诱导痰中白介素13对哮喘患者的临床意义研究

石寒冰，赵 焕，毕红霞

全球哮喘患者造成的经济负担超过了结核病、艾滋病造成的经济负担的总和。哮喘是由多种细胞 (如嗜酸粒细胞、肥大细胞、T细胞、中性粒细胞、气道上皮细胞等)和细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病。白介素13(IL－13)被认为是参与哮喘的主要细胞因子，与哮喘的发病密切相关。诱导痰能客观而又直接地反映气道炎症，为明确该技术的实际应用价值，本研究通过对IL－13质量浓度的测定，判断支气管哮喘的分期以及指导临床治疗。

1 资料与方法

1.1 一般资料 按1997年中华医学会呼吸病学分会哮喘学组制定的支气管哮喘诊断标准，将2005年10月—2010年1月齐齐哈尔医学院附属第三医院呼吸科门诊及住院的支气管哮喘患者按发作程度分为重度组、轻～中度组和缓解组。其中重度组12例，男6例，女6例;年龄22～82岁，平均 (55±15)岁。轻～中度组12例，男7例，女5例;年龄21～78岁，平均 (54±19)岁。缓解组10例，男6例，女4例;年龄42～75岁，平均 (61±12)岁。均为急性发作期患者症状体征消失，并维持4周以上。选择同期在我院行健康体检的正常人为对照组10例，其中男5例，女5例;年龄30～81岁，平均(56±17)岁。4组受检者的性别、年龄间有均衡性。

1.2 方法 于清晨采空腹静脉血3 ml，分为2管，1管送血常规行细胞分类计数，另1管以3 000 r/min离心10 min，留取上清液于－20℃冰箱保存，待测IL－13。然后刷牙，用0.9%氯化钠溶液漱口后吸入沙丁胺醇气雾剂以防止哮喘加重，以4.0%的氯化钠溶液进行超声雾化吸入，10～20 min后嘱患者深咳，将咳痰收集于痰盒中。取1 ml痰置于10 ml试管中，加入4倍体积的0.1%二硫苏糖醇溶液，用漩涡振荡器震荡10 min，使痰液中黏液分解，成为均匀一致的痰溶液。用离心机3 000 r/min离心10 min。留取上清液于－20℃冰箱保存待测IL－13，沉渣行细胞分类及计数。

1.3 观察指标

1.3.1 肺功能指标 第一秒用力呼气容积 (FEV1)、第一秒用力呼气容积与用力肺活量的比值 (FEV1/FVC)、呼气峰流速(PEF)。

1.3.2 血清及诱导痰中IL－13和白细胞分类。

1.4 统计学方法 采用SPSS 12.0软件包进行统计学分析，计量资料用 (x－±s)表示，组间比较采用方差分析，两组比较采用t检验，两变量之间关系采用直线相关分析。

2 结果

2.1 4组诱导痰中IL－13与细胞分类的比较 4组受检者痰中IL－13、嗜酸粒细胞、单核巨噬细胞水平比较，差异均有统计学意义 (P＜0.01)。其中痰IL－13重度组较轻～中度组增高，而且二者分别高于缓解组和对照组，缓解组高于对照组，差异均有统计学意义 (P＜0.05)。重度组诱导痰的嗜酸粒细胞分别高于轻～中度组、缓解组及对照组，而轻～中度组与缓解组比较，差异无统计学意义 (P＞0.05)。单核巨噬细胞缓解组和对照组均高于重度组和轻～中度组，差异均有统计学意义 (P＜0.05)。4组痰的中性粒细胞分数比较，差异无统计学意义 (P＞0.05，见表1)。

表1 4组诱导痰中IL－13及白细胞分类分数的比较 (x－±s)Table 1 Comparison of blood cells classification scores and IL－3 in four groups induced sputum

2.2 4组肺功能的比较 所测FEV1、FEV1/FVC、PEF值均在吸入沙丁胺醇及痰诱导前0.5 h内完成。4组受检者的FEV1、FEV1/FVC、PEF的水平比较，差异均有统计学意义(P＜0.001，见表2)。

2.3 诱导痰中IL－13水平与白细胞分类的相关性 诱导痰中IL－13水平与嗜酸粒细胞分数呈正相关 (r=0.598，P＜0.01)，与单核巨噬细胞分数呈负相关 (r=－0.490，P＜0.01)，与中性粒细胞分数无直线关系 (r=0.60，P=0.70)。

2.4 血清IL－13水平与外周血白细胞分类相关性 血清中IL－13水平与嗜酸粒细胞分数呈正相关 (r=0.324，P＜0.05)，与中性粒细胞分数、淋巴细胞分数呈负相关 (r值分别为－0.308和－0.399，P＜0.05)，与单核巨噬细胞分数无直线关系 (r=－0.210，P＞0.05)。

