哮喘-慢性阻塞性肺疾病重叠综合征患者呼出气冷凝集液中TNF-α、IL-8、IL-10的检测水平及意义

陈锋 李群 吴迪 严方涛 苏娴 王月宾 梁秋萍

成都市第三人民医院呼吸与危重症医学科 成都市呼吸健康研究所610031

支气管哮喘(哮喘)是以慢性气道炎症为特征的异质性疾病[1],COPD是以持续性气流受限为特征的慢性炎症性疾病。哮喘-慢性阻塞性肺疾病重叠综合征(asthma-chronic obstructive pulmonary disease overlap syndrome,ACOS)患者在气道炎症特点、临床特征等方面同时具有哮喘和COPD疾病特征,目前其发病机制尚不明确[2]。ACOS的发病率随年龄增长而增加,死亡风险大,给社会医疗和家庭带来沉重负担,严重影响患者的生活质量。近年研究发现,呼出气冷凝集液(exhaled breath condensate,EBC)中的生化分子水平变化可以反映患者气道的炎症反应和应激状态[3-4]。细胞因子IL-8、IL-10、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等介导的炎症反应参与哮喘、COPD的形成与发展[5-6]。本研究通过检测ACOS患者EBC中TNF-α、IL-8、IL-10水平变化,分析其在ACOS疾病中的意义。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2016年2月至2019年3月成都市第三人民医院收治的ACOS患者105例,其中男54例,女51例,年龄(61.20±12.43)岁,年龄范围为42～74岁。ACOS主要诊断标准为[7]：(1)COPD患者支气管舒张试验结果强阳性;(2)既往确诊为哮喘。次要标准：(1)COPD患者血清总IgE升高;(2)2次以上支气管舒张试验阳性。满足2条主要标准或一条主要标准+2条次要标准即为ACOS。纳入标准：(1)符合上述诊断标准,确诊为ACOS患者;(2)近期未使用全身糖皮质激素;(3)患者及家属知情并签署知情同意书。排除标准：(1)排除其他肺部疾病患者;(2)其他慢性疾病患者;(3)妊娠状态妇女。选取同期成都市第三人民医院确诊的单纯哮喘患者109例,其中男55例,女54例,年龄(60.23±11.21)岁,年龄范围为42～71岁;单纯COPD患者104例,其中男54例,女50例,年 龄(60.79±11.87)岁,年龄范围为41～72岁;选取同期体检的正常人100例,其中男50例,女50例,年龄(59.82±10.29)岁,年龄范围为40～73岁。4组年龄、性别差异无统计学意义(P值均＞0.05),具有可比性。COPD患者支气管舒张实验结果强阳性：第1秒用力呼气容积占预计值百分比(forced expiratory volume in one second as a percentage of expected value,FEV1%pred)改善率＞12%,绝对值升高＞200 ml。本研究经本院伦理委员会审核批准(成都三院伦2016-S-21)。

1.2 方法

1.2.1 临床资料收集 统计所有受试者年龄、性别、体质量、吸烟情况。计算体质量指数(body mass index,BMI)：BMI=体质量/身高2。使用我国标准,正常：18.5 kg/m2≤BMI≤23.9 kg/m2;过重：23.9 kg/m2＜BMI＜28 kg/m2;肥胖：BMI≥28 kg/m2。

1.2.2 样本采集 所有受试者均于清晨采取空腹静脉血5 ml,分两份保存,一份保存于抗凝管内,一份离心后取上清-80℃保存。

1.2.3 EBC中TNF-α、IL-8、IL-10水平检测采用呼出气冷凝液收集器收集EBC,仪器购自德国JAEGER公司,采用酶联免疫吸附法检测EBC中TNF-α、IL-8、IL-10水平,试剂盒购自R&D公司。操作按照试剂盒说明书进行,为保证检测结果的准确性,质控后,所有样本3个复孔检测,取平均值。

1.2.4 生化指标检测 利用自动血液仪检测外周血嗜酸粒细胞比例,利用全自动生化分析仪检测血清总Ig E浓度水平。

1.2.5 肺功能检测 利用肺功能仪检测所有受试者第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV1)、FVC,计算FEV1%pred、FEV1/FVC值。

1.3 统计学分析 所有统计学分析均使用SPSS 20.0软件完成,计量资料以表示,组间比较采用单因素方差分析。采用Logistic回归分析对影响ACOS发生的危险因素进行分析;采用Pearson检验对ACOS患者EBC中TNF-α、IL-8、IL-10水平与肺功能相关性进行分析;P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 4组临床特征比较 4组受试者年龄、性别、BMI、吸烟情况差异无统计学意义(F=0.289、3.164、2.701、0.868,P值均＞0.05),ACOS组、哮喘组、COPD组患者血清IgE水平、外周血嗜酸粒细胞显著高于健康对照组(t=13.594、23.188、3.595;20.886、26.966、20.036,P值均＜0.05),见表1。

