痰嗜酸粒细胞在支气管哮喘气道炎症中作用的研究进展

赵雅婷，张焕萍

(山西医科大学第一医院呼吸与危重症医学科，太原 030000)

支气管哮喘(简称哮喘)是常见的慢性呼吸系统疾病，影响世界各国1%～18%的人口[1]。随着哮喘发病率的逐年升高，病情趋向复杂化，给患者及其家庭、社会带来巨大的经济负担。哮喘是一种以慢性气道炎症为特征的异质性疾病，以呼吸道症状(如喘息、气促、胸闷和咳嗽，强度随时间变化)和气道高反应性(存在广泛而多变的呼气气流受限)为主要特点。

目前，气道炎症的严重程度根据肺功能、临床症状和患者评分间接评价，但即使第1秒用力呼气量恢复正常、哮喘症状得到控制，气道炎症和气道结构重构仍然存在[2-4]。可见，单纯肺功能指标和临床症状并不能准确反映气道炎症的持续发展和疾病进展，故准确认识评估气道炎症才是哮喘治疗的关键。近年来，人们逐渐认识到嗜酸粒细胞(eosinophil，EOS)是重要的炎症效应细胞，在哮喘发病机制中的重要作用[5]。痰细胞计数是评价哮喘气道炎症的一种安全、简便的无创方法[6]。通过痰EOS计数监测气道炎症程度，认识痰EOS计数升高在哮喘中的意义，为哮喘疾病的治疗和管理提供科学依据，有助于提高对哮喘的控制水平。现就痰EOS计数评价哮喘患者气道炎症及其在哮喘病情监测、治疗和预后中作用的研究进展予以综述。

1 EOS概述

EOS是粒细胞的一个子集，19世纪末由Paul Ehrlich首次发现并命名[7]。EOS来源于骨髓干细胞，大多数EOS存在于骨髓、皮肤、支气管黏膜，可生理性迁移至消化道、女性泌尿生殖道及乳腺等；成熟后具有吞噬作用，可释放多种细胞因子和颗粒蛋白，主要有EOS阳离子蛋白、EOS主要碱性蛋白、EOS过氧化物酶、EOS神经毒素等[8]。以上由EOS释放的毒性蛋白可引起组织损伤，并发生炎症反应，通常与Th2型免疫反应有关。EOS可有助于防止蠕虫，是抵抗寄生虫免疫反应的主要效应细胞，也可在过敏性免疫反应中介导促炎功能。EOS在很多过敏性疾病中发挥重要作用，如支气管哮喘、过敏性鼻炎、特应性皮炎等。

2 EOS在哮喘疾病进程中的作用

2.1EOS与哮喘 支气管哮喘患者受过敏原刺激后，在多种细胞因子(主要有白细胞介素-5、EOS趋化蛋白等)的作用下，通过血液循环到达骨髓，刺激嗜酸祖细胞在趋化因子作用下向支气管壁迁移，导致支气管哮喘慢性气道炎症、气道高反应性和气道重构等病理改变[9]。因此，EOS募集和激活在哮喘发病过程中十分重要，EOS黏附、募集和脱颗粒过程中有众多细胞因子参与，如白细胞介素-3、白细胞介素-5和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子的表达增多，可增强EOS对上皮细胞的黏附作用、化学趋化因子的迁移反应以及脱颗粒，同时可增强EOS功能，如细胞毒性杀伤、超氧化物、白三烯生成等[10-11]。

2.1.1EOS与气道炎症 支气管哮喘是以EOS为特征的慢性气道炎症疾病，痰液和外周血EOS增加是哮喘的显著特征[12]。EOS经过增生、分化、成熟、向组织部位迁移、浸润到气道中活化并释放各种炎症介质的趋化过程被认为是炎症的主要进程[13]。EOS可产生多种毒性物质，如EOS阳离子蛋白、EOS主要碱性蛋白以及破坏组织的活性氧类等，通常认为EOS的毒性成分是致使支气管黏膜损伤和功能障碍的重要因素[14]，由EOS释放的EOS阳离子蛋白、EOS主要碱性蛋白等颗粒蛋白可通过激活多种炎症因子破坏气道上皮细胞，致其损伤、脱落，诱发气道炎症、气道平滑肌收缩和气道高反应，这是EOS引起哮喘气道慢性炎症、气道阻塞及气道重构的重要病理基础[15]。EOS颗粒蛋白水平通常与变应性疾病的严重程度相关，当EOS被活化或数量增多时，多种炎症介质和细胞因子释放参与过敏反应，加剧气道炎症，致使炎症持续[12]。研究显示，EOS还可释放已知引起组织损伤的活性氧类，活性氧类可介导DNA、蛋白质和脂质的异常生理功能，加剧气道炎症发展[16-17]。

