支氣管哮喘患兒外周血suPAR、JAK/STAT信號通路與氣道重構(gòu)的相關(guān)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(yīng)、平滑肌功能障礙及氣道重構(gòu)[1]。其中氣道重構(gòu)是造成BA患者氣道高反應(yīng)、加快病情進(jìn)展的主要因素,若不及時(shí)干預(yù),將進(jìn)展為不可逆氣道重構(gòu),嚴(yán)重威脅患者生命健康[2-3]。因此,早期評估BA患兒氣道重構(gòu),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(dá)于免疫細(xì)胞表面,在組織重構(gòu)、免疫系統(tǒng)激活及炎性反應(yīng)過程中發(fā)揮重要作用[4]。酪氨酸激酶/信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(JAK/STAT)是參與免疫調(diào)節(jié)的信號通路,可調(diào)節(jié)炎性因子的表達(dá),加速炎性反應(yīng),在多種呼吸系統(tǒng)疾病中發(fā)揮重要作用[5]。目前,suPAR、JAK/STAT在BA中的作用機(jī)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(dá)水平及其與氣道重構(gòu)的關(guān)系,為BA的診治及預(yù)后評估提供新思路,報(bào)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(qū)人民醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)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(jù)BA程度分級標(biāo)準(zhǔn)將106例患兒分為間歇狀態(tài)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(jīng)吐魯番市高昌區(qū)人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會審核批準(zhǔn)(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(biāo)準(zhǔn) (1)納入標(biāo)準(zhǔn):①符合BA診斷標(biāo)準(zhǔn)[6];②首次檢出、治療;③病程≥1年;④依從性較好,能配合相關(guān)檢測。(2)排除標(biāo)準(zhǔn):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(tǒng)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(biāo)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(dāng)日晨起抽取空腹肘靜脈血4 ml,離心留取上清備用。(1)酶聯(lián)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(yán)格按照試劑盒說明書操作。(2)實(shí)時(shí)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(zhuǎn)錄得到cDNA(日本TAKARA公司),PCR儀(美國ABI公司)進(jìn)行擴(kuò)增,以GAPDH為內(nèi)參基因。引物序列見表1。反應(yīng)條件:95℃預(yù)變性180 s,95℃變性15 s,退火60℃ 30 s,延伸72℃ 30 s,共計(jì)40個(gè)循環(huán)。采用公式2-△△Ct法計(jì)算JAK、STAT相對表達(dá)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(jìn)行測定,主要包括:第1 秒用力呼氣容積(FEV1)占預(yù)計(jì)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(gòu)指標(biāo)測定:使用CT儀(HD750,美國GE公司)對所有兒童進(jìn)行胸部CT掃描,放大CT圖像(取主動(dòng)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(jì)算氣道壁厚度與氣道腔外徑比(T/D)、氣道壁總面積占?xì)獾揽偯娣e百分比(WA%)。

2 結(jié) 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(gòu)指標(biāo)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(gòu)指標(biāo)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(tài)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(gòu)指標(biāo)比較 FEV1%、FEV1/FVC中重度亞組<輕度亞組<間歇狀態(tài)亞組(P均<0.01),T/D、WA%中重度亞組>輕度亞組>間歇狀態(tài)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(gòu)指標(biāo)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(gòu)間的關(guān)系 Pearson相關(guān)性分析顯示,血清suPAR、JAK、STAT與肺功能指標(biāo)(FEV1%、FEV1/FVC)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與氣道重構(gòu)指標(biāo)(T/D、WA%)呈顯著正相關(guān)(P<0.01),見表6。

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

2.6 肺功能相關(guān)指標(biāo)與氣道重構(gòu)指標(biāo)間的關(guān)系 Pearson相關(guān)性結(jié)果顯示,肺功能相關(guān)指標(biāo)FEV1%、FEV1/FVC與氣道重構(gòu)指標(biāo)T/D、WA%呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),見表7。

