外周血白介素-17檢測在氣道慢性炎癥性疾病診斷中的臨床價值

潘建麗 黃倫 歐靈 冷琳娟,3 王金華 張蕾 方萍

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·論著·

外周血白介素-17檢測在氣道慢性炎癥性疾病診斷中的臨床價值

潘建麗1,2黃倫1歐靈1,2冷琳娟1,3王金華1張蕾1方萍1

目的探討外周血CD4+T細胞亞群Th17代表性細胞因子IL-17在哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)以及哮喘COPD重疊綜合征(ACOS)等氣道慢性炎癥性疾病鑒別診斷中的臨床價值。方法收集哮喘患者26例、COPD患者33例及ACOS患者14例的血清、臨床資料及實驗室檢查資料，檢測哮喘、COPD、ACOS患者外周血IL-17等細胞因子、炎癥介質、外周血白細胞分類計數、血清免疫球蛋白亞型以及肺通氣功能，并進行組間比較。健康體檢者69例作為對照。結果Th17細胞因子IL-17在哮喘及ACOS組升高較COPD組更為明顯(P<0.01)。調節性T細胞的主要細胞因子IL-10在哮喘患者中的水平明顯低于COPD患者(P<0.05)。外周血炎癥細胞比例、免疫球蛋白亞型在哮喘、COPD、ACOS鑒別診斷中具有一定參考價值。但肺通氣功能指標對于以上三者的鑒別價值有限。哮喘及ACOS組患IL-17與肺通氣功能指標呈負相關關系。結論IL-17作為新型Th17細胞分泌的代表性細胞因子，在鑒別上述疾病中具有重要的參考價值。Th17/Treg細胞失衡可能是難治性哮喘的潛在發病機制。

白介素-17； 支氣管哮喘； 肺疾病，慢性阻塞性； 哮喘-慢性阻塞性肺疾病重疊綜合征

支氣管哮喘是以氣道慢性非特異性炎癥、可逆性的氣流阻塞和氣道高反應性為特征的呼吸系統常見疾病，氣道炎癥多以嗜酸粒細胞浸潤為主。慢性阻塞性肺病是一類以持續性氣流受限為特征的氣道異常慢性炎癥性疾病，與吸煙關系密切，氣道炎癥以中性粒細胞升高為主。在某些情況下，哮喘與慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)同時存在，即所謂的哮喘-COPD重疊綜合征(asthma COPD overlap syndrome, ACOS)[1]。雖然已有一些生物學標記物在鑒別上述兩種疾病時供人們參考，但由于患者臨床表現的復雜性，導致上述疾病的診斷及鑒別存在一定困難。

白介素-17(interleukin-17, IL-17)是新近發現的CD4+T細胞亞群Th17分泌的代表細胞因子，它的效應受體IL-17RA表達廣泛，在造血細胞及組織細胞均有表達。它能夠刺激多種炎癥介質和細胞因子的產生，參與氣道炎癥反應過程。但在哮喘及COPD臨床診治中的價值尚有待深入探討[2]。

本研究通過比較哮喘、COPD、ACOS患者外周血IL-17等細胞因子、炎癥介質、外周血白細胞分類計數、血清免疫球蛋白亞型以及肺功能等指標，探討外周血IL-17檢測在哮喘、COPD以及ACOS臨床鑒別診斷中的潛在價值。

對象與方法

一、研究對象

篩選2014 年6 月至2016 年06 月間來我院就診的急性加重期哮喘患者共26例，慢性阻塞性肺病急性加重期患者33例，ACOS患者14例，其中男性51例，女性22例，年齡范圍為21～73歲，平均(49.5±8.6)歲；同時選取同期正常健康體檢者69例作為對照，其中男性49例，女性20例，年齡范圍為23～68歲，平均(48.2±8.4)歲。所有患者均排除其他肺部慢性疾病、系統性炎癥反應綜合征、自身免疫病、惡性腫瘤、嚴重心腦血管疾病等。并且各組患者年齡、性別構成等方面均無統計學差異(P>0.05)，具有可比性。患者診斷標準參照中華醫學會呼吸病學分會制定的中國支氣管哮喘防治指南(2013年版)和慢性阻塞性肺疾病診治指南修訂版(2014版)以及2014年5月發布的哮喘全球防治創議(the global initiative for asthma, GINA)中關于ACOS的指南[3-4]。

