IL-31在哮喘患者的表达水平及其与疾病严重程度的相关性研究

魏亚强 嘉婷



IL-31在哮喘患者的表达水平及其与疾病严重程度的相关性研究

魏亚强1嘉婷2

目的 探讨IL-31在哮喘患者血清、支气管肺泡灌洗液以及支气管组织的表达水平及其与哮喘严重程度的相关性。方法 应用荧光酶联免疫法和酶联免疫吸附法(ELISA)测定支气管哮喘患者和健康者血清、支气管肺泡灌洗液以及支气管组织IL-5、IL-13、IL-31以及总IgE的表达水平。结果 (1)支气管哮喘患者血清及支气管肺泡灌洗液IL-31的表达水平明显高于健康者，差异具有显著性(P<0.05)；(2)重度哮喘患者支气管组织IL-31的表达水平明显高于中度和轻度患者，差异具有显著性(P<0.05)；(3)哮喘血清IL-31的表达水平与IL-5、IL-13、总IgE具有显著正相关，相关系数分别为0.457、0.659、0.783；与第一秒用力呼吸容量(FEV1)具有显著负相关(r= -0.983，P=0.012)；与外周血嗜酸性粒细胞百分比无显著相关性(r= 0.756，P=0.087)。结论 哮喘患者不同组织的IL-31表达水平能够反映疾病的严重程度，可作为临床监测哮喘的生物指标。

哮喘；IL-31；IL-5；IgE；FEV1

支气管哮喘是由多种细胞和细胞组分参与的慢性气道炎症性疾病，气道重塑和气道炎症为其主要病理特征[1]。哮喘的炎症反应能够显著增加T淋巴细胞侵染产生的Th2细胞因子，如IL-4、IL-5、IL-13等[2]。尽管近年来哮喘指导性治疗意见均强调哮喘的控制，然而尽管处于特殊护理情况下多数哮喘患者的病情依然无法控制[3-4]。早期诊断与预防对哮喘患者的治疗具有更好的疗效。因此，迫切需要寻找新的生物指标去测量和监控哮喘患者肺部的炎症情况以便临床更好的治疗。IL-31属于IL-6 细胞因子家族，广泛分布于人类的各种组织，其活性受IL-31受体α、致癌蛋白受体组成的复杂的受体所调控[5]。最近研究发现，IL-31在感应慢性炎症、因暴露于环境中而产生的获得性免疫中具有重要的作用，且可能涉及促进过敏性炎症和过敏性哮喘的气道上皮反应[6]。本研究通过检测我院收治的健康者和哮喘患者的血清、支气管肺泡灌洗液、支气管组织Th2细胞因子和IL-31的表达水平，以期明确IL-31在哮喘进程过程中的作用。

资料与方法

一、一般资料

选取我院自2010年6月-2015年8月收治的经支气管激发试验和肺部CT确诊的哮喘患者56例作为研究对象，根据美国胸科学会(ATS)的指导方针，哮喘患者被分为三组，重度组10例、中度组18例和轻度组28例。以同期来我院进行体检的健康者36例作为对照组。重度组中，男性6例，女性4例，年龄38-49(43.25±2.16)岁；轻度组中，男性10例，女性8例，年龄38-50(44.31±2.34)岁；轻度组中，男性18例，女性10例，年龄37-49(43.76±2.34)岁；健康者中，男性20例，女性16例，年龄38-49(42.98±1.98)岁。排除：① 近四周内口服糖皮质激素或出现上呼吸感染患者；② 慢性阻塞性肺病等、慢性肺心病；③ 孕妇；④ 神智不清醒，无法配合患者。健康者均无哮喘或其他慢性疾病病史，近四周内没有出现上呼吸道感染。四组患者在性别、年龄、受教育程度等一般性资料方面比较无显著差异。所有纳入统计资料的患者均签署患者知情同意书，愿意配合本研究。

二、测定方法

哮喘患者应用沙丁胺醇治疗后间隔6h，应用德国Jeager公司生产的肺功能仪进行肺呼吸量的测定。根据美国胸科学会(ATS)的指导方针，哮喘患者被分为三组，分别为重度、中度和轻度。轻度哮喘患者FEV1≥80%；中度哮喘患者FEV1处于60-79%之间；重度哮喘患者FEV1<60%。依据制造商给出的操作步骤，通过酶联免疫吸附试验(ELSA)测定患者的IL-31、IL-5、IL-13表达水平，三者的最低检出量分别为12.2 pg/mL、2.7 pg/mL和5.7 pg/mL。抽取受检者的外周静脉血5 mL，肝素化后置于普管中，室温离心30min后，置于-80℃冰箱备用。通过荧光酶联免疫方法检测患者的血清总IgE水平，总IgE的正常参考范围<165kU/L。通过贝克曼库尔特LH500(美国)测量患者外周血嗜酸性粒细胞百分率。通过哮喘控制测试(ACT)评估患者的状态，完全控制组(25分)；部分控制(20-24分)；完全未受控制(5-19分)。

