慢性阻塞性肺疾病急性期血清白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-13和白細(xì)胞介素-17A水平與GOLD分級的關(guān)系

莊蘭妹，陳海華，朱婷，季志娟，王瑾

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是臨床常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，炎癥反應(yīng)是COPD發(fā)生發(fā)展過程中最主要致病機(jī)制，由于長期進(jìn)行性加重不可逆的氣流受限，反復(fù)吸入有害氣體或顆粒物后導(dǎo)致呼吸道形成慢性炎癥［1-2］。COPD急性發(fā)作期（acute exacerbations of COPD，AECOPD）是指穩(wěn)定期呼吸系統(tǒng)癥狀的惡化，尤其是出現(xiàn)呼吸困難、痰量增加和咳膿痰，需要改變原來的治療方案。急性加重期的癥狀變化與嚴(yán)重程度相關(guān)，持續(xù)時間和嚴(yán)重程度直接影響病人的治療，也增加了病人的住院時間和病死率。引起AECOPD的主要因素是細(xì)菌和病毒感染［3］。對COPD 病人僅憑臨床癥狀判斷是否合并細(xì)菌感染準(zhǔn)確性較低，主觀性強(qiáng)。而由于痰培養(yǎng)和藥敏的滯后，細(xì)菌感染無法及時診斷，給臨床治療增加難度，使用經(jīng)驗性抗生素治療往往受到爭議。了解導(dǎo)致疾病進(jìn)展的潛在免疫機(jī)制和相關(guān)呼吸道感染的易感因素是指導(dǎo)治療的至關(guān)重要的因素。本研究通過檢測COPD 穩(wěn)定期和急性期病人血清炎癥標(biāo)志物的表達(dá)水平，探討其與不同COPD 全球創(chuàng)議（GOLD）分級的關(guān)系，以期為臨床病情判斷、制定治療方案和預(yù)后評估提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2017 年1 月至2018 年6 月上海市靜安區(qū)市北醫(yī)院呼吸內(nèi)科收治的AECOPD 病人42 例為AECOPD 組，經(jīng)過抗感染及對癥治療后COPD 穩(wěn)定期病人42 例設(shè)為COPD 組，其中男性40例，女性2例，中位年齡70（60～88）歲。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①既往已明確診斷COPD 病人，肺功能：第一秒呼氣容積/用力肺活量（FEV1/FVC）＜70%；②近三個月未有急性發(fā)作；③心、肝、腎等重要臟器功能基本正常。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并其他呼吸系統(tǒng)慢性疾病者，如肺間質(zhì)纖維化、肺結(jié)核等；②合并心血管、肝、腎、神經(jīng)、血液或腫瘤等嚴(yán)重基礎(chǔ)疾病病人；③有酗酒或藥物濫用史，有聽力障礙者。

入組42 例COPD 病人中超過70 歲有22 例（52.4%，22/42），吸煙28 例（66.7%，28/42），按照肺功能GOLD 分級：1 級（預(yù)測的FEV1%≥80%）：7 例（16.7%，7/42）；2 級（預(yù)測的FEV1%≥50%，F(xiàn)EV1%＜80%）：12 例（28.6%，12/42）；3 級（預(yù)測的FEV1%≥30%，F(xiàn)EV1%＜50%）：12 例（28.6%，12/42）；4 級（預(yù)測的FEV1%＜30）：11例（26.2%，11/42）

1.2 方法

1.2.1 標(biāo)本采集及處理 AECOPD組收治入院時和治療后穩(wěn)定出院時分別抽取肘靜脈血4 mL 放置于促凝管內(nèi)，待血液完全凝固，4 000 rpm（1 700 g）離心15 min，收集上清液-80 ℃保存，避免反復(fù)凍融。

1.2.2 試劑與儀器 白細(xì)胞介素6（IL-6）、白細(xì)胞介素13（IL-13）、白細(xì)胞介素17A（IL-17A）試劑盒為Sunny ELISA Human IL-6、HumanIL-13 和Human IL-17A 購于上海聯(lián)科生物技術(shù)有限公司，Mutishan Go酶標(biāo)儀購自美國Thermo公司。

