支气管哮喘患者呼出气冷凝液中白细胞介素-13和转化生长因子β1的检测及其意义

顾 鹏, 陈金亮, 陈建荣, 沈君华

(江苏省南通市第一人民医院, 1. 急诊内科; 2. 呼吸内科, 江苏 南通, 226001)

支气管哮喘患者呼出气冷凝液中白细胞介素-13和转化生长因子β1的检测及其意义

顾 鹏1, 陈金亮2, 陈建荣1, 沈君华1

(江苏省南通市第一人民医院, 1. 急诊内科; 2. 呼吸内科, 江苏 南通, 226001)

支气管哮喘; 白细胞介素-13; 转化生长因子β1; 呼出气冷凝液

支气管哮喘是一种常见的慢性气道炎症，参与的炎性细胞包括肥大细胞、淋巴细胞以及嗜酸性粒细胞等[1]。气道炎症、气道重塑是哮喘最具特征的病理改变[2], 其过程有许多细胞因子参与，如白细胞介素-13(IL-13)、转化生长因子β1(TGF-β1)等既参与气道重塑，也参与炎症反应过程[3]。呼出气冷凝液(EBC)作为一种可以检测呼吸系统疾病生物代谢指标的新标本已应用于临床[4]。本研究检测EBC中的IL-13、TGF-β1的变化，观察其在哮喘患者体内的变化以及与病情严重程度的关系，现报告如下。

1 资料与方法

选择2014年2月—2016年7月本院急诊科及呼吸科住收治的支气管哮喘患者60例。哮喘病情分期及诊断标准均参照中华医学会呼吸病分会2008年哮喘防治指南[5]。排除其他慢性的肺部疾病; 测试前1月内有呼吸道感染; 测试前1月内使用茶碱类、激素、抗氧化药物; 不能配合完成者[6]。同期选择60例健康体检者作为对照组。哮喘组中男38例，女22例，年龄(54.7±13.9)岁，吸烟15例; 对照组中男41例，女19例，年龄(52.5±11.2)岁，吸烟17例。

EBC标本的收集采用HAAK EK20 EcoScreen收集器(德国JAEGER公司)[7]。收集患者标本前需将收集器预冷20 min, 测试者漱口清洁口腔后，通过咬口器呼吸20 min,可以采集到1～3 mL的EBC, 置于-70 ℃低温冰箱内保存。研究对象均于入院后清晨空腹抽静脉血4 mL, 4 000 r/min离心10 min, 得到血清，然后同样保存于-70 ℃低温冰箱待测[8]。

支气管哮喘患者急性发作期(入院24 h内)检测其EBC及血清中IL-13和TGF-β1水平，患者经治疗好转后(缓解期)再次检测，同时检测血嗜酸性粒细胞计数、动脉血气、肺功能及血清IgE等指标。采用夹心酶联免疫吸附法(ELISA法)测定血清和EBC中IL-13和TGF-β1的水平，所有检测购步骤均严格按照试剂盒(上海船夫生物科技有限公司)说明书操作。

2 结 果

哮喘组中哮喘急性发作期患者的IL-13、TGF-β1水平依次为(19.77±7.91) pg/mL、(43.72±18.51) ng/mL, 哮喘缓解期患者依次为(12.65±5.78) pg/mL、(21.65±7.43) ng/mL, 对照组患者依次为(7.88±3.70) pg/mL、(14.90±6.94) ng/mL, 两两比较差异有统计学意义(P<0.05)。支气管哮喘患者在急性发作期和缓解期临床指标的比较见表1。支气管哮喘患者急性发作期EBC中IL-13和TGF-β1浓度水平与血气分析、肺功能和血嗜酸性粒细胞计数的关系见表2。结果显示，支气管哮喘患者急性发作期EBC中IL-13和TGF-β1浓度与PEF呈负相关，与血IgE和血嗜酸性粒细胞计数呈正相关, EBC中IL-13水平则与第1秒用力呼气容积(FEV1)占预计值的百分比呈负相关(P<0.05)。

