外周血嗜酸性粒细胞在慢性阻塞性肺疾病诊疗中的研究进展

王丹娜 霍建民

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease， COPD)，简称慢阻肺，是一种以持续性的呼吸道症状和气流受限为特征的可防可治的疾病，是我国最常见的慢性呼吸系统疾病之一，该病发病率高，致残率高，死亡率高，也是世界性的公共卫生挑战[1]。多种细胞参与的慢性炎症是慢阻肺进展的核心机制，炎症模式之复杂提示了疾病具有异质性，近年来，嗜酸性粒细胞(eosinophils，EOS)作为COPD发病机制中的重要因子和潜在的生物标志物倍受关注，虽机制未明，但随着慢性阻塞性肺疾病全球倡议(global initiative for chronic obstructive lung disease, GOLD)的不断更新，外周血EOS已成为指导COPD患者的治疗重要参考指标[2]，这为实现慢阻肺个性化治疗，提供了新的思路。本文就外周血EOS在慢阻肺诊疗中的研究进展作以综述。

EOS与COPD气道炎症的相关性

EOS是终末分化的白细胞，约占健康个体外周血白细胞的1%～5%,参与维持人体稳态和免疫调节，是重要的免疫效应细胞和炎症细胞[3]。其来源于骨髓中的多功能干细胞CD34+，正常情况下，在血液中保持静止；早期受白细胞介素(interleukin，IL)-3和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子影响，晚期在等促炎细胞因子的激活下，被招募到循环中，并在趋化因子的作用下迁移到炎症部位。EOS上的细胞表面整合素与血管内皮细胞上的黏附分子相互作用，使支气管血管上皮细胞能跨支气管血管上皮迁移，从而介导外渗进入气道。一旦进入气道，激活的EOS释放促炎介质，导致持续的炎症和组织损伤[4]。EOS衍生的IL-13可以刺激肺泡巨噬细胞产生基质金属蛋白酶-12，促进肺气肿形成[5]。

另外，IL-33对EOS分化、成熟、活化和存活至关重要，研究发现痰EOS>3%的COPD患者的血清和痰IL-33浓度显著高于无气道EOS的患者，并且血清和痰液IL-33水平与痰液EOS百分比呈正相关，这说明IL-33可能参与COPD嗜酸性表型的形成[6]。研究表明，约三分之一COPD患者有气道EOS炎症的证据[7]。

血EOS与COPD气道EOS炎症的相关性

嗜酸性COPD既往被认为是哮喘-COPD重叠的一部分，具有二者共同的病理生理学和临床特征。但新的研究表明，与有哮喘病史的COPD患者相比，嗜酸性COPD患者过敏证据少，病情恶化程度低，嗜酸性炎症更为明显[8]。气道EOS炎症可通过诱导痰、支气管肺泡灌洗液和支气管活检等方法进行评估，不同方法获取的样本所定义该炎症类型的阈值有所不同。通常将诱导痰EOS ≥ 3%[9]、支气管肺泡灌洗液EOS>1%[10]作为气道EOS的诊断标准。但上述操作对临床医生专业能力要求极高，并且对于病情不稳定或者病情较重的患者禁忌，因此,血EOS由于临床获取简便、经济快捷等特点表现出较好前景，但血EOS能否真实反映并代表气道EOS炎症仍无明确定论。

Wagener等[9]以诱导痰EOS ≥ 3.0%为诊断标准，比较了血EOS、FeNO、血清骨膜蛋白及诱导痰细胞计数诊断气道EOS炎症的效能，发现血EOS、FeNO评估气道EOS炎症具有一定准确性，二者受试者工作特征(Receiver operating characteristic，ROC)曲线下面积分别是0.89、0.78，并且血EOS ≥0.27×109/L时，评估气道EOS炎症的敏感性、特异性分别为78%、91%，相较于FeNO ≥ 42ppb的敏感性(63%)和特异性(92%)更优。Kolsum等[11]发现血EOS计数增高组(>250/μL)患者的痰液、支气管肺泡灌洗和支气管黏膜下层EOS计数也较高。在COPD急性加重期间，血液中EOS>2%时诊断气道EOS炎症的敏感性更高，可达90%[12]，并且在病情恶化时，痰和血中嗜酸粒细胞计数之间的相关性更强[13]。但还有一些研究结果与之并不相同。