2.1.2EOS与气道重构 气道重构是哮喘的重要病理特征，由持续存在的气道炎症和气道上皮反复损伤和修复所致，未控制的长期哮喘的反复发作使气道炎症持续存在。研究表明，激活的EOS可释放相关蛋白和细胞因子，参与纤维和血管生成，激活各种间充质细胞，可作用于成纤维细胞促进其增殖，平滑肌的肥大、增生，血管扩张和增生以及致胶原沉积和纤维化作用，导致黏液腺增生和气道管腔狭窄，最终导致气道重构[18]。气道重构又使机体对激素治疗的敏感性下降，导致不可逆的气道纤维化和气流受限，加剧气道高反应。此外，EOS有助于肥大细胞活化、气道平滑肌收缩，使气道重构呈持续加重状态[19]。

2.2EOS凋亡 细胞凋亡是细胞通过自身内部机制调控的自然死亡过程，EOS的凋亡过程受各种细胞因子的调控。研究表明，EOS在哮喘患者循环和组织中为程序性凋亡并清除，而致敏哮喘持续气道炎症时，EOS凋亡率显著下降，细胞存活时间显著延长[20-21]。抑制炎症介质、终止持续的气道炎症以及促进EOS凋亡，可缓解哮喘的持续状态。目前，糖皮质激素是控制哮喘最有效的药物，其抗炎机制是通过影响参与炎症的基因转录发挥抗炎作用，也可与细胞膜激素受体结合而快速发挥抗炎效应。糖皮质激素抑制EOS聚集、抑制炎症介质生成和释放、加快外周血和肺组织中EOS的凋亡以及增强平滑肌细胞β2肾上腺受体的反应性等，从而起到抑制气道炎症、有效缓解症状、改善预后的作用。支气管哮喘治疗的目标是降低气道炎症，促进EOS凋亡是降低气道炎症、改善哮喘症状的重要途径之一，促进EOS凋亡已成为治疗变应性疾病的研究热点。气道EOS靶向药物在治疗哮喘中的作用已得到肯定。抗白细胞介素-5已显示出对降低EOS性哮喘严重发作的治疗功效，抗白细胞介素-5抗体美索珠单抗对治疗严重EOS性哮喘具有良好功效[22]。许多潜在的抗哮喘药物，如Siglec-8活化抗体和新型人源化抗白细胞介素-5抗体MEDI-563，具有诱导EOS凋亡的特性[21]。Low等[23]认为，血EOS计数超过确定阈值(通常≥300个细胞/μL)是可靠的生物标志物，且应答人群广泛，不局限于哮喘单一亚组。EOS凋亡作为靶点为未来哮喘治疗提供了更多可能性。继续开发针对EOS凋亡的药物是治疗哮喘的一种可能策略，进一步发现和验证生物标志物是新的哮喘治疗的研究领域。

3 痰EOS对哮喘气道炎症的评价

目前，临床上通常根据临床症状如哮喘控制问卷评分和肺功检查判断哮喘控制情况，而临床症状和肺功能均不足以准确反映气道炎症的实际状态，临床症状及肺功能改善和气道炎症往往不同步[4,24]。通过纤维支气管镜检查证实，以肺功能、临床症状作为气道炎症的评价标准来指导治疗的支气管哮喘患者，其气道炎症仍持续存在。与气道炎症的相关性差是间接检测评估的主要缺点[25]。哮喘的本质是气道慢性炎症，根据症状和肺功能指导治疗并不能准确反映气道炎症的持续存在，不利于患者喘息控制。痰EOS作为评价哮喘气道炎症的指标之一，直接反映气道炎症[3,26]。研究表明，痰EOS计数百分比与呼出气一氧化氮、外周血EOS、血免疫球蛋白E水平呈正相关，这些指标对于哮喘的诊断、监测气道炎症水平、预测哮喘急性加重以及哮喘治疗和管理等均具有重要意义[27]。监测血或痰EOS计数可为哮喘管理提供证据支持。由此可见，EOS在哮喘患者病情评估，升阶梯用药和降阶梯用药治疗中具有重要参考价值。

评估EOS气道炎症有多种方法，包括支气管肺泡灌洗液细胞计数和痰细胞计数、呼出气一氧化氮等。支气管肺泡灌洗液细胞计数因有创性、费时、费力而应用较少；呼出气一氧化氮对患者配合程度的要求较高，重度哮喘患者可能无法配合；诱导痰细胞计数检测具有无创性和操作简单的特点，近年来临床应用日益广泛，用于诊断气道EOS炎症疾病，如支气管哮喘、嗜酸粒细胞性支气管炎、慢性阻塞性肺疾病、肺结核、慢性咳嗽等呼吸道疾病等。除EOS外，诱导痰检测计数可检测多种生化标志物，如EOS阳离子蛋白、胶原蛋白的合成肽、血管内皮生长因子等，这些细胞因子均提示哮喘气道炎症状态，EOS阳离子蛋白由EOS激活并释放，提示EOS活化状态以及气道炎症的严重程度；胶原蛋白的合成肽、血管内皮生长因子与气道炎症和气道重构密切相关。