三、统计学方法

采用SPSS17.0对所得数据进行统计学处理，计量资料以x±s表示，组间比较行t检验；计数资料以百分率和绝对值表示，行χ2检验；采用Spearman秩相关进行血清IL-31表达水平与其他临床参数的相关性分析，以P<0.05为两组比较差异有统计学意义。

结 果

一、哮喘患者和健康者支气管肺泡灌洗液和血清的IL-31表达水平

哮喘患者血清IL-31表达水平显著高于健康者，比较差异具有显著性(P<0.01)。哮喘患者组内比较，重度患者血清IL-31表达水平最高，中度次之，轻度最低，三组组间比较具有显著差异(P<0.05)。哮喘患者支气管肺泡灌洗液IL-31的表达水平显著高于对照组，且哮喘组内比较，呈现出与血清IL-31同样的规律。哮喘患者IL-31的表达水平在血清与支气管肺泡灌洗液间存在显著的正相关性(r=0.58，P= 0.018)，(见表1)。

表1 哮喘患者和健康者支气管肺泡灌洗液和血清的IL-31表达水平比较

注：AP表示哮喘组与健康组比较具有极显著差异，P<0.01；aP表示重度组和中度组比较具有显著差异，P<0.05；BP表示重度组和轻度组比较具有极显著差异，P<0.01；bP表示中度组与轻度组比较具有显著差异，P<0.05

二、 哮喘患者血清IL-31的表达水平与哮喘控制的相关性

ACT评分结果表明，18例(32.14%)患者完全控制，22例(39.29%)部分控制，16例(28.57%)完全没有控制，平均得分为21.35±0.48分。完全未控制的哮喘患者血清IL-31水平为162.38±1.96 pg/mL显著高于部分控制的113.59±1.57pg/mL(P<0.05)和完全控制哮喘的85.36±1.36pg/mL(P<0.01)。

三、哮喘患者血清IL-31表达水平与其他临床参数的相关性

Spearman等级相关分析结果表明，哮喘患者血清IL-31的表达水平与IL-5、IL-13、血清总IgE水平呈正相关，与FEV1呈显著负相关。但是与外周血嗜酸性粒细胞百分比无显著相关性，(见表2)。

表2 哮喘患者血清IL-31表达水平与其他临床参数的相关性

讨 论

本研究结果显示，哮喘患者血清IL-31的表达水平与哮喘的严重程度显著相关，血清的IL-31表达水平与气道的IL-31表达水平具有显著相关。这些结果表明IL-31在决定严重哮喘的病理学特征上起到了重要作用。我们发现严重的和未受控制的哮喘患者的血清IL-31水平显著高于轻度和受控制的患者，因此认为血清IL-31水平与哮喘严重性有关。IL-31水平可能是识别和管理重度哮喘的一个有用的生物标记。

哮喘通常被认为是一种呼吸道的慢性炎性疾病，与Th2的异常激活和环境有关。IL-31是近几年新发现的一种细胞因子，主要是由活化的Th2 细胞产生[7]。IL-31的功能受体是由IL-31R和抑瘤素M受体两个亚基组成的异源二聚体复合物。有研究显示相对于正常小鼠，气道过敏症的小鼠病变组织中的IL-31 受体表达增加[8]。最近研究表明，IL-31涉及痒的发展进程，因此未来可能用于评估痒的程度[9]。IL-31在过敏性皮肤炎的发展过程中起到了重要的作用，与正常健康者比较，过敏性皮肤炎患者血清IL-31明显升高。IL-31会促进哮喘的炎症和气道过敏反应。目前已知IL-31与Th2细胞因子(如 IL-4、IL-5和IL-13)的表达水平具有相关性。我们检测Th2细胞因子的表达水平，如所预想的那样，结果显示哮喘患者IL-4、IL-5和IL-13水平显著高于健康者。此外，IL-31表达水平与IL-4、IL-5和IL-13的表达显著相关，这与Neis等[10]研究一致。

嗜酸细胞性哮喘成为最近临床考虑使用生物制药的关注焦点[11]。最新研究表明，CCL-26的表达水平与嗜酸性粒细胞哮喘有关，能够作为潜在的临床监测嗜酸性粒细胞哮喘患者的生物指标[12]。然而本研究结果显示IL-31与嗜酸性粒细胞的百分率并无显著相关性，这可能与我们样本数量太少有关。因此，尽管我们研究结果认为IL-31可能在检测哮喘是一个有用的指标，但还需要更大样本的试验研究加以证实。本研究提供了有关IL-31水平在哮喘患者进程过程中的潜在价值，有助于进一步理解其病理生理学。

[1] Boyman O, Kaegi C, Akdis M, et al. EAACI IG Biologicals task force paper on the use of biologic agents in allergic disorders[J]. Allergy,2015,70(7):727-754.

