慢性咳嗽患者血清中IL-17、IL-33水平和FeNO濃度檢測(cè)及其臨床意義

李 星，井弘宇，陳立婷，李 丹，錢(qián)東華

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院呼吸內(nèi)科,吉林 長(zhǎng)春 130021)

咳嗽是人體的一種自我防御反射，其主要生理作用是清除呼吸道內(nèi)異常的分泌物、防止有害物質(zhì)吸入，但長(zhǎng)期咳嗽常提示伴隨某些疾病。咳嗽的發(fā)生可能存在于人體各個(gè)系統(tǒng)疾病，其中呼吸系統(tǒng)疾病為咳嗽發(fā)生的最常見(jiàn)病因?？人园凑掌涑掷m(xù)時(shí)間通?？煞譃?3 類[1]：急性咳嗽(病程<3 周)、亞急性咳嗽(病程3～8 周)和慢性咳嗽(病程>8周)。急性及亞急性咳嗽多由感染性因素引起，其病程多呈自限性，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單治療即可好轉(zhuǎn)，而慢性咳嗽由于其癥狀較單一，病因復(fù)雜，經(jīng)一般治療后癥狀緩解程度不佳[2]，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的并發(fā)癥，如氣胸、暈厥和心律失常。因此對(duì)慢性咳嗽的研究越來(lái)越受到重視。慢性咳嗽的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，現(xiàn)多認(rèn)為免疫學(xué)機(jī)制與神經(jīng)機(jī)制共同參與疾病的發(fā)生，且研究發(fā)現(xiàn)上述2種機(jī)制均離不開(kāi)氣道炎癥，因此氣道炎癥可能是這些病因不同的咳嗽發(fā)病的相同病理基礎(chǔ)。氣道炎癥的形成多與各種炎性細(xì)胞釋放出的炎癥性介質(zhì)、細(xì)胞因子、趨化因子有密切關(guān)聯(lián)。本研究旨在檢測(cè)慢性咳嗽患者血清中白細(xì)胞介素17(interleukin-17,IL-17)和白細(xì)胞介素33(interleukin-33,IL-33)水平，探討IL-17和IL-33在慢性咳嗽發(fā)病中的作用，并研究其與慢性咳嗽患者肺功能、呼出氣一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide,FeNO)濃度的關(guān)系，探討其對(duì)慢性咳嗽氣道炎癥類型的預(yù)測(cè)價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料①慢性咳嗽組：選擇在2016年1月—2017年1月就診于吉林大學(xué)第一醫(yī)院呼吸科門(mén)診的160例患者，其中男性70例，女性90例，年齡(42.83±5.48)歲。慢性咳嗽的診斷均符合中華醫(yī)學(xué)會(huì)呼吸病學(xué)分會(huì)哮喘學(xué)組制訂的《咳嗽的診斷與治療指南》[1]，患者以咳嗽為唯一或主要癥狀，病程大于8 周，胸部X線或胸部CT檢查未見(jiàn)明顯異常；②健康對(duì)照組：隨機(jī)選取2016年1月—2017年1月于本院體檢中心體檢的健康者60名，其中男性20名，女性40名，年齡(43.00±5.30)歲。

所有被選定患者均符合以下排除標(biāo)準(zhǔn)：①有吸煙史；②有特殊職業(yè)或粉塵等環(huán)境接觸史；③胸部X線或胸部CT檢查有明確病變者，有上氣道咳嗽綜合征和胃食管反流性咳嗽病史者；④過(guò)去4周內(nèi)曾應(yīng)用糖皮質(zhì)激素者；⑤不能配合FeNO濃度測(cè)定或肺功能檢查者；⑥患有心理疾病者，服用血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑(ACEI)類藥物者；⑦近6個(gè)月出現(xiàn)心腦血管意外、接受大手術(shù)治療和大創(chuàng)傷等應(yīng)激因素，已明確患有其他疾病者；⑧檢查當(dāng)天劇烈運(yùn)動(dòng)，檢查前飲用酒精、咖啡等飲料，服用高硝酸鹽食物者。

1.2 血清IL-17和IL-33水平檢測(cè)用EDTA抗凝管采集外周空腹靜脈血5 mL，3 000 r·min-1離心30 min取上清，凍存于-20℃的冰箱，應(yīng)用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)試劑盒嚴(yán)格按照操作說(shuō)明檢測(cè)血清中IL-17和IL-33水平。

