專注于胸膜疾病的基礎(chǔ)與臨床研究——施煥中教授團隊

施煥中

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科 北京呼吸疾病研究所,北京 100020)

1 個人簡介

現(xiàn)任首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科主任(圖1)，2019年入選“北京學(xué)者”。

圖1 施煥中教授

我1989年畢業(yè)于廣西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)療系并留校工作，兩年后考取廣西醫(yī)科大學(xué)呼吸內(nèi)科研究生，1994年獲得碩士學(xué)位后前往日本愛媛大學(xué)醫(yī)學(xué)部研修1年。1996年考上廣西醫(yī)科大學(xué)兒科呼吸專業(yè)博士生，讀博期間赴美國哈佛大學(xué)Beth Israel Deaconess Medical Center學(xué)習(xí)2年。2000年獲博士學(xué)位，畢業(yè)論文被評為2002年度全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文。2009年獲得國家杰出青年科學(xué)基金資助。

2009年2月,我從廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院調(diào)往華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院工作，擔任呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科主任。2012年10月,調(diào)入首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院工作，擔任呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科主任。2020年7月起擔任首都醫(yī)科大學(xué)胸膜疾病臨床診療和研究中心主任。

本人自1994年開始從事呼吸疾病的免疫學(xué)機制和臨床研究，主要學(xué)術(shù)貢獻在于：(1)系統(tǒng)闡述惡性胸腔積液中多種Th細胞的免疫學(xué)特征，通過將淋巴細胞生物學(xué)引入胸腔積液的研究，為今后的研究工作開辟了新領(lǐng)域。(2)發(fā)現(xiàn)一類獨特的新型Th細胞亞群-Th27細胞，證實該細胞亞群通過影響胸膜間皮細胞(pleural mesothelial cell,PMC)在結(jié)核免疫過程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用。(3)提出白細胞介素27(interleukin-27，IL-27)是診斷結(jié)核性胸腔積液的可靠指標，其診斷效率優(yōu)于已知的任何一種可溶性標志物。(4)系統(tǒng)探討可溶性介質(zhì)如γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)、腺苷脫氨酶及多種腫瘤標志物對于鑒別診斷良惡性胸腔積液的臨床價值，為臨床使用這些診斷指標提供循證醫(yī)學(xué)依據(jù)。

作為通訊作者在AmJRespirCritCareMed、AmJRespirCellMolBiol、Thorax、Chest以及EurRespirJ等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文80余篇。

2 主要學(xué)術(shù)貢獻

1994年以來，本人一直從事呼吸病學(xué)的臨床、教學(xué)和科研工作，圍繞呼吸疾病的臨床問題和免疫學(xué)機制提出了一系列具有創(chuàng)新思想的研究方案，系統(tǒng)開展胸膜疾病和氣道炎性反應(yīng)的基礎(chǔ)和臨床研究并取得系列重要的成果(圖2)。

圖2 施煥中教授工作照

本人第1篇關(guān)于胸膜疾病的研究論文于2005年發(fā)表在AmJRespirCritCareMed，在過去15年中，本人一直專注于胸膜疾病的基礎(chǔ)和臨床研究。這些年來取得的科研成就如下:

2.1 通過將淋巴細胞生物學(xué)引入惡性胸腔積液(malignant pleural effusion，MPE)研究，為胸腔積液發(fā)生機制的研究開辟了新的領(lǐng)域。系統(tǒng)闡述了MPE中多種TH細胞的免疫學(xué)特性，并闡明其對MPE發(fā)生發(fā)展的影響，為開發(fā)干預(yù)MPE的新策略奠定了理論基礎(chǔ)(圖3)

圖3 惡性胸腔積液中不同Th細胞之間的相互作用

相比其他類型的胸腔積液，MPE具有更頑固而且難控制的特點，由肺癌轉(zhuǎn)移所致的MPE中位生存時間只有5.5個月。了解MPE的發(fā)生機制對于開發(fā)MPE的有效干預(yù)策略具有重要意義。該項目從T細胞免疫入手深入探索MPE微環(huán)境中多種免疫細胞之間的相互調(diào)節(jié)，免疫細胞與腫瘤細胞之間的相互作用，及其對MPE發(fā)生發(fā)展的影響。