Hartjes等[14]发现在未接受吸入性糖皮质激素(inhaled corticosteroids，ICS)治疗的COPD患者中，血液与痰EOS、活检组织和肺泡灌洗液EOS之间的存在较弱的相关性。而Turato等[15]将血液中的EOS数量与大气道、小气道和实质中的数量进行比较的研究显示，血液和组织中的EOS无相关性。这或许是由于组织中的EOS数量大约是血液中的100倍，血液循环途径仅是EOS从骨髓到组织所通过的轨迹，故而血液循环中的EOS数量仅为组织中的1/100，因此不能真实反映气道及组织的EOS炎症[16]。

Pignatti等[17]表明COPD患者血液和痰中的嗜酸粒细胞相关性受年龄、心血管合并症等因素影响。另外，有研究发现嗜酸性COPD更有可能在男性、戒烟者、身体质量指数较高的人群和患有合并症的高风险人群中发生(OR 1.36，95%CI 1.26～1.46，P=0.05)[18]。综上，还需大量前瞻性研究以证实血EOS是反映气道嗜酸性炎症的有效替代标志物。

血EOS增加与COPD急性加重风险的相关性

Kerkhof等[19]研究发现,稳定期COPD患者血EOS ≥ 450/μl时，接下来一年的加重率要比EOS较低的患者高13%(P=0.03)，但亚组分析显示这仅限于EOS较高的戒烟者(RR 1.30；95%CI 1.14～1.48；P<0.0001)。然而，Yun等[20]对COPDGene研究进行发现分析，对ECLIPSE研究进行验证分析来评估血EOS于COPD急性加重风险的关系，表明当血EOS计数≥300/μl时，COPD急性加重风险分别增加1.32倍、1.2倍。值得注意的是，回顾性分析显示，血EOS随时间变化存在较高的变异性，在英国和美国的COPD患者中，EOS计数在300～400/μl时变异性最大，EOS计数<150/μl 的变异性最低。以上说明血EOS增加一定程度上可以预测COPD急性加重风险，但是动态监测血液EOS可能比单次测量预判病情变化更准确，更有利于临床诊疗[21]。

血EOS对COPD患者激素个体化治疗的意义

近年来，外周血EOS被认为是指导COPD急性加重期间皮质类固醇治疗的有望生物标志物。但由于目前研究方法、标准界定不同，血EOS用于预测COPD患者激素治疗的结果不同。Wedzicha[22]等研究发现不论基线血EOS<2%或≥ 2%，(long-acting β2agonist，LABA)/(long-acting muscarinic antagonist，LAMA)组COPD患者的年急性加重率均低于LABA/ICS组患者。Roche[23]等以更高血EOS为基线进行分层(≥3%，≥5%，≥300/μl)，表明LABA/LAMA与LABA/ICS两组患者的急性加重率无明显差异。但是并非所有结果都如此，对来自FORWARD和Dransfiel的两项重复研究的数据进行事后预测建模发现，两项研究在所有嗜酸性粒细胞水平上，ICS/LABA都比单独使用LABA减少病情恶化[24]。此外，一项事后分析研究发现当血EOS<100/μl时，含有ICS的方案对急性加重无影响，当EOS≥100/μl时，ICS+LABA(布地奈德+福莫特罗)较单用LABA(福莫特罗)相比，急性加重风险显著降低(RR=0.75 ，95%CI：0.57～0.99),并且随着EOS进一步增加，急性加重风险明显下降[25]。Cazzola[26]等发现ICS/LABA/LAMA三联组合与ICS/LABA组合相比，可以改善COPD患者FEV1水平以及降低COPD急性加重风险的发生。WISDOM[27]和SUNSET[28]两项研究结果表明，当血EOS≥300/μl时，撤除ICS会导致COPD患者病情急性加重的风险增加。这说明ICS在指导ICS个体化应用及预防COPD急性加重方面给患者带来一定的获益。

但是，并非所有慢阻肺患者均受益于ICS。在Roche等[23]EOS<2%和EOS ≥ 2%研究亚组中，接受LABA/ICS的患者的肺炎发生率均高于LABA/LAMA。还有研究表明，当外周血嗜酸性粒细胞≥ 2%时，嗜酸性COPD平均患病率为54.95%[18]。这意味着对于不严重的COPD患者应用ICS既无价值又因不良反应而具有潜在危险。并且在现实世界中，LAMA+LABA+ICS的三联组合在预防COPD恶化方面通常与LAMA和LABA双支扩剂一样有效，对于除了血EOS水平较高，或上一年有≥ 2次加重史的患者更适合三联疗法外，其他所有患者LAMA-LABA应足够，还可减少因ICS使用导致的肺炎发生风险[29]。因此，血EOS的增加在确定哪些患者可能在LABA/LAMA治疗的基础上用ICS会受益存在一定指导意义。GOLD 2021指南推荐ICS仅用于特定的COPD患者，并可与单一或双种支气管扩张剂LABA/LAMA联合有效使用。对于反复发生肺炎、血EOS<100/μL、存在分枝杆菌感染史的慢阻肺患者，应避免使用ICS[30]。

