并支氣管哮喘、支氣管擴張、肺結核、肺纖維化及哮喘-慢阻肺重疊綜合征者；（2）有惡性腫瘤者；（3）有嚴重心腦血管疾病史者；（4）合并HIV感染或免疫系統疾病者。所有患者入院后給予常規化痰、抗感染、液體復蘇、抗凝、擴張支氣管及器官功能支持等綜合治療，并給予無創正壓通氣治療，同時霧化吸入布地奈德混懸液。按出院時預后情況將患者分為好轉組（n=163）和惡化組（n=41）。預后好轉判定標準［8］：（1）生命體征平穩；（2）呼吸困難癥狀消失；（3）血常規、C反應蛋白、降鈣素原等炎癥指標恢復正常；（4）動脈血氣分析指標恢復正常。本研究經海南醫學院第二附屬醫院倫理委員會批準（倫理編號：202010130235），所有患者以及家屬簽署知情同意書。

1.2 觀察指標 （1）臨床資料。收集患者入院時的臨床資料，包括年齡、性別、BMI、動脈血氧分壓（arteria oxygen partial pressure，PaO2）、動脈血二氧化碳分壓（arterial partial carbon dioxide pressure，PaCO2）、第1秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in one second，FEV1）、FEV1/用力肺活量（forced vital capacity，FVC）。（2）IL-37與免疫功能指標。抽取患者入院第1天和第7天清晨空腹外周血5 ml，置于EDTA抗凝管中，立即以3 000 r/min離心25 min（離心半徑8 cm），收集血漿于-80 ℃冰箱凍存待測，采用雙抗體夾心ABCELISA檢測IL-37，試劑由美國Biosouce公司進口分裝，嚴格按照試劑盒說明書進行操作。另抽取患者入院第1天和第7天清晨空腹外周靜脈血2 ml，注入真空采血管（肝素鈉抗凝，去熱原和內毒素），輕搖混勻，應用美國BD公司CD4+/CD8+T三色單克隆抗體、Becton-Dickinson FACS Calibur型流式細胞儀全自動分析軟件測定T淋巴細胞亞群（分別測定CD4+T淋巴細胞百分比、CD8+T淋巴細胞百分比、CD4+/CD8+T淋巴細胞比值），采用羅氏Cobasc501生化分析儀測定IgA、IgM及IgG。

1.3 統計學方法 采用SPSS 25.0統計學軟件進行數據處理。符合正態分布的計量資料以（±s）表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對t檢驗；計數資料以相對數表示，組間比較采用χ2檢驗；采用多因素Logistic回歸分析探討AECOPD患者預后的影響因素；繪制ROC曲線以評估入院第1天IL-37對AECOPD患者預后惡化的預測價值；采用Pearson相關分析探討AECOPD患者入院第1天IL-37與免疫功能指標的相關性。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 臨床資料 兩組年齡、性別、BMI、PaO2、PaCO2比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；好轉組FEV1大于惡化組，FEV1/FVC高于惡化組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組臨床資料比較Table 1 Comparison of clinical data between the two groups

2.2 IL-37和免疫功能指標 兩組入院第1天和入院第7天CD4+T淋巴細胞百分比、IgA、IgM、IgG比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；惡化組入院第7天IL-37、CD8+T淋巴細胞百分比分別高于本組入院第1天，CD4+/CD8+T淋巴細胞比值低于本組入院第1天，差異有統計學意義（P＜0.05）；好轉組入院第7天IL-37、CD8+T淋巴細胞百分比分別低于本組入院第1天，CD4+/CD8+T淋巴細胞比值高于本組入院第1天，差異有統計學意義（P＜0.05）；惡化組入院第1天和入院第7天IL-37、CD8+T淋巴細胞百分比高于好轉組，CD4+/CD8+T淋巴細胞比值低于好轉組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組入院第1天和第7天IL-37和免疫功能指標比較（±s）Table 2 Comparison of IL-37 and immune function indicators between the two groups on the 1st and 7th days of admission

表2 兩組入院第1天和第7天IL-37和免疫功能指標比較（±s）Table 2 Comparison of IL-37 and immune function indicators between the two groups on the 1st and 7th days of admission

注：a表示與本組入院第1天比較，P＜0.05

組別例數IL-37（ng/L）CD4+ T淋巴細胞百分比（%）CD8+ T淋巴細胞百分比（%）入院第1天入院第7天入院第1天入院第7天入院第1天入院第7天好轉組16377.4±9.758.3±7.2a35.3±6.135.6±6.231.2±4.621.6±3.5a惡化組41166.4±21.9192.5±32.5a34.4±6.734.2±6.338.5±4.246.7±5.3a t值25.39926.2780.7831.2769.75928.817 P值＜0.001＜0.0010.4350.203＜0.001＜0.001組別CD4+/CD8+ T淋巴細胞比值IgA（g/L）IgM（g/L）IgG（g/L）入院第1天入院第7天入院第1天入院第7天入院第1天入院第7天入院第1天入院第7天好轉組1.2±0.31.8±0.3a2.6±0.52.6±0.61.7±0.51.8±0.610.7±2.510.9±2.6惡化組0.9±0.20.6±0.2a2.5±0.52.5±0.61.6±0.51.7±0.510.6±2.410.5±2.6 t值6.66726.6671.1240.9521.1241.1240.2310.881 P值＜0.001＜0.0010.2620.3420.2620.2620.8180.379