2.5 诱导痰与血清中IL－13水平及其相关性分析 4组分别进行诱导痰IL－13及血清IL－13水平的比较，差异均无统计学意义 (P＞0.05)。痰IL－13与血清IL－13水平均呈正相关(P＜0.05，见表3)。

表2 4组肺功能指标的比较 (x－±s)Table 2 Comparison of pulmonary function index in four groups

表3 4组诱导痰中IL－13与血清IL－13相关性Table 3 Correlation between IL－13 of induced sputum and serum IL－13 in four groups

2.6 诱导痰与血中嗜酸粒细胞分数及其相关性分析 重度组、轻～中度组患者诱导痰与血中嗜酸粒细胞分数的比较，差异均有统计学意义 (P＜0.01)。缓解组、对照组诱导痰与血中嗜酸粒细胞分数的比较，差异均无统计学意义 (P＞0.05)。重度组、对照组诱导痰与血的嗜酸粒细胞分数均呈正相关 (P＜0.05);而轻－中度组、缓解组诱导痰与血中嗜酸粒细胞分数均无直线相关 (P＞0.05，见表4)。

2.7 IL－13与肺功能的相关性 血清及诱导痰中的IL－13均与FEV1、FEV1/FVC、PEF呈负相关性 (P＜0.01，见表5)。

2.8 嗜酸粒细胞与肺功能的相关性 诱导痰的嗜酸粒细胞与FEV1、FEV1/FVC、PEF均呈负相关 (P＜0.01)。而血中嗜酸粒细胞与 FEV1、FEV1/FVC、PEF均无直线相关 (P＞0.05，见表6)。

表4 4组诱导痰与血的嗜酸粒细胞分数的关系Table 4 Relationship ofacidophilic granulocyte scores between induced sputum and blood in four groups

表5 血及痰的IL－13与肺功能指标的相关性Table 5 Correlation between pulmonary function index and IL－13 in blood and sputum

表6 血及痰中嗜酸粒细胞与肺功能指标相关性Table 6 Correlation between pulmonary function index and acidophilic granulocyte in blood and sputum

3 讨论

哮喘的基本病理特征是气道慢性炎症，目前临床上多根据症状、肺功能、支气管激发试验等综合情况对支气管哮喘进行诊断和病情评估。许多试验证明哮喘的临床症状和肺功能的恶化远比气道炎症的改变晚，并且支气管舒张药物容易掩盖气道炎症的持续存在。因此，不能以哮喘症状的控制及肺功能的好转作为判断哮喘气道炎症控制的标准，而检测体液或组织的炎性细胞、炎性递质及细胞因子是评价气道炎症的最可靠方法。但迄今尚未有一项能正确反映哮喘气道炎症可靠而又准确的无创性指标。检测气道炎症的直接方法是:支气管镜活检、支气管冲洗、支气管肺泡灌洗及痰液检查。而前三项为有创检查患者不易接受。诱导痰与支气管肺泡灌洗液 (BALF)相比，前者是外周向中央自然浓缩的气道分泌物，而BALF主要来自一个肺亚段肺泡的分泌物并被灌洗液所稀释，同时又不可避免地使肺泡与血液成分交换而干扰液相指标。因此，诱导痰中的细胞成分及细胞因子应该更能代表多个近端支气管的炎症而不是肺泡炎症。本研究结果显示，即使处于缓解期的哮喘患者血清嗜酸粒细胞和IL－13水平及诱导痰的嗜酸粒细胞仍高于对照组。可见，痰诱导既是一种无创、安全、简便，又是可靠、依从性和重复性好的检测技术，能客观而又直接地反映气道炎症。

哮喘气道炎症的实质是炎性细胞的浸润和细胞因子等物质对气道细胞的损伤。其中嗜酸粒细胞是最重要的炎症效应细胞。嗜酸粒细胞有大量的低亲和力IgE受体，可通过IgE介导激活而释放胞质中的嗜酸粒细胞阳离子蛋白等毒性颗粒蛋白损伤靶器官，从而参与气道变应性炎症的调节。本研究结果显示哮喘组诱导痰的嗜酸粒细胞显著高于对照组，且重度组分别高于轻～中度组、缓解组及对照组。哮喘急性发作期，诱导痰的嗜酸粒细胞显著高于血清。说明嗜酸粒细胞参与哮喘的发病，可作为一个独立的指标来诊断哮喘和衡量哮喘病情，且痰液相对于血液可靠，血嗜酸粒细胞可能只对重度哮喘的评价有意义。本研究结果显示诱导痰嗜酸粒细胞与FEV1、FEV1/FVC、PEF均呈负相关，提示嗜酸粒细胞可能是哮喘发作时气道梗阻严重程度的重要因素。本研究结果还显示血嗜酸粒细胞与FEV1、FEV1/FVC、PEF均无直线相关关系。可见，通过检测嗜酸粒细胞评价哮喘的炎症程度，诱导痰优于血液。