1.2.3 實驗操作 標(biāo)本檢測IL-6、IL-13、IL-17A 嚴(yán)格按照說明書要求進(jìn)行操作，采用酶聯(lián)免疫雙抗體夾心法雙孔檢測后取均值，IL-6、IL-13、IL-17A 的檢測下限分別為0.37 ng/L、0.90 ng/L、0.55 ng/L。

1.2.4 肺功能檢查 病人經(jīng)過治療穩(wěn)定后進(jìn)行肺功能評估，肺功能采用1 s呼氣量容積占預(yù)計值的百分比（FEV1%）及1 s 呼氣容積與用力肺活量的比值（FEV1/FEV）進(jìn)行評價。采用GOLD 分級對穩(wěn)定期病人進(jìn)行分級。

1.3 觀察指標(biāo)對比兩組之間血清PCT、C-反應(yīng)蛋白（CRP）、IL-6、IL-13、IL-17A 和血液白細(xì)胞計數(shù)、嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)、紅細(xì)胞沉降率水平的差異；分析各觀察指標(biāo)與不同GOLD分級的相關(guān)性。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法采用SPSS 21.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)處理與分析，經(jīng)正態(tài)性檢驗和方差性檢驗，呈正態(tài)分布的計量資料以計量表示，進(jìn)行兩個獨立樣本的t檢驗，配對樣本的比較采用配對t檢驗；呈非正態(tài)分別的計量資料以中位數(shù)（四分位數(shù)）［M（P25，P75）］表示，各組總體水平差異采用Kruskal-Wallis 法檢驗。兩個獨立樣本的比較采用Mann-WhitneyU檢驗，配對樣本的比較采用Wilcoxon 檢驗，相關(guān)性分析采用Person 相關(guān)分析，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 COPD 穩(wěn)定期和急性期的感染相關(guān)血液指標(biāo)的比較COPD 穩(wěn)定期和急性期之間CRP、血沉（ESR）、PCT、白細(xì)胞計數(shù)（WBC）、中性粒細(xì)胞計數(shù)（Neu）、IL-6、IL-13和IL-17A的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01），嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）見表1。COPD 急性期CRP、ESR、PCT、白細(xì)胞計數(shù)、中性粒細(xì)胞計數(shù)、IL-6、IL-13 和IL-17A 均顯著高于COPD穩(wěn)定期（P＜0.05）見表1。

表1 COPD穩(wěn)定期和急性期的感染相關(guān)血液指標(biāo)

2.2 IL-6、IL-13 和IL-17A 與GOLD 分級的相關(guān)分析和比較經(jīng)直線相關(guān)性分析，隨著GOLD 分級的級別增高，急性期病人血清IL-13 和IL-17A 是增高的，GOLD 分級與急性期病人血清IL-13 呈正相關(guān)（r=0.58，P＜0.01），與IL-17A水平呈正相關(guān)（r=0.53，P＜0.01），與IL-6水平不相關(guān)（r=0.25，P=0.114）。GOLD-3 和GOLD-4 急性期病人血清IL-17A 水平顯著高于GOLD-1 和GOLD-2（t=-4.78，P＜0.01），GOLD-3 和GOLD-4 血清IL-13 水平明顯高于GOLD-1 和GOLD-2（Z=-2.47，P=0.014），GOLD 分級各組血清IL-6 水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。穩(wěn)定期病人血清IL-17A 與GOLD 分級差異有統(tǒng)計學(xué)意義（F=3.29，P＜0.05），其中穩(wěn)定期病人IL-17A 水平與GOLD 分級呈正相關(guān)（r=0.57，P＜0.01），GOLD-3 和GOLD-4 穩(wěn)定期病人血清IL-17A水平顯著高于GOLD-1 和GOLD-2（t=-2.50，P＜0.05），見表2。