1)發(fā)現(xiàn)MPE中的調(diào)節(jié)性T細胞可以明顯地抑制反應(yīng)性T細胞的增生反應(yīng)，調(diào)節(jié)性T細胞發(fā)揮免疫抑制活性有賴于CTLA-4協(xié)同刺激通路的參與。調(diào)節(jié)性T細胞因為抑制反應(yīng)性T細胞從而促進肺癌細胞浸潤和擴散至胸膜，因此尋求影響其抑制活性有望改變MPE患者的轉(zhuǎn)歸和預(yù)后[1]。

在證實IL-16能夠動員CD4+T細胞浸潤到胸膜腔的基礎(chǔ)上[2]，發(fā)現(xiàn)MPE中的T細胞、巨噬細胞和腫瘤細胞產(chǎn)生大量的趨化因子CCL22，后者通過與外周血調(diào)節(jié)性T細胞表面相應(yīng)的CCR4受體相結(jié)合從而將其募集到胸膜腔。這些資料提示，減少局部CCL22的產(chǎn)生或阻斷其效應(yīng)，或封閉CCR4受體有望成為晚期癌癥患者的治療靶位[3]。

2)發(fā)現(xiàn)其他多種TH細胞包括TH17[4]、TH9[5]以及TH22細胞[6]可在MPE發(fā)生和分化，其所產(chǎn)生的相應(yīng)的細胞因子影響肺癌細胞的增生、凋亡及遷移活性，并影響肺癌細胞與胸膜間皮細胞之間的黏附。

3)應(yīng)用IFN-γ-/-和IL-17-/-小鼠的動物研究[7]顯示，IFN-γ通過減弱STAT3信號通路，進而抑制TH17細胞的發(fā)生和分化；而IL-17通過減弱STAT1信號通路進而抑制TH1細胞的發(fā)生和分化。IL-17抑制胸膜微血管滲漏從而抑制MPE的形成；相反，IFN-γ促進微血管滲漏從而促進MPE的形成。這些資料證實了本項目關(guān)于體內(nèi)TH17和TH1細胞之間的相互作用及其對MPE轉(zhuǎn)歸的影響。

4)B細胞在免疫應(yīng)答中的功能研究主要集中在探討B(tài)細胞分化為漿細胞產(chǎn)生抗體，介導(dǎo)抗原特異性體液免疫。本團隊的研究結(jié)果顯示，B細胞缺失小鼠的MPE中TH1細胞減少，TH17細胞增多，同時胸水量減少，生存期延長。將活化的初始B細胞回輸?shù)紹細胞缺失小鼠體內(nèi)，可以增加MPE中的TH1細胞，降低TH17細胞，并縮短MPE小鼠的生存期[8]。該研究成果一方面可以加深人們對腫瘤浸潤性B細胞免疫學(xué)特征的認識，并有助于闡明晚期惡性腫瘤轉(zhuǎn)移的機制，深入了解惡性腫瘤微環(huán)境中炎性反應(yīng)對免疫應(yīng)答反應(yīng)的影響；另一方面也揭示MPE發(fā)生的新機制。

5)IL-10是調(diào)節(jié)性B細胞發(fā)揮抑制作用最重要的介質(zhì)。本團隊研究發(fā)現(xiàn)，IL-10缺失通過刺激TH1細胞分化及上調(diào)CXCR3-CXCL10信號通路從而動員TH1和TH17細胞浸潤到胸膜腔，最終減輕MPE的發(fā)生發(fā)展，并延長小鼠的生存時間[9]。本團隊最新的研究結(jié)果回答了IL-10是如何刺激TH1細胞分化的：IL-10通過調(diào)節(jié)miR-7116-5p/GPR55/ERK信號通路控制TH1細胞的分化，促進胸膜血管通透性增高、腫瘤血管生成以及腫瘤生長，進而促進MPE的形成[10]。

關(guān)于各種淋巴細胞的免疫學(xué)特征及其對MPE發(fā)生發(fā)展影響的系列研究成果，國際著名的胸膜疾病專家Georgios T.Stathopoulos教授發(fā)表專題述評予以正面推介[11]，并以一副彩圖高度概括本項目的主要發(fā)現(xiàn)，指出By introducing the new research field of lymphocyte biology in malignant pleural effusion, the work by Lin and colleagues presents the starting point for future studies and raises many questions(圖4)。

