诱导痰细胞分类在重叠综合征患者中的表达

周锋　刘锦铭　杜春玲　段艳红　周红　孙颖新　蔡晓婷　谷亮



诱导痰细胞分类在重叠综合征患者中的表达

周锋刘锦铭杜春玲段艳红周红孙颖新蔡晓婷谷亮

目的探讨阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)合并慢性阻塞性肺疾病(COPD)的重叠综合征(OS)患者气道炎症反应情况。方法入选49例受试者分成3组,OS组18例、COPD组15例、OSAHS组16例,另设20例正常对照组,分别完成体质量指数(BMI)测定、肺功能检查、多导睡眠图(PSG)监测、诱导痰细胞分类检测等，并比较4组水平的差异。结果OS组与OSAHS组的BMI高于正常对照组和COPD组,差异有统计学意义(P<0.05);OS组与OSAHS组的呼吸暂停低通气指数(AHI)明显高于正常对照组和COPD组,差异有统计学意义(P<0.05);OS组和COPD组的FEV1%pred明显低于正常对照组和OSAHS组,差异有统计学意义(P<0.05);OS组的动脉血氧分压(PaO2)明显低于其他3组水平,差异有统计学意义(P<0.05)。OS组的嗜中性粒细胞百分比明显高于其他3组,差异均有统计学意义(P<0.05);OSAHS组与COPD组的嗜中性粒细胞百分比都明显高于正常对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。49例受试者嗜中性粒细胞相对计数水平与PaO2呈低度负相关(r=-0.22,P<0.05),与FEV1%pred呈中度负相关(r=-0.48,P<0.05)。结论OS患者气道炎症反应更加强烈,易引起更为严重的通气功能障碍,间歇性低氧血症更为明显。诱导痰细胞分类计数检测有助于反映OS患者气道炎症病变情况。

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征; 慢性阻塞性肺疾病; 重叠综合征; 气道炎症; 间歇性低氧血症

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是由阻塞性肺通气功能障碍所引起的疾病,它与肺部或气道内的异常炎症反应有关,其中嗜中性粒细胞、巨噬细胞、T淋巴细胞等慢性炎症细胞因子均参与了COPD的炎症反应过程[1]。阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)的直接发病机制为上气道的狭窄和阻塞[2]。近来的一些研究表明,OSAHS患者也存在局部和全身性的炎症反应。Rubinstein等[3]发现在OSAHS患者的鼻黏膜中嗜中性粒细胞的比例明显增加。COPD存在有合并OSAHS的情况发生,我们称之为重叠综合征(overlap syndrome, OS)[4]。OS在≥40岁的成年人群中的发病率约为0.5%～1%,较单独的COPD患者或OSAHS患者更易出现低氧血症和高碳酸血症,也更容易诱发心力衰竭等一系列全身症状[5]。本研究通过诱导痰细胞分类检测,调查OS患者的气道炎症反应情况,并与单纯COPD患者及OSAHS患者的气道炎症反应情况作比较,为进一步相关研究提供理论依据。

1　对象与方法

1.1对象OSAHS组:选择2014年2月至2015年1月上海市青浦区中心医院呼吸内科门诊就诊的OSAHS患者,进行多导睡眠图(polysomnography, PSG)[6]监测,入选16例患者,男12例,女4例,年龄57～75岁,平均(58.5±7.2)岁。OSAHS诊断根据2011 年中华医学会呼吸病学分会睡眠呼吸病学组制定的OSAHS 诊治指南[7]。排除有酗酒、慢性镇静药物使用史、患有可能影响睡眠行为的急性疾病(如呼吸、肾脏、肝脏、脑卒中、心脏等系统疾病)或危重疾病,并且除外合并COPD的情况。COPD组和OS组:选择2014年2月至2015年1月上海市青浦区中心医院呼吸内科门诊和院外随访的COPD稳定期患者33例,男23例,女10例,年龄58～78岁,平均(65.8±11.2)岁,诊断符合中华医学会呼吸病学分会制定的“慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2007年修订版)”[8]。排除急性疾病(如呼吸、肾脏、肝脏、脑卒中、心脏等系统疾病)或危重疾病,并且除外COPD急性加重的情况。同时应用PSG监测,从33例稳定期COPD患者中筛查出合并有OSAHS的患者18例,作为OS组,年龄58～76岁,平均(64.9±10.2)岁。15例单纯的稳定期COPD患者作为COPD组,年龄62～78岁,平均(66.1±11.9)岁。对照组为上海市青浦区中心医院健康体检者20例,男12例,女8例,年龄55～70岁,平均(57.4±4.8)岁。4组间年龄、性别以及患有糖尿病、高血压等慢性疾病情况比较，差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。所有受试者及志愿者均签署知情同意书,并经上海市青浦区中心医院伦理委员会审查通过。