2.3 AECOPD患者IL-37與免疫功能指標的相關性分析Pearson相關分析結果顯示，AECOPD患者入院第1天IL-37與入院第1天CD4+T淋巴細胞百分比、IgA、IgM、IgG無直線相關關系（P＞0.05），與入院第1天CD8+T淋巴細胞百分比呈正相關（r=0.782，P＜0.001），與CD4+/CD8+T淋巴細胞比值呈負相關（r=-0.693，P=0.012）。

2.4 AECOPD患者預后影響因素的多因素Logistic回歸分析以FEV1（實測值）、FEV1/FVC（實測值）、入院第1天IL-37（實測值）、入院第1天CD8+T淋巴細胞百分比（實測值）、入院第1天CD4+/CD8+T淋巴細胞比值（實測值）為自變量（因第7天指標與第1天指標存在多重共線性，故排除），以AECOPD患者預后（賦值：惡化=1，好轉=0）為因變量，進行多因素Logistic回歸分析，結果顯示，入院第1天IL-37、CD8+T淋巴細胞百分比、CD4+/CD8+T淋巴細胞比值是AECOPD患者預后惡化的獨立影響因素（P＜0.05），見表3。

表3 AECOPD患者預后影響因素的多因素Logistic回歸分析Table 3 Multivariate Logistic analysis of influencing factors of prognosis in AECOPD patients

2.5 IL-37對AECOPD患者預后惡化的預測價值 ROC曲線分析結果顯示，入院第1天IL-37預測AECOPD患者預后惡化的AUC為0.813〔95%CI（0.745，0.881）〕，最佳截斷值為121.5 ng/L，靈敏度為84.3%，特異度為78.6%，見圖1。

圖1 入院第1天IL-37預測AECOPD患者預后惡化的ROC曲線Figure 1 ROC curve of the IL-37 on the 1st day of admission in predicting prognosis deterioration in patients with AECOPD

3 討論

COPD作為呼吸系統的一種常見病、多發病，可嚴重影響患者生活質量和生命健康，增加患者的家庭負擔及社會負擔。相關文獻報道，COPD的患病率和死亡率呈逐年上升趨勢，AECOPD是COPD死亡率增加的主要原因，也是患者住院治療費用居高不下的主要原因，AECOPD平均每年發生1～3次，造成患者的肺功能持續降低，致使病情惡化［1-3］。因此，對AECOPD做到早期預防、早期診斷、科學規范治療具有非常重要的臨床意義。

目前，AECOPD的發生機制尚未完全明確，有研究表明，細菌感染引起的特異性免疫反應及炎癥細胞浸潤加重了氣道炎癥損傷，降低了機體的免疫功能，導致肺功能進行性惡化且不可逆轉，其炎性滲出、肺泡壁破壞、黏液阻塞等導致了肺泡通氣/血流比例失調，從而誘發呼吸衰竭，而大量炎癥細胞浸潤以及氣道炎癥損傷加重在AECOPD病情進展中起著非常關鍵的作用［4］。WANG等［5］也報道了AECOPD患者存在異常的氣道炎癥反應，炎癥細胞被激活后將釋放IL-8、白三烯B4、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等多種炎癥因子，這些炎癥因子直接引起氣道壁和肺腺泡的炎癥病理損傷，進而導致AECOPD病情加重。

IL-37作為新型的炎癥抑制因子，可以下調固有免疫和獲得性免疫應答，在多種自身免疫性疾病中具有保護作用［9］。相關研究結果顯示，IL-37在腫瘤、自身免疫性疾病以及感染性疾病中具有明顯免疫抑制和抗炎效應；IL-37可通過調節基因轉錄，有效結合IL-18結合蛋白，降低IL-18的活性，減少干擾素γ的產生；還可抑制IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α等炎癥因子的分泌和釋放，且其水平可能隨IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α等促炎細胞因子水平的升高而升高［10-12］。ETEHAD ASNAF等［13］研究發現，IL-37在免疫反應過程具有重要的調節作用，其可抑制炎癥因子釋放及樹突細胞的活化，并減少轉錄活化因子家族成員的表達，從而調控其下游相關炎癥因子的表達。上述研究結果均表明，IL-37參與了疾病的炎癥反應過程，并與患者免疫失衡存在一定聯系。本研究結果顯示，惡化組入院第7天IL-37高于本組入院第1天，好轉組入院第7天IL-37低于本組入院第1天，且惡化組入院第1天及入院第7天IL-37均高于好轉組。提示IL-37作為炎癥抑制因子可能參與了AECOPD的發病過程。AECOPD發病時肺部大量炎癥細胞浸潤，釋放大量炎癥因子，引起肺部炎癥病理損傷，從而反饋性地引起炎癥抑制因子IL-37的升高。經臨床治療后好轉組患者感染和炎癥得到控制，IL-37也隨之下降。而惡化組入院時的IL-37水平較高，病情較重，經臨床治療后感染和炎癥未得到有效控制，反而更加嚴重，IL-37也隨之上升。上述現象與IL-37的抑炎作用正好相反，筆者認為這是因為惡化組異常升高的IL-37并不足以完全抑制機體的炎癥反應，反而是機體對炎癥反應的反饋性調節，而炎癥因子分泌越多，炎癥損傷越重，IL-37升高越明顯，同時預示著AECOPD治療效果和預后越差。提示IL-37水平與AECOPD患者病情嚴重程度、炎癥損傷程度可能呈正相關。

