肺功能和血漿IL-5及IL-8在不同表型哮喘間的差異性分析及風險預測

王若熹，韓利紅

(1. 新鄉醫學院，河南 新鄉 453003； 2. 洛陽市中心醫院呼吸與危重癥科，河南 洛陽 471009)

全球哮喘防治創議(GINA 2020)定義支氣管哮喘(簡稱哮喘)是一種呼吸系統癥狀隨時間和強度變化的異質性疾病，表現為喘息、氣促、胸悶和咳嗽等，以及可變的呼氣流速受限[1]。近年來隨著工業化進程及氣候環境改變，哮喘患病率在我國乃至全球均有不同程度的增加。吸入糖皮質激素抑制嗜酸性炎癥雖是治療基石，但臨床有5%～10%的哮喘患者出現激素抵抗[2]，傳統的Th1/Th2分型不足以解釋該現象，因此需要探究新的哮喘分型方法。隨著誘導痰技術出現，2006年Simpson等[3]首先提出按氣道炎癥細胞計數，將哮喘分為嗜酸性粒細胞型哮喘(eosinophilic asthma, EA)、中性粒細胞型哮喘(neutrophilic asthma, NA)、混合細胞型哮喘(mixedgranulocytic asthma, MA)和寡細胞型哮喘(paucigranulocytic asthma, PA)。既往關于哮喘炎癥表型的研究多為穩定期，急性期哮喘氣道表型間差異和標志物尚不清楚。本研究擬探討哮喘急性期4種炎癥表型一般臨床特征、肺功能、呼出氣一氧化氮(FeNO)體積和IL-5、IL-8等差異，并探究表型的危險因素。

1 病例與方法

1.1 研究對象

采用橫斷面研究方法，前瞻性納入2019年5月至2020年7月洛陽市中心醫院急性期哮喘患者109例作為研究對象(哮喘組)。納入標準：年齡18～80歲，有自主選擇能力的患者；符合GINA 2020指南[1]和中華醫學會支氣管哮喘防治指南[4]的診斷標準；能配合完成相關檢查及評分。排除標準：合并慢性阻塞性肺疾病、肺炎、肺結核等其他呼吸系統疾病；合并寄生蟲感染、肺變應性肉芽腫性血管炎、血液病等嗜酸性粒細胞增高的疾病；合并心肝腎功能不全或妊娠、惡性腫瘤；近2周使用激素或抗生素治療；拒絕參與本實驗或因病情嚴重無法耐受相關檢查或存在較大風險者。

另外于本院體檢中心隨機選取同期30例健康志愿者為對照組，年齡18～80歲。本研究已通過新鄉醫學院及醫院醫學倫理委員會審核批準，患者簽署知情同意書(倫理審批號：XYLL-2020189)。

1.2 研究方法

1.2.1 臨床資料收集 收集受試者人口學特征、過敏史、吸煙史、體質量指數(body mass index，BMI)、哮喘控制測試(asthma control test，ACT)評分等資料。曾因藥物食物產生過敏癥狀、伴變應性鼻炎、皮膚點刺實驗陽性者均歸為過敏史陽性。

1.2.2 誘導痰操作及哮喘炎癥表型劃分標準 根據中華醫學會呼吸病學分會2015年制定的誘導痰操作標準[5]，4.5%高滲鹽水超聲霧化誘導患者咳痰，染色分類計數400個非鱗狀上皮細胞。合格痰標準為鱗狀上皮細胞/非鱗狀上皮細胞<20%。哮喘表型劃分標準如下[6]，EA：痰嗜酸粒細胞≥3%，且中性粒細胞<61%；NA：痰嗜酸粒細胞<3%，且中性粒細胞≥61%；MA：痰嗜酸粒細胞≥3%，且中性粒細胞≥61%；PA：痰嗜酸粒細胞<3%，且中性粒細胞<61%。

1.2.3 FeNO測定 采用肺功能室Niox便攜式FeNO檢測儀(瑞典Aerocrine公司)，按FeNO操作標準[7]，受試者吸入不含NO氣體，以50 mL/s呼氣流速恒定呼出，儀器自動分析并讀取FeNO值(單位ppb，1 ppb=1×10-9mol/L)，重復3次取平均值。FeNO參考值范圍5～25 ppb。要求患者于肺功能檢查之前完成本測試。

1.2.4 肺功能檢查 由肺功能室專業技術人員嚴格按說明書完成相關操作，且均應用本院同一臺肺功能檢測儀(德國MS-DIFFUSION 耶格)，重復測定3次，取最佳值。記錄第1秒用力呼氣容積占預計值百分比(FEV1%)、1秒率(FEV1/FVC)和最大呼氣峰流速占預計值百分比(PEF%)，視肺功能情況完成支氣管舒張/激發試驗，記錄FEV1變異率(取絕對值)。肺功能分級參照2005年歐洲呼吸學會及美國胸科協會(ATS/ERS)標準[8]：輕度，FEV1%≥70%；中度，60%≤FEV1%<70%；中重度，50%≤FEV1%<60%；重度，35%≤FEV1%<50%；極重度，FEV1%<5%。