1.3 FeNO濃度測(cè)定采用無(wú)錫尚沃醫(yī)療電子股份有限公司提供的呼出氣一氧化氮分析儀測(cè)定患者FeNO濃度，嚴(yán)格按照該儀器操作指南進(jìn)行操作，讀取數(shù)值。檢查前需向患者解釋操作方法。

1.4 肺功能檢測(cè)采用肺功能檢測(cè)儀(Care Fusion Germany 234 GmbH，Master Screen)進(jìn)行肺功能檢測(cè)，由專業(yè)技師操作并登記。受試者均測(cè)定第一秒用力呼氣容積(FEV1)、FEV1占預(yù)計(jì)值的百分比(FEV1%)。檢測(cè)前均進(jìn)行肺功能儀校正。實(shí)驗(yàn)中肺功能指標(biāo)以實(shí)測(cè)值占預(yù)計(jì)值百分比(%pred)表示，以此消除年齡、性別、身高和體質(zhì)量對(duì)肺功能值的影響。正常參考值：FEV1占預(yù)計(jì)值百分比>80%。

1.5 綜合過(guò)敏原檢測(cè)采用Germany Allergy Screen(敏篩)過(guò)敏源檢測(cè)儀與閱讀儀，由專業(yè)技師操作并登記。利用免疫印跡技術(shù)定量檢測(cè)受檢者血清中總IgE水平。按血清總IgE 將患者分為總IgE<100 IU·mL-1組、總IgE為100～200 IU·mL-1組和總IgE>200 IU·mL-1組。

2 結(jié) 果

2.1 2組研究對(duì)象一般資料比較慢性咳嗽組與健康對(duì)照組研究對(duì)象年齡和性別構(gòu)成比比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；慢性咳嗽組患者血清IL-17和IL-33水平均高于健康對(duì)照組(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 2組研究對(duì)象的一般資料

FeNO using median(The interquartile range).

2.2 慢性咳嗽患者血清 IL-17和IL-33水平與肺功能及FeNO濃度的相關(guān)性分析慢性咳嗽患者血清 IL-17和IL-33水平與肺功能的相關(guān)性采用Pearson線性相關(guān)分析方法，慢性咳嗽患者血清中IL-17和IL-33水平與患者FEV1%均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.624 5，r=-0.672 2，均P<0.01)。慢性咳嗽患者血清中IL-17和IL-33水平與FeNO濃度相關(guān)性采用Spearman等級(jí)相關(guān)分析方法，慢性咳嗽患者血清IL-33 水平與FeNO濃度呈正相關(guān)關(guān)系，F(xiàn)eNO濃度越高，患者血清IL-33水平越高(rs=0.758，P<0.05)；而血清IL-17 水平與FeNO濃度無(wú)相關(guān)關(guān)系(rs=0.175，P>0.05)。見(jiàn)表2。

2.3 不同總IgE水平慢性咳嗽患者FeNO濃度通過(guò)對(duì)入選患者行綜合過(guò)敏原檢測(cè)，按照其總IgE水平分為總IgE<100 IU·mL-1組(35例，21.88%)、總IgE為100～200 IU·mL-1組(45例，28.12%)和總IgE>200 IU·mL-1組(80例，50%)。在慢性咳嗽組患者中，總IgE<100 IU·mL-1組患者FeNO濃度的幾何均數(shù)(33 ppb)明顯低于總IgE>200 IU·mL-1組(78 ppb)和總IgE為100～200 U·mL-1組(69 ppb)(均P<0.01)，后2組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.082 4)。

