慢性阻塞性肺疾病患者诱导痰液中IL-6和IL-8水平变化的临床意义

宋晓萍, 裴复阳

(大连大学附属中山医院 呼吸内科, 辽宁 大连, 116001)



慢性阻塞性肺疾病患者诱导痰液中IL-6和IL-8水平变化的临床意义

宋晓萍, 裴复阳

(大连大学附属中山医院 呼吸内科, 辽宁 大连, 116001)

摘要:目的探讨慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者诱导痰液中白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-8(IL-8)水平变化的临床意义。方法 选取COPD患者35例为COPD组，另选取健康体检者40例为健康组，根据有无吸烟史分为无吸烟22例和吸烟18例。2组受试者行肺功能检测，运用诱导痰液方法收集痰液，酶联免疫吸附试验(ELISA)测定痰液上清中IL-6和IL-8水平变化，Spearman相关性检验分析IL-6、IL-8水平与肺功能的相关性。结果COPD组诱导痰液中性粒细胞百分比显著高于健康组无吸烟者和吸烟者(P<0.05或P<0.01); 痰上清中IL-6、IL-8水平显著高于健康组无吸烟者和吸烟者(P<0.05)。相关性分析显示, COPD组诱导痰上清IL-6与第1秒用力呼气容积占预期值百分比(FEV1%)和第1秒用力呼气容积占用力肺活量的百分比(FEV1/FVC)呈负相关(P<0.01), IL-8与FEV1%和FEV1/FVC呈负相关(P<0.01)。结论COPD患者气道腔内存在以中性粒细胞浸润为主的慢性气道炎症，IL-6和IL-8可能在气道损伤和重塑过程中扮演重要作用。

关键词:慢性阻塞性肺疾病; 诱导痰液; 白细胞介素-6; 白细胞介素-8; 呼吸功能

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是以持续存在的气流受限不可逆为特征的慢性呼吸道疾病, 和气道、肺部对有害颗粒或气体导致的免疫应答炎症反应有关[1]。COPD作为一种复杂的慢性炎症疾病，其发病机制目前尚未完全明确。Barnes[2]将参与COPD的炎症调节因子大致分为趋化因子、细胞因子、生长因子和肽类。白细胞介素-6(IL-6)作为一种多效能细胞因子，其分泌受肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-1β(IL-1β)等调节，参与呼吸道感染和损伤反应[3], 而白细胞介素(IL-8)是中性粒细胞和T淋巴细胞强效趋化因子，目前临床研究多侧重于测定该类细胞因子在COPD患者血液中的浓度变化[4]。另一方面，痰液诱导技术通过高渗盐水雾化吸入诱导患者产生痰液，具有非侵入性、操作简便的特点，和常规支气管肺活检、支气管肺泡灌洗技术检测结果具有一致性[5]。本研究通过观察COPD患者诱导痰液中IL-6和IL-8表达水平的变化，探讨其在COPD患者气道炎症中的作用。

1资料与方法

1.1一般资料

选取2014年1月—2014年12月大连大学附属中山医院门诊及住院部收治的COPD患者35例，设为COPD组，均符合中华医学会呼吸病学分会《慢性阻塞性肺疾病诊治指南》[6]中相关诊断标准。排除标准：①合并心脏、脑血管、肝、肾等重要脏器疾病或免疫系统疾病；②合并其他肺部疾病；③入组前1个月无呼吸道感染，未使用免疫抑制剂治疗。其中男23例，女12例；年龄51～75岁，平均(62.5±6.9)岁；根据《GOLD慢性阻塞性疾病全球倡议(2007)》[7]分为GOLDⅠ级11例，GOLDⅡ级17例，GOLDⅢ～Ⅳ级7例。选取同期体检健康者40例设为健康组，均无支气管哮喘、COPD或其他慢性呼吸系统疾病史，胸部影像学检查无异常，且第1秒用力呼气容积占预期值百分比(FEV1%)>80%，根据有无吸烟史分为无吸烟22例和吸烟18例。

