嗜酸性粒細胞與慢性阻塞性肺疾病相關性研究進展

康文玥，楊淑梅，遆嬿羽,兀 威

(1.西安醫(yī)學院，陜西 西安 710068；2.陜西省人民醫(yī)院呼吸內科，陜西 西安 710068；3.西安醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院呼吸內科，陜西 西安 710038)

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一種以氣流受限為特征的可以預防和治療的疾病，其氣流受限不完全可逆、呈進行性發(fā)展。最新發(fā)表的全球疾病負擔研究系統(tǒng)分析顯示：1990-2017年間，COPD總患病率相對增加了5.9%[1]，其所產生的經濟負擔也在不斷增加。COPD具有臨床異質性，雖然大多數患者表現為中性粒細胞(Neutrophil,NEU)炎癥，但仍有部分患者表現為嗜酸性粒細胞(Eosinophil,EOS)計數增加，即嗜酸性表型COPD，該型對糖皮質激素反應性較好，并且可能與更頻繁的惡化相關，但其具體的機制仍不清楚[2]。EOS有潛力成為COPD急性加重和糖皮質激素指導治療的生物標志物，研究EOS的特點與調節(jié)因素、嗜酸性表型COPD的發(fā)生機制及EOS作為生物標志物在COPD中的應用價值、存在問題及靶向治療十分重要。

1 EOS特點與調節(jié)因素

成熟的EOS是由骨髓中造血祖細胞嗜酸性粒細胞譜系分化而來，并在多種因素的調節(jié)下釋放循環(huán)。循環(huán)中EOS總量不到白細胞總數的5%，通常在循環(huán)中停留不到18 h，其遷移并主要儲存于胃腸道的小腸和胸腺髓質[3]。在白介素-3(IL-3)、白介素-5(IL-5)、集落刺激因子(GM-CSF)作用下，EOS可以被招募到組織中，其分泌的趨化因子、細胞因子和細胞毒性顆粒陽離子蛋白可以促進炎癥反應[3]。嗜酸性表型COPD患者的呼吸道上皮細胞受到香煙煙霧刺激或病毒感染后釋放胸腺基質淋巴生成素(TSLP)和白細胞介素-33(IL-33)，招募輔助T2(Th2)和2型先天淋巴細胞(ILC2)分泌IL-5導致嗜酸性炎性反應[2]。IL-5是EOS最主要調節(jié)因素，介導了EOS的產生、成熟、釋放、遷移和存活[4-5]。肺組織中存在最多的產生IL-5的先天非T細胞，這些細胞在白介素-25(IL-25)和IL-33的調控下增殖并上調IL-5，以誘導EOS增多[6]。IL-33通過增強Th2細胞、提高EOS的存活率，在增加EOS對細胞外基質蛋白的黏附、誘導EOS超氧陰離子的產生和脫顆粒方面發(fā)揮重要作用[7-9]。EOS趨化因子與EOS表面趨化因子受體3型(CCR3)結合使炎癥局部招募更多的EOS[3,10]，最終活化的EOS釋放細胞毒性顆粒陽離子蛋白、有毒氧化物引起組織損害。

2 嗜酸性表型COPD發(fā)生機制

嗜酸性表型COPD發(fā)生機制目前尚不清楚，有研究表明可能與病毒感染及哮喘-慢性阻塞性肺病重疊相關。Mallia等[11]及Papi等[12]的相關研究均表明病毒感染是造成COPD急性加重的原因之一,但是對其引起的炎癥性質卻存在一定爭議。Mallia等[11]認為病毒感染引起NEU增加，而Papi等[12]認為EOS增多是病毒引起急性加重的良好預測指標。病毒感染與嗜酸性表型COPD急性加重的關系尚不清楚，仍需要進一步研究。哮喘-慢性阻塞性肺病重疊(ACO)的患者一般兼具有哮喘與COPD的特點，如具有哮喘的痰EOS、呼出氣一氧化氮(FeNO)增加，氣道高反應性及對支氣管擴張劑、吸入性糖皮質激素(ICS)治療反應較好。同時也具有COPD的特點，如：有持續(xù)的呼吸系統(tǒng)癥狀，在癥狀緩解間期仍存在持續(xù)性氣流受限，胸部影像學也表現為過度充氣等COPD改變。在臨床上，沒有明確的過敏史，區(qū)分哮喘和COPD是很困難的，兩者重疊發(fā)生也不易發(fā)現。目前，對于ACO的發(fā)病機制、診斷標準及治療仍存在很多爭議。