表2 慢性咳嗽患者血清IL-17和IL-33水平與FEV1%及FeNO濃度的相關(guān)性

3 討 論

IL-17主要由Th17細(xì)胞產(chǎn)生，其與機(jī)體IL-17受體結(jié)合，使趨化因子表達(dá)上調(diào)，隨后引起集落刺激因子(colony-stimulating factor,CSF)的分泌，同樣黏附分子亦被釋放，可以召募多種相關(guān)的炎性細(xì)胞，進(jìn)而發(fā)揮其生物學(xué)功能。IL-17可通過(guò)絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein,MAPK)和核因子κB(nuclear factor κB,NF-κB)等信號(hào)途徑，加強(qiáng)炎癥相關(guān)因子基因的表達(dá)[3]，亦可以在炎癥部位促進(jìn)中性粒細(xì)胞募集，促進(jìn)其活化、成熟及抑制其死亡。機(jī)體上皮細(xì)胞及成纖維母細(xì)胞經(jīng)IL-17刺激后可產(chǎn)生CSF、白細(xì)胞介素8(interleukin-8,IL-8)和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)等，進(jìn)一步表達(dá)成纖維母細(xì)胞黏附分子1(intercellular cell adhesion molecule，ICAM-1)，引起骨髓中CD34+造血細(xì)胞的增殖，進(jìn)一步誘導(dǎo)造血干細(xì)胞分化為成熟的中性粒細(xì)胞。

本研究結(jié)果顯示：慢性咳嗽患者血清IL-17水平高于健康對(duì)照組，提示IL-17在慢性咳嗽患者發(fā)病中起到一定的作用。慢性咳嗽患者血清 IL-17與肺功能的相關(guān)性分析結(jié)果顯示：慢性咳嗽患者血清 IL-17水平與患者肺功能FEV1%呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，提示IL-17影響患者肺功能。 IL-17參與慢性咳嗽患者氣道炎癥的形成，誘導(dǎo)并促進(jìn)中性粒細(xì)胞炎癥趨化因子及生長(zhǎng)因子的表達(dá)與分泌，使中性粒細(xì)胞募集及活化增多[3]；活化的中性粒細(xì)胞，一方面可降解彈性蛋白，另一方面還可以釋放TNF-α、髓過(guò)氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)等介質(zhì)，引起氣道黏液分泌增多、氣道上皮受損和細(xì)胞外基質(zhì)降解，并引起氣道充血水腫。McKinley等[4]研究發(fā)現(xiàn)：IL-17可誘導(dǎo)抗原提呈細(xì)胞-樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟，刺激其產(chǎn)生IL-6和TNF，參與氣道炎癥。有研究[5]顯示：IL-17可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞在肺泡上皮的浸潤(rùn)增加，并使肺泡上皮黏液分泌增多。長(zhǎng)期慢性咳嗽導(dǎo)致患者上述損傷持久存在，進(jìn)而引起氣道結(jié)構(gòu)改變，最終造成肺功能受損。

IL-33隸屬于 IL-1受體家族。IL-33具有廣泛生物學(xué)功能，其可以表達(dá)于多種細(xì)胞表面，如Th2細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞等[6-7]。在受到各種內(nèi)源性和外源性因素影響，如炎癥刺激、病原體感染、機(jī)械創(chuàng)傷、應(yīng)激、吸煙和空氣中變應(yīng)原等因素引起細(xì)胞激活、壞死或損傷時(shí)，可出現(xiàn)IL-33的表達(dá)增加[8-9]。當(dāng)機(jī)體受到刺激后IL-33可與其特異性受體ST2結(jié)合，激活多種炎性細(xì)胞，引起Th2類細(xì)胞因子的表達(dá)增加，加重氣道黏膜的破壞及損傷[10]。

本研究通過(guò)對(duì)慢性咳嗽患者血清中IL-33的定量檢測(cè)顯示：慢性咳嗽患者血清中IL-33水平高于健康對(duì)照組，提示IL-33可能參與慢性咳嗽的發(fā)生。本研究還顯示：IL-33與慢性咳嗽患者肺功能中FEV1%呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，提示IL-33影響患者肺功能。有研究[11]顯示：IL-33是Th2細(xì)胞的一種有效的催化劑，可促進(jìn)Th2細(xì)胞分泌細(xì)胞因子和趨化因子。IL-33可促進(jìn)IL-4、IL-5和IL-13等Th2細(xì)胞因子的表達(dá)，加重氣道黏膜破壞[12]。IL-4是變應(yīng)原炎癥反應(yīng)的主要參與因子，其可刺激和促進(jìn)B淋巴細(xì)胞合成IgE[13]。IL-5的主要靶細(xì)胞是嗜酸性粒細(xì)胞，其可通過(guò)引起嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)和聚集，使其增殖及活化能力加強(qiáng)，參與慢性炎癥發(fā)生發(fā)展。Schmitz 等[12]研究發(fā)現(xiàn)：給予小鼠注射IL-33可見(jiàn)氣道黏膜存在明顯的嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)。反復(fù)持續(xù)的嗜酸性粒細(xì)胞性氣道炎癥可引起氣管壁結(jié)構(gòu)發(fā)生重塑性改變，導(dǎo)致氣流阻塞，引起肺功能異常。IL-13能夠增加氣道黏液的分泌，誘導(dǎo)杯狀細(xì)胞分泌黏蛋白及化生，引起上皮損傷，參與氣道結(jié)構(gòu)改變及高反應(yīng)性的形成。因此考慮IL-33的作用機(jī)制為通過(guò)調(diào)節(jié)Th2細(xì)胞的分化，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞因子及趨化因子的釋放，長(zhǎng)期作用加重氣道炎癥及氣道阻力，導(dǎo)致患者肺功能下降[14]。

