曾子航 陳燕 龍穎姣

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，簡(jiǎn)稱(chēng)“慢阻肺”) 由于其高患病率、高致殘率及高病亡率已成為世界公共衛(wèi)生的挑戰(zhàn)。全球疾病負(fù)擔(dān)研究顯示，2017年和2018年全球約有2.994億成年人罹患慢阻肺，估計(jì)造成323萬(wàn)例患者死于慢阻肺及其相關(guān)疾病[1-2]。而在我國(guó)20歲以上的人口中，慢阻肺的患病率已達(dá)8.6%，患病數(shù)接近1億例[3]。且隨著發(fā)展中國(guó)家吸煙率的上升和高收入國(guó)家人口的老齡化，慢阻肺的患病率將在未來(lái)40年內(nèi)進(jìn)一步上升。

慢阻肺的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，目前對(duì)其細(xì)胞和分子機(jī)制尚不完全清楚，使得以“慢阻肺”或“哮喘”等診斷標(biāo)簽進(jìn)行治療的局限性正變得越來(lái)越明顯。因此，Agusti等[4]提出了一種基于“可治療特征”的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)策略，即不依靠慢阻肺或哮喘的診斷標(biāo)記去進(jìn)行治療，而是根據(jù)存在的可治療特征來(lái)治療氣道疾病。氣道炎癥是慢阻肺可治療的病理特征之一，可導(dǎo)致慢阻肺患者持續(xù)的氣道癥狀和不可逆轉(zhuǎn)的氣流阻塞[5]，與慢阻肺的發(fā)生發(fā)展和病亡率密切相關(guān)[6]。但目前的診斷方法不能體現(xiàn)出慢阻肺患者氣道炎癥異質(zhì)性的特點(diǎn)，導(dǎo)致針對(duì)氣道炎癥的治療效果不佳。近年來(lái)，流行病學(xué)研究及大量臨床試驗(yàn)表明，血嗜酸性粒細(xì)胞水平不僅與吸入性糖皮質(zhì)激素治療慢阻肺的反應(yīng)相關(guān)，也與疾病惡化的風(fēng)險(xiǎn)、病亡率和住院時(shí)間有關(guān)[5,7]，但仍無(wú)法準(zhǔn)確定位診治嗜酸性粒細(xì)胞炎癥的方法如何在慢阻肺診治過(guò)程中發(fā)揮作用。因此，筆者從以下幾個(gè)方面為嗜酸性粒細(xì)胞作為慢阻肺潛在生物標(biāo)志物和可治療特征為慢阻肺診治提供參考。

一、嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺

慢阻肺存在多種炎癥表型，分別為中性粒細(xì)胞型、嗜酸性粒細(xì)胞型、嗜酸性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞混合型、粒細(xì)胞缺乏型[8-9]。由于嗜酸性粒細(xì)胞的分布和范圍因研究人群而異，并受年齡、吸煙史和合并癥等因素影響，使得嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺并沒(méi)有統(tǒng)一的定義，但已有大量的研究證實(shí)其較高的發(fā)病率及對(duì)患者的健康危害。研究顯示，有10%～40%的慢阻肺患者被證實(shí)在痰液、支氣管肺泡灌洗液和支氣管活檢樣本或血液標(biāo)本中存在嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量增加及2型(T2)氣道炎癥轉(zhuǎn)錄組增加的特征[5,10]，并通常與非感染性惡化相關(guān)[11]。另外，約1/5的急性加重期慢阻肺與嗜酸性粒細(xì)胞增多相關(guān)[12-13]，患者的氣道活檢組織和痰液檢查均顯示嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量明顯高于穩(wěn)定期慢阻肺，并且急性期水平升高的患者發(fā)生并發(fā)癥、再次急性發(fā)作、肺炎、住院時(shí)間延長(zhǎng)和病亡率升高的風(fēng)險(xiǎn)可能更高[13-18]。同時(shí)，氣道嗜酸性粒細(xì)胞增多癥還會(huì)增加氣道重塑的風(fēng)險(xiǎn)[11]。盡管有研究認(rèn)為，血嗜酸性粒細(xì)胞和慢阻肺之間相關(guān)性較小[19]，但可能與研究對(duì)象納入了輕度和已經(jīng)接受治療的慢阻肺患者，低估了嗜酸性粒細(xì)胞與慢阻肺的相關(guān)性有關(guān)。進(jìn)一步對(duì)“COPD的遺傳流行病學(xué)隊(duì)列(COPD Gene)”[16]和“縱向評(píng)估慢阻肺以確定預(yù)測(cè)性替代終點(diǎn)隊(duì)列(ECLIPSE)”[10]進(jìn)行分層研究證實(shí)，有慢阻肺頻繁急性加重發(fā)作史的受試者血液中的嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)較無(wú)頻繁急性加重史的慢阻肺患者增加。因此，了解嗜酸性粒細(xì)胞是如何參與慢阻肺氣道炎癥的機(jī)制對(duì)于理解并利用慢阻肺嗜酸性粒細(xì)胞表型進(jìn)行個(gè)體化治療至關(guān)重要。