1.2方法

1.2.1诱导痰液采集和处理：参照改良的Pin等[8]方法，配置常用梯度高渗盐水(3%、4%、5%)和0.1%二硫苏糖醇(DDT)。雾化前生理盐水清理鼻腔，诱导前15 min吸入沙丁胺醇200 μg, 雾化吸入3%高渗盐水15 min后咳出痰液，收集于无菌干燥培养皿中。少痰或痰液不足者改用4%或5%高渗盐水继续雾化7 min后终止诱导。合格痰液标本加入4倍体积的0.1% DDT处理, 37 ℃恒温培养30 min、震荡、稀释、离心(3 000 r/min, 10 min)后取上清，置于-70 ℃冰箱保存备检。离心沉渣制备痰细胞学涂片2张，瑞氏-吉姆萨混合液加等量PBS缓冲液染色5 min后冲洗、晾干，光学显微镜下行细胞计数及分类。

1.2.2诱导痰IL-6和IL-8测定：采用酶联免疫吸附实验(ELISA)测定，操作步骤严格按照试剂盒说明书进行。

1.3观察指标

2组于入组时行肺功能检查，记录用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气量(FEV1)、FEV1%和第1秒用力呼气容积占用力肺活量的百分比(FEV1/FVC)；检测2组诱导痰液中细胞分类和诱导痰液上清中IL-6和IL-8表达水平，及COPD组IL-6、IL-8表达水平与肺功能的相关性。

1.4统计学处理

2结果

2.1一般资料分析

健康组无吸烟者年龄小于吸烟者和COPD患者(P<0.01), 健康组吸烟者和COPD患者年龄差异无统计学意义(P>0.05); 吸烟指数方面, COPD组和健康组吸烟者差异无统计学意义(P>0.05)。肺功能分析结果显示，健康组无吸烟者FEV1%高于吸烟者和COPD患者，健康组吸烟者FEV1%高于COPD患者(P<0.05或P<0.01); 健康组无吸烟者和吸烟者FEV1/FVC无显著差异(P>0.05), 但均高于COPD患者(P<0.01)。见表1。

2.2不同组痰液细胞分类结果

COPD组诱导痰液细胞总数较健康组无吸烟和吸烟者增高(P<0.01), COPD组诱导痰液中性粒细胞百分比显著高于健康组无吸烟者(P<0.05)和吸烟者(P<0.01), 巨噬细胞百分比显著低于健康组无吸烟者(P<0.05)和吸烟者(P<0.05)。各组间淋巴细胞和嗜酸性粒细胞百分比差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表1　不同组别受试者一般资料分析±s)

与健康组无吸烟比较, *P<0.05, **P<0.01; 与健康组吸烟比较, ##P<0.01。

表2　不同组别诱导痰液细胞分类比较

与健康组无吸烟比较, *P<0.05, **P<0.01; 与健康组吸烟比较, #P<0.05, ##P<0.01。=

2.3IL-6、IL-8表达水平与肺功能的相关性

COPD组诱导痰液上清中IL-6、IL-8水平显著高于健康组无吸烟者和吸烟者(P<0.05); 吸烟者IL-6、IL-8水平较无吸烟者升高(P<0.05)。相关性分析显示, COPD组诱导痰上清IL-6与FEV1%(r=-0.646,P<0.01)和FEV1/FVC%呈负相关(r=-0.746,P<0.01), 见图1。IL-8和FEV1%(r=-0.670,P<0.01)和FEV1/FVC%(r=-0.668,P<0.01)呈负相关，见图2。

