支氣管哮喘患兒外周血suPAR、JAK/STAT信號通路與氣道重構的相關性分析

屈樂言,羅建江,張多蘭,郭歡

支氣管哮喘(bronchial asthma,BA)是一種慢性氣道炎性疾病,基本病理改變是氣道炎性反應、平滑肌功能障礙及氣道重構[1]。其中氣道重構是造成BA患者氣道高反應、加快病情進展的主要因素,若不及時干預,將進展為不可逆氣道重構,嚴重威脅患者生命健康[2-3]。因此,早期評估BA患兒氣道重構,對改善患兒生存狀況具有重要意義。可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體(suPAR)是一種重要的多功能膜受體,主要表達于免疫細胞表面,在組織重構、免疫系統激活及炎性反應過程中發揮重要作用[4]。酪氨酸激酶/信號傳導及轉錄激活因子(JAK/STAT)是參與免疫調節的信號通路,可調節炎性因子的表達,加速炎性反應,在多種呼吸系統疾病中發揮重要作用[5]。目前,suPAR、JAK/STAT在BA中的作用機制尚不明確,因此,本研究通過分析suPAR、JAK、STAT在BA患兒血清中的表達水平及其與氣道重構的關系,為BA的診治及預后評估提供新思路,報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2021年1月—2023年1月吐魯番市高昌區人民醫院呼吸與危重癥醫學科收治的BA患兒106例(BA組)為研究對象,男59例,女47例,年齡5～12(8.15±1.22)歲;病程1～4(2.25±0.63)年;有BA家族史患兒32例,無BA家族史74例;有過敏史29例,無過敏史77例;存在呼吸道感染史23例,無呼吸道感染史83例。根據BA程度分級標準將106例患兒分為間歇狀態亞組(n=58)、輕度亞組(n=29)和中重度亞組(n=19)。同期選擇健康體檢兒童106例為健康對照組(無過敏史、呼吸道感染史、BA家族史),男56例,女50例,年齡5～13(8.40±1.36)歲。本研究經吐魯番市高昌區人民醫院醫學倫理委員會審核批準(2020011-2605),受試兒童家屬知情同意并簽署知情同意書。

1.2 病例選擇標準 (1)納入標準:①符合BA診斷標準[6];②首次檢出、治療;③病程≥1年;④依從性較好,能配合相關檢測。(2)排除標準:①合并惡性腫瘤者;②合并其他肺部疾病;③重要臟器功能不全;④合并血液系統疾病或代謝疾病;⑤患有先天性心臟病;⑥合并慢性感染患兒。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 血清suPAR、JAK、STAT水平測定:BA患兒入院次日及健康體檢兒童體檢當日晨起抽取空腹肘靜脈血4 ml,離心留取上清備用。(1)酶聯免疫吸附(ELISA)法測定血清suPAR水平,試劑盒購于上海篤瑪生物科技有限公司,嚴格按照試劑盒說明書操作。(2)實時熒光定量PCR法測定JAK、STAT水平。Trizol試劑(上海索萊寶生物公司)提取總mRNA,逆轉錄得到cDNA(日本TAKARA公司),PCR儀(美國ABI公司)進行擴增,以GAPDH為內參基因。引物序列見表1。反應條件:95℃預變性180 s,95℃變性15 s,退火60℃ 30 s,延伸72℃ 30 s,共計40個循環。采用公式2-△△Ct法計算JAK、STAT相對表達水平。

表1 JAK、STAT引物序列Tab.1 JAK and STAT primer sequences

1.3.2 肺功能檢測:使用LUD-V4肺功能儀(徐州品源電子科技有限公司)對兒童肺功能進行測定,主要包括:第1 秒用力呼氣容積(FEV1)占預計值的百分比(FEV1%)、FEV1占用力肺活量(FVC)百分比(FEV1/FVC)。

1.3.3 氣道重構指標測定:使用CT儀(HD750,美國GE公司)對所有兒童進行胸部CT掃描,放大CT圖像(取主動脈弓及氣管分叉上下各1 cm、右肺下靜脈和橫隔頂上2 cm處),計算氣道壁厚度與氣道腔外徑比(T/D)、氣道壁總面積占氣道總面積百分比(WA%)。

2 結 果

2.1 2組血清suPAR、JAK、STAT水平比較 與健康對照組比較,BA組患兒血清suPAR、JAK、STAT水平均顯著升高(P<0.01),見表2。

表2 健康對照組與BA組血清suPAR、JAK、STAT水平比較Tab.2 Comparison of serum suPAR, JAK, and STAT levels between healthy control group and BA group

2.2 2組肺功能及氣道重構指標比較 與健康對照組比較,BA組患兒FEV1%、FEV1/FVC均顯著降低(P<0.01),T/D、WA%均顯著升高(P<0.01),見表3。

表3 健康對照組與BA組肺功能及氣道重構指標比較Tab.3 Comparison of lung function and airway remodeling indicators between the healthy control group and the BA group

2.3 BA患兒不同亞組間血清suPAR、JAK、STAT水平比較 患兒血清suPAR、JAK、STAT水平中重度亞組>輕度亞組>間歇狀態亞組(P均<0.01),見表4。

表4 3亞組間血清suPAR、JAK、STAT水平比較Tab.4 Comparison of serum levels of suPAR, JAK, and STAT among subgroups 3

2.4 BA患兒不同亞組間肺功能及氣道重構指標比較 FEV1%、FEV1/FVC中重度亞組<輕度亞組<間歇狀態亞組(P均<0.01),T/D、WA%中重度亞組>輕度亞組>間歇狀態亞組患兒(P均<0.01),見表5。

表5 3亞組患兒肺功能及氣道重構指標比較Tab.5 Comparison of lung function and airway remodeling indicators in subgroups 3 of pediatric patients

