血嗜酸性粒细胞对于慢性阻塞性肺疾病的临床价值研究进展

邱豪，熊简

(1.重庆医科大学，重庆400000；2.重庆医科大学附属第一医院第一分院呼吸内科，重庆 400000)

0 引言

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一组由各种因素所导致的以进行性发展的气流持续受限和呼吸道症状的气道慢性炎症疾病。它是常见的呼吸道疾病，预计至2060年的40年间，慢阻肺发病率在全球仍会持续增长[1]。发表于Lancet的一项关于中国慢性阻塞性肺疾病的研究数据表明我国20岁及20岁以上人群慢性阻塞性肺疾病发病率高达8.6%(95%CI 7.5-9.9)，预估总人数将近1亿(95%CI 7.63-1.357)[2]。嗜酸性粒细胞在哮喘和慢性阻塞性肺病中已被广泛研究，证明高血嗜酸性粒细胞可以预测使用吸入性糖皮质激素(ICS)在治疗中的获益和预测恶化。在最新的GOLD指南中推荐结合嗜酸性粒细胞绝对值用于评估慢阻肺患者治疗方案，但关于嗜酸性粒细胞数量阈值及病理生理机制尚未完全明确。

1 嗜酸性粒细胞生物学特征

嗜酸性粒细胞起源于骨髓造血干细胞，正常范围占白细胞0.5-5%，绝对值数量为50-500/UL。其在骨髓的形成后，在嗜酸性粒细胞活化驱化因子的驱动下进入循环，随后主要迁移到胃肠道和胸腺，组织中嗜酸性粒细胞数量约为血液中的100倍。在白介素-4、白介素-5、白介素-13等一系列趋化因子、细胞因子的协调下，嗜酸性粒细胞可迁移至肺部，其中白介素-5是最重要的因子，其中白介素-5及粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)还共同介导了组织中嗜酸性粒细胞的凋亡。嗜酸性粒细胞在宿主免疫反应中的作用尚不完全清楚，目前主要认为参与过敏性疾病中的宿主防御和抗蠕虫感染[3]。人嗜酸性粒细胞的次级颗粒中主要包含四种蛋白(碱性蛋白、嗜酸性粒细胞过氧化物酶、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白和嗜酸性粒细胞衍生的神经毒素)，它们已被证明对多种细胞类型产生毒性作用，包括支气管上皮细胞[4]、小脑浦肯野细胞[5]，心肌细胞[6]，和内皮细胞[7]。此外当前实验显示组织中嗜酸性粒细胞的细胞表面标志物存在差异，表明存在不同的嗜酸性粒细胞亚型，可能由其所属的细胞环境及组织不同导致[8]，其中toll样受体的发现表明嗜酸性粒细胞在机体免疫过程中发挥着重要作用[9]。基础研究发现嗜酸性粒细胞可以向CD4＋T细胞提呈抗原，并且分泌含2型介质的嗜酸性粒细胞颗粒(包括白细胞介素4、白细胞介素5和白细胞介素1)，通过上述机制在维持2型免疫以及在Th1和Th2型免疫中的调控作用[10]。嗜酸性粒细胞表面表达的C-C趋化因子受体3 (CCR3)和白介素-5受体亚基(IL5R -α)是独特的，这些细胞表面配体受体支持着嗜酸性粒细胞的不同功能，白细胞介素5主要由T-helper-2 (Th2)细胞和2型先天淋巴样细胞产生，它与嗜酸性粒细胞的产生、成熟和存活是不可缺少的。通过eotaxins蛋白即C-C趋化因子11 (CCL11)，可以增强局部化学吸引力，驱动外周血嗜酸性粒细胞向组织转移。在肺中，局部分泌的白细胞介素4和白细胞介素13负责增加内皮粘附。