2.2 ACOS组EBC中TNF-α、IL-8、IL-10水平比较 ACOS组EBC中TNF-α、IL-8水平显著高于COPD组、哮喘组、健康对照组(t=11.999、13.157、26.807;6.961、7.741、32.496,P值均＜0.05),IL-10水平显著低于哮喘组、COPD组、健康对照组(t=7.566、9.568、40.129,P值均＜0.05),COPD组、哮喘组EBC中TNF-α、IL-8水平显著高于健康对照组(t=14.892、14.057;25.544、25.146,P值均＜0.05),IL-10水平显著低于健康对照组(t=32.562、31.045,P值 均 ＜0.05),哮 喘 组 和COPD组TNF-α、IL-8、IL-10水平比较差异无统计学意义(t=1.015、0.697、1.909,P值均＞0.05),见表2。

表1 4组患者临床特征比较

表2 EBC中TNF-α、IL-8、IL-10水平比较()

表2 EBC中TNF-α、IL-8、IL-10水平比较()

注：EBC为呼出气冷凝集液;TNF-α为肿瘤坏死因子α;ACOS为哮喘-慢性阻塞性肺疾病重叠综合征;与健康对照组比较,a P＜0.05;与哮喘组比较,b P＜0.05;与COPD组比较,c P＜0.05

组别 例数 TNF-α(ng/L)IL-8(μmol/L)IL-10(ng/L)健康对照组 100 4.22±1.79 11.78±3.97 2.76±0.47哮喘组 109 15.97±4.75a 50.43±17.84a 1.61±0.27a COPD组 104 16.81±3.83a 51.49±18.92a 1.54±0.21a ACOS组 105 26.83±10.20abc 62.18±16.76abc 1.26±0.49abc F值 240.200 201.272 311.079 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 肺功能比较 ACOS组FEV1%pred显著低于COPD组、哮喘组、健康对照组(t=11.539、14.339、28.837,P值 均 ＜0.05),ACOS组FEV1/FVC值显著低于健康对照组(t=16.756,P＜0.05),COPD组患者、哮喘组FEV1%pred、FEV1/FVC值显著低于健康对照组(t=17.372、14.939;13.752、16.341,P值均＜0.05),哮喘组和COPD组FEV1%pred、FEV1/FVC值差异无统计学意义(t=2.658、2.457,P值均＞0.05),见表3。

表3 4组患者肺功能比较()

表3 4组患者肺功能比较()

注：FEV 1%pred为第1秒用力呼气容积占预计值百分比;FEV 1/FVC为第1秒用力呼气容积/用力肺活量;ACOS为哮喘-慢性阻塞性肺疾病重叠综合征;与健康对照组比较,a P＜0.05;与哮喘组比较,b P＜0.05;与COPD组比较,c P＜0.05

组别 例数 FEV 1%pred(%)FEV 1/FVC(%)健康对照组 100 97.63±14.59 82.37±11.41哮喘组 109 74.81±16.97a 62.48±13.15a COPD组 104 70.79±15.18a 65.44±12.86a ACOS组 105 53.18±15.46abc 61.79±12.16a F值 140.351 61.876 P值 ＜0.001 ＜0.001

2.4 TNF-α、IL-8、IL-10水 平 与 肺 功 能 的 关系 Pearson检验结果显示,ACOS患者EBC中TNF-α、IL-8水平与FEV1%pred、FEV1/FVC呈负 相 关(r=-0.463、-0.504;-0.447、-0.476,P值均＜0.05);IL-10水平与FEV1%pred、FEV1/FVC呈正相关(r=0.429、0.474,P值均＜0.05),见表4。

表4 EBC中TNF-α、IL-8、IL-10水平与肺功能的关系

2.5 影响ACOS发生的危险因素分析 以患者抽烟、血清IgE水平、TNF-α、IL-8、IL-10水平为自变量,以是否发生ACOS疾病为因变量,进行Logistic回归分析显示,血清Ig E水平升高、TNF-α、IL-8水平升高是ACOS的危险因素(P值均＜0.05),IL-10水平升高是ACOS的保护因素(P＜0.05),见表5。

