咳嗽变异性哮喘儿童支气管肺泡灌洗液细胞学分析与支气管激发试验关系的研究进展

杨双源 综述，罗 健 审校

(重庆医科大学附属儿童医院呼吸中心/儿童发育疾病研究教育部重点实验室/国家儿童健康与疾病临床研究中心/儿童发育重大疾病国家国际科技合作基地/儿科学重庆市重点实验室，重庆400014)

咳嗽变异性哮喘(CVA)是我国儿童慢性咳嗽最常见的病因之一[1]，以咳嗽为唯一或主要表现，通常以干咳为主，病程大于4周，具有气道高反应[2]。CVA气道中浸润炎症细胞等都有不同水平的升高或降低，两者之间相互作用，构成一个免疫调节网络，形成气道慢性炎症，对气道高反应性(AHR)的形成、严重程度及变化等进行调节，导致反复咳嗽、喘息。CVA的发病机制现尚不明确，除常见的嗜酸性粒细胞性气道炎症以外可能还有不同的发病机制，患者气道炎症及气道反应性持续存在，为诊断治疗带来挑战。

1 CVA气道浸润炎症细胞特点

健康人气道中也有大量免疫细胞及免疫介质的浸润，互相调节并维持气道正常的形态结构和功能，儿童支气管肺泡灌洗液细胞学分析中，中性粒细胞≤3%，嗜酸性粒细胞≤1%，淋巴细胞为10%～15%，巨噬细胞在85%以上，其余还有部分受损脱落的上皮细胞[3]。

CVA主要由嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞及其分泌的炎症因子等共同作用。SIMPSON等[4]首次根据痰中嗜酸性粒细胞和中性粒细胞的比例，将哮喘患者的气道炎症分为中性粒细胞型哮喘、嗜酸性粒细胞型哮喘、混合粒细胞型哮喘和贫粒细胞型哮喘4种亚型。大部分CVA患者呈现与典型哮喘类似的慢性气道炎症特点，气道中嗜酸性粒细胞及肥大细胞明显增加，气道中也可以检测到中性粒细胞，部分患者气道中性粒细胞增多与典型哮喘严重程度及哮喘恶化有关[5]。研究表明，在成人CVA及典型哮喘患者中混合粒细胞型哮喘较多，但CVA患者中嗜酸性粒细胞型哮喘、混合粒细胞型哮喘占比小于典型哮喘患者[6]。

2 CVA气道浸润炎症细胞与气道反应性的关系

2.1嗜酸性粒细胞 目前在哮喘中，AHR的主要机制是由Th2淋巴细胞介导的Th2型炎症，主要介导特异性或非特异性嗜酸性粒细胞型气道炎症，表现为Th1、Th2细胞失衡。Th2细胞被激活分泌白细胞介素-4(IL-4)、IL-5、IL-13、粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等。IL-4促进Th2细胞分化。IL-5和GM-CSF等调节嗜酸性粒细胞的增殖、分化、成熟、迁移，并抑制嗜酸性粒细胞凋亡[7]。IL-13诱导B细胞和内皮细胞增殖，B细胞产生大量IgE[8]，介导AHR、杯状细胞化生和气道重塑。IL-1α也可以促进嗜酸性粒细胞、中性粒细胞的募集，促进IL-5增加，加重AHR[9]。Th1细胞分泌的IL-2、IL-3、γ-干扰素(IFN-γ)、肿瘤坏死因子β(TNF-β)等抑制AHR，Th1细胞与Th2细胞之间相互抑制调节气道反应性。另外有学者认为，IL-4、IL-5及IL-13可以由2型先天淋巴细胞(ILC2)产生，而气道上皮细胞产生的IL-25、IL-33促进ILC2增殖，可能对类固醇激素产生抵抗[10]。