嗜酸性粒細(xì)胞是由Heinrich Caro在1874年首次發(fā)現(xiàn)，由雙葉核和大的嗜酸細(xì)胞質(zhì)顆粒組成，是CD34+髓系祖細(xì)胞在健康骨髓中產(chǎn)生的[20]。嗜酸性粒細(xì)胞炎癥的發(fā)生機(jī)制尚不完全清楚，可能是先天免疫和適應(yīng)性免疫的結(jié)果，包括：(1)過(guò)敏性嗜酸性粒細(xì)胞炎癥：由 CD4+輔助型T細(xì)胞2(T helper 2 cell，Th2)和細(xì)胞因子[如白細(xì)胞介素-4(IL-4)、IL-5和IL-13]驅(qū)動(dòng)，這種表型通?？梢杂商瞧べ|(zhì)激素控制。(2)非過(guò)敏性嗜酸性粒細(xì)胞炎癥：可能歸因于Ⅱ型天然免疫細(xì)胞(ILC2)產(chǎn)生IL-5的結(jié)果[21-22]。IL-5是嗜酸性粒細(xì)胞存活和成熟的專(zhuān)性細(xì)胞因子，能夠促進(jìn)造血干細(xì)胞向成熟的嗜酸性粒細(xì)胞分化[23]。一旦成熟，嗜酸性粒細(xì)胞就進(jìn)入體循環(huán)，并主要遷移到胃腸道和胸腺，使得體循環(huán)中的嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量通常很低，僅占白細(xì)胞計(jì)數(shù)的1%～4%[23]。正常狀況下，嗜酸性粒細(xì)胞沿血流流動(dòng)并僅接觸支氣管血管內(nèi)皮細(xì)胞，只有在炎癥反應(yīng)的背景下，炎癥信號(hào)才會(huì)誘導(dǎo)支氣管血管內(nèi)皮和上皮間的黏附分子激活，體循環(huán)中的嗜酸性粒細(xì)胞才能被免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞和趨化因子募集到氣道中[24]，導(dǎo)致嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)氣道，并釋放嗜酸性陽(yáng)離子蛋白(eosinophil cationic protein, ECP)和嗜酸性粒細(xì)胞過(guò)氧化物酶(EPO)等細(xì)胞毒性顆粒產(chǎn)物，以及多種趨化因子及細(xì)胞因子[25-26]，進(jìn)一步加重氣道炎癥[27]。此外，IL-13能夠與IL-4共同誘導(dǎo)產(chǎn)生免疫球蛋白(IgE)和趨化因子，從而將嗜酸性粒細(xì)胞募集到疾病部位。Doyle等[28]研究表明，Th2產(chǎn)生的IL-13能夠促進(jìn)肺泡巨噬細(xì)胞分泌基質(zhì)金屬蛋白酶-12(MMP-12)增加，導(dǎo)致肺泡腔增大和肺氣腫形成。同樣，在慢性氣道疾病患者中，肺泡嗜酸性粒細(xì)胞增多也與MMP-12的水平升高相關(guān)[29]。而對(duì)于IL-33來(lái)說(shuō)，雖然其不能直接導(dǎo)致嗜酸性粒細(xì)胞增多，但I(xiàn)L-33是一種由“受損”的內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子，可作為T(mén)h2型反應(yīng)的誘導(dǎo)劑激活肥大細(xì)胞，并能刺激嗜酸性粒細(xì)胞趨化蛋白的釋放和IL-13的產(chǎn)生，也可能參與了嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺的發(fā)病過(guò)程[30]。

