肥胖/超重對哮喘發作期患兒Th1/Th2和Th17/Treg細胞因子的影響

丁肖媛 戴勁盛 焦榮紅 馬素麗 朱海峰 吳夢雅 車艷然 張 蕾

（1.上海市浦東新區人民醫院兒科，上海 201299；2.上海市浦東新區人民醫院檢驗科，上海 201299）

支氣管哮喘是兒童常見的慢性呼吸道疾病。近20年來，我國兒童哮喘患病率呈明顯上升趨勢，2010年全國14歲以下城市兒童的哮喘患病率為3.02%[1]。與此同時，兒童肥胖人群數量也在不斷增長，流行病學統計結果顯示，2000年，我國7～18歲男、女性肥胖檢出率分別為4.94%～8.41%、2.25%～4.85%[2-3]。肥胖患兒不僅存在代謝紊亂，同時也伴隨著慢性炎癥，會導致一系列的合并癥。有研究結果顯示，超重是肥胖和哮喘的高危因素，而肥胖和哮喘之間存在著復雜的交互機制[4]，肥胖兒童哮喘的嚴重程度顯著高于正常體重的哮喘患兒[5-6]。2014年，肥胖型哮喘作為新的哮喘表型被全球哮喘防治創議（Global Initiative for Asthma，GINA）提出[7]。2020年，GINA指出，肥胖可能是哮喘發病的危險因素[8]。與過敏性哮喘不同的是，肥胖型哮喘可能由的輔助性T細胞（T helper cell，Th）2機制介導的[9]。為此，本研究擬探討肥胖/超重合并哮喘患兒在哮喘急性發作期血清瘦素、白細胞介素（interleukin，IL）6、外周血Th1炎癥因子[腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）]、Th2炎癥因子（IL-10、IL-13）、Th17細胞炎癥因子（IL-17F）和調節性T細胞（regulatory T-cell，Treg）炎癥因子（IL-35）水平的變化，并分析其與體重指數（body mass index，BMI）的關系，探討超重/肥胖合并哮喘的發病機制。

1 材料和方法

1.1 研究對象

選取2020年1月—2021年12月上海市浦東新區人民醫院哮喘發作期患兒112例，符合《兒童支氣管哮喘診斷與防治指南（2016年版）》中的診斷標準[10]。收集所有患兒的年齡、性別、身高和體重數據，年齡精確到月，身高精確到1 cm，體重精確到0.1 kg，計算BMI。根據《中國0～18歲兒童、青少年體塊指數的生長曲線》中不同年齡、性別的BMI標準[11]，將哮喘患兒分為哮喘組[56例，其中男40例、女16例，年齡（4.39±1.57）歲，BMI為（16.16±0.71）kg/m2]和肥胖/超重合并哮喘組[56例，其中男36例、女20例，年齡（4.46±1.77）歲，BMI為（19.70±2.33）kg/m2]。同時選取符合超重、肥胖診斷標準[11]的非哮喘患兒56例（肥胖/超重組），其中男41例、女15例，年齡（4.13±1.59）歲，BMI為（19.35±2.20）kg/m2。3組之間年齡、性別差異均無統計學意義（P>0.05），BMI差異有統計學意義（P<0.001）。本研究經上海市浦東新區人民醫院倫理委員會批準（prylz2020-101），所有患兒監護人均簽署知情同意書。

1.2 方法

采集所有患兒空腹靜脈血3 mL，室溫下靜置30 min，以1 500×g離心5 min，分離血清，-80 ℃保存待測。采用酶聯免疫吸附試驗檢測血清瘦素、IL-6、TNF-α、IL-10、IL-13、IL-17F和IL-35水平，試劑盒均購自美國CUSABIO公司（貨號分別為CSB-E04649h、CSB-E04638h、CSB-E04740h、CSB-E04593h、CSB-E04601h、CSB-E15916h、CSB-E13126h）。檢測儀器為Microlab STAR全自動酶免分析儀（瑞士Hamilton公司）。