表2 GOLD分級各組間血清IL-6、IL-13和IL-17A水平表達(dá)差異/［ng/L，M（P25，P75）］

3 討論

COPD 的病因和發(fā)病機(jī)制尚未發(fā)生完全解釋。COPD 目前認(rèn)為是一種氣道的慢性炎癥疾病，其特征是持續(xù)氣流受阻［4］。COPD 仍然是全世界患病率和死亡率的主要原因［5］。吸煙是COPD 進(jìn)展的主要危險因素，此外還有室內(nèi)外污染和遺傳因素。該疾病的特征是進(jìn)行性持續(xù)的氣道受限，臨床急性加重主要與細(xì)菌和病毒感染相關(guān)［3］。感染加重了病人的臨床癥狀導(dǎo)致運(yùn)動能力、肺功能降低和病死率增加［6-7］。臨床上AECOPD 主要是由下呼吸道的細(xì)菌感染引起，對COPD 病人僅憑臨床癥狀判斷是否合并細(xì)菌感染準(zhǔn)確性較低，主觀性強(qiáng)。臨床中常用的血常規(guī)、CRP 和PCT 可輔助診斷急性感染。本研究中AECOPD 病人治療前血清CRP 水平顯著高于治療后和對照組。但臨床實際運(yùn)用發(fā)現(xiàn)CRP 的特異性較低，因此英國胸科協(xié)會（BTS）指南不推薦使用CRP 作為肺部感染嚴(yán)重程度的標(biāo)志物［8］。PCT 作為一個全身細(xì)菌感染的特異性生物標(biāo)志物，但機(jī)體受創(chuàng)傷后也發(fā)現(xiàn)有PCT 升高，本研究AECOPD 病人血清經(jīng)過抗菌治療后顯著降低。目前臨床已常規(guī)使用PCT 指導(dǎo)對AECOPD、社區(qū)獲得性肺炎和膿毒癥病人的經(jīng)驗抗菌治療，同時可輔助評價經(jīng)驗抗菌療法的療效［9］。