二、研究方法

依據臨床診斷將患者分為健康對照組(N)、哮喘組(A)、COPD組(C)、ACOS組(A+C)，部分統計數據將哮喘組與ACOS組合并統計。診斷標準同前。

收集所有患者的血清，統計血常規中外周血白細胞分類計數；檢測血清炎癥細胞因子、血清總免疫球蛋白E(immunoglobulin E, IgE)、免疫球蛋白G(immunoglobulin G, IgG)、超敏C-反應蛋白(C-reactionprotein, CRP)、降鈣素原(procalcitonin, PCT)濃度。采用德國 JAEGER 公司的肺功能儀對所有患者進行肺功能檢測。

采用酶聯免疫吸附方法(enzyme linked immuno sorbent assay, ELISA)檢測外周血炎癥細胞因子及免疫球蛋白亞型水平 利用各種細胞因子及免疫球蛋白亞型ELISA試劑盒檢測炎癥細胞因子IL-2R、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、IL-17以及血清總IgE、總IgG水平。每個樣本做3個復孔，操作步驟依據試劑盒說明書完成。

三、統計學分析

結 果

一、外周血炎癥細胞因子水平比較

ELISA檢測結果表明，各組患者外周血細胞因子水平存在一定差異。與健康對照組比較，IL-17在哮喘、COPD、ACOS各組中均有所升高(P<0.05)，其中哮喘組及哮喘-COPD重疊綜合征組升高更為顯著，與COPD組相比較具有顯著性差異(P<0.01)。此外ACOS組外周血IL-17升高更為明顯，但與哮喘組比較未見統計學差異(P>0.05)，見圖1。

COPD組IL-6、IL-1β、IL-10較哮喘組及ACOS組有升高趨勢，其中IL-10升高幅度在組間有統計學差異(P<0.05)，而IL-2R在哮喘組升高幅度更為明顯，但兩組之間無明顯統計學差異(P>0.05)，而IL-8各組水平相當(P>0.05)，見圖1，圖2。

圖1 外周血炎癥細胞因子IL-17、IL-10比較；注：*P<0.05，**P<0.01

圖2 外周血炎癥細胞因子IL-1β、IL-2R、IL-6、IL-8比較

圖3 外周血白細胞分類計數百分比

二、外周血白細胞分類計數比較

外周血白細胞分類計數結果表明，哮喘組及ACOS組嗜酸粒細胞、嗜堿性粒細胞具有升高趨勢，淋巴細胞具有輕度上升趨勢，但上述改變均未見統計學差異(P>0.05)而中性粒細胞、巨噬細胞比例各組相當(P>0.05)，見圖3。

三、外周血免疫球蛋白水平

外周血總IgE及總IgG檢測結果顯示，哮喘、COPD、ACOS三組患者中哮喘組患者外周血總IgE升高較為明顯，與COPD組比較具有統計學差異(P<0.05)，但ACOS組總IgE與COPD組比較無統計學差異(P>0.05)。三組患者外周血總IgG均明顯升高，但升高幅度相當，組間比較無統計學差異(P>0.05)，見圖4。

四、外周血炎癥介質水平

本研究表明COPD患者外周血炎癥介質、CRP、PCT較對照組均明顯升高(P<0.05)，ACOS組患者外周血PCT較對照組升高水平具有統計學差異(P<0.05)，CRP與對照組比較無統計學差異(P>0.05)，哮喘組患者CRP及PCT與對照組比較均未見統計學差異(P>0.05)，見圖5。

圖4 外周血免疫球蛋白亞型比較；注：*P<0.05，**P<0.01

圖5 外周血炎癥介質比較；注：*P<0.05

五、肺功能檢測

肺功能檢測結果表明，哮喘、COPD、ACOS三組患者肺功能均有不同程度降低，反映肺通氣功能指標的FEV1及FVC均有所下降，與對照組比較有顯著差異(P<0.01)，但三組間反映肺通氣功能的指標各組間比較未見統計學差異(P>0.05)，見圖6。其中哮喘及ACOS組IL-17與FEV1%及FVC%呈負相關關系，相關系數分別為-0.4114和-0.3851，P值分別為0.0133和0.0178。