3 嗜酸性表型COPD靶向治療

雖然嗜酸性表型COPD對吸入ICS治療的反應性較好已成為廣泛的共識，但仍有一些嗜酸性表型COPD的ICS治療效果不佳，且ICS的長期使用可能會引起肺炎、肺微生物群失調、骨質疏松風險增加。EOS靶向治療為這類患者提供了新的治療方式，有望成為ICS的輔助治療手段之一。IL-5是調節(jié)EOS介導炎癥的主要細胞因子之一，Mepolizumab、Benralizumab是兩種作用機制不同的單克隆抗體，Mepolizumab可以與IL-5結合從而阻斷IL-5與嗜酸性粒細胞表面的IL-5受體的α亞基(IL-5Rα)結合，而Benralizumab能夠和IL-5Rα結合。兩者都可以降低EOS水平與其介導的炎癥反應。Pavord等[13]進行了兩項臨床3期雙盲隨機、安慰劑對照試驗，結果發(fā)現與安慰劑相比100 mg的Mepolizumab降低了COPD中度或重度急性加重的年發(fā)生率。這證實了嗜酸性氣道炎癥與急性加重之間的相關性，阻斷嗜酸性氣道炎癥的發(fā)生可以降低急性加重的年發(fā)生率。雖然Benralizumab與Mepolizumab作用機制類似，但Criner等[14]以Benralizumab的劑量差異將已接受吸入治療但仍頻繁惡化的COPD患者隨機納入GALATHEA研究(30 mg或100 mg)和TERRANOVA研究(10、30 mg或100 mg)均發(fā)現Benralizumab治療不能降低COPD急性加重的發(fā)生率。但是隨后Criner等[15]利用原始研究的數據和GALATHEA研究和TERRANOVA研究的匯總結果進行了一項事后分析，旨在確定受益于Benralizumab治療的COPD患者的臨床和生理特征，該研究發(fā)現基線血嗜酸性粒細胞(Blood Eosinophil，bEOS)計數升高(>220 個/μl),盡管進行了三聯療法，但每年仍有3例或3例以上惡化的患者被確定為最可能從每8周服用100 mg的Benralizumab獲益而不是安慰劑，這項試驗為以后的前瞻對照性試驗提供了基礎。總之Benralizumab對嗜酸性表型COPD的療效有待于進一步試驗分析。此外，IL-5的靶向治療作為一種新的輔助治療方式，其療效的確切性、安全性有待于進一步評估。

4 bEOS計數作為生物標志物的價值

4.1 bEOS計數預測急性加重風險 COPD急性加重時炎性指標升高，雖然糖皮質激素及相關中醫(yī)藥均可以有效減輕COPD患者氣道炎性反應[16-17]，但都具有不良反應且缺乏特異性，因此迫切需要指標預測COPD急性加重風險并指導治療。bEOS在COPD急性加重中的預測作用目前仍存在很多爭議，Criner等[15]認為bEOS計數可作為COPD嚴重惡化的生物標志物，用于預測更高的再入院率，張瑩瑩等[18]卻發(fā)現高bEOS計數患者未來急性加重風險低，而Casanova等[19]研究認為bEOS計數與未來急性加重風險無相關性，造成上述研究結果差異的原因可能與COPD患者急性加重風險受很多因素影響相關，如：Yun等[20]對bEOS計數與COPD惡化的風險分層分析后證實：bEOS計數≥300 個/μl時，COPD相關的惡化風險增加與研究中有頻繁惡化史的參與者有關，還有研究發(fā)現在以不同形式(計數、百分數)的閾值劃分高bEOS時，bEOS預測急性加重風險的研究結果也不盡相同[21]。因此既往加重的次數、bEOS閾值和(或)分類方式，甚至吸煙史、感染、環(huán)境氣候、種族、肺微生物群群落結構及多樣性等都會影響bEOS對急性加重風險的預測。盡管如此，相關臨床研究及慢性阻塞性肺疾病防治全球倡議(GOLD)均認為，bEOS計數可指導糖皮質激素在COPD穩(wěn)定期的治療，且是具有價值的臨床指標[22-24]。因此，雖然bEOS對COPD急性加重中的預測作用受很多因素影響，但是其在指導糖皮質激素的治療，降低急性加重的風險方面具有重要意義。