表7 肺功能相關(guān)指標(biāo)與氣道重構(gòu)指標(biāo)間的相關(guān)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(fù)發(fā)作將激活機(jī)體生成大量平滑肌細(xì)胞,并使氣道內(nèi)皮組織損傷加重,造成氣道狹窄,增加氣道高反應(yīng),誘發(fā)氣道重構(gòu)[7]。氣道重構(gòu)是BA發(fā)生、發(fā)展及病情惡化的病理基礎(chǔ),因此早期評估BA患兒氣道重構(gòu)狀況并進(jìn)行有效的治療,對改善BA患兒預(yù)后具有積極意義[8]。目前,臨床主要依據(jù)肺功能及氣道重構(gòu)指標(biāo)對氣道重構(gòu)情況進(jìn)行評估,然而兩者檢測方法較為復(fù)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(guān)檢查[9],因此,探尋相關(guān)生物學(xué)指標(biāo)評估BA患兒氣道重構(gòu)情況至關(guān)重要。

uPAR是纖溶酶原激活系統(tǒng)中重要組成部分,uPAR可從細(xì)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(biāo)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(dá)水平高于輕癥患兒[11]。B?cskei等[12]研究發(fā)現(xiàn),在慢性阻塞性肺疾病患者血清中,suPAR呈高表達(dá)。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(jìn)展,血清suPAR水平逐漸升高,提示suPAR在BA發(fā)病及惡性進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。可能的原因是BA患兒支氣管上皮細(xì)胞功能異常,分泌大量促炎因子,在炎性反應(yīng)刺激下致使免疫細(xì)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(shí)也是評估BA病情程度的依據(jù)之一,在本研究中BA患兒肺功能相關(guān)指標(biāo)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(guān)性分析顯示,suPAR與患兒肺功能呈顯著負(fù)相關(guān),與氣道重構(gòu)指標(biāo)呈顯著正相關(guān),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(gòu)。suPAR可能參與支氣管上皮細(xì)胞受損,支氣管上皮細(xì)胞功能異常,分泌大量促炎因子,誘發(fā)呼吸道炎性反應(yīng),導(dǎo)致氣道重構(gòu)[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(xué)過程中發(fā)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(tǒng)中,參與調(diào)節(jié)氣管、支氣管或肺組織的免疫機(jī)制[14-15]。Escamilla-Gil等[16]研究顯示,在哮喘患者中,炎性細(xì)胞因子表達(dá)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(chǎn)生,NO水平升高,致使氣道高反應(yīng),促進(jìn)氣道炎性反應(yīng)和組織損傷。王雅寧等[17]研究顯示,在病毒性毛細(xì)支氣管炎患兒中,JAK/STAT信號通路被激活,并參與疾病的發(fā)生發(fā)展。本研究結(jié)果顯示JAK/STAT通路與BA的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)聯(lián)。BA是一種氣道炎性反應(yīng)性疾病,JAK/STAT是介導(dǎo)炎性反應(yīng)的經(jīng)典信號通路,當(dāng)發(fā)生BA時(shí),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(jìn)展,進(jìn)而形成多效性級聯(lián)反應(yīng),進(jìn)而促進(jìn)疾病進(jìn)展[18-19]。此外,進(jìn)一步相關(guān)性分析顯示,JAK、STAT表達(dá)與BA患兒肺功能及氣道重構(gòu)密切相關(guān)。結(jié)合以往研究推測,當(dāng)發(fā)生BA時(shí),大量炎性細(xì)胞浸潤同時(shí)釋放炎性因子,使BA患兒支氣管上皮細(xì)胞受損、氣道平滑肌細(xì)胞增殖,上皮下膠原沉積、基底膜變厚,進(jìn)而引發(fā)氣道重構(gòu)。此外BA患兒肺功能與氣道重構(gòu)指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān),當(dāng)發(fā)生氣道重構(gòu)時(shí),平滑肌細(xì)胞及杯狀細(xì)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(biāo)下降[20-21]。

綜上所述,氣道重構(gòu)與BA患兒血清suPAR水平及JAK/STAT信號通路密切相關(guān),或可為BA的防治提供數(shù)據(jù)支撐。然而本研究納入樣本量較少,可能會對結(jié)果造成偏移,需擴(kuò)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(jìn)而影響B(tài)A的發(fā)生發(fā)展尚不明確,有待未來進(jìn)一步探究。

利益沖突:所有作者均聲明無利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明

屈樂言、羅建江:科研設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析整理及文章撰寫;張多蘭、郭歡:數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析及文章修改