哮喘患儿血清炎性介质变化及临床意义

张宏, 王丙增, 张旭亚, 况琦, 孟凡威, 付晓梅

临床研究

哮喘患儿血清炎性介质变化及临床意义

张宏, 王丙增, 张旭亚, 况琦, 孟凡威, 付晓梅

目的 测定哮喘儿童血清生长因子β1(TGF-β1)、Ⅰ型纤溶酶原激活物抑制因子(PAI-1)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的表达变化,探讨TGF-β1、PAI-1、MMP-9在儿童支气管哮喘呼吸道重塑的作用机制。方法 选取符合支气管哮喘诊断的患儿40例,给予布地奈德雾化吸入治疗,采集患儿血清检测治疗前后TGF-β1、PAI-1、MMP-9水平变化,同时观测肺功能的变化,并与对照组(健康儿童)比较。结果 经测定哮喘患儿血清样本中的TGF-β1、PAI-1、MMP-9含量均明显增高,与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05)；同时测的FEV1、PEF的百分比均降低；观察组给予布地奈德雾化吸入治疗后,哮喘患儿血清样本中的GF-β1、PAI-1、MMP-9含量逐渐下降,与治疗前比较,差异有统计学意义(P<0.05)；同时测的FEV1、PEF的百分比与治疗前比较显著好转,差异有统计学意义(P<0.01)。结论 TGF-β1、PAI-1、MMP-9水平变化与儿童支气管哮喘有重要的相关性；布地奈德雾化吸入治疗能明显改善患儿的呼吸情况,其机制可能是通过降低TGF-β1、PAI-1、MMP-9的水平而抑制气道重塑以及气道炎症,达到治疗哮喘的目的。

哮喘； TGF-β1； PAI-1； MMP-9； 气道重塑； 儿童

全球目前约有3亿哮喘患者,且发病速度迅猛增长,支气管哮喘(简称哮喘)是小儿常见肺部疾病,以慢性气道炎症为特征的免疫性疾病[1]。哮喘的病因多样，与遗传、环境和宿主因素密切相关,其发病机制仍在研究中,现在认为气道重塑在哮喘的行程中,扮演了重要的角色。本研究观察哮喘儿童雾化吸入布地奈德前后血清中转化生长因子β1(transforming growth factor β1,TGF-β1)、Ⅰ型纤溶酶原激活物抑制因子(type 1 plasminogen activator inhibitor,PAI-1)、基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)含量的变化,总结其在哮喘发病中的作用。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2009-11/2011-03河南大学第一附属医院儿科门诊或住院患儿80例,观察组40例,其中男22 例,女18 例;年龄6 个月至 6岁,平均(3.6±1.5)岁。均有呼气性呼吸困难、肺部哮鸣音及湿啰音等典型临床症状。对照组40例,来自本院儿童保健门诊的健康体检儿童,两组患儿年龄、性别等一般资料差异无统计学意义(P>0.05)。所有健康对照均无哮喘家族史,无个人及家族过敏性疾病史,近期无感染史,2个月内未使用过激素和白三烯拮抗药物史。

1.2 诊断标准 符合中华医学会儿科学分会呼吸学组2008年儿童支气管哮喘诊断与防治指南[2]。

1.3 纳入标准 (1)符合诊断标准；(2)年龄6个月至6岁；(3)研究前均告知所有儿童家属并签署知情同意书,同时取得医院伦理委员会的批准。

1.4 排除标准 患有严重心、脑、肝、肾等重要脏器器质性疾病。

1.5 治疗方法 两组儿童在治疗前及观察组在治疗结束后,立即应用负压抗凝试管,采取静脉血4 mL,立即摇匀后送检验室,使用高速离心机离心后分离血清,放置冰箱中低温冷冻保存(-80 ℃)待测；采用酶联免疫法(ELISA)测定TGF-β1、PAI-1、MMP-9 血清中的含量,依据试剂盒说明书的要求,严格执行每一步操作。观察组患儿在明确诊断后,常规给予抗炎、解痉等治疗,并根据病情对症使用特布他林雾化液及普米克(布地耐德),进行压缩雾化q8h,疗程12周,3岁以下患儿布地奈德用量为每次0.5 mg,大于3岁的患儿布地奈德用量为每次1 mg。

2 结果

2.1 比较两组肺功能、血清TGF-β1、PAI-1、MMP-9的变化 对照组中TGF-β1、PAI-1、MMP-9少量表达,观察组与对照组比较,治疗前检测的血清TGF-β1、PAI-1、MMP-9水平均明显增高,差异均有统计学意义(P<0.05)；而肺功能指标FEV1、PEF占预计值百分比均降低,见表1。

表1 观察组与对照组TGF-β1、PAI-1、MMP-9比较

注：与对照组比较，at=0.84,3.42,5.91,17.51,13.21,P<0.05。

2.2 观察组经治疗血清TGF-β1、PAI-1、MMP-9水平和肺功能指标比较 观察组应用布地奈德雾化治疗3个月后,检测血清TGF-β1、PAI-1、MMP-9水平均逐渐下降,而肺功能指标FEV1、PEF百分比明显上升。与雾化前比较,差异有统计学意义(P<0.01)，见表2。

表2 观察组治疗前后血清中TGF-β1、PAI-1、MMP-9比较

注：与治疗前比较，at= 2.04，3.06，5.16，15.23，12.47,P<0.05。

3 讨论

支气管哮喘是临床常见病,发病率高,严重影响儿童的健康。哮喘的发病机制已经研究多年,目前认为,反复喘息发作导致气道内皮组织损伤,在损伤修复过程中,细胞外基质、平滑肌细胞过度增生,导致异常气道重塑。气道的反复重塑,平滑肌过度增生,细胞外基质异常增多、堆积,使气道变狭窄,再次加重气道高反应性及不可逆的气流受限,导致哮喘经久不愈。如此病理的恶性循环,使哮喘更难控制。因此如何打破其恶性循环,改善气道重塑,越来越受到重视,是目前研究的热点[3]。