3 讨论

ACOS是同时具备哮喘和COPD临床特征的一类疾病,有研究认为哮喘和COPD存在不同的气道炎症。有研究认为,COPD由CD8+细胞和中性粒细胞介导[8],另有研究发现,COPD患者外周血嗜酸粒细胞水平明显高于正常人,提示嗜酸粒细胞也可能参与COPD炎症过程[9]。各种炎性细胞在IgE介导下释放特异性细胞因子及细胞介质,作用于细胞受体或组织,发挥免疫效应,形成气道炎症[10]。本研究结果显示,ACOS组、哮喘组、COPD组患者血清IgE水平、外周血嗜酸粒细胞比例显著高于健康对照组,提示ACOS患者体内存在炎症反应。ACOS组、哮喘组、COPD组外周血嗜酸粒细胞均显著高于对照组,表明ACOS、哮喘、COPD患者体内可能存在炎性细胞浸润。

COPD的炎症反应以肺部炎症为特征,肺部不同部位巨噬细胞、T淋巴细胞和中性粒细胞增加、活化,释放炎症介质。哮喘是炎性细胞参与引起的慢性气道高反应,TNF-α、IL-8、IL-10等细胞因子在疾病发生中起一定作用。TNF-α是由单核/巨噬细胞产生的多肽,与IL-8等炎性介质相互诱导,激活炎症级联反应,进一步刺激炎症细胞释放其他炎症因子[11]。有研究显示,COPD患者血清和EBC中TNF-α水平均显著高于正常人[12-13]。哮喘发作期患者支气管肺泡灌洗液中TNF-α增加,表明TNF-α可能参与COPD及哮喘患者疾病相关炎症反应[14]。IL-8主要由单核/巨噬细胞、嗜酸粒细胞、中性粒细胞及上皮细胞分泌,是重要的中性粒细胞趋化因子,在COPD患者血清、EBC中IL-8水平显著升高[15]。IL-10主要由单核细胞/巨噬细胞、T细胞、B细胞和肺泡巨噬细胞分泌,可通过抑制巨噬细胞增殖、黏附、激活炎症介质的合成与释放,下调促炎因子表达。IL-10可抑制TNF-α、IL-6、IL-8等细胞因子合成[16]。有研究发现,哮喘患者肺泡灌洗液中IL-10水平显著低于正常人[17]。EBC中包含气道内衬液体及其可挥发成分,是肺内生化、炎症实时状态的无创性标记物,近年已用于检测呼吸道疾病炎症状态。EBC中某些成分的异常可反映哮喘、COPD等疾病肺内、气道内出现的炎症状态及严重程度。本研究结果显示,ACOS组、哮 喘 组、COPD组EBC中TNF-α、IL-8水平显著高于健康对照组,IL-10水平显著低于健康对照组,ACOS组EBC中TNF-α水平、IL-8水平显著高于哮喘组和COPD组患者,提示ACOS、哮喘、COPD患者均存在一定程度气道炎症反应,且ACOS患者炎症状态较哮喘、COPD患者严重。IL-10是其他炎症因子IL-8、IL-10的抑制因子,IL-10高表达可能有助于减弱机体炎症反应,缓解患者病情。本研究中,ACOS组EBC中IL-10水平显著低于哮喘组和COPD组患者,提示ACOS组患者可能存在较严重的炎症反应。

表5 ACOS患者危险因素分析

本研究对4组研究对象的肺功能进行检测结果显示,ACOS组、哮喘组、COPD组FEV1%pred、FEV1/FVC值显著低于健康对照组,表明ACOS组、哮喘组、COPD组患者肺功能均显著下降。Pearson检 验 结 果 显 示,ACOS患 者EBC中TNF-α、IL-8水平与FEV1%pred、FEV1/FVC呈负相关,IL-10水平与FEV1%pred、FEV1/FVC呈正相关,提示EBC中高水平的TNF-α、IL-8、低水平IL-10可能与ACOS患者肺功能变差有关。Logistic回归分析结果显示,血清Ig E水平升高、EBC中TNF-α、IL-8水平升高是ACOS的危险因素,EBC中IL-10水平升高是ACOS的保护因素,提示TNF-α、IL-8水平升高、IL-10水平降低患者可能发展为ACOS,应加强监测、提出针对性治疗方案。

综上所述,ACOS患者EBC中TNF-α、IL-8水平显著升高,与FEV1%pred、FEV1/FVC呈负相关,IL-10水平显著降低,与FEV1%pred、FEV1/FVC呈正相关。TNF-α、IL-8水平升高是ACOS发生的危险因素,IL-10水平升高是ACOS发生的保护因素,表明,EBC中TNF-α、IL-8、IL-10水平可能具有潜在的鉴别ACOS的生物标志价值,由于本研究样本量较小,需要进一步扩大样本量进一步研究证实。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突