討 論

哮喘和COPD同屬于氣道慢性炎癥性疾病，但二者在發病機制上具有本質的區別。哮喘是由于遺傳和環境因素共同作用下導致機體對多種刺激呈現高反應性，多表現為可逆性的氣流受限[3]。而COPD是氣道和肺組織對環境中的有害氣體或有害顆粒表現出的異常慢性炎癥反應，表現為持續不可逆的氣流受限[4]。前者主要效應炎癥細胞是嗜酸粒細胞，而后者主要效應炎癥細胞是中性粒細胞。但有研究表明二者的氣道炎癥存在部分交叉現象，即部分難治性哮喘患者氣道炎癥也可表現為中性粒細胞性氣道炎癥，而在部分COPD患者氣道中則發現了大量的嗜酸性粒細胞。因此僅從氣道炎癥細胞類型上很難準確劃分哮喘和COPD[5]。此外，在臨床實踐中，還有一部分患者既表現出哮喘的特征，肺功能又呈現COPD的肺功能特點，逐漸出現不可逆的氣流受限，因此有學者提出了哮喘-COPD重疊綜合征的概念。但無論怎樣，哮喘和COPD仍舊是兩種不同的疾病，發病機制存在較大差異，因此臨床工作中應當盡可能準確劃分，以便提供更為精準的治療方案。

圖6 各組患者肺通氣功能比較；注：**P<0.01

新近發現的CD4+T細胞亞群Th17細胞引起了學界的普遍關注，它分泌的代表性細胞因子IL-17具有廣泛的病理生理作用。已知IL-17受體廣泛表達于各類炎癥細胞和組織細胞，已有大量研究表明它在自身免疫性疾病發病中具有重要作用。但在哮喘發病中的作用尚不明確，有研究提示它可能與難治性哮喘關系密切[6-7]。本研究結果表明哮喘組患者外周血IL-17水平明顯高于單純慢阻肺組，而在哮喘-慢阻肺重疊綜合征組外周血IL-17升高最為顯著，因此對于難治性哮喘的診斷具有一定的參考價值，而細胞因子IL-6、IL-10與慢阻肺組關系更為密切。此外，外周血炎癥細胞類型分析表明，單純哮喘組及ACOS組患者外周血嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞具有升高趨勢，淋巴細胞具有輕度上升趨勢，其中ACOS組患者外周血嗜酸性粒細胞比例低于單純哮喘組，提示嗜酸粒細胞在單純哮喘的診斷中具有一定參考價值。而各組外周血中性粒細胞比例相當，分析原因可能系納入患者均為住院患者，絕大多數患者存在不同程度呼吸道感染所致。關于外周血免疫球蛋白亞型檢測提示單純哮喘組IgE明顯升高，但ACOS組與慢阻肺組外周血總IgE相當，三組患者外周血總IgG均明顯升高，組間未見統計學差異。提示細胞因子導致的IgE升高不是ACOS患者的主要發病機制。有關炎癥反應的相關指標CRP、PCT在慢阻肺組明顯升高，但在哮喘組升高不明顯，ACOS組PCT升高具有統計學差異。關于三組肺功能的統計結果表明，各組肺通氣功能指標均有不同程度下降，但組間未見統計學差異，分析原因可能與入組患者均為住院患者，病情較重有關。相關分析發現外周血IL-17水平在哮喘及ACOS組與肺通氣指標FEV1及FVC呈負相關關系。

已知IL-17效應受體IL-17RA廣泛表達于免疫細胞、上皮細胞、成纖維細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞以及血管內皮細胞。它不僅能夠刺激炎癥介質、化學因子、基質金屬蛋白酶釋放，發揮對中性粒細胞和巨噬細胞的趨化作用，對抗粒細胞集落刺激因子的凋亡，同時也能夠調控Th細胞亞群分化，調控免疫反應的發展和轉歸[8-9]。近年來，有研究相繼發現Th17免疫反應異常增強可能與難治性哮喘氣道重塑密切相關[10]。本研究觀察了哮喘及COPD患者外周血炎癥細胞比例、炎癥相關細胞因子、免疫球蛋白亞型、炎癥介質等指標，同時評估了患者的肺功能。研究結果提示IL-17在難治性哮喘和ACOS與COPD的鑒別診斷中具有重要參考價值。Th17細胞可能參與了難治性哮喘與ACOS的發病過程；而調節性T細胞(Treg細胞)的主要細胞因子IL-10在哮喘患者中水平明顯低于COPD患者，提示Th17/Treg細胞失衡可能是難治性哮喘的潛在發病機制[11]。已知IL-17能夠趨化中性粒細胞到病灶部位發揮對病原體的防御效應，但過強的免疫反應將會導致組織損傷以及自身免疫性疾病的發生。已證實機體很多自身免疫性疾病如膠原蛋白誘導性關節炎、自身免疫性腦脊髓炎、多發性硬化以及炎癥性腸病等均與Th17免疫反應過強有關[12]。在本研究中IL-17顯著升高的ACOS組患者外周血中性粒細胞比例與哮喘組和COPD組比較并未明顯升高，提示可能存在趨化中性粒細胞以外的機制介導了IL-17在ACOS患者中的作用。在動物實驗中，IL-17缺陷小鼠哮喘氣道重塑程度較野生型小鼠明顯減輕，將Th17細胞移植入哮喘小鼠模型可加重氣道高反應性和激素抵抗性炎癥[13-14]。IL-17還能促使氣道成纖維細胞分泌成纖維細胞因子、血管生成因子和膠原生成，促使杯狀細胞分泌MUC5AC和MUC5B，誘導氣道上皮間質轉化(epithelial to mesenchymal transition, EMT)，以及刺激氣道平滑肌細胞分泌炎癥介質和細胞因子(如IL-6、IL-1β、IL-11和Eotaxin、CXCL8)，通過RhoA/Rho激酶信號通路刺激氣道平滑肌收縮,通過細胞外信號調節激酶1/2/有絲分裂原活化蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase1/2/mitogen activated protein kinase, ERK1/2/MAPK)信號通路刺激氣道平滑肌細胞增殖[15-16]。但以上結論仍停留在動物實驗水平，尚需在今后的臨床研究中加以證實。