[2] Edukulla R, Singh B, Jegga AG, et al. Th2 Cytokines Augment IL-31/IL-31RA Interactions via STAT6-dependent IL-31RA Expression[J]. J Biol Chem,2015,290(21):13510-13520.

[3] Kwofie K, Scott M, Rodrigues R, et al. Regulation of IL-17A responses in human airway smooth muscle cells by Oncostatin M[J]. Respir Res, 2015, 16(1):1-14.

[4] 蒋鲲, 陈和斌, 王莹, 等. IL-17和TGF-β1在支气管哮喘患儿血清及支气管肺泡灌洗液中的变化及临床意义[J]. 中国当代儿科杂志,2013,15(8):604-608.

[5] Liu W, Luo R, Chen Y, et al. Interleukin-31 promotes helper T cell type-2 inflammation in children with allergic rhinitis[J]. Pediatr Res,2014,77(1):20-28.

[6] Moaaz M, Abo El-Nazar S, Abd El-Rahman M, et al. Stem Cell Factor and Interleukin-31 Expression: Association with IgE among Egyptian Patients with Atopic and Nonatopic Bronchial Asthma[J]. Immunol Invest,2016,45(2):87-106.

[7] Ouyang H, Cheng J, Zheng Y, et al. Role of IL-31 in regulation of Th2 cytokine levels in patients with nasal polyps[J]. Eur Arch Oto-Rhinolaryngol,2014,271(10):2703-2709.

[8] Pawankar R, Hayashi M, Yamanishi S, et al. The paradigm of cytokine networks in allergic airway inflammation[J]. Curr Opin Allergy Clin Immunol,2015,15(1):41-48.

[9] Rabenhorst A,Hartmann K. Interleukin-31: A Novel Diagnostic Marker of Allergic Diseases[J]. Curr Allergy Asthma Rep, 2014, 14(4):1-7.

[10] Neis MM, Peters B, Dreuw A, et al. Enhanced expression levels of IL-31 correlate with IL-4 and IL-13 in atopic and allergic contact dermatitis[J]. J Allergy Clin Immunol,2006,118(4):930-937.

[11] Vocca L, Di Sano C, Uasuf CG, et al. IL-33/ST2 axis controls Th2/IL-31 and Th17 immune response in allergic airway diseases[J]. Immunobiology,2015,220(8):954-963.

[12] Bonanno A, Gangemi S, La Grutta S, et al. 25-Hydroxyvitamin D, IL-31, and IL-33 in children with allergic disease of the airways[J]. Mediators Inflamm,2014,2014(7):714-725.

IL-31 expression level in asthma patients and its correlation with disease severity

WEIYa-qiang,JIATing

DepartmentofInternalMedicine,People'sHospitalofYan'ancity,Yan'an,Shaanxi716000,China

Objective To investigate the expression of IL-31 in asthma patients and its correlation with disease severity. Methods It used fluorescence ELISA and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) to detect the levels of IL-5, IL-13and IL-31 in bronchoalveolar lavage fluid and bronchial tissues and the expression of total IgE in asthma patients and healthy controls. Results The expression of IL-31 in serum and bronchoalveolar lavage fluid was significantly higher in asthma patients than in healthy controls (P<0.05), and it was higher in patients with severe asthma than in patients with moderate and mild asthma (P<0.05). The serum IL-31 expression was positively correlated with IL-5, IL-13 and total IgE (t=0.457, 0.659, 0.783), and negatively correlated with forced expiratory volume in one second (FEV1) (r=-0.983,P=0.012). It had no correlation with peripheral blood eosinophilic granulocyte (r= 0.756,P=0.087). Conclusion The expression of IL-31 in asthmatic patients with different levels of the organization can reflect the severity of the disease, which can be used as the biological indicator of clinical monitoring on asthma.

asthma; IL-31; IL-5; IgE; FEV1

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.03.020

1. 716000 陕西 延安，延安市人民医院呼吸内科 2. 712000 陕西 咸阳，咸阳市第一人民医院呼吸内科

嘉婷，E-mail:j-ting1990@163.com

2016-07-26]