2.5 血清suPAR、JAK、STAT水平與肺功能及氣道重構間的關系 Pearson相關性分析顯示,血清suPAR、JAK、STAT與肺功能指標(FEV1%、FEV1/FVC)呈顯著負相關(P<0.01),與氣道重構指標(T/D、WA%)呈顯著正相關(P<0.01),見表6。

表6 血清suPAR、JAK、STAT水平與肺功能及氣道重構間的相關性Tab.6 Correlation between serum suPAR, JAK, STAT levels and lung function and airway remodeling

2.6 肺功能相關指標與氣道重構指標間的關系 Pearson相關性結果顯示,肺功能相關指標FEV1%、FEV1/FVC與氣道重構指標T/D、WA%呈顯著負相關(P<0.01),見表7。

表7 肺功能相關指標與氣道重構指標間的相關性分析Tab.7 Correlation analysis between lung function related indicators and airway remodeling indicators

3 討 論

BA為臨床中常見的呼吸道疾病,哮喘反復發作將激活機體生成大量平滑肌細胞,并使氣道內皮組織損傷加重,造成氣道狹窄,增加氣道高反應,誘發氣道重構[7]。氣道重構是BA發生、發展及病情惡化的病理基礎,因此早期評估BA患兒氣道重構狀況并進行有效的治療,對改善BA患兒預后具有積極意義[8]。目前,臨床主要依據肺功能及氣道重構指標對氣道重構情況進行評估,然而兩者檢測方法較為復雜,BA患兒年齡較小,致使患兒依從性差,無法很好地配合相關檢查[9],因此,探尋相關生物學指標評估BA患兒氣道重構情況至關重要。

uPAR是纖溶酶原激活系統中重要組成部分,uPAR可從細胞表面釋放并以suPAR形式分泌到血液中,且在其他體液中也可檢測到suPAR[10]。既往研究顯示,suPAR是一種新的生物標志物,在呼吸道感染患兒中,suPAR水平升高,且其在重癥肺炎患兒中的表達水平高于輕癥患兒[11]。B?cskei等[12]研究發現,在慢性阻塞性肺疾病患者血清中,suPAR呈高表達。本研究中,BA患兒血清suPAR水平較健康兒童有大幅提升,且隨著BA疾病的進展,血清suPAR水平逐漸升高,提示suPAR在BA發病及惡性進展中發揮重要作用。可能的原因是BA患兒支氣管上皮細胞功能異常,分泌大量促炎因子,在炎性反應刺激下致使免疫細胞表面的uPAR脫落,形成suPAR,使suPAR水平升高[13]。肺功能測定有利于確診BA,同時也是評估BA病情程度的依據之一,在本研究中BA患兒肺功能相關指標水平均顯著下降,說明患兒可能存在呼氣阻力增加、氣道痙攣或直徑縮小。相關性分析顯示,suPAR與患兒肺功能呈顯著負相關,與氣道重構指標呈顯著正相關,說明suPAR可客觀反映BA患兒肺功能損傷程度且參與BA患兒氣道重構。suPAR可能參與支氣管上皮細胞受損,支氣管上皮細胞功能異常,分泌大量促炎因子,誘發呼吸道炎性反應,導致氣道重構[13]。

JAK/STAT通路由上游JAK家族及下游STAT家族組成,在多種重要的生物學過程中發揮重要作用。JAK/STAT信號通路可促使多種炎性因子的激活與釋放,在呼吸系統中,參與調節氣管、支氣管或肺組織的免疫機制[14-15]。Escamilla-Gil等[16]研究顯示,在哮喘患者中,炎性細胞因子表達增加,使JAK/STAT信號通路被激活,從而使氣道一氧化氮合酶過度產生,NO水平升高,致使氣道高反應,促進氣道炎性反應和組織損傷。王雅寧等[17]研究顯示,在病毒性毛細支氣管炎患兒中,JAK/STAT信號通路被激活,并參與疾病的發生發展。本研究結果顯示JAK/STAT通路與BA的發生、發展相關聯。BA是一種氣道炎性反應性疾病,JAK/STAT是介導炎性反應的經典信號通路,當發生BA時,分泌大量促炎因子,在炎性因子刺激下,將激活JAK/STAT通路的磷酸化進展,進而形成多效性級聯反應,進而促進疾病進展[18-19]。此外,進一步相關性分析顯示,JAK、STAT表達與BA患兒肺功能及氣道重構密切相關。結合以往研究推測,當發生BA時,大量炎性細胞浸潤同時釋放炎性因子,使BA患兒支氣管上皮細胞受損、氣道平滑肌細胞增殖,上皮下膠原沉積、基底膜變厚,進而引發氣道重構。此外BA患兒肺功能與氣道重構指標呈顯著負相關,當發生氣道重構時,平滑肌細胞及杯狀細胞增生,致使氣道痙攣可逆性逐漸降低直至消失,肺功能指標下降[20-21]。

綜上所述,氣道重構與BA患兒血清suPAR水平及JAK/STAT信號通路密切相關,或可為BA的防治提供數據支撐。然而本研究納入樣本量較少,可能會對結果造成偏移,需擴大樣本量深入探究。此外,suPAR是否可直接激活JAK/STAT信號通路進而影響BA的發生發展尚不明確,有待未來進一步探究。

利益沖突:所有作者均聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

屈樂言、羅建江:科研設計、數據分析整理及文章撰寫;張多蘭、郭歡:數據收集、統計學分析及文章修改