綜上所述，哮喘尤其是難治性哮喘與COPD的發病機制存在本質的區別，但臨床表現的異質性讓我們很難快速、準確地進行鑒別。IL-17作為新型Th17細胞分泌的代表性細胞因子，檢測方法簡便易行，在鑒別上述疾病中具有重要的參考價值，但相關作用機制仍需進一步深入研究。

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(本文編輯：黃紅稷)

潘建麗，黃倫，歐靈，等. 外周血白介素-17檢測在氣道慢性炎癥性疾病診斷中的臨床價值[J/CD]. 中華肺部疾病雜志： 電子版， 2016， 9(5)： 479-483.

FangPing,Email:pingf7613@sina.com

Objective To evaluate the role ofInterleukin-17( IL-17) in the differentiation of asthma, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and asthma COPD overlap syndrome (ACOS) . Methods A total of 26 patients of asthma, 33 patients of COPD and 14 patients of ACOS were selected according to corresponding diagnostic criteria. 69 of healthy person were as control. Cytokines including IL-17, IL-10, IL-6, IL-8, IL-1βand IL-2R, inflammatory mediators including CRP and PCT in serum, and subtypes of serum immunoglobulins were detected. Results of routine blood test were collected and analyzed. Pulmonary function were tested. Results IL-17 was increased very obviously in asthma and ACOS groups compared to COPD group (P<0.01), especially in ACOS group. While IL-10 in serum of asthma and ACOS groups was much lower than COPD group (P<0.05). The differentiation of white cells in peripheral blood, CRP, PCT and subtypes of serum immunoglobulins just showed weak difference between three groups. There is little value of pulmonary function in the differentiation of above diseases. Furthermore, IL-17 was negative correlation to the ventilation index of lung function from asthma and ACOS groups. Conclusion Our results suggested that IL-17 play a pivotal role in the pathogenesis of asthma and ACOS, and Th17/Treg imbalance maybe involved in the refractory asthma.

Interleukin-17; Bronchial asthma; Chronic obstructive pulmonary disease; Asthma chronic obstructive pulmonary disease overlap syndrome

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2016.05.002

國家自然科學基金資助項目(81000009);陜西省社會發展科技攻關項目(2016SF-081) 西安交通大學第二附屬醫院人才培養專項基金(RC(XM)201101)

710004 西安，西安交通大學第二附屬醫院呼吸內科1710003 西安，西安市兒童醫院2710126 西安，西安電子科技大學醫院3

方萍，Email: pingf7613@sina.com

R563

A

2016-08-05)

Clinical values of interleukin-17 in the differentiation of asthma, chronic obstructive pulmonary disease and asthma chronic obstructive pulmonary disease overlap syndromePanJianli1,2,HuangLun1,OuLing1,2,LengLinjuan1,3,WangJinhua1,ZhangLei1,FangPing1.1RespiratoryDepartment,TheSecondAffiliatedHospital,Xi′anJiaotongUniversitySchoolofMedicine,Xi′an, 710004,Shaanxi,China；2Xi′anChildren′sHospital,Xi′an710003,China;3HospitalofXidianUniversity,Xi′an710126,China