综上，外周血EOS在识别慢阻肺急性发作风险和对ICS的治疗反应方面具有重要意义，但有关EOS阈值界定标准仍需要更多的研究数据加以证明。

血EOS对COPD的靶向治疗的应用价值

IL-5是促进EOS分化、存活和活化的主要调节性因子。目前，以IL-5为靶点治疗哮喘的嗜酸性气道炎症已成功应用，但该方法在治疗嗜酸性COPD领域仍在探索阶段。Benralizumab是一种单克隆抗体，与IL-5受体的亚基结合可快速消耗血液和痰液中的EOS，可使得EOS增多的COPD患者获益。Brightling[31]等研究发现Benralizumab相较于安慰剂而言，并不能降低COPD急性加重的发生率，但在EOS ≥ 300/μl亚组中，该药可以降低COPD急性加重发生率，并且改善COPD患者的肺功能和生活质量。Pavord[32]等在对COPD患者Mepolizumab Ⅲ期临床试验进行事后分析表明，在METREX研究和METREO研究中，100mg Mepolizumab可以降低频繁急性加重EOS亚型COPD患者总的中重度急性加重次数，但在整体入组的COPD患者中，结果无统计学差异。

此外，针对IL-4受体、IL-13等靶点治疗哮喘的单克隆抗体治疗COPD尚未见相关文献报道[33]，相信随着人们对COPD机制研究的深入，未来将有更多的单克隆抗体应用于CODP的治疗，为患者带来更多获益。

血EOS与COPD患者预后的相关性

一项回顾性多中心研究纳入了605例AECOPD患者为以分析气道嗜酸性炎症对COPD治疗结局的影响，结果表明血EOS百分比>2%的COPD患者入ICU率及死亡率更低[34]。并且血EOS ≥2%与血EOS<2%的COPD患者相比，肺功能和生活质量(圣乔治呼吸问卷)更好，体重指数,气流阻塞程度,呼吸困难,运动能力(Body mass index, airflow Obstruction, Dyspnea, and Exercise capacity)指数即BODE指数、改良版英国医学研究委员会呼吸困难问卷评分和肺气肿进展率更低[35]。此外，血EOS可以作为重度AECOPD患者再入院的预测因子。Couillard[36]等研究表明，EOS增高(EOS>200/μl或EOS%>2%)时，重度AECOPD患者1年内再入院风险增高[OR 3.59(1.65～7.82)，P=0.0013]，且距离第一次COPD相关再入院时间缩短，但住院时间无统计学差异。与该结果类似，还有研究表明，EOS ≥ 200/μL和/或EOS% ≥2%预示着≥2次复发再入院率增加，但死亡率反而降低[37]。但其他研究结果显示，入院时EOS<0.144×109/L或EOS%<2%与AECOPD的住院时间较长有关,与1年内再入院率与死亡率无关[38]。

综上，血EOS水平在一定程度上可以预测COPD患者死亡率、住院时长及复发再入院率，并且，即使COPD患者血EOS处于正常限度内，也可能产生自相矛盾的有益效果，高EOS不一定与较差的预后相关，这更突显了COPD的复杂性和异质性，今后还需大量前瞻性研究进一步探究其在预后中的重要作用以指导临床决策。

总结及展望

慢阻肺患者表型复杂多样，治疗需充分考虑个体差异。通过COPD表型指导治疗可能更为合理。越来越多的证据表明嗜酸性COPD是一种独特表型，血液和/或气道EOS增多的患者更易出现病情恶化，对皮质类固醇治疗效果更好，另外，使用生物制剂的新治疗方法，或许可以避免激素所致肺炎增加风险，可见其作为指导COPD临床诊疗的生物标志物的重要作用。但是，血EOS到底是敌是友，以2%为阈值是否准确，能否代表真实世界的一般人群，能否作为单一标志物鉴定临床表型等问题仍是巨大挑战，需要更多的前瞻性临床研究和事后分析结果去印证，这对于进一步明确COPD发病机制，推进个体化治疗和精准医学发展，提高COPD预后、减轻经济负担具有重要意义。