3.1评价治疗反应性 痰EOS是一种简单、无创且廉价的方法，可用于资源有限环境哮喘气道炎症改变的监测，评估哮喘治疗反应性。评估糖皮质激素治疗是否具有充分性，将有助于修正下一步治疗方案。痰EOS和EOS阳离子蛋白在一定程度上有助于预测哮喘病情的波动情况，对长期治疗过程中连续监测未能良好控制的慢性支气管哮喘和频繁急性发作的哮喘患者的痰EOS和EOS阳离子蛋白具有一定的临床参考价值。将痰EOS计数作为气道炎症标志物的哮喘管理模式有重要临床意义。

对以肺功能为评价标准指导治疗的观察组和以诱导痰EOS计数百分比为评价标准的试验组的研究发现，实验组哮喘急性复发次数较少、严重程度轻，住院率较前降低，可见痰EOS计数的升高可预示哮喘的控制不良；试验组哮喘的控制率明显更高，且两组患者每日糖皮质激素剂量没有明显不同，提示哮喘患者对糖皮质激素治疗反应存在差异性，哮喘患者的气道炎症处于动态变化过程[5,28-29]。痰EOS计数可及时反映机体对糖皮质激素的治疗反应、哮喘的控制水平和急性加重程度[30]。痰EOS直接反映气道炎症，具有无创、直接、简单、安全等特点，在临床中广泛应用，通过连续监测痰EOS水平可提示哮喘患者对治疗的反应性，有助于评价治疗效果，并指导糖皮质激素等药物的使用，对哮喘的管理具有重要作用。

3.2预测再次发作风险 EOS计数与哮喘发作频率直接相关[9,31-32]。相关Meta分析结果显示，与传统的以临床症状为主的哮喘管理模式相比，以痰EOS计数为主的哮喘管理模式能有效降低哮喘急性发作的频率；根据痰EOS计数百分比进行哮喘管理，可有效减少哮喘患者急性加重次数和口服糖皮质激素的量，哮喘发作症状出现前EOS升高，动态监测痰EOS可规避哮喘的再次发作[30,33]。一项针对EOS指导哮喘治疗的分析研究显示，与以肺功能为气道炎症评价标准的对照组相比，以痰EOS计数百分比为评价标准的观察组患者发生哮喘急性加重、复发和恶化的可能性显著降低，可改善儿童和成人哮喘的预后[34]。

3.3提示预后 呼吸道嗜酸性炎症是严重哮喘患者亚群疾病严重程度的表征。研究表明，血EOS计数>400/μL的患者病情更严重且哮喘控制更差；此外，血EOS计数与哮喘控制程度之间存在计数-反应关系，血EOS计数可提高基于哮喘控制的全球倡议风险的评估预测价值[32]。雒志明等[35]的研究发现，哮喘急性发作期患者外周血EOS水平较稳定期患者升高，且差异显著，提示EOS水平反映气道炎症早于临床症状出现，可用于早期发现气道炎症改变，对预测哮喘急性发作具有重要意义。目前，由于相关研究较少，外周血EOS计数、痰EOS计数百分比、呼出气一氧化氮、血免疫球蛋白E能否作为哮喘风险评估的独立指标仍需大量的临床研究。

3.4气道炎症的分型 EOS是哮喘气道炎症的主要效应细胞，气道炎症是支气管哮喘等疾病的基础，可根据气道炎症表型制订治疗方案，通过检测局部炎症反应(如痰EOS)来明确表型，分别给予治疗，优化哮喘治疗的管理方法，提高哮喘的控制水平。根据痰炎性细胞类型可分为EOS性哮喘(EOS计数百分比>1.01%)、嗜中性粒细胞性哮喘(中性粒细胞计数百分比>61%)、混合粒细胞性哮喘(中性粒细胞计数百分比>60%和EOS计数百分比>1.01%)和粒细胞缺乏性哮喘4型。

4 小 结

哮喘是一种慢性气道炎症异质性疾病，痰EOS在支气管哮喘的发病机制中起重要作用。痰EOS参与气道炎症主要进程，在气道炎症和气道重塑中起重要作用，可直接客观反映气道炎症情况，痰EOS计数是哮喘气道炎症客观敏感的生物标志物，可作为疾病严重程度的标志物，对指导哮喘治疗，评估哮喘复发和严重程度具有预测意义。连续动态监测痰EOS可评估哮喘治疗的反应性和充分性，并将其作为气道炎症标志物的哮喘管理模式。此外，不同哮喘患者存在气道炎症表型差异，明确表型分别给予精准治疗方案。随着哮喘EOS炎症靶向治疗的发展，更多生物标志物的应用将有助于哮喘控制水平的提高。