二、嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺的診斷

慢阻肺的異質(zhì)性給疾病診斷及預(yù)后管理帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。一個(gè)可以識(shí)別慢阻肺表型、方便測(cè)量的生物標(biāo)志物對(duì)于改善患者預(yù)后有著積極的作用。正確使用生物標(biāo)志物有助于精準(zhǔn)治療慢阻肺患者，改善患者預(yù)后。起初，人們對(duì)于氣道炎癥的了解來(lái)源于手術(shù)切除獲得的肺標(biāo)本，現(xiàn)在可以通過(guò)支氣管鏡直接在氣管壁上采樣，或者通過(guò)近端支氣管沖洗在大氣道腔中或者通過(guò)支氣管肺泡灌洗在較小的遠(yuǎn)端氣道中采樣。但這些方法均是侵入性的，易對(duì)患者氣道造成刺激及損傷，不適宜慢阻肺患者的常規(guī)氣道炎癥評(píng)估[31]。

自從Brown[32]在臨床上使用痰細(xì)胞學(xué)來(lái)探索氣道炎癥以來(lái)，便被認(rèn)為是評(píng)估氣道嗜酸性粒細(xì)胞炎癥最可靠的方法，并確定了人群中正常痰液中嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)范圍。但是評(píng)估患者痰液樣本在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性且耗時(shí)，結(jié)果也可能缺乏可重復(fù)性。也就是說(shuō)，一些患者不能自發(fā)生痰，可能需要高滲鹽水誘導(dǎo)而獲得樣本[33]。然而，痰液誘導(dǎo)可能會(huì)導(dǎo)致一些患者的支氣管收縮，這對(duì)于氣流受限非常嚴(yán)重的患者和急性加重期慢阻肺患者絕對(duì)是不可行的。因此，使用血液嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)作為識(shí)別嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺表型的替代指標(biāo)獲得了臨床醫(yī)生的廣泛支持[34]。

血嗜酸性粒細(xì)胞的量化具有無(wú)需額外資源、時(shí)間或設(shè)備，且可常規(guī)化檢測(cè)的特點(diǎn)，其外周血水平與加重期的風(fēng)險(xiǎn)存在相關(guān)性[10,33,35]。流行病學(xué)研究數(shù)據(jù)和大量臨床試驗(yàn)事后分析表明，血嗜酸性粒細(xì)胞水平不僅可以預(yù)測(cè)糖皮質(zhì)激素的治療效果，還與慢阻肺患者急性加重的風(fēng)險(xiǎn)、病亡率及住院時(shí)長(zhǎng)相關(guān)[7,17,36-37]。Singh等[38]引入了血嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)作為生物標(biāo)志物，以指導(dǎo)吸入性糖皮質(zhì)激素治療預(yù)防急性加重，觀察效果良好。但在ECLIPSE研究中發(fā)現(xiàn)，只有37%的慢阻肺患者在3年的隨訪過(guò)程中血嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)一致[11]，說(shuō)明個(gè)體血嗜酸性粒細(xì)胞水平并不是持續(xù)穩(wěn)定的，會(huì)受到藥物和合并癥等因素的影響，但總體研究結(jié)果仍支持使用重復(fù)測(cè)量血嗜酸性粒細(xì)胞水平來(lái)識(shí)別嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺表型[39]。

除了血嗜酸性粒細(xì)胞外，還有其他替代標(biāo)志物可以檢測(cè)氣道嗜酸性粒細(xì)胞。如呼出氣一氧化氮分?jǐn)?shù)(FeNO)是哮喘中2型氣道炎癥常用的非侵入性標(biāo)志物，是指導(dǎo)皮質(zhì)類(lèi)固醇治療的工具[40]，但由于吸煙和氧化應(yīng)激可能明顯降低FeNO值，使其在慢阻肺中的效用受到限制[41]。ECP的血液水平也可能是氣道嗜酸性粒細(xì)胞增多的另一個(gè)標(biāo)志物。有研究發(fā)現(xiàn)，較高的血漿ECP水平與慢阻肺加重的負(fù)擔(dān)密切相關(guān)[42]，但其他研究并未發(fā)現(xiàn)血液ECP濃度與血嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)之間的關(guān)系[43]，故ECP能否作為新的標(biāo)志物仍需進(jìn)一步探索。