1.2.5 血漿IL-5和IL-8檢測 空腹采集肘靜脈血4～5 mL于抗凝管，2 000 r/min離心5 min，取血漿于-80 ℃分裝凍存，采用ELISA試劑盒(武漢華美公司)檢測血漿IL-5、IL-8。首先按倍比稀釋配制標準品，繪制標準曲線并計算回歸方程。根據說明書加樣本血漿溫育2 h后，依次加入生物素、HRP工作液和底物溶液，最后加終止液終止反應。用酶標儀(美國Victor XPE)在450 nm波長處檢測樣本光密度(D)值，根據回歸方程計算樣本含量。

1.3 統計學分析

2 結果

2.1 兩組臨床病理參數比較

兩組受試者在年齡、性別、BMI、吸煙者比例方面均無統計學差異(P均>0.05)。與對照組相比，哮喘組過敏史比例、FeNO和血漿IL-5、IL-8含量明顯升高(P均<0.05)，肺功能FEV1/FVC、FEV1%明顯降低(P均<0.05)。見表1。

表1 哮喘組與對照組一般臨床資料、肺功能和血漿炎癥因子水平比較

2.2 不同炎癥表型哮喘患者差異分析

哮喘組患者氣道炎癥表型分布按比例依次為EA 37例(33.9%)、NA 26例(23.9%)、PA 24例(22.0%)、MA 22例(20.2%)。4組哮喘炎癥表型的年齡、性別、BMI無統計學差異(P均>0.05)，但在伴過敏比例、吸煙比例、ACT評分、肺功能、FeNO值、血漿炎癥因子含量方面存在統計學差異(P均<0.05)；其中，EA患者伴有過敏史比例高于NA和PA(P均<0.05)；NA和MA組患者吸煙史比例分別高于EA組(P均<0.05)；PA組患者ACT評分均明顯高于其他3組(P均<0.05)。見表2。

肺功能分析結果顯示，PA組患者FEV1%及PEF%明顯高于其他3組(P均<0.05)，FEV1變異率絕對值低于其他3組(P均<0.05)，但其他三組間差異無統計學意義(P>0.05)；PA和EA組FEV1/FVC均分別高于NA和MA(P均<0.05)，PA組FEV1/FVC值稍高于EA組，但差異無統計學意義(P>0.05)；EA和MA組FeNO值均分別高于NA和PA組(P均<0.05)，MA組明顯高于NA組，EA和MA、NA和PA組間差異無統計學意義(P均>0.05)。見表3。

表2 4種炎癥表型哮喘患者一般特征比較

表3 4種炎癥表型哮喘患者誘導痰炎癥細胞及肺功能比較

血漿炎癥因子分析結果顯示，EA和MA組血漿IL-5含量分別明顯高于NA和PA組(P均<0.05)，而NA和MA組血漿IL-8含量分別明顯高于EA和PA組(P均<0.05)。見表4。

表4 4種炎癥表型哮喘患者血漿炎癥因子含量比較

2.3 哮喘分型多因素回歸分析

按誘導痰嗜酸性粒細胞比例≥3%和<3%，將109例哮喘患者分為嗜酸性炎癥哮喘(包含EA和MA)和非嗜酸性炎癥哮喘(包含NA和PA)；按痰中性粒細胞比例≥61%和<61%，分為嗜中性炎癥哮喘(包含NA和MA)和非嗜中性炎癥哮喘(包含EA和PA)。以年齡(賦值：≤44歲=1，45～59歲=2，≥60歲=3)，FEV1%(賦值：輕度=1，中度=2，中重度=3，重度=4，極重度=5)，過敏史(賦值：有=1，無=0)，FeNO，IL-5，IL-8等作為自變量帶入二元Logistic回歸分析，結果顯示患者伴有過敏史、血漿IL-5和FeNO值增加是發生嗜酸性炎癥哮喘的危險因素(OR=6.443、1.184、1.615，P均<0.05)；ACT評分降低、血漿IL-8和肺功能分級增加是發生嗜中性炎癥哮喘的風險因素(OR=2.637、1.002、59.637，P均<0.05)。見表5。

表5 哮喘分型多因素二元Logistic回歸分析

按誘導痰炎癥細胞計數將研究對象二分類，嗜酸性炎癥哮喘，賦值1:痰嗜酸性粒細胞百分比≥3%；0:痰嗜酸性粒細胞百分比<3%；嗜中性炎癥哮喘，賦值1:痰中性粒細胞百分比≥61%；0：痰中性粒細胞百分比<61%