圖4 惡性胸腔積液中Th細胞與腫瘤細胞之間的相互作用

2.2 發(fā)現(xiàn)一類獨特的新型TH細胞亞群——產(chǎn)IL-27的CD4+T細胞，證實該細胞亞群在結(jié)核性胸腔積液(tuberculous pleural effusion，TPE)中發(fā)揮重要免疫調(diào)節(jié)作用；發(fā)現(xiàn)胸膜間皮細胞在體內(nèi)具有呈遞抗原的能力，通過呈遞抗原刺激CD4+T細胞增生，促進TH細胞的發(fā)生分化。本部分工作揭示了多種TH細胞對胸膜結(jié)核感染過程的影響，加深人們對結(jié)核感染免疫及TPE發(fā)生機制的認識

我國是結(jié)核病高負擔國家，結(jié)核病的防控在將來相當長的時間內(nèi)仍面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，而早期診斷和及時治療對結(jié)核病的有效控制至關(guān)重要。TPE是最常見的肺外結(jié)核病之一，約占結(jié)核病總數(shù)的4%～10%。本團隊通過研究TPE免疫微環(huán)境中多種TH細胞的免疫學(xué)特征，揭示了TH細胞對胸膜結(jié)核感染過程的影響，為開發(fā)新的TPE診斷方法提供了豐富的理論依據(jù)。

1)發(fā)現(xiàn)胸腔結(jié)核桿菌感染時產(chǎn)IL-27的CD4+T細胞主要合成和釋放IL-27，也可產(chǎn)生少量的IFN-γ。TH27細胞的發(fā)生和分化所需要的核轉(zhuǎn)錄因子與TH2、TH17、TH9和TH22細胞完全不同，c-Fos和T-bet是其分化過程中必需的轉(zhuǎn)錄因子。通過激活STAT3信號通路，產(chǎn)IL-27的CD4+T細胞不僅可修復(fù)PMC損傷，還可以進一步逆轉(zhuǎn)PMC由IFN-γ介導(dǎo)的上皮細胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程。本團隊的研究結(jié)果顯示，這些產(chǎn)IL-27的CD4+T細胞是一類獨特的新型TH細胞亞群，并在結(jié)核免疫過程中通過影響PMC而具有獨特的免疫學(xué)功能[12]。

在本團隊首次提出產(chǎn)IL-27的CD4+T細胞之后，日本免疫學(xué)家Katsuyuki Yui于2016年3月在Immunity發(fā)表的最新研究中確認了產(chǎn)IL-27的CD4+T細胞的存在，并證實這類細胞在瘧原蟲感染中具有調(diào)節(jié)作用[13]。

2)發(fā)現(xiàn)胸膜間皮細胞在體內(nèi)具有呈遞抗原的能力，通過呈遞抗原刺激CD4+T細胞增生，促進TH細胞的發(fā)生分化。本部分工作揭示了多種TH細胞對胸膜結(jié)核感染過程的影響，加深人們對結(jié)核感染免疫及TPE發(fā)生機制的認識[14-15]。

由于在關(guān)于TH細胞參與胸膜結(jié)核感染免疫反應(yīng)的系列研究中取得良好的學(xué)術(shù)積累，國際著名的結(jié)核病?？疶uberculosis特邀本項目組撰寫專題綜述Subpopulations of helper T lymphocytes in tuberculous pleurisy[16]。

2.3 系統(tǒng)探討多種可溶性生物學(xué)指標對于鑒別診斷胸腔積液的臨床價值，為臨床提供新的診斷指標及確切的循證醫(yī)學(xué)依據(jù)，成果被寫入國內(nèi)和歐洲關(guān)于胸腔積液診治的指南。率先將尖端可彎曲胸腔鏡(內(nèi)科胸腔鏡)應(yīng)用于臨床診斷胸腔積液，并為全國各地培訓(xùn)了大量的專業(yè)人才，大大提高胸腔積液鑒別診斷的效能

胸腔積液病因復(fù)雜，不同類型胸腔積液的鑒別診斷一直是臨床實際工作面臨的難題。通過簡便易行的方式提高胸腔積液的診斷效率對于有效控制該組疾病至關(guān)重要。該項目系統(tǒng)探討了多種可溶性生物學(xué)指標對于鑒別診斷胸腔積液的臨床意義。

