慢性阻塞性肺病患者IL-21表达及其与其他细胞因子的相关性*

吴莹莹，许浦生(.广东省佛山市南海区第三人民医院 58000；.广州医科大学附属第二医院，



慢性阻塞性肺病患者IL-21表达及其与其他细胞因子的相关性*

吴莹莹1，许浦生2(1.广东省佛山市南海区第三人民医院 528000；2.广州医科大学附属第二医院，

广州 510000)

目的 探讨白细胞介素-21(IL-21)在慢性阻塞性肺疾病(COPD)炎性反应中的作用。方法 采用辅助性T 细胞1/2/17(Th1/Th2/Th17)定量抗体芯片检测稳定期COPD组、健康吸烟组、健康无吸烟组研究对象的血清IL-21、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)、白细胞介素-17(IL-17)、转化生长因子-β1(TGF-β1)等细胞因子的表达水平，并同时检测各组的肺通气功能。结果 稳定期COPD组患者IL-21的表达水平与IL-6、IL-10、TGF-β1呈显著正相关(r值分别为0.902、0.589、0.683，均P<0.01)；与IL-17也呈正相关(r=0.313，P<0.05)。结论 IL-21在COPD的发病过程中起重要促炎作用，可作为一种有效治疗手段。

慢性阻塞性肺疾病； IL-6； IL-10； IL-17； TGF-β1； IL-21

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种可以预防和治疗的常见病、多发病，COPD是以持续存在的气流受限为特征的呼吸道疾病，其气流受限为不完全可逆，病情呈逐年进展，且反复急性加重[1]。有研究表明，COPD的发生、发展与一些炎性细胞及其相关因子的失调密切相关，尤其是对辅助性T 细胞17(Th17)/Treg相关因子[2-3]。目前Th17/Treg相关细胞因子白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)、白细胞介素-17(IL-17)、转化生长因子-β1(TGF-β1)等在COPD发病机制中已有较明确的报道，但Th17分泌的细胞因子白细胞介素-21(IL-21)在COPD发病机制中尚未明确。本研究检测稳定期COPD患者血清IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1等细胞因子水平，以及IL-21与IL-6、IL-10、IL-17、TGF-β1的相关性分析，探讨IL-21在COPD炎性反应中的作用，提高对该病发生机制的认识。报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2013年1月至2014年1月在广州医科大学附属第二医院呼吸内科门诊确诊为COPD(标准参照2011年COPD全球倡议发布的“慢性阻塞性肺疾病全球策略”)、且3个月内无咳嗽、咳痰症状急性加重的患者为稳定期COPD组，共40例。收集同期该院体检中心健康体检者为健康对照组，再根据是否有吸烟史分为健康吸烟组(20例)、健康无吸烟组(20例)。所有研究对象均已被告知需研究的内容，并签署知情同意书。所有受试者均排除各种可能影响实验结果的疾病，如支气管扩张、支气管哮喘、肺结核、充血性心力衰竭、自身免疫性疾病等，且3个月内无使用全身激素(包括口服及静脉应用)，可使用β受体激动剂、抗胆碱能药物等支气管舒张剂。

1.2 方法

1.2.1 一般临床资料 所有研究对象的姓名、性别、年龄、电话、地址、职业、吸烟史、家族史、是否咳嗽、咳痰等相关症状。

1.2.2 外周血采集 抽取所有研究对象清晨空腹(禁食8 h或以上)外周血(肘部)，约5 mL，置于干燥管，自凝30 min后，3 000 r/min，离心10 min，吸取上清液摇匀，-80 ℃冰箱保存，同时进行IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1检测。

1.2.3 白细胞介素检测 采用Th1/Th2/Th17定量抗体芯片检测血清IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1水平。试剂盒由美国Ray Biotech公司生产，按试剂盒操作说明书进行。

1.2.4 肺通气功能检查 标准及操作规程参照2005年美国胸科学会与欧洲呼吸学会(ATS/ERS)指南，使用院肺功能室Jaeger肺功能仪，每1次肺功能检查均由同一位熟练的技术人员进行操作，使用相同的技术指标，包括用力肺活量(FVC)、FVC%、第1秒用力呼吸容积(FEV1)、FEV1%、FEV1/FVC、呼气峰值流速(PEF)、用力呼气流量(FEF)25%、FEF50%、FEF75%、FEF25～75%等肺功能参数。

2 结 果

2.1 3组研究对象细胞因子结果比较 3组研究对象血清IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1之间的水平，差异均无统计学意义(P>0.05)。稳定期COPD组患者IL-6较健康无吸烟组显著升高，差异有统计学意义(P<0.05)，较健康吸烟组差异无统计学意义(P>0.05)。稳定期COPD组IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1较健康吸烟组、健康无吸烟组，差异均无统计学意义(P>0.05)。健康吸烟组IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1较健康无吸烟组，差异也无统计学意义(P>0.05)。见表1。

2.2 细胞因子相关性分析结果 采用Pearson相关分析法进行相关性检验，结果显示稳定期COPD组患者血清IL-21的表达水平与IL-6、IL-10、TGF-β1呈显著正相关(r分别为0.902、0.589、0.683，均P<0.01)；与IL-17呈正相关(r=0.313，P<0.05)。见表2。

表1 3组研究对象细胞因子结果比较±s，pg/mL)

表2 细胞因子相关性分析结果

3 讨 论

COPD的发生、发展与肺部吸入有害气体(如烟草、烟雾等)或颗粒的异常炎性反应有关系，这些气体或颗粒不仅可以引起COPD患者肺部的局部炎性反应，同时还可引起全身炎性反应。有研究表明，COPD的发生、发展与一些炎性细胞及其相关因子的失调有密切关系，尤其是Th17/Treg相关因子[4-5]。