TGF-β1是一种具有多种生物学效应的细胞因子,是目前公认的促纤维化因子之一,在体内有多种组织器官分泌。在靶器官中直接作用于靶细胞与其受体结合,参与、调节细胞的分泌、增生。目前研究发现,随着TGF-β1在哮喘患儿的血清中含量的增多[4-5],气道上皮细胞的细胞外基质成分增多,如胶原蛋白、胶原纤维、纤维链接蛋白等。动物实验中进行免疫组化切片发现,TGF-β1与气道重塑的肺组织中细胞外基质的合成,上皮细胞纤维化的程度呈正相关。TGF-β1还可以加速哮喘患者气道上皮细胞凋亡,加重病人气道上皮层损伤,促进哮喘的发作[6]。

基质金属蛋白酶9(MMP-9)是MMPs家族的重要成员之一,由内皮细胞、巨噬细胞、嗜酸细胞等多种细胞分泌产生,主要功能是降解细胞外基质中的各种蛋白成分,降低气道重塑的程度,减轻肺间质纤维化的发生。目前研究显示,在哮喘病人发作时的血清中可以发现MMP-9的含量显著增加[7-8]。此外还有观察提示,MMP-9过度降解细胞外基质,诱导平滑肌细胞增生,分化刺激参与气道炎性反应与气道重塑[9]。

纤维蛋白溶解酶原激活物抑制剂(PAI-1)是丝氨酸蛋白水解酶抑制剂家族成员之一,其主要作用是抑制纤维蛋白溶解酶原激活,从而阻止其对细胞外基质的降解,使细胞外基质异常增多,促进气道重塑的发生。目前研究显示,PAI-1还可以通过抑制MMPs的活性,降低MMPs对细胞外基质的溶解,使胶原纤维过度增生,促进气道重塑,使喘息反复发作。动物实验显示,抑制PAI-1分泌后,小鼠气道胶原沉积量显著增多,提示PAI-1 与哮喘的气道重塑密切相关[10]。

本研究发现,血清TGF-β1、PAI-1、MMP-9在健康对照组中微量表达。与健康对照组比较,治疗前观察组患儿的血清中检测到TGF-β1、PAI-1、MMP-9水平明显升高,FEV1、PEF降低,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。经过规范普米克雾化吸入治疗后,再次检测哮喘患儿血清发现,TGF-β1、PAI-1、MMP-9的水平明显下降,FEV1、PEF恢复正常,与治疗前比较差异有统计学意义(P<0.05)。提示TGF-β1、MMP-9、PAI-1通过以下几个方面参与哮喘气道重塑：(1)可能是促进细胞外基质的生成增多,促进了气道重塑；(2)MMP-9异常增多,诱导平滑肌细胞增生,促进血管、成纤维细胞再生,促进了气道重塑；(3)PAI-1增多,抑制纤维蛋白溶解酶原激活,使细胞外基质降解减少,参与哮喘气道重塑。所以检测患儿血清中的TGF-β1、PAI-1、MMP-9有重要临床意义。

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[9] 陈德忠,范小东.哮喘患者孟鲁司特治疗前后血清MMP-9及其TIMP-1水平的变化[J].放射免疫学杂志,2013,26(5)：656-657.

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(本文编辑：张小冬)

Changes of serum inflammatory mediators in children with asthma and its clinical significance

ZHANGHong，WANGBingzeng，ZHANGXuya，KUANGQi,MENGFanwei,FUXiaomei.

TheFirstAffiliatedHospitalofHenanUniversity，Kaifeng475001，China.

Objective To determine the expression of TGF-β1, PAI-1 and MMP-9,and to study their mechanism of action in bronchial asthma airway remodeling in children.Methods Forty patients with bronchial asthma in children were given budesonide atomization inhalation treatment and serum were collected and detected before and after treatment for TGF-β1, PAI-1 and MMP-9 levels. At the same time we observed changes in lung function, and compared with the control group (healthy children).Results In the serum samples of children with asthma the TGF-β1, PAI-1 and MMP-9 content increased significantly (compared with the control group), and the differences were statistically significant (P<0.05); at the same time, percentage of FEV1 and PEF decreased; after budesonide inhalation treatment, TGF-β1, PAI-1 and MMP-9 content decreased, and compared with before treatment, there were significant statistical differences (P<0.05); the percentage of FEV1 and PEF was significantly improved compared with those before treatment, the difference being statistically significant (P<0.01).Conclusion PAI-1, MMP-9 and TGF-β1changes in children are closely related to bronchial asthma; budesonide inhalation therapy can significantly improve the respiratory condition of the patients, and the possible mechanism may be by reducing the TGF-β1, PAI-1 and MMP-9 level to ihibit airway remodeling and airway inflammation, and achieve the purpose of treating asthma.

Asthma; TGF-β1; PAI-1; MMP-9; Airway remodeling; Children

2012年度河南省医学学术技术带头人出国培训计划项目(201204158)

475001 河南 开封,河南大学第一附属医院儿科

张宏(1978-),男,医学硕士,主治医师。研究方向：器官纤维化的临床研究 通讯作者：张宏，E-mail：zhanghong20048088@126.com

10.3969/j.issn.1674-3865.2015.06.009

R562.2+5

B

1674-3865(2015)06-0560-03

2015-04-29)