表1 哮喘患者急性发作期和缓解期血气分析指标、肺功能、血IgE和血嗜酸性粒细胞计数的比较

与缓解期组比较, *P<0.05。

表2 支气管哮喘急性发作期患者血气分析、肺功能和血嗜酸性粒细胞计数与IL-13和TGF-β1浓度的关系

3 讨 论

慢性气道炎症作为支气管哮喘的本质，它决定了气道高反应性和疾病严重的程度[9]。EBC是包括呼吸道黏膜分泌的液体和挥发性物质的混合物，可以反映人体内的各种生理和病理改变[10]。

本研究发现，哮喘患者IL-13水平在急性发作期较缓解期高，同时也显著高于正常对照组，究其原因为IL-13是一种由 CD4、CD8T细胞产生的多效能细胞因子，主要是由活化的Th2细胞释放的，许多研究[11]认为其是支气管哮喘发病的关键细胞因子，是哮喘发病的中心环节之一，它可以激活嗜酸性粒细胞，促进IgE分泌，形成气道高反应性; 此外IL-13可直接刺激成纤维细胞活化增殖，在气道重塑的病理过程中起重要作用，同时IL-13还可通过促进支气管上皮细胞生成TGF-β1、诱导支气管平滑肌细胞分泌血管内皮生长因子(VEGF)来参与气道重塑。

本研究中哮喘患者TGF-β1水平在急性发作期较缓解期高，同时也显著高于正常对照组。TGF-β1属于超基因家族，具有多种生物学作用，是一种强力的致纤维化作用的细胞因子，气道内的嗜酸性粒细胞和成纤维细胞都能分泌TGF-β1、TGF-β1同时具有抗炎和促进炎症作用，在气道炎症高反应方面发挥着重要作用: 一方面它通过抑制 Th2 细胞活化以及IL-13等细胞因子的产生来抑制气道炎症反应，同时它又通过延长Th2细胞的存活期而增加IL-13的生成，并且其对 IL-13 的抑制作用远远小于增加作用。另外TGF-β1可以诱导中性粒细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞等炎性细胞趋化，从而对炎性细胞具有促进作用。TGF-β1同时会刺激气道平滑肌细胞分裂、增殖，导致气道平滑肌增生和肥大，在气道重塑发挥了重要作用。

作者发现，哮喘缓解期IL-13 和TGF-β1水平仍然高于正常对照组。考虑为哮喘本身是一个慢性的气道炎症与气道重塑过程，支气管哮喘患者在缓解期仍然存在着气道炎症与气道重塑，所以哮喘患者在缓解期其IL-13 和TGF-β1水平仍然会高于正常对照组。支气管哮喘属于Ⅰ型变态反应性疾病, IgE是参与支气管哮喘变态反应的主要抗体。作者发现急性发作期哮喘患者呼出气冷凝液中IL-13和TGF-β1水平与患者血嗜酸性粒细胞计数及血清IgE呈正相关，究其原因为IL-13与TGF-β1可以通过多种途径激活嗜酸性粒细胞，促进大量IgE分泌并释放，同时可减少嗜酸性粒细胞得凋亡时间，使得哮喘炎症持续存在，并进一步诱导小气道的重塑及气道高反应性。同时，哮喘缓解期患者的肺功能、血气分析、血IgE和血嗜酸性粒细胞计数较急性发作期显著改善(P<0.05); IL-13水平与PEF、FEV1占预计值的百分比呈负相关, TGF-β1水平与PEF呈负相关，说明哮喘患者EBC中IL-13和TGF-β1水平与其哮喘发作的严重程度密切相关。

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R 562.2

A

1672-2353(2017)23-215-02

10.7619/jcmp.201723088

2017-06-23

江苏省南通市卫生局青年基金项目(WQ2015003)

陈金亮