1.2检测方法

1.2.1体质量指数(BMI):测量患者身高与体质量,按照公式:BMI=体质量/身高2(kg/m2) 计算BMI。

1.2.2肺功能检查(pulmonary function test, PFT):采用德国Jaeger Pet肺功能检测仪给所有入选对象进行常规肺功能检测,测试前输入受试者的身高、体质量、年龄等参数,常规吸入沙丁胺醇气雾剂后进行操作,测定用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积(FEV1)、FEV1/FVC%,上述指标分别以占预计值百分比(%pred)表示,为FVC%pred、FEV1%pred、FEV1/FVC%pred。并于肺功能检查前予动脉血气分析(arterial blood gas, ABG)检查。

1.2.3PSG监测:所有入选患者至我院行整夜PSG监测(监测仪器Alice4,美国Respironics公司生产)。监测参数包括脑电图、眼电图、下颌和腿部肌电图、鼻腔口鼻气流、胸腹部和腿部运动、心电图、指脉仪测血氧饱和度及体位。麦克风置于颈部记录鼾音[6]。OSAHS 病情严重程度分级:呼吸暂停低通气指数(AHI) 5～15次/h为轻度,AHI 15～30次/h为中度,AHI>30次/h为重度[7]。

1.2.4诱导痰细胞分类检测:诱导痰细胞检测方法采用ERS推荐的方案[9]。(1)痰液的诱导:诱导前10 min让患者吸入沙丁胺醇气雾剂, 以防止高渗盐水雾化吸入引起的气道痉挛。常用的盐水雾化程序采用单一浓度法,用4%或4.5%浓度的高渗盐水进行诱导。(2)痰液的处理:采用选取法,即挑选痰栓或痰的黏稠部分进行处理;通常加入和痰液等体积的0.1%二硫苏糖醇(DTT)将痰的黏液裂解,使细胞均匀分布。均匀化的痰液经48 μm尼龙网过滤后,牛鲍氏计算板计数每毫升痰的总细胞数,台盼蓝染色法测定细胞存活率, 滤液离心300～1500 g,5～10 min,留取上清液,-80 ℃冻存待测,细胞沉淀涂片后行染色, 光镜下对400个以上的非上皮细胞进行分类计数。

2　结果

2.14组对象睡眠监测、肺功能、动脉血气指标及BMI比较OS组与OSAHS组的BMI高于正常对照组和COPD组,差异有统计学意义(P<0.05)。OS组与OSAHS组的AHI明显高于正常对照组和COPD组,差异有统计学意义(P<0.05)。OS组和COPD组的FEV1%pred明显低于正常对照组和OSAHS组,差异均有统计学意义(P<0.05)。OS组的动脉血氧分压(PaO2)明显低于其他3组,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1　4组资料睡眠监测、肺功能、动脉血气指标及BMI比较±s)

注:与OS组比较,*P<0.05;与COPD组比较,△P<0.05;与OSAHS组比较,#P<0.05

2.24组诱导痰细胞分类相对计数水平比较诱导痰细胞分类相对计数中,OS组的嗜中性粒细胞百分比明显高于其他3组,差异均有统计学意义(P<0.05);OSAHS组与COPD组比较,差异无统计学意义(P>0.05);但OSAHS组与COPD组的嗜中性粒细胞百分比都明显高于正常对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。另外,OS组、COPD组、OSAHS组3组的巨噬细胞百分比均明显低于正常对照组,差异有统计学意义(P<0.05);而3组间互相比较,巨噬细胞百分比差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2　4组诱导痰细胞分类相对计数水平比较±s，%)

注:与OS组比较,*P<0.05;与正常对照组比较,△P<0.05

2.349例受试者嗜中性粒细胞相对计数水平与睡眠监测、肺功能、动脉血气指标及BMI的相关性分析49例受试者嗜中性粒细胞相对计数水平与PaO2呈低度负相关(r=-0.22,P<0.05),与FEV1%pred呈中度负相关(r=-0.48,P<0.05)。而与BMI和AHI无明显相关性(P>0.05)。