表3　不同组别诱导痰液IL-6和IL-8

与健康组无吸烟比较, *P<0.05; 与健康组吸烟比较, #P<0.05。

3讨论

COPD是一种以气道、肺实质和肺血管的慢性气道炎症为特征的疾病，其发病由多种炎性细胞及其相关炎性递质、细胞因子共同参与，其中中性粒细胞活化和聚集是炎症反应过程的重要环节之一[8-9]。有研究[10]提示，中性粒细胞在气道壁和管腔内的分布呈现分离，这可能与某种细胞因子导致中性粒细胞在气道内募集和激活有关。IL-6主要由活化的单核细胞、巨噬细胞T淋巴细胞等分泌，参与COPD的气道炎症、损伤和重塑。IL-8是强效趋化因子和化学激活剂，一方面促进中性粒细胞脱颗粒、黏附蛋白上调和呼吸爆发，另一方面增强中性粒细胞黏附和移行，共同导致气道阻塞和肺损伤[11]。此外, COPD急性发作时，病毒或细菌的抗原成分或代谢产物均可导致单核-巨噬细胞广泛激活并产生肿瘤坏死因子-α(TNF-α), 进而诱导支气管上皮细胞表达分泌IL-8[12]。本研究中, COPD患者诱导痰液中IL-6、IL-8水平较健康组无吸烟者和吸烟者显著升高，且COPD组IL-6分别与FEV1%、FEV1/FVC呈负相关, IL-8分别与FEV1%、FEV1/FVC呈负相关，提示IL-6和IL-8浓度升高加重气道局部炎症和免疫反应，最终引起小气道和肺组织结构功能改变。Ferrari等[13]一项为期3年的前瞻性研究结果显示，IL-6水平随疾病进展显著增高。Du等[14]也报道中重度COPD患者诱导痰液中IL-6、IL-8显著增高，且和FEV1、FEV1/FVC呈负相关。

图1 COPD组IL-6与肺功能的相关性

图2 COPD组IL-8与肺功能的相关性

中性粒细胞活化后可释放中性粒细胞弹性蛋白酶等蛋白酶参与肺组织损伤和腺体分泌，加重气道炎症。另一方面，感染、吸烟等有害物质的吸入也可导致中心粒细胞产生多重氧化物，活化细胞核因子-κB(NF-κB)并诱导产生更多炎性因子，放大炎症反应[15]。本研究中，诱导痰液中性粒细胞百分比COPD组较健康组无吸烟者和吸烟者显著增高，吸烟者和无吸烟者差异也有统计学意义，可能与吸烟导致的长期刺激引起支气管壁细胞分泌IL-6、IL-8有关，临床需进一步证明中性粒细胞聚集和活化在气道炎症和COPD疾病发生中的意义[16-18]。

综上所述, COPD患者气道腔内存在以中性粒细胞浸润为主的慢性气道炎症, IL-6和IL-8可能在气道损伤和重塑过程中扮演重要作用，临床工作中通过监测痰液中炎症细胞因子来调整COPD患者治疗方案可能具有实际意义[19-20]。但COPD发病涉及多种细胞因子共同作用，且本研究样本量较小，不同疾病程度的COPD患者炎症因子水平差异尚未明确，后期将扩大样本量进一步探讨。

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Clinical significance of changes of interleukin-6 and interleukin-8 levels in induced sputum of patients with chronic obstructive pulmonary disease

SONG Xiaoping, PEI Fuyang

(DepartmentofRespiratoryMedicine,AffiliatedZhongshanHospitalofDalianUniversity,Dalian,Liaoning, 116001)

ABSTRACT:ObjectiveTo explore the clinical significance of changes of interleukin-6 (IL-6) and interleukin-8 (IL-8) levels in induced sputum of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). MethodsA total of 35 patients with COPD were selected as COPD group, and 40 healthy people were selected as healthy group and assigned into non-smokers (n=22) and smokers (n=18) according to presence or absence of smoking history. The lung function of patients in two groups was detected, and sputum was collected by using induced sputum method. The changes of IL-6 and IL-8 levels in sputum supernatant were detected by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). The correlation between IL-6 and IL-8 levels and lung function was analyzed by Spearman correlation test. ResultsThe neutrophil percentage in induced sputum of COPD group was significantly higher than that in non-smokers and smokers (P<0.05 or P<0.01) of healthy group. The levels of IL-6 and IL-8 in sputum supernatant were significantly higher than those in non-smokers and smokers of healthy group (P<0.05). The results of correlation analysis showed that the level of IL-6 in sputum supernatant in COPD group was negatively correlated with FEV1% and FEV1/FVC% (P<0.01), and the level of IL-8 was also negatively correlated with FEV1% and FEV1/FVC% (P<0.01). ConclusionChronic airway inflammation dominated with neutrophil infiltration exists in the airway of patients with COPD. Both IL-6 and IL-8 may play important roles in the process of airway damage and remodeling.

KEYWORDS:chronic obstructive pulmonary disease; induced sputum; interleukin-6; interleukin-8; respiratory function

中图分类号:R 563.5

文献标志码:A

文章编号:1672-2353(2016)05-036-04

DOI:10.7619/jcmp.201605011

收稿日期:2015-12-14