AECOPD 病人細(xì)菌感染時巨噬細(xì)胞不能及時清除凋亡細(xì)胞及細(xì)菌，從而引起嚴(yán)重炎癥反應(yīng)，造成炎性細(xì)胞和炎性遞質(zhì)如IL-13、IL-17、IL-8、IL-6，及腫瘤壞死因子（TNF-α）等升高，這些炎癥遞質(zhì)可以破壞肺組織的正常結(jié)構(gòu)、促進(jìn)中性粒細(xì)胞的炎癥反應(yīng)［10-11］。因此，這些炎癥相關(guān)的炎性因子指標(biāo)聯(lián)合診斷可能成為有效診斷的血清學(xué)標(biāo)志物，并可指導(dǎo)AECOPD 的治療及療效評估。目前研究表明COPD 急性加重期的炎癥反應(yīng)的病理生理機(jī)制是由大量炎性細(xì)胞包括中性粒細(xì)胞，巨噬細(xì)胞聚集于呼吸氣道及肺部終端組織內(nèi)部，釋放各種炎性遞質(zhì)如IL-8，TNF-α，IL-6，IL-13，IL-17 等最終造成肺部損傷［11-12］。IL-6 是急性促進(jìn)炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子，可誘導(dǎo)細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞的增殖分化。IL-13 主要由Th2（CD4+）細(xì)胞分泌產(chǎn)生的，是一種具有免疫調(diào)節(jié)功能的細(xì)胞因子，參與多種免疫細(xì)胞因子的調(diào)控［12］。在COPD 中，IL-13 的主要生物學(xué)作用直接和間接導(dǎo)致氣道高反應(yīng)性、嗜酸粒細(xì)胞性炎癥、支氣管杯狀細(xì)胞黏液分泌增多，引發(fā)氣道管壁及周圍炎癥，破壞與修復(fù)持續(xù)存在，最終導(dǎo)致氣管狹窄，肺氣腫形成［12-14］。目前研究發(fā)現(xiàn)血清IL-13 可以作為COPD 氣道狹窄的生物學(xué)標(biāo)志物［15-16］，給臨床在今后治療及監(jiān)測COPD帶來了新的契機(jī)［17］。在本組研究中急性期COPD病人隨著GOLD 分級的級別增高，血清IL-13 逐漸增高，與GOLD 分級呈正相關(guān)，GOLD Ⅲ和Ⅳ級血清IL-13 水平明顯高于GOLD Ⅰ和Ⅱ。IL-17 主要由外周血T 細(xì)胞（尤其是Th17 細(xì)胞）產(chǎn)生，IL-17 是體內(nèi)最重要的促炎因子之一，參與機(jī)體多項炎癥反應(yīng)［18］。急性期和穩(wěn)定期COPD 病人血清IL-17A均有較高水平，而COPD 病人血清中IL-17A 升高的原因是與Th17（T-helper cell 17，Th17）細(xì)胞和產(chǎn)IL-17 的CD8+細(xì)胞（IL-17-producing CD8+T-cellsT，c17）數(shù)增多相關(guān)［19］。研究證實COPD 病人氣道痰中高濃度水平IL-17A 與中性粒細(xì)胞趨化因子CXCL8、IL-6 和氣道阻塞相關(guān)，IL-17A 高表達(dá)于COPD病人氣道壁和肺組織中的Th17 和Tc17 細(xì)胞［19-20］。IL-17A 通過誘導(dǎo)人表皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等多種效應(yīng)細(xì)胞分泌IL-6、IL-8 和G-CSF，促進(jìn)人成纖維細(xì)胞表達(dá)ICAM-1，趨化中性粒細(xì)胞形成炎癥反應(yīng)和促進(jìn)血管形成，從而加重氣道反應(yīng)［18-22］。目前已有的研究證實IL-17 和IL-6 在內(nèi)的炎癥因子與氣道炎癥反應(yīng)和重塑呈正相關(guān)［23］。AECOPD 病人血清IL-17A 水平顯著高于穩(wěn)定期，GOLD Ⅲ和Ⅳ級血清IL-17A 水平顯著高于GOLDⅠ和Ⅱ。血清IL-17A 水平反映了COPD 急性發(fā)作期中炎癥反應(yīng)過程，也佐證了IL-17 與氣道炎癥反應(yīng)和重塑密切相關(guān)，可以成為COPD 急性加重的臨床觀察重要指標(biāo)。

參與COPD 的分子和細(xì)胞機(jī)制尚不完全清楚，目前臨床沒有有效的藥物治療、預(yù)防和控制COPD的進(jìn)展。近年來對該疾病的治療中使用長效支氣管擴(kuò)張劑，但是這類藥物不能減少肺部黏膜和氣道的慢性炎癥反應(yīng)，而廣譜抗炎藥的使用如皮質(zhì)類固醇均出現(xiàn)治療敏感性下降，由于部分病人血清中IL-17A 增多導(dǎo)致糖皮質(zhì)激素受體β（glucocorticoid receptor-beta，GR-beta）上調(diào)，從而使糖皮質(zhì)激素治療的敏感性下降［24］。然而在COPD 穩(wěn)定期病人血清IL-17A 水平與GOLD 分級呈正相關(guān)，GOLD Ⅲ和Ⅳ級穩(wěn)定期病人血清IL-17A 水平顯著高于GOLDⅠ和Ⅱ，檢測血清IL-17A 水平在一定程度上間接反應(yīng)GOLD 分級，給治療帶來了新契機(jī)，因而抑制IL-17A 的產(chǎn)生將成為COPD 病人治療的新靶點。

總的來說，COPD 以進(jìn)行性持續(xù)的氣道受限為特征，血清IL-13、IL-17A 升高與GOLD 分級相關(guān)，而在急性加重期病人細(xì)菌感染時引起嚴(yán)重炎癥反應(yīng)，造成炎性細(xì)胞和炎性遞質(zhì)增多導(dǎo)致肺組織和肺功能的損傷，檢測IL-6、IL-13 和IL-17A 相關(guān)細(xì)胞因子可指導(dǎo)COPD 病人的管理和治療，將給臨床在今后治療及監(jiān)測COPD帶來了新的契機(jī)。