4.2 bEOS計數預測糖皮質激素療效 關于糖皮質激素對COPD患者治療的獲益主要來自于肺功能的改善、急性加重次數的減少兩個方面。在肺功能方面，Barnes等[25]以bEOS 2%為界將患者分組，對ISOLDE試驗的結果進行再分析發(fā)現：在≥2% bEOS組中，使用丙酸氟替卡松后支氣管擴張劑后患者1 s用力呼氣容積(FEV1)的下降速度明顯慢于安慰劑組，但< 2% bEOS組卻未觀察到類似情況，而且在接受安慰劑的患者中，≥2%組較< 2% bEOS組FEV1下降速度顯著降低(P=0.015)。這表明高bEOS患者較低bEOS患者的FEV1下降速度更加緩慢，ICS有可能進一步減緩高bEOS患者肺功能的下降速度，bEOS有可能在降低肺功能惡化方面作為生物標志物并指導ICS的使用。在另一項ISOLDE的事后分析中，評估了ICS治療期間bEOS的初始變化與ICS療效的關系，結果表明在有惡化風險的中重度COPD患者中，服用ICS后bEOS的變化可能預測對ICS治療的臨床反應。在20%服用ICS后EOS增加的患者中，ICS的給藥可能與更頻繁的惡化和加速的肺功能下降有關[26]。這也說明了在預測ICS療效方面，bEOS數目需要多次檢測、動態(tài)評估。bEOS在指導ICS治療以降低急性加重方面上述已提及，此外還有研究發(fā)現與全身ICS的標準治療相比，bEOS引導治療在存活天數及出院天數方面并無遜色,同時還可以減少ICS暴露的風險[27]。因此，bEOS計數在指導ICS治療方面意義重大，不僅有可能減緩肺功能的下降、減少急性加重次數，而且還可以減少肺炎的發(fā)生風險。

4.3 bEOS計數預測肺炎風險 相關研究表明ICS是導致COPD患者發(fā)生感染性肺炎的危險因素[28]，因此識別肺炎的高風險人群，對ICS個體化的治療具有重要意義。相關研究均認為bEOS計數較低的COPD患者比計數較高的患者發(fā)生肺炎風險增加[29-30]。其中，Martinez-Garcia等[29]發(fā)現COPD患者中bEOS<100 個/μl聯合慢性支氣管感染(Chronic bronchial infection，CBI)增加了接受ICS治療的COPD患者的肺炎風險，并且有研究[31]證實細菌感染與bEOS之間存在反比關系。因此,bEOS減少與慢性細菌感染之間可能相互作用，共同增加了COPD患者的肺炎風險。在以后關于bEOS與肺炎發(fā)生風險的研究中，反復留取痰標本以明確細菌感染情況對研究結果具有一定意義。然而，Vedel-Krogh 等[32]的研究提出在FEV1<50%的COPD患者中，bEOS計數≥0.34×109個/L與因肺炎住院的高風險相關。目前關于bEOS與肺炎發(fā)生風險的關系仍有爭議，有待于進一步實驗研究。

5 bEOS作為生物標志物存在的問題

5.1 bEOS的穩(wěn)定性 作為生物標志物必須具備一定的穩(wěn)定性，而對于bEOS的穩(wěn)定性也有不同觀點，有研究表明成人高bEOS計數不隨青春期后的年齡而變化，但與哮喘、經常吸煙、皮膚點刺試驗陽性、COPD、代謝綜合征、男性和肥胖顯著相關(P<0.05)[33]，這些因素的疊加效應可能會影響bEOS的穩(wěn)定性。Schumann 等[34]對210例COPD患者進行了長達7年的bEOS穩(wěn)定性的隨訪：不論以何種形式的bEOS(計數、百分比或不同閾值)進行分類，bEOS水平在COPD的整個過程中表現出顯著的可變性，因此單一的測量可能不是ICS反應的可靠預測因素。然而，Landis 等[35]研究認為bEOS水平在1年內具有合理的重復性，且在排除使用全身性ICS或抗生素的患者后，bEOS的穩(wěn)定性增加。因此，bEOS作為生物標志物在穩(wěn)定性方面仍值得進一步探討。

5.2 bEOS閾值 關于bEOS與COPD的所有研究最終目的都是為了識別高bEOS群體并進行個體化的治療，上述有研究已發(fā)現年齡≤18歲、男性、COPD、哮喘、代謝綜合征與高bEOS相關[33]，因此不同年齡段、性別、共病下所設置的閾值應該不同。此外對于高bEOS采用百分比或計數的不同形式也有爭議。有學者認為絕對計數受總細胞負荷影響，而相對計數則可以反映出受其他細胞的影響。在可以獲取其他剩余白細胞信息時，相對計數在病情惡化時可能很重要，因此在維持治療中可以使用絕對計數，而在惡化治療的相關研究中使用相對計數[4]。關于bEOS閾值的確定可能還需要更多大型研究的數據結果綜合考慮。

6 結 語

綜上所述，EOS在免疫炎癥方面受多種因素調節(jié)，并且作為一種簡單易得的指標，EOS有望成為指導個體化治療、預測急性加重的生物標志物，但在EOS與肺炎發(fā)生風險及其穩(wěn)定性、閾值的確定等方面仍需進一步研究。