三、嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺的治療

(一)吸入性糖皮質(zhì)激素

吸入性糖皮質(zhì)激素已用于治療慢阻肺40余年，當(dāng)與其他藥物如長(zhǎng)效β受體激動(dòng)劑(LABA)聯(lián)合使用時(shí)，在改善患者肺功能、總體健康狀況、6 min步行距離和惡化頻率方面均具有一定的益處[38]。然而，長(zhǎng)期進(jìn)行吸入性糖皮質(zhì)激素治療可能會(huì)產(chǎn)生一些藥物不良反應(yīng)，誘發(fā)骨質(zhì)疏松癥、糖尿病和白內(nèi)障等疾病[44]，還會(huì)增加慢阻肺患者罹患肺炎的風(fēng)險(xiǎn)[45]。但對(duì)嗜酸性粒細(xì)胞氣道炎癥為主的慢阻肺患者可能獲益最多[10，46-47]，并且還可以根據(jù)痰嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)指導(dǎo)糖皮質(zhì)激素治療，達(dá)到減少患者住院時(shí)間的目的[46]。GOLD指南[48]推薦吸入性糖皮質(zhì)激素適用于有明顯惡化風(fēng)險(xiǎn)和血嗜酸性粒細(xì)胞增加的患者，這種關(guān)聯(lián)的證據(jù)來(lái)自對(duì)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的一系列事后分析[38]。Pavord等[49]對(duì)持續(xù)時(shí)間至少為1年的3項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究進(jìn)行了事后分析，發(fā)現(xiàn)與使用安慰劑或長(zhǎng)效抗膽堿能拮抗劑(LAMA)相比較，對(duì)于治療前血嗜酸性粒細(xì)胞水平升高的患者，吸入性糖皮質(zhì)激素聯(lián)合長(zhǎng)效β受體激動(dòng)劑的治療效果更好，表明血嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)可用于預(yù)測(cè)急性加重風(fēng)險(xiǎn)及急性期對(duì)于皮質(zhì)類(lèi)固醇治療的反應(yīng)。盡管糖皮質(zhì)激素治療后的獲益大于風(fēng)險(xiǎn)，但仍不能低估這些風(fēng)險(xiǎn)，尤其是對(duì)治療誘發(fā)肺炎的風(fēng)險(xiǎn)。此外，現(xiàn)有證據(jù)均基于事后研究，目前并沒(méi)有開(kāi)展隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)以評(píng)估嗜酸性粒細(xì)胞引導(dǎo)的吸入性糖皮質(zhì)激素治療慢阻肺的效果。

(二)靶向治療

由于嗜酸性粒細(xì)胞氣道炎癥是由致病因子刺激細(xì)胞分泌IL-4、IL-5及IL-13等細(xì)胞因子介導(dǎo)產(chǎn)生，因此，針對(duì)這些細(xì)胞因子開(kāi)放的單克隆抗體的靶向治療引起了學(xué)界的重視。

1.抗IL-5治療：目前，有3種美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)的抗IL-5治療的單克隆抗體，分別是美泊利珠單抗、貝那利珠單抗及瑞利珠單抗。但目前僅開(kāi)展了對(duì)美泊利珠單抗、貝那利珠單抗在慢阻肺治療中的研究。

美泊利珠單抗是一種針對(duì)IL-5 的完全人源化的免疫球蛋白，可防止其與嗜酸性粒細(xì)胞表面的IL-5受體α亞基(IL-5Rα)的α鏈結(jié)合[50]，還可防止IL-5受體復(fù)合物的形成并阻斷信號(hào)通路的激活，減少嗜酸性粒細(xì)胞的產(chǎn)生或使其不能完全成熟。其藥代動(dòng)力學(xué)與劑量和時(shí)間無(wú)關(guān)，半衰期約為20 d。Dasgupta等[51]對(duì)18例40～80歲中重度慢阻肺患者進(jìn)行了一項(xiàng)為期6個(gè)月的單中心、雙盲、隨機(jī)、安慰劑對(duì)照試驗(yàn)，以評(píng)估美泊利珠單抗注射液(750 mg/月)或安慰劑對(duì)伴有持續(xù)性痰/血嗜酸性粒細(xì)胞增多的慢阻肺患者的影響。研究發(fā)現(xiàn)，使用美泊利珠單抗治療組的痰/血嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)較安慰劑組明顯減少，但是并沒(méi)有改善肺功能急性加重頻率。另有兩項(xiàng)大型隊(duì)列研究評(píng)估了美泊利珠單抗與安慰劑對(duì)頻繁急性加重慢阻肺嗜酸性粒細(xì)胞表型患者的療效和安全性[52-53]，這兩項(xiàng)Ⅲ期臨床試驗(yàn)分別是“美泊利珠單抗與安慰劑作為頻繁急性加重慢阻肺患者的附加治療(METREX)研究”和“美泊利珠單抗與安慰劑作為以嗜酸性粒細(xì)胞水平增高為特征的頻繁急性加重慢阻肺患者的附加治療(METREO)研究”，但兩項(xiàng)研究的結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)美泊利珠單抗的預(yù)期療效[54]。