支气管哮喘的病理生理学特点是CD4+T细胞产生两类细胞因子 (IL－4、IL－5)和IL－13的异常增多。许多研究证实IL－13可不依赖IL－4独立参与哮喘的病理生理过程［1－3］。通过转基因小鼠选择性表达IL－13对气道影响的研究，发现肺泡灌洗液中IL－13及肺组织中IL－13 mRNA水平升高，大小气道及周围组织出现炎症反应，并且表现显著的气道阻塞及气道高反应性，提示IL－13独立参与支气管哮喘的病理生理过程［4］。另外，哮喘患者的活化T细胞在72 h仍可检测出较高水平的IL－13 mRNA表达，提示IL－13在迟发相哮喘反应和气道变应性炎症的发生和发展中起到重要作用。本研究结果表明诱导痰和血清的IL－13水平在重度组与轻～中度组、发作患者与缓解患者、哮喘患者与健康人均有差异。并且，痰和血的IL－13水平呈正相关，即痰中的浓度越高，血清中的浓度也越高。但二者在同一组中并无差异，提示诱导痰和血清中IL－13具有一致性，可以相互评估。此结果与张晓云等［5］报道的支气管哮喘患者诱导痰IL－13显著高于血清有所不同。痰与血的IL－13均与PEF呈负相关，说明IL－13参与哮喘的炎症进展过程。因此，检测IL－13水平可作为临床诊断哮喘及判断病变严重程度和活动的指标之一。

本研究结果显示，诱导痰及血中IL－13水平与嗜酸粒细胞分数均呈正相关。许多研究一致认为IL－13、嗜酸粒细胞共同参与哮喘的病理生理过程［6－8］。IL－13通过调节血管黏附分子合成，刺激支气管黏膜选择性募集、归巢和激活炎性细胞介导嗜酸粒细胞浸润和AHR，延长嗜酸粒细胞的生存期，激活嗜酸粒细胞和作为趋化因子使其游出血管外进入呼吸道。另外，IL－13是促进气道上皮细胞表达嗜酸粒细胞趋化因子(Eotaxin)最强有力的细胞因子，它促进IL－5和Eotaxin在肺组织产生，而IL－5和Eotaxin共同作用提高嗜酸粒细胞在肺组织的集聚，促使嗜酸粒细胞向炎症区浸润，同时在变态反应早期阶段激活血嗜酸粒细胞，共同参与炎症反应。

综上所述，痰诱导是一种无创、简便、直接的检测手段，利用诱导痰检测支气管哮喘患者的气道炎症是一种安全、敏感、可靠的方法。诱导痰和血液的IL－13水平、嗜酸粒细胞对诊断哮喘、判断病情、评估疗效有一定指导意义。

1 吴斌，刘军麟，陈敏，等.白细胞介素13基因+1923C/T多态性与支气管哮喘患者发病及血浆总IgE水平的相关性 ［J］．中华结核和呼吸杂志，2004，27(10):665－671.

2 林晓明.白介素13在哮喘发病机制中的作用［J］．国际病理科学与临床杂志，2005，25(6):539－542.

3 Truyen E，Coteur L，Dilissen E，et al.Evaluation of airway inflammation by quantitative Th1/Th2 cytokinemRNA measurement in sputum of asthma patients［J］．Thorax，2006，61(8):202－208.

4 Zhu Z，Home RJ，Wang Z，et al.Pulmonary expression of interleukin－13 causes inflammation mucus hypersecretion，subepithelail fibrosis，physiologic abnormality and eotaxin production ［J］．J Clin Invest，1999，103(6):779－788.

5 张晓云，张焕萍，杜永成，等.支气管哮喘患者诱导痰白细胞介素13的检测及其临床意义 ［J］.中国实用内科杂志，2004，24(11):684－685.

6 Batra J，Rajpoot R，Ahluwalia J，et al.A hexanucleotide repeat upstream of eotaxin gene promoter is associated with asthma，serum total IgE and plasma eotaxin levels ［J］．JMed Genet，2007，44(6):397－403.

7 Nair P，Radford K，Fanat A，et al.The effectsof leptin on airway smooth muscle responses［J］．Am Jrespir Cell Mol Biol，2008，39(4):475－481.

8 Kabesch M，Schedel M，Carr D，et al.IL－4/IL－13 pathway genetics strongly influence serum IgE levels and childhood asthma［J］．Jallergy Clin Immunol，2006，117(2):269 －274.