3　讨论

诱导痰细胞分类计数是指通过高渗盐水或其他诱导物雾化吸入诱导获得痰液并对其中的非上皮细胞进行分类计数的方法。该方法具有经济、无创、快速、可靠等优势。通常诱导痰中细胞的分类主要以巨噬细胞和嗜中性粒细胞为主,淋巴细胞次之,偶见嗜酸性粒细胞和异染细胞(嗜碱性粒细胞、肥大细胞)[10]。目前研究表明,诱导痰中细胞分类与肺部疾病中炎性病变的发生演变有着极其重要的关系。利用诱导痰细胞分类计数可以客观、快速地反映肺部炎症情况[11-12]。

本研究结果表明,在COPD患者中,与嗜中性粒细胞相关的炎症介质引起了气道平滑肌的结构和功能改变,从而导致了COPD患者外周气道的阻塞,致阻塞性通气功能障碍,导致呼吸道气流受限。相关研究结果也佐证了上述发现,无论是在稳定期COPD患者还是在急性发作期COPD患者中,其诱导痰细胞分类抑或是气道肺泡灌洗液中嗜中性粒细胞的分类计数均明显升高[13-14]。另外,在目前的研究中,气道和全身炎症细胞产生的嗜中性粒细胞趋化因子正作为COPD的研究热点及新的治疗靶位而备受关注。这其中,IL-8和白三烯B4(LTB4)是嗜中性粒细胞趋化因子家族中的主要组成成分,目前认为,IL-8、LTB4参与了嗜中性粒细胞在呼吸道的募集和活化,导致细胞变形反应、脱颗粒反应、呼吸爆发反应、释放溶酶体、形成超氧化物[15-16]。

研究结果还表明,OS组患者嗜中性粒细胞分类计数的百分比,明显高于COPD组和OSAHS组。这说明,由于OS是OSAHS合并COPD所产生,OS同时存在上气道和外周气道的阻塞,其气道炎症反应更加强烈。在同类研究中,Owens等[17]研究发现无论COPD还是OSAHS患者，炎性因子水平均明显升高,表明COPD和OSAHS炎性分子通路有相似性,而OS可能存在炎性分子的倍增效应。

另外,本研究还发现,嗜中性粒细胞相对计数水平与PaO2呈低度负相关(r=-0.22,P<0.05),表明嗜中性粒细胞介导的炎症因子在参与气道炎症反应的过程中,造成了相关疾病的间歇性低氧血症的发生,特别是在OS患者中同时存在上气道和外周气道的阻塞,其气道炎症反应更加强烈,易引起更为严重的通气功能障碍,间歇性低氧血症更为明显,其所造成的不良后果亦更为严重。Dewan等[18]的研究佐证了上述发现。

综上所述,诱导痰细胞分类计数在COPD、OSAHS及OS等疾病的诊断、鉴别诊断以及治疗中有着重要的指导意义。本研究的创新性在于:通过诱导痰细胞分类计数了解OS患者气道炎症反应情况,探讨了诱导痰细胞分类计数的应用价值。但本研究由于样本量较少,且存在一定的年龄混杂因素,故有一定的局限性,尚需更大样本的临床研究来进一步阐释OS患者的气道炎症反应情况。

[1]Rabe KF, Hurd S, Anzueto A, et al. Global strategy for the diagnosis, management, and prevention of chronic obstructive pulmonary disease: GOLD executive summary [J]. Am J Respir Crit Care Med, 2007, 176(6):532-555.

[2]Ryan S, Taylor CT, McNicholas WT. Predictors of elevated nuclear factor-kappaB-dependent genes in obstructive sleep apnea syndrome [J]. Am J Respir Crit Care Med, 2006,174(7):824-830.

[3]Rubinstein I. Nasal inflammation is present in patients with obstructive sleep apnea [J]. Laryngoscope,1995,105(2):175-177.

[4]Weitzenblum E, Chaouat A, Kessler R, et al. Overlap Syndrome: obstructive sleep apnea in patients with chronic obstructive pulmonary disease [J]. Proc Am Thorac Soc,2008,5(2):237-241.

[5]Chaouat A, Weitzenblum E, Krieger J, et al. Association of chronic obstructive pulmonary disease and sleep apnea syndrome [J]. Am J Respir Crit Care Med,1995,151(1):82-86.

[6]Sleep-related breathing disorders in adults: recommendations for syndrome definition and measurement techniques in clinical research. The report of an American Academy of Sleep Medicine Task Force[J]. Sleep, 1999,22(5):667-689.

[7]中华医学会呼吸病学分会睡眠呼吸障碍学组.阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征诊治指南(2011 年修订版)[J].中华结核和呼吸杂志, 2012, 35(1): 9-12.

[8]中华医学会呼吸病学分会,慢性阻塞性肺疾病学组.慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2007年修订版)[J].中华结核和呼吸杂志,2007,30(1):8-17.