通过Th2细胞活化后的嗜酸性粒细胞可以释放促炎介质，如组胺、白三烯、细胞因子、有毒颗粒蛋白、氧自由基、Th2样细胞因子和生长因子等，使气道上皮细胞损伤，引发血管扩张、支气管平滑肌收缩和黏液分泌增加，从而引发气道狭窄、气流受限，最终导致AHR，且嗜酸性粒细胞数目越多，在一定程度上气道反应性越高。活化后的嗜酸性粒细胞及产生IL-3、IL-5、GM-CSF等的肥大细胞之间相互作用，相互调节，紧密联系。肥大细胞通过分泌TNF诱导中性粒细胞快速聚集[11]，并促进T细胞活化，释放组胺和其他血管活性介质，引起支气管收缩、水肿、黏液分泌。肥大细胞还可以释放类胰蛋白酶、羧肽酶A3(CPA3)和糜蛋白酶等，促进气道平滑肌增生，与AHR和哮喘严重程度有关[12]。

与CVA患者相比，哮喘患者存在更多的小气道功能障碍，特别是嗜酸性气道炎症亚型患者，表现出更严重的AHR[13]。因此，CVA患者可能仅仅只表现为咳嗽。气道嗜酸性粒细胞浸润越多、气道反应性越高，则越有可能发展为典型哮喘。但在非哮喘性嗜酸性粒细胞性支气管炎(NAEB)气道中尽管也有大量嗜酸性粒细胞浸润，但却无AHR。有学者认为，上述现象的原因在于NAEB嗜酸性粒细胞主要集中于中央气道，肥大细胞主要存在于气道黏膜上皮，而哮喘嗜酸性粒细胞主要集中在小气道，肥大细胞浸润平滑肌细胞而引起气道更易收缩[14]，且与哮喘相比，NAEB患者气道中白三烯和组胺等炎症介质水平较低。

2.2中性粒细胞 现在越来越多的学者提出非嗜酸性粒细胞性气道炎症，其中中性粒细胞起着重要作用，中性粒细胞在嗜酸性粒细胞的存在下可能被激活，两者相互作用，参与CVA的气道炎症[15]，加重患儿的气道反应性。有学者认为嗜酸性粒细胞与个体的过敏性致敏有关，而一些非过敏性刺激，与中性粒细胞气道炎症密切联系，如吸烟可以增加IL-17A、IL-6、IL-8等在气道黏膜中的表达[16]，其他还有剧烈运动、冷空气等因素。

气道高反应患者中性粒细胞性气道炎症由Th17介导，Th17细胞是IL-17A的主要来源，还可以分泌IL-21、IL-22、IL-26等，从而诱导气道上皮细胞分泌IL-6、IL-8、IL-25、TNF-α、转化生长因子 β(TGF-β)等。IL-17A是重症哮喘的独立危险因素[17]，IL-17A通过与IL-17受体IL-17RA作用，一方面驱使中性粒细胞进入肺部，形成中性粒性细胞气道炎症；另一方面促进气道平滑肌产生收缩力，介导AHR[18]。IL-8是中性粒细胞性气道炎症的主要诱导物之一，可以受IL-4和IL-13抑制，而IL-4和IL-13在低剂量时可刺激上皮细胞产生IL-8，IL-8激活中性粒细胞，促进中性粒细胞的募集[19-21]，混合粒细胞型气道炎症中IL-8明显升高[15]。来自于树突状细胞的IL-6和TGF-β可以促进Th17细胞分化，参与诱导中性粒细胞气道炎症[22-23]，另外，IL-6可以促进IL-4的产生促进Th2细胞分化和IL-13产生，提示Th2及Th17双通路可能[17]，Th2和Th17细胞通路联合表达可进一步增强AHR[24]，最终导致不良预后[25]。TNF-α主要由巨噬细胞和肥大细胞产生，导致气道中性粒细胞增多，并可能对气道平滑肌直接作用而产生AHR。CVA及哮喘患者气道中IL-25也升高，重症哮喘比轻中度哮喘及CVA患者增加更明显[26]。

气道激活后的中性粒细胞包含不同的亚群，至少有3个不同功能的亚群存在，其在气道中浸润并分泌炎症介质，并具有许多特殊的免疫调节特性，区别于血液中性粒细胞，与健康者相比，哮喘患者气道中中性粒细胞在体外的迁移、吞噬等功能更强[27-28]。其中主要表达CD16和CD62L的中性粒细胞亚型可能与气道高反应有关，通过分泌TNF-α而上调缓激肽受体2发挥作用，但具体机制尚不明确[29-30]。