貝那利珠單抗是人源化非巖藻糖基化抗IL-5Rα單克隆抗體，既可以通過(guò)與IL-5Rα受體結(jié)合來(lái)阻止IL-5的信號(hào)傳導(dǎo)[55]，也可以與釋放促凋亡蛋白(如顆粒酶和穿孔素)的自然殺傷細(xì)胞結(jié)合，使嗜酸性粒細(xì)胞直接消耗。一項(xiàng)在101例40～85歲伴有痰嗜酸性粒細(xì)胞增高的中重度氣道疾病患者中開(kāi)展的Ⅱ期、雙盲、隨機(jī)、安慰劑對(duì)照研究評(píng)估了貝那利珠單抗對(duì)慢阻肺的治療效果，發(fā)現(xiàn)貝那利珠單抗并未明顯改善慢阻肺的急性加重頻率，也沒(méi)有觀察到使用貝那利珠單抗和未使用貝那利珠單抗患者健康狀況方面的差異[56]。

最近，循證醫(yī)學(xué)(Cochrane)數(shù)據(jù)庫(kù)分析了6項(xiàng)研究，其中5542例慢阻肺受試者被隨機(jī)分配接受了抗IL-5治療，結(jié)果表明美泊利珠單抗可能降低了嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)>150個(gè)/μl 患者的中重度急性加重的年發(fā)生率，貝那利珠單抗降低了嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)>220 個(gè)/μl 患者的住院率[57]。因此，盡管在抗IL-5治療的個(gè)別研究中未能顯示出明顯的益處，但總的研究數(shù)據(jù)表明，通過(guò)適當(dāng)?shù)幕颊哌x擇，一組高度特異性的慢阻肺患者可能會(huì)受益于抗IL-5治療。

2.抗IL-4/IL-13治療：由于IL-4和IL-13的受體共享相同的α鏈，因此，針對(duì)IL-4和IL-13受體的α鏈的抗體會(huì)明顯影響兩者水平[58]。目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了3種抗IL-4/IL-13抗體，分別為杜匹魯單抗、雷布利珠單抗及曲洛金單抗[59]。這幾種治療抗體在哮喘中的治療效果已得到肯定，但在慢阻肺中評(píng)價(jià)其治療效果的研究還較少。例如，一項(xiàng)評(píng)估杜匹魯單抗在伴發(fā)氣道疾病2型炎癥的中重度慢阻肺患者中的療效、安全性和耐受性的關(guān)鍵研究(BOREAS研究)(NCT03930732)， 以及最近在慢阻肺頻繁急性加重的患者中進(jìn)行的一項(xiàng)用雷布利珠單抗治療的Ⅱ期、雙盲、隨機(jī)、安慰劑對(duì)照試驗(yàn)(NCT02546700)等，這些研究將為慢阻肺治療提供一些新的見(jiàn)解[60]。

小 結(jié)

慢阻肺是一種具有多種表型異質(zhì)性的疾病，這一事實(shí)導(dǎo)致了針對(duì)特定病理機(jī)制的新治療靶點(diǎn)的研究成為可能。為了探討此類(lèi)治療的效果，需要生物標(biāo)志物來(lái)識(shí)別最適合患者。血液嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)已成為確定慢阻肺嗜酸性粒細(xì)胞表型患者的標(biāo)志物。盡管存在相互矛盾的證據(jù)，但血液嗜酸性粒細(xì)胞似乎可以預(yù)測(cè)慢阻肺的急性加重和對(duì)一些抗炎藥物(如吸入性糖皮質(zhì)激素)的反應(yīng)。IL-5、IL-4及IL-13是在哮喘和慢阻肺中驅(qū)動(dòng)嗜酸性粒細(xì)胞氣道炎癥的重要效應(yīng)細(xì)胞因子，并已在哮喘靶向治療中證實(shí)了此類(lèi)藥物在嚴(yán)重嗜酸性粒細(xì)胞性哮喘中的有效性和安全性。故一些大型臨床試驗(yàn)已經(jīng)開(kāi)始評(píng)估這些靶向藥在嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺中的作用。但這些研究的初步數(shù)據(jù)令人失望，可能是由于招募的慢阻肺患者血嗜酸性粒細(xì)胞的臨界值與哮喘研究中使用的臨界值相似。因此，未來(lái)的研究需要對(duì)入組患者的納入標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，以便更好地選擇對(duì)此類(lèi)治療有效的慢阻肺患者。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突