1.3 統計學方法

采用SPSS 23.0軟件進行統計分析。呈非正態分布的計量資料以中位數（M）[四分位數（P25～P75）]表示，組間比較采用Kruskal Wallis檢驗，兩兩比較采用Mann WhitneyU檢驗，采用Bonferroni法控制假陽性。計數資料以例或率表示，組間比較采用χ2檢驗或Fisher精確檢驗。采用Spearman相關分析評估各項指標之間的相關性。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 哮喘組、肥胖/超重合并哮喘組和肥胖/超重組各項指標比較

哮喘組、肥胖/超重合并哮喘組和肥胖/超重組之間血清IL-6、IL-10、IL-13和瘦素水平比較，差異均有統計學意義（P<0.05）。肥胖/超重合并哮喘組血清TNF-α水平高于哮喘組（P<0.05）。肥胖/超重組血清IL-17F水平高于哮喘組和肥胖/超重合并哮喘組（P<0.05）。哮喘組血清IL-35水平高于肥胖/超重合并哮喘組和肥胖/超重組（P<0.05）。見表1。

表1 3組之間血清IL-6、TNF-α、IL-10、IL-13、IL-17F、IL-35和瘦素水平比較

2.2 各組BMI與各項指標之間的相關性

將肥胖/超重合并哮喘患兒和肥胖/超重非哮喘患兒進一步分為超重合并哮喘組、肥胖合并哮喘組、超重組和肥胖組。Spearman相關分析結果顯示，超重合并哮喘組、肥胖合并哮喘組、超重組和肥胖組BMI與IL-6呈正相關（r值分別為0.515、0.510、0.515、0.432，P<0.05）。超重合并哮喘組、肥胖合并哮喘組和肥胖組BMI與瘦素呈正相關（r值分別為0.488、0.578、0.546，P<0.05），與IL-35呈負相關（r值分別為-0.491、-0.517、-0.524，P<0.05）。見表2。

表2 各組BMI與IL-6、TNF-α、IL-10、IL-13、IL-17F、IL-35和瘦素的相關性

3 討論

哮喘是一類由包括嗜酸性粒細胞、中性粒細胞、T淋巴細胞、肥大細胞等在內的多種炎癥細胞和氣道平滑肌細胞、上皮細胞等氣道結構細胞，以及細胞組分參與的慢性氣道炎癥性疾病。有研究結果顯示，哮喘患兒IL-4、IL-5和IL-13水平均高于喘息性支氣管炎患兒（P<0.01），基于IL-4、IL-5和IL-13構建的風險評分模型鑒別重癥哮喘的敏感性為90.24%[12]。Th1/Th2失衡（表現為IL-4、IL-5、IL-13高表達，IL-2、γ-干擾素（interferon gamma，IFN-γ）低表達，以Th2占優）介導了過敏性哮喘的發作。Th17/Treg失衡是哮喘發病的另一機制，Th17分化過多，產生IL-6和IL-17，造成中性粒細胞的炎性浸潤，在臨床上表現為喘息癥狀嚴重，且激素療效不佳的哮喘表型[13-14]。中性粒細胞是哮喘患者氣道中IL-6的主要來源[15]。有學者認為肥胖型哮喘可能不是由Th2介導的，更有可能是Th1型或中性粒細胞炎癥表型[16]。

IL-6是一種促炎細胞因子，包括T細胞、髓系細胞和內皮細胞在內的多種細胞均可分泌[17]。動物實驗結果顯示，外界壓力會誘導小鼠棕色脂肪細胞分泌IL-6，導致棕色脂肪細胞無法正常調節葡萄糖等物質的代謝和脂肪分解，最終造成肥胖，并引起相關并發癥[18]。有研究結果顯示，肥胖兒童Th1呈高表達，可分泌更多的IL-6、IFN-γ和TNF-α[19-20]。肥胖可促進Th1的細胞因子IFN-γ升高，減少Treg的分化，BMI與Treg呈負相關（r=-0.404 4，P=0.035 5）[21]。本研究結果顯示，肥胖/超重合并哮喘組、肥胖/超重組和哮喘組IL-6和TNF-α水平依次降低（P<0.05）；Spearman相關分析結果顯示，超重合并哮喘患兒、肥胖合并哮喘患兒、超重患兒和肥胖患兒BMI與IL-6呈正相關（r值分別為0.515、0.510、0.515、0.432，P<0.05）。提示在超重/肥胖合并哮喘患兒中，IL-6和TNF-α可能參與了哮喘急性期的發病，肥胖型哮喘存在Th1介導的炎癥因子水平升高。