本研究結(jié)果顯示：慢性咳嗽患者中FeNO濃度高的患者血清 IL-33 水平高于FeNO濃度低的患者，且呈正相關(guān)關(guān)系。FeNO作為新型的氣道炎癥檢測(cè)方法，可簡(jiǎn)單、快捷和直接地評(píng)價(jià)呼吸系統(tǒng)疾病氣道炎性反應(yīng)，多項(xiàng)研究[15-18]提示其與支氣管鏡下黏膜活檢及肺泡灌洗的炎性物質(zhì)水平及誘導(dǎo)痰嗜酸性粒細(xì)胞水平存在良好的相關(guān)性。FeNO濃度的升高在臨床上多提示氣道存在嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)引起的炎癥反應(yīng)，因此提示IL-33水平升高可能預(yù)測(cè)嗜酸粒細(xì)胞性氣道炎癥及反映其嚴(yán)重程度。這可能與IL-33可通過(guò)促進(jìn)Th2細(xì)胞因子活化引起IL-5的釋放增加有關(guān)，IL-5的主要作用是調(diào)控著嗜酸性粒細(xì)胞的產(chǎn)生、聚集與活化，增強(qiáng)嗜酸性粒細(xì)胞髓細(xì)胞復(fù)制能力，IL-33亦可誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子的表達(dá)，進(jìn)而加強(qiáng)氣道內(nèi)嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)的氣道炎性反應(yīng)。

變應(yīng)原通過(guò)抗原呈遞細(xì)胞引起Th2細(xì)胞的激活，激活B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體IgE。IgE通過(guò)與肥大細(xì)胞表面的IgE受體結(jié)合，一方面引起炎性細(xì)胞釋放炎性因子，導(dǎo)致氣道炎性反應(yīng)的發(fā)生；另一方面引起氣道結(jié)構(gòu)損傷，影響患者肺功能。總IgE水平升高反映機(jī)體呈一種特應(yīng)質(zhì)狀態(tài)及致敏狀態(tài)，本研究對(duì)入組患者行綜合過(guò)敏原檢測(cè)總IgE水平結(jié)果顯示：慢性咳嗽患者中125例患者總IgE水平>100 IU·mL-1，考慮此類患者為過(guò)敏性體質(zhì)。本研究結(jié)果顯示：在慢性咳嗽患者中，總IgE>200 IU·mL-1組和總IgE為100～200 IU·mL-1組患者FeNO濃度的幾何均數(shù)明顯高于總IgE<100 IU·mL-1組患者，提示總IgE水平升高的患者其FeNO濃度也升高，進(jìn)一步提示FeNO可初步反映過(guò)敏原致敏程度。慢性咳嗽患者長(zhǎng)期咳嗽引起氣道炎癥及氣道結(jié)構(gòu)改變，本研究結(jié)果顯示：慢性咳嗽組患者FeNO濃度升高，提示慢性咳嗽組患者可能均存在不同程度的嗜酸粒細(xì)胞性氣道炎癥。

綜上所述，慢性咳嗽的發(fā)病機(jī)制多為內(nèi)外源因素引起氣道內(nèi)浸潤(rùn)的多種炎性細(xì)胞釋放炎癥介質(zhì)引起氣道炎癥及氣道損傷，血清IL-17和IL-33可能作為一種促炎細(xì)胞因子參與慢性咳嗽患者氣道炎癥的形成，并加重氣道阻塞。通過(guò)IL-33與FeNO聯(lián)合檢測(cè)可初步評(píng)價(jià)患者氣道炎癥類型，然而是否可通過(guò)阻斷IL-17和IL-33的作用來(lái)減輕慢性咳嗽患者癥狀，尚有待深入研究。

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