IL-21是2000年被发现的、由Th17细胞分泌的新型细胞因子，是一种具有多功能的Ⅰ型细胞因子，其在淋巴细胞的发育、增殖和分化过程中发挥着关键作用，尤其是在抗体产生和浆细胞成熟过程。目前很多研究也证明IL-21参与了多种自身免疫性炎性疾病的发生、发展，如风湿性关节炎、感染性肠病、系统性红斑狼疮、糖尿病、肿瘤等，所以IL-21也被作为自身免疫性炎性疾病治疗中的一种关键因子和治疗靶位。气道、肺实质和肺血管的慢性炎性是COPD的特征性改变，IL-21在慢性炎性过程中，是否也起到相关作用，目前仍未见相关报道。

众多研究表明，由Th17/Treg细胞分泌的IL-6、IL-10、IL-17、TGF-β1在COPD发病中起重要作用，其中IL-6、IL-17为促炎因子，IL-10为抑炎因子，TGF-β1为调节因子。现在已有学者把这些因子作为治疗靶位，并进行研究，取得一定成果。而Th17细胞分泌的IL-21是否也起到一定作用，有待进一步研究。本组检测稳定期COPD患者、健康吸烟者、健康无吸烟者血清IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1表达水平，发现稳定期COPD患者血中IL-21的表达水平与IL-6、IL-10、IL-17、TGF-β1有明显的相关性，说明同样由Th17细胞分泌的IL-21在COPD的发病中起到一定的作用，这些细胞因子之间存在相互关系，最终导致COPD的发生、发展。

促炎因子IL-17具有强大的促进免疫功能作用，可直接募集中性粒细胞至气道，进一步加重炎性[6]。有研究报道，IL-6可诱导Th17细胞分泌IL-17，同时IL-6可以上调IL-21 mRNA的表达，而IL-21 也可以上调IL-21 mRNA表达，说明IL-21有自分泌调节作用[7]。IL-21一方面以自分泌方式分化Th17细胞，增大Th17细胞反应，且高表达，启动和(或)维持Th17或Th1等细胞介导的炎性反应[8-10]；另一方面可通过IL-21/IL-21R系统，引起CD8+T细胞增殖和凋亡，产生高水平的γ-干扰素、穿孔素和粒酶B，提高细胞毒性反应，使其在肺部Th1/Tc1炎性中起重要促进作用[11]。IL-21同时可以增加体外由活化的T细胞产生的IL-17，显示IL-21在COPD的发病机制中扮演了一个潜在的角色[12]。本研究表明，稳定期COPD组、健康吸烟组IL-21水平均较健康无吸烟组高，稳定期COPD组IL-21与同期IL-6、IL-17呈正相关，提示IL-21在COPD的发生发展过程中起促炎作用，为促炎因子。

大鼠试验中，IL-21能抑制Treg细胞分化和刺激Th17细胞分化[13]。目前相关研究认为，Treg细胞分泌的IL-10及TGF-β1在免疫调节作用中起至关重要作用。IL-21能抑制Treg细胞分化，从而减少Treg细胞分泌IL-10和TGF-β1的数量，破坏COPD发病过程中Th17/Treg免疫调节平衡，促进COPD和肺气肿发生、发展。本研究结果显示，稳定期COPD组IL-21与同期IL-10、TGF-β1也呈正相关，可能原因为促炎性细胞因子和抑炎性细胞因子共同参与COPD炎性过程，在疾病发展的稳定期，机体通过自身调节，使IL-10、TGF-β1数量升高，从而减少组织损伤，起抗炎作用。因此，IL-21在COPD的发病过程中起重要的促炎作用，对IL-21的阻断和抑制可作为一种有效治疗手段。

综上所述，IL-21可通过对IL-6、IL-10、IL-17、TGF-β1等因子的调节在稳定期COPD中发挥作用，而其具体作用机制仍有待进一步的研究。本研究并未对稳定期COPD患者进行分级研究，了解IL-21在COPD各级的表达水平，有助于进一步明确其在COPD发病中的作用，可作为今后的研究方向之一。

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[13]黄慧,陆志伟,姜纯国,等.T 辅助细胞 17 在结节病发病中的作用[J].中华结核和呼吸杂志,2012,35(9):655-658.

The level of IL-21 in serum of patients with stable COPD and its correlation with IL-6,IL-10,IL-17,IL-21,TGF-β1*

WUYing-ying1,XUPu-sheng2

(1.TheThirdPeople′sHospitalofNanhai,Foshan，Guangdong528000,China;2.SecondAffiliatedHospitalofGuangzhouMedicalUniversity,Guangzhou,Guangdong510000,China)

Objective Explore the role of IL-21 in COPD inflammatory reaction,improve the understanding of the pathogenesis of the disease.Methods Using the Th1/Th2/Th17 Quantibody Array Glass Chip to test the level of IL-21,IL-6,IL-10,IL-17,TGF-β1 in serum of stable COPD group,healthy smoking group and healthy non-smoking group,and simultaneous detection of pulmonary function in each group.Results In stable group of COPD,the expression of IL-21 in blood and IL-6,IL-10,TGF-β1 expression showed a significant positive correlation (rvalues were 0.902,0.589,0.683,allP<0.01).IL-21 and IL-17 were positively correlated (rvalue of 0.313,P<0.05).Conclusion IL-21 plays a pro-inflammatory role in the development process in COPD.

chronic obstructive pulmonary disease; IL-6; IL-10; IL-17; TGF-beta1; IL-21

广东省科技厅课题(TYX-20132001)。

吴莹莹，女，硕士，医师，主要从事慢性阻塞性肺疾病研究。

10.3969/j.issn.1672-9455.2015.11.002

A

1672-9455(2015)11-1501-03

2014-12-22

2015-02-11)