1)2012年，本團隊首次報道TPE中IL-27的濃度顯著高于MPE、感染性或漏出液中IL-27的濃度；特別重要的是，結(jié)果表明IL-27是診斷TPE的可靠指標[17]。因為能夠為人類疾病提供一種無創(chuàng)性的診斷指標，此事事關(guān)重大，本團隊重復(fù)了該項研究并得到了同樣的結(jié)果[18]。2016年，歐洲的研究者發(fā)表了1篇專題綜述，推薦將IL-27用于結(jié)核高負擔和低負擔國家TPE的診斷[19]。為了提供更確切的證據(jù)，本團隊第3次組織了大規(guī)模的前瞻性臨床研究，再次證明IL-27診斷TPE的靈敏度和特異度分別為96.1%和99.0%[20]。

2)基于自身的臨床研究資料，本團隊同時匯集國內(nèi)外關(guān)于多種可溶性指標診斷TPE的研究成果，系統(tǒng)評價這些指標對于診斷TPE的臨床價值[17, 20-23]，為臨床應(yīng)用這些指標提供循證醫(yī)學(xué)依據(jù)。

3)基于自身的臨床研究資料，本團隊同時匯集國內(nèi)外關(guān)于多種可溶性指標診斷MPE的研究成果，系統(tǒng)評價這些指標對于診斷MPE的臨床價值[24-30]，為臨床應(yīng)用這些指標提供循證醫(yī)學(xué)依據(jù)。

4)在此之前，國內(nèi)外應(yīng)用正電子發(fā)射計算機斷層顯像-電子計算機斷層掃描(positron emission tomography-computed tomography，PET-CT)診斷MPE時使用的都是單個指標，諸如可以采用病灶的標準攝取值(standardized uptake value，SUV)等。單個指標雖然有一定的參考價值，但靈敏度和特異度都不高，不能滿足臨床的實際需要。本團隊探討聯(lián)合應(yīng)用多種PET-CT指標構(gòu)建一個評分系統(tǒng)(PET/CT評分)，以期提高MPE的診斷效率。結(jié)果顯示，PET-CT評分診斷MPE的靈敏度為83.3%，特異度為92.2%，曲線下面積(area under curve,AUC)為0.949。結(jié)果表明，PET-CT評分為MPE患者提供了較為理想的診斷效率，明顯優(yōu)于任何一個單獨的PET-CT參數(shù)[31]。

5)本團隊自2005年6月起在國內(nèi)率先將尖端可彎曲胸腔鏡(內(nèi)科胸腔鏡)應(yīng)用于診斷胸腔積液。研究[32-34]結(jié)果顯示，內(nèi)科胸腔鏡對于各種不明原因胸腔積液的總體診斷效率為92.6%，而對于TPE的診斷效率高達99.1%。同時為全國各地培訓(xùn)了大量的專業(yè)人才，大大提高全國鑒別診斷胸腔積液的整體能力。

本團隊在闡述胸腔積液形成的免疫學(xué)新機制的基礎(chǔ)上開展胸腔積液鑒別診斷的臨床研究，揭示了胸膜腔局部環(huán)境中多種免疫細胞和結(jié)構(gòu)細胞在此之前未為人知的諸多免疫學(xué)特征，提供了多項提高胸腔積液鑒別診斷效率的新方法及循證醫(yī)學(xué)依據(jù)，成果寫入國內(nèi)和歐洲多個胸腔積液診治指南。研究成果直接在國內(nèi)數(shù)十家大型綜合醫(yī)院推廣應(yīng)用。主持制定了我國首部《惡性胸腔積液診斷與治療專家共識》，成為規(guī)范我國MPE診治的行業(yè)標準，有力推動了我國MPE的規(guī)范化管理。研究成果引領(lǐng)了我國胸腔積液研究和臨床診治技術(shù)的發(fā)展，推動了國際相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)進步，產(chǎn)生了重大的社會效益。

綜上所述，本團隊長期堅持呼吸內(nèi)科的基礎(chǔ)和臨床研究，取得了一批重要研究成果：本人作為臨床一線大夫以通訊作者發(fā)表SCI收錄論文80余篇，其中6篇發(fā)表在呼吸醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最具權(quán)威性的學(xué)術(shù)期刊AmJRespirCritCareMed。