COPD的本質是肺部慢性炎癥性疾病，免疫功能紊亂是患者易反復發生感染進而導致AECOPD的直接原因［14-15］。外周血中的T淋巴細胞主要分為CD4+T淋巴細胞和CD8+T淋巴細胞2個亞群，二者是參與細胞免疫反應的主要細胞，健康人群中二者在數量上處于動態平衡和相互協調狀態，以保持機體免疫功能穩定。研究表明，COPD患者大小氣道、肺腺泡內均存在以CD8+T淋巴細胞浸潤為主的炎癥反應，表現為CD8+T淋巴細胞升高，CD4+T淋巴細胞下降或不變，CD4+/CD8+T淋巴細胞比值下降［16］，而這種炎癥反應在AECOPD患者中更加明顯［17］。MARK等［18］報道，COPD嚴重程度與T淋巴細胞和炎癥細胞浸潤程度密切相關。而本研究結果顯示，惡化組入院第7天CD8+T淋巴細胞百分比高于本組入院第1天，CD4+/CD8+T淋巴細胞比值低于本組入院第1天；好轉組入院第7天CD8+T淋巴細胞百分比低于本組入院第1天，CD4+/CD8+T淋巴細胞比值高于本組入院第1天；且惡化組入院第1天和入院第7天CD8+T淋巴細胞百分比高于好轉組，CD4+/CD8+T淋巴細胞比值低于好轉組。多因素Logistic回歸分析結果顯示，入院第1天CD8+T淋巴細胞百分比、CD4+/CD8+T淋巴細胞比值是AECOPD患者預后惡化的獨立影響因素。分析原因可能為，CD8+T淋巴細胞百分比升高，CD4+/CD8+T淋巴細胞比值降低可導致AECOPD患者免疫調節能力失衡，可促進多種炎癥細胞激活，并釋放大量炎癥因子，造成AECOPD患者肺部更為嚴重的免疫病理損傷，從而導致疾病惡化。而本研究相關性分析結果顯示，AECOPD患者入院第1天IL-37與CD8+T淋巴細胞百分比呈正相關，與CD4+/CD8+T淋巴細胞比值呈負相關，分析原因可能為，AECOPD患者IL-37表達水平與免疫功能密切相關，CD8+T淋巴細胞百分比升高、CD4+/CD8+T淋巴細胞比值下降可引起機體免疫功能紊亂和調節能力失衡，誘導炎癥細胞活化并釋放大量炎癥因子，進而反饋性地引起抗炎因子IL-37表達水平升高。

此外，本研究多因素Logistic回歸分析結果顯示，入院第1天IL-37為AECOPD患者預后惡化的獨立影響因素；且ROC曲線分析結果顯示，入院第1天IL-37預測AECOPD患者預后惡化的AUC為0.813〔95%CI（0.745，0.881）〕，最佳截斷值為121.5 ng/L，提示入院第1天IL-37≥121.5 ng/L的AECOPD患者預后惡化風險較高。DI STEFANO等［19］研究也發現，在炎癥性疾病中IL-37與疾病發展呈正相關，慢性肝炎患者IL-37表達增加會加重肝臟損傷，而給予患者減輕肝臟損傷相關治療后其外周血IL-37亦明顯降低。本研究結論與上述研究結果相似，但IL-37在AECOPD發病過程中的具體作用機制仍有待進一步探究。

綜上所述，AECOPD患者入院第1天IL-37與免疫功能相關，其是AECOPD患者預后惡化的影響因素，且對AECOPD患者預后惡化有一定預測價值。但本研究為小樣本量、單中心研究，未來需要大樣本量、多中心研究進一步驗證本研究結論。

作者貢獻：黃清平進行文章的構思與設計，研究的實施與可行性分析，撰寫/修訂論文；林芳崇、王日興進行資料收集、整理；符超進行統計學處理；黃清平、符超負責文章的質量控制及審校，對文章整體負責、監督管理。

本文無利益沖突。