2 外周血嗜酸性粒细胞的稳定性

血液嗜酸性粒细胞受多种因素影响，包括昼夜、季节和激素变化，这一事实已经为人所知四十年了[11]。在慢性阻塞性肺病中，病情和治疗方案的波动进一步增加了这种可变性[12]。Hamad GA等人回顾性的收集了慢阻肺患者的5次血嗜酸性粒细胞(最近的嗜酸性粒细胞计数称为E1，倒数第二个是E2，依此类推)，研究表明以0.30×109/L为切记值时，E1嗜酸性粒细胞增多症的患病率为30.1%。E5的嗜酸性粒细胞增多症患者的总体比例增至46.1%，E1和E2之间增幅最大，为7.75% (95%CI 5.71-10.23)[12]。Desiree M. Schumann等 人 的一项为期4年的随访慢性阻塞性肺患者嗜酸性粒细胞的研究表明，当使用2%、3%和4%的为嗜酸性粒细胞的分界值时，不稳定性分别为77%、60%和42%。处于慢阻肺稳定状态的患者比轻度/中度恶化的患者具有更高的不稳定性[14]。最近，Turato等人的研究发现当使用150/UL作为分界值时，65%的慢阻肺患者存在血嗜酸性粒细胞的不稳定性[15]。

这些研究表明，血液嗜酸性粒细胞水平在慢性阻塞性肺疾病的整个过程中表现出显著的变异性，使用单一值来定义血液嗜酸性粒细胞增多，就其本质而言是任意的。因此单次的测量可能不是ICS反应的可靠预测因子，需要进一步的研究确定具体测量方法来指导临床工作。

3 血嗜酸性粒细胞表型患者临床特点

一项研究表明嗜酸性粒细胞浓度高或低的患者的临床特征(如年龄、性别分布、吸烟史、肺功能和症状)难以区分，此外蠕虫感染的发生率也相似[16]。Hastie AT等人发现高血嗜酸性粒细胞组的患者支气管扩张前FEV1占预计值百分比低于低血嗜酸性粒细胞组(中位数66.3%[IQR 42.0-85.6]vs 705%[46.6-88.2]，P=0.006)，支气管扩张后的数值仍有显著差异(74.2%[51. 6-91.4]vs 77.7[53.9-94.4]，P=0.008)[17]。该 研究提示高血嗜酸性粒细胞的慢阻肺患者拥有更差的肺功能，然而在Barnes NC等人的研究中，EOS＜2% 较EOS≥2%的患者存在更低的FEV1% pred[18]。一项单中心研究发现外周血嗜酸性粒细胞与痰嗜酸性粒细胞计数存在相关性[19-20]，而来自Singh D和Alexis NE等人的多中心研究得出了相反的结论[21-22]，痰嗜酸性粒细胞的测量需要专业技术，因此在多中心研究的痰收集、处理和计数阶段，可能引入了未知量的可变性导致了结果的差异。当下关于EOS表型慢阻肺患者的临床特征尚存争议，需要将来更多的相关研究来验证其相关性。

4 血嗜酸性粒细胞与慢阻肺急性加重

慢阻肺急性加重定义为呼吸系统症状超出日常变异范围，需要额外治疗。慢阻肺急性加重的诱因具有明显的异质性，大量临床研究表明呼吸道病毒及细菌感染是其主要诱因，其他因素包括心理因素、空气污染、接触过敏原、治疗方案调整、部分不明原因。有学者将慢阻肺急性加重分为EOS表型、病毒表型、细菌表型、非炎症表型，其中EOS表型约占1/3。EOS表型具体病理生理机制尚未完全明确，目前主要推测为EOS在一系列炎症因子及趋化因子介导下由外周向呼吸道组织转移，在局部释放促炎介质从而导致局部组织损伤，引起呼吸系统症状加重。近期多项研究表明，慢阻肺急性加重风险与血嗜酸性粒细胞数量呈正相关。在COPDgene大样本队列研究中，学者发现在EOS＞340/ul的慢阻肺患者中急性加重频率明显升高[23]，后YUN等人通过提取上述研究中数据进行分层分析后得出在中重度慢阻肺患者中EOS＞300/ul是一项可靠的预测急性加重风险指标[24]。

慢阻肺急性加重的异质性意味在临床工作需谨慎判别其具体表型，从而制定更加个体化的治疗方案。其中高嗜酸性粒细胞表型往往提示对糖皮质激素治疗反应较好，但如上文中所提目前关于界定高嗜酸性粒细胞表型的阈值仍有争议，需要更多的循证医学证据予以证实。