2.3其他浸润细胞 吞噬细胞也是气道炎症浸润细胞之一，在CVA及哮喘患者被激活释放炎症介质参与炎症反应，也参与愈合和修复过程。除炎症细胞外，哮喘患者气道上皮细胞部分脱落，气道上皮细胞不仅仅是结构细胞，在其余免疫细胞的调节下释放炎症介质并破坏气道完整性，直接造成气道狭窄，并且上皮细胞也能释放炎症介质，加重气道反应性。

3 气道高反应与支气管激发试验的关系

AHR是指气道平滑肌对各种刺激因子出现过早或过强的收缩反应，引起气道狭窄及气流受限，气道阻力增加，气道反应性升高。气道反应性与气道多种炎症细胞浸润、炎症因子释放、气道重塑等因素相关[31]。现气道反应性可以通过支气管激发试验进行定量评估[32]，是临床中常用的检测方法，根据刺激物作用机制，支气管激发试验分为直接及间接激发试验。

直接刺激物通常包括乙酰胆碱、组胺等，直接作用于气道平滑肌，引起气道痉挛。乙酰胆碱激发试验是评估CVA AHR最常用的方法，敏感性高，因此乙酰胆碱激发试验阴性时诊断CVA的可能性小[33]。乙酰胆碱激发试验主要反映气道平滑肌功能，并不能反映气道炎症细胞浸润类型[34]，其提示的AHR可能并不只是嗜酸性粒细胞浸润的结果。使用乙酰胆碱也不能对哮喘患者类固醇激素治疗的疗效及预后进行准确的评估，可能会导致患者使用更高剂量的类固醇激素[35]。

间接刺激物包括冷空气、运动、高渗盐水、甘露醇等，导致平滑肌以外的嗜酸性粒细胞、上皮细胞等释放炎症介质，导致平滑肌收缩和气道狭窄，与直接刺激物相比，间接刺激物更能反映气道反应性与气道炎症浸润细胞之间的关系。与乙酰胆碱相比，应用甘露醇激发时，特异性更高[36]，敏感性较低。甘露醇激发试验阳性提示嗜酸性气道炎症可能性大，阴性时嗜酸性气道炎症可能性小，甘露醇不仅可以反映气道炎症类型，测试为阴性时提示哮喘控制良好，还可反映炎症控制程度，评估类固醇治疗效果[37-38]。哮喘患者病情变化时是否使用激素，是否使用口服激素或激素加量，直接刺激评估病情可能存在误差，间接刺激可能是监测哮喘治疗和控制的较好试验[35]，但也仍需要更多的研究才能付诸日常实践。

4 小 结

CVA是典型哮喘的前期过程，30%～40%的成人CVA患者可能会发展成典型哮喘[32]，儿童可能更高。CVA发病机制复杂，气道炎症细胞细胞学分析与气道反应性之间的关系尚不明确，无论是哪一种类型气道炎症，不同的炎症细胞都会分泌各种促炎介质，同时导致上皮细胞损伤，释放更多炎症介质，促进气道平滑肌收缩引起气道痉挛；另一方面使黏液分泌增加，促进气道狭窄，加重气流受限，引起气道反应性增加。嗜酸性粒细胞型气道炎症通过类固醇激素、白三烯受体抑制剂或抗组胺药等治疗后AHR可明显降低，混合粒细胞型气道炎症使用类固醇激素剂量明显高于其他类型[39]。

支气管肺泡灌洗液细胞学分析直观体现气道浸润炎症细胞特点，反映气道炎症类型，但并不适用于大部分患者，而支气管激发试验是一种无创、比较安全的检测气道反应性的方法，采用不同刺激物可以反映气道炎症类型，指导临床诊断及治疗，可以反映气道炎症程度，监测气道反应性变化及转归，但常用的乙酰胆碱激发试验不能反映气道炎症类型，对于部分病程长、治疗效果欠佳的患者，我们需要更多的研究对患者气道炎症浸润细胞及气道反应性进行综合评估，并关注气道反应性长期变化，寻找更方便、安全、更准确的辅助检查辅助CVA诊断、治疗及随访，改善预后，避免病情反复或恶化，减轻患者负担。