瘦素可刺激脂肪細胞分泌IL-6、TNF-α、IL-12等促炎癥因子[22-23]，刺激外周血單個核細胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）分泌IL-6和TNF-α[24]。有研究結果顯示，哮喘患者瘦素水平顯著高于健康對照者（P<0.05），且哮喘發作期患兒瘦素水平顯著高于無癥狀期哮喘患兒（P=0.025）[25]。提示瘦素可能參與了肥胖型哮喘的發病。本研究結果顯示，肥胖/超重合并哮喘組、肥胖/超重組、哮喘組瘦素水平依次降低（P<0.05），且超重合并哮喘組、肥胖合并哮喘組和肥胖組BMI與瘦素呈正相關（r值分別為0.488、0.578、0.546，P<0.05）。由于本研究未納入健康對照兒童和哮喘穩定期的兒童，因此無法驗證瘦素參與哮喘的機制。有研究結果顯示，瘦素可促進Th1的分化和活化，同時抑制Th2分泌IL-4、IL-5和IL-10，激活Th17的前炎癥因子[26-28]。本研究結果顯示，肥胖/超重合并哮喘組IL-10和IL-13水平均低于哮喘組（P<0.05），提示肥胖/超重患兒的哮喘可能不是由Th2介導的。

動物實驗結果顯示，敲除TNF-α受體的肥胖小鼠能耐受氣道高反應的固有免疫反應，且IL-17表達降低[29]。BANTULà等[30]針對成人的研究結果顯示，瘦素可刺激脂肪細胞釋放炎癥因子，激活M1巨噬細胞內的核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（nucleotide-binding domainlike receptor protein 3，NLRP3），導致脂肪細胞內的IL-1β升高，進而激活3型先天淋巴細胞（innate lymphoid cell type-3，ILC3），同時產生IL-17。本研究結果顯示，肥胖/超重合并哮喘組和哮喘組之間IL-17F水平差異無統計學意義（P>0.05），與文獻[30]不一致。原因可能為：1）研究對象不同，本研究為兒童，文獻[30]為成人；2）本研究檢測的是IL-17F，未檢測IL-17A（又稱IL-17）。

IL-12細胞因子家族包括IL-12、IL-23、IL-27和IL-35，其中IL-35是最新的家族成員，具有促進Treg增殖的作用。MA等[31]的研究結果顯示，哮喘患兒IL-35 mRNA和蛋白表達均下調，血清IL-35水平與血清IL-4水平呈負相關（r=-0.352，P=0.032 7），與IFN-γ水平呈正相關（r=356.9，P=0.022 0）。LI等[32]的研究結果顯示，在類風濕關節炎患者中，超重者血清IL-35水平明顯低于消瘦者（P<0.05）。目前尚未見肥胖型哮喘患兒IL-35水平的研究。本研究結果顯示，肥胖/超重合并哮喘組和肥胖/超重組的IL-35水平均低于哮喘組（P<0.05），且超重合并哮喘患兒、肥胖合并哮喘患兒和肥胖患兒BMI與IL-35呈負相關（r值分別為-0.491、-0.517、-0.524，P<0.05），肥胖合并哮喘患兒和肥胖患兒BMI與IL-35的r值更高，提示肥胖可能參與了IL-35表達的下調。由于本研究未納入健康對照組，缺乏健康兒童與肥胖兒童IL-35水平的比較，未來需進一步驗證。

綜上所述，肥胖/超重會引起Th1/Th2失衡，哮喘患兒在發作期以Th2介導為主，肥胖/超重合并哮喘患兒則以Th1介導為主。