5 血嗜酸性粒细胞计数与ICS收益

吸入性糖皮质激素(ICS)是慢阻肺患者管理中的核心药物，对于高风险患者其可以降低急性发作次数、增加运动耐量，但它也可导致肺炎等不良事件增加。因此识别最有可能从ICS治疗中获益的COPD患者是当下的研究热点及难点，目前相关的研究(主要基于事后和回顾性分析)显示血液嗜酸性粒细胞增加与恶化风险以及ICS对这种风险的缓解存在相关性，但通过外周血EOS计数指导ICS使用仍存在一定争议。IMPACT研究表明相较于双联治疗(LABA-LAMA/ICSLABA)，三联疗法(ICS-LABA-LAMA)在中重度慢性阻塞性肺疾病患者中降低恶化风险及改善肺功能的功效更为明显，其中ICS-LABA比LABA-LAMA降低恶化率相对明显，并且随着血液嗜酸性粒细胞计数的增加，恶化率的降低更为显著[25]。发表于《柳叶刀呼吸医学》的一篇文章中，Steven Pascoe和其同事使用IMPACT研究中的EOS数据通过以连续建模的方式进行详细分析，他们发现在嗜酸性粒细胞计数高于每微升100个细胞的情况下，ICS-LABA-LAMA三联疗法与LABALAMA/ICS-LABA/LABA-LAMA疗法相比，恶化的风险降低，并且肺炎的发生风险与基线血嗜酸性粒细胞计数无关[26]。然而来自于英国的一项真实世界研究发现LAMA-LABA治疗方案与ICS-LABA治疗方案的恶化风险无统计学差异，但ICSLABA有着更高的肺炎发生率，进一步通过嗜酸性粒细胞计数分层后发现在嗜酸性粒细胞＞6%的患者中使用LABALAMA方案治疗容易导致更频繁的急性加重[27]。ISOLDE研究却发现ICS降低急性加重率的效果在低嗜酸性粒细胞组更为明显[28]，此外，FLAME研究表明无论血嗜酸性粒细胞的水平是高或低，在预防COPD急性加重方面，使用LABA/LAMA治疗比ICS-LABA治疗更为有效[29]。

尽管目前多数COPD的大型回顾性研究表明，高血嗜酸性粒细胞(≥2%)(相当于大约≥150/UL)或＞300/UL是一种可以用于预测频繁恶化和使用吸入类固醇预防恶化的生物标志物[30,31]。但值得注意的是，这些表明COPD加重频率、血液嗜酸性粒细胞和ICS反应之间存在关联的研究都是在有加重史的患者中进行的而且其中部分COPD患者可能合并有哮喘，缺乏没有加重史患者的血嗜酸性粒细胞数量的大型研究。将来需要更多的前瞻性临床研究来验证外周血嗜酸性粒细胞与ICS收益之间的联系。

6 血嗜酸性粒细胞与IL-5靶向治疗

正如前文提到的IL-5是介导嗜酸性粒细胞向呼吸道转移及局部组织炎症反应的重要细胞因子，对于EOS表型慢阻肺患者理论上降低IL-5及其受体的浓度可以降低慢阻肺急性加重风险并延缓病情进展，但在当前相关研究中此结论仍存一定争议。

贝那利珠单抗及美泊利单抗分别为抗IL-5抗体、抗IL-5受体亚基抗体，其通过降低IL-5浓度及封闭嗜酸性粒细胞表面受体介导嗜酸性粒细胞数量降低。在Celli BR等人的两项三期临川实验中，对于常规药物治疗疗效不佳的慢阻肺患者以嗜酸性粒细胞220/ul为阈值分为2组，随机分配贝那利珠单抗及安慰剂随访治疗1年。研究发现与安慰组相比，单抗组未能降低慢阻肺患者急性加重频率[32]。在另一项研究中，纳入三联治疗至少3月仍频繁加重的患者，通过分层分析发现高嗜酸性粒细胞组的急性加重率显著下降[33]。

7 小结

近些年对慢阻肺的异质性研究有了进一步的认识，吸入制剂仍是治疗慢阻肺疾病的基石，其中三联制剂(LABALAMA-ICS)、双支扩(LAMA-LABA)等新型制剂逐渐进入临床，对于各种剂型的选择是临床研究重点。将来的精准化治疗模式应该是结合具体表型及病情进展程度分级进行分层治疗，生物学指标目前展现出较好的能效，其中血嗜酸性粒细胞受到了较多的关注，但其与疾病发生发展的病理生理变化机制仍未明确，且血嗜酸性粒细胞易受昼夜节律、季节等较多因素影响，故其稳定性存在较多争议，关于嗜酸性粒细胞的阈值也尚未达成统一认识。以后需要更多的基础研究及循证医学证据来验证其在慢阻肺疾病中的意义，这将有利于将来个体化方案的制定及预后判断。