3 討論

本研究結果顯示，氣道表型分布中EA是最常見的炎癥表型(33.9%)，其次是NA(23.9%)和PA(22.0%)，而MA最少(20.2%)。Simpson等[3]研究國外哮喘表型比例約為EA 40%，NA 20%、PA 30%、MA 10%。國內外對比EA均最常見，各組比率存在差異，考慮與樣本量以及單中心研究有關。其次Fleming 等[9]在對兒童哮喘的長期隨訪觀察中發現，在吸入糖皮質激素使用量等混雜因素作用下，哮喘的炎癥表型間可發生轉化。由此可見，國內外差異還可能與哮喘表型間的不穩定性有關。

臨床資料對比發現，哮喘組有過敏史比例高于對照組，表型間EA患者伴有過敏史比例明顯高于NA，雖然性別、年齡在表型間無明顯差別，但仍可觀察到EA組相對發病年齡小、女性患者較多。有國外針對兒童早發型哮喘研究顯示，在11歲時，男、女兒童的患病率相似，分別為7.7%和7.4%，而在16歲時已出現了性別差異，女性較男性更容易患哮喘(6.2%和4.3%)[10]，已證實特應性疾病和過敏性家族史是兒童哮喘的危險因素，本研究結果與其相似。分析嗜酸性炎癥哮喘以氣道嗜酸性粒細胞浸潤為主，可能早發型哮喘在嗜酸性炎癥哮喘中更常見。同時本研究認為伴有過敏史是嗜酸性炎癥哮喘的危險因素，提示臨床中對于EA要常規開展變應原皮膚試驗或特異性IgE檢查，積極尋找過敏原并切斷接觸，同時給予吸入甚至口服糖皮質激素來促進氣道上皮嗜酸性粒細胞凋亡。此外，對比發現NA吸煙患者比例較EA高，但吸煙并非是中性炎癥哮喘的風險因素。考慮煙霧中有害物質引起上皮損傷，導致氣道防御屏障受損，因此各種刺激物，內毒素，感染原(細菌、病毒、不典型菌)以及使用激素治療后等均可能成為引起氣道內中性粒細胞增多的因素。研究發現，吸煙的哮喘患者具有與慢性阻塞性肺疾病相似的特征，包括對糖皮質激素的反應較差，氣道中性粒細胞增多，而嗜酸粒細胞炎癥不典型[11]。Gibson等[12]還特別觀察了哮喘與慢性阻塞性肺疾病重疊患者的氣道炎癥表現，發現在重疊患者中大多是既往吸煙者。2015年Meta分析亞組結果顯示，大環內脂類抗生素對非EA(尤其是NA)患者有效[13]。綜上所述，臨床對NA的治療可以考慮加用慢性阻塞性肺疾病的基礎治療藥物，并聯合使用大環內脂類抗生素，結果尚需臨床試驗證實。

肺功能及嚴重程度分析結果顯示，NA組FEV1/FVC、FEV1%、PEF%較EA低，且ACT評分也較差，證明NA氣道阻塞情況更重。Hastie等[14]在臨床研究中發現，部分出現激素抵抗的重癥哮喘患者，其氣道內有更多的中性粒細胞浸潤、更明顯的組織損傷及氣道重塑。PA患者氣道內無典型的炎癥細胞(嗜酸性粒細胞和中性粒細胞)浸潤，本研究結果顯示，與其他3組相比，PA組肺功能及ACT評分均最高，可認為此型哮喘病情較輕；但廣州呼吸疾病研究所數據顯示部分PA經治療后仍有明顯癥狀[15]，說明PA型氣道可能存在其他炎癥細胞。有觀點認為平滑肌細胞和肥大細胞可能參與PA的病理生理[16-17]，但目前證據還不夠充分。本研究發現EA和MA組FeNO值明顯高于非嗜酸性炎癥NA和PA組。FeNO增高的咳嗽變異性哮喘更適合使用糖皮質激素[18]，亦有研究證實FeNO是Th2型哮喘的生物標志物[19]，提示EA和MA患者氣道可能具有Th2細胞優勢。

對比血漿炎癥因子發現，EA和MA組血漿IL-5含量分別高于NA和PA組，且IL-5升高是嗜酸性炎癥哮喘的風險因素，推測其可能是嗜酸性哮喘的生物標志物。此外，本研究認為IL-8升高是嗜中性炎癥哮喘的風險因素。IL-8是重要的中性粒細胞趨化因子，吸煙、感染等因素可介導固有免疫反應，使機體肺泡灌洗液和血漿IL-8及中性粒細胞水平升高。但固有免疫反應較短暫且非特異性，因此不能解釋持續氣道的中性粒細胞炎癥。研究認為，Th17細胞活化分泌IL-17可促進氣道上皮IL-8升高，Th17驅動的中性粒細胞炎癥是機體的繼發免疫反應，其特點為特異性和持久性[20]。

綜上所述，哮喘患者氣道不同炎癥表型在臨床特征、肺功能和炎癥因子方面存在差異，肺功能、血漿IL-5、IL-8、FeNO、ACT和伴有過敏史是哮喘表型的風險因素，臨床應提高重視。根據哮喘患者氣道炎癥表型選擇治療方案將是今后哮喘分層診療及個體化治療的方向。