[9]Paggiaro PL, Chanez P, Holz O, et al. Sputum induction [J]. Eur Respir J Suppl, 2002,37:3s-8s.

[10]Spanevello A, Confalonieri M, Sulotto F, et al. Induced sputum cellularity: reference values and distribution in normal volunteers [J]. Am J Respir Crit Care Med, 2000,162(3 Pt 1):1172-1174.

[11]Liu QQ, Chen SH, Liang MB, et al. Induced sputum eosinophil count for the diagnosis of bronchial asthma [J]. Saudi Med J, 2010,31(6):710-712.

[12]Holownia A, Mroz RM, Kolodziejczyk A, et al. Increased FKBP51 in induced sputum cells of chronic obstructive pulmonary disease patients after therapy [J]. Eur J Med Res, 2009,14 (Suppl 4):108-111.

[13]Peleman RA, Rytilä PH, Kips JC, et al. The cellular composition of induced sputum in chronic obstructive pulmonary disease [J]. Eur Respir J, 1999,13(4):839-843.

[14]Lacoste JY, Bousquet J, Chanez P, et al. Eosinophilic and neutrophilic inflammation in asthma, chronic bronchitis, and chronic obstructive pulmonary disease [J]. J Allergy Clin Immunol, 1993,92(4):537-548.

[15]Woolhouse IS, Bayley DL, Stockley RA. Sputum chemotactic activity in chronic obstructive pulmonary disease: effect of alpha(1)-antitrypsin deficiency and the role of leukotriene B(4) and interleukin 8 [J]. Thorax, 2002,57(8):709-714.

[16]Biernacki WA, Kharitonov SA, Barnes PJ. Increased leukotriene B4 and 8-isoprostane in exhaled breath condensate of patients with exacerbations of COPD [J]. Thorax, 2003,58(4):294-298.

[17]Owens RL, Malhotra A. Sleep-disordered breathing and COPD: the overlap syndrome[J]. Respir Care, 2010,55(10):1333-1344.

[18]Dewan NA, Nieto FJ, Somers VK. Intermittent hypoxemia and OSA: implications for comorbidities [J]. Chest, 2015,147(1):266-274.

Expression of induced sputum cell in patients with overlap syndrome

ZHOUFeng,DUChun-ling,DUANYan-hong,ZHOUHong,SUNYing-xin,CAIXiao-ting,GULiang.

DepartmentofRespiratoryDiseases,QingpuCentralHospital,Shanghai201700,China;LIUJin-ming.DepartmentofPulmonaryCirculation,ShanghaiPulmonaryHospitalAffiliatedtoTongjiUniversity,Shanghai200433,China

ObjectiveTo explore the airway inflammation situation in patients with overlap syndrome(OS) through detecting induced sputum cell.MethodsForty-nine patients were recruited and divided into three groups， including OS group (n=18), COPD group (n=15) and OSAS group (n=16), and 20 normal subjects were selected as control group. Body mass index(BMI), pulmonary function test(PFT), arterial blood gas(ABG),sputum induction and polysomnography were detected and compared.ResultsBMI was higher in OS group and OSAHS group, compared with COPD group and control group (P<0.05). AHI was much higher in OS group and OSAHS group than that in COPD group and control group (P<0.05). However, FEV1%pred was much lower in OS group and COPD group than that in OSAHS group and control group (P<0.05). PaO2in OS group was the lowest (P<0.05). The percentage of neutrophils in induced sputum was higher in OS group(74.33±14.80,P<0.05), COPD group(63.33±13.22,P<0.05) and OSAS group(60.69±17.06,P<0.05) compared with control group. A weak negative correlation was found between PaO2and percentage of airway neutrophils (r=-0.22,P<0.05). A moderate negative correlation was found between FEV1%pred and percentage of airway neutrophils (r=-0.48,P<0.05).ConclusionsPatients suffering from OS present a higher percentage of neutrophils in induced sputum than those suffering from COPD or OSASHS alone. It means that OS induces more adverse airway inflammation because of coexistence of upper and peripheral airway obstruction. It would result in more significant intermittent hypoxemia.

obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome; chronic obstructive pulmonary disease; overlap syndrome; airway inflammation; intermittent hypoxemia

201700上海市，上海市青浦区中心医院呼吸内科(周锋，杜春玲，段艳红，周红，孙颖新，蔡晓婷，谷亮)；200433上海市，同济大学附属上海市肺科医院肺循环科(刘锦铭)

刘锦铭，Email: jinmingliu2007@163.com

R 563

Adoi:10.3969/j.issn.1003-9198.2016.06.009

2015-10-20)