真菌致敏性哮喘的临床研究进展

吕伟伟 谭明旗 郑锐

中国医科大学附属盛京医院呼吸科,沈阳110022

哮喘是一个重要的全球公共卫生问题,估计全球有2.35亿人患有哮喘[1-2],其中5%～10%的患者为难治性哮喘,尽管大剂量糖皮质激素与长效β受体激动剂联合使用,但哮喘症状仍然得不到控制[3]。过敏性疾病的全球负担已经达到了流行病学的程度,据估计由真菌引起的呼吸道变态反应性疾病占过敏倾向个体的20%～30%,占正常个体的6%[4]。Denning等[5]报道全球有650万人患有除曲霉菌以外的真菌致敏性哮喘,通常称为过敏性支气管肺真菌病。约有480 万人患者有变应性支气管肺曲霉病 (allergic broncho pulmonary aspergillosis,ABPA),真菌致敏性哮喘现在已经成为严重的全球健康性问题[6]。

1 真菌致敏的流行病学及常见的真菌过敏原

真菌是广泛存在于室内、外空气中的过敏原,可引起哮喘患者急性加重。空气中真菌浓度及种类在春季和秋季达到高峰,在冬季最低[7-8],研究表明至少有20%甚至高达80%的哮喘患者对至少一种真菌过敏原皮肤点刺试验阳性[9-10]。Kennedy等[11]描述了接触真菌过敏原的3种方式：真菌定植,吸入空气中的孢子或菌丝上的真菌过敏原,呼吸道外的真菌感染。与尘螨、花粉等其他过敏原不同,真菌具有在气道中定植并在气道黏膜上增殖的能力,曲霉菌在气道黏膜屏障受损的情况下引起呼吸道的感染,并作为过敏原,导致哮喘急性加重,将其称为ABPA,而其他真菌可能仅仅作为过敏原在气道中定植,引起机体过敏反应,称为过敏性支气管肺真菌病[12]。真菌过敏原的定植或感染增加了哮喘治疗的难度。据报道,真菌过敏原如曲霉菌、青霉菌、交链霉菌等致敏作用与哮喘的恶化和严重程度相关[12]。

许多能诱发哮喘的真菌过敏原有一个重要的共同特征是具有蛋白酶活性[13]。AspfI是烟曲霉菌分泌的一种蛋白酶,能分解纤维蛋白原,然后纤维蛋白原分解产物作为小鼠气道上皮细胞、淋巴细胞、巨噬细胞的Toll样受体4的配体,引起细胞因子的产生并上调黏液蛋白基因,引起小鼠免疫及炎症反应[14]。青霉菌分泌的碱性丝氨酸蛋白酶通过激活凝血因子相关受体诱导小鼠气道上皮中促炎性细胞因子释放,从而激活并损伤上皮细胞[15]。

根霉菌是一种普遍存在的机会性致病的丝状真菌,在免疫受损的个体中引起危及生命的鼻-脑-肺的真菌感染[16],对住院患者的早期空气真菌研究显示根霉菌是真菌性气道炎症的主要成分之一,诱导过敏倾向的个体发生过敏性疾病,如支气管哮喘、特应性鼻炎及皮炎[17]。Auriga等[18]首次报道根霉菌的主要致敏原是一种天冬氨酸蛋白酶,被命名为 “Chio1”,进入气道后引发IgE 介导的I型过敏反应,并利用分子克隆技术检测出其DNA 及氨基酸序列。因此,Chio1可用于开发根霉菌过敏原疫苗,通过脱敏疗法治疗其致敏性支气管哮喘。

麦角固醇和β-1-3葡聚糖是常用的真菌标记物,一项对中国某学校的学生进行研究[19],通过检测尘埃中的麦角固醇和β-1-3葡聚糖来评估尘埃中的真菌浓度,发现麦角固醇和β-1-3葡聚糖含量与哮喘急性加重有关,即浓度越高,急性加重的频率越大。IL-6是一种非特异性炎性标志物,参与机体免疫应答反应。Neveu等[20]通过小鼠实验表明IL-6基因存在于肺上皮细胞中,在未暴露于过敏原之前,IL-6表达较少,当暴露于烟曲霉的提取物β-1-3 葡聚糖时,β-1-3葡聚糖与肺上皮细胞中的特异性受体结合,通过激活p38丝裂原活化蛋白激酶信号传导通路,激发肺上皮细胞IL-6的合成,介导过敏性炎症反应,促进气道黏液生成。

除此之外,真菌过敏原还包括参与抗氧化应激的酶和蛋白质,例如热休克蛋白、过氧化氢酶等,这些过敏原与人体内相应的热休克蛋白及过氧化氢酶等有高度的同源性,可引起少数过敏倾向的个体发生哮喘[21]。

2 真菌过敏原阳性患者的临床诊断

尽管尚未清楚真菌过敏原致敏的具体机制,Tillable等[22]报道在126例哮喘患者中有48%对一种真菌过敏原敏感,而22%对2 种以上过敏原敏感,其中曲霉菌最常见,其次为青霉菌。对曲霉菌的诊断主要包括以下几个依据：皮肤点刺实验阳性,总IgE＞1 000 U/ml,嗜酸粒细胞计数＞1 000个/μl,短暂或固定的胸部影像学阴影,高黏液分泌以及急性加重的哮喘症状[1]。Ritesh等[23]对108例男性和101例女性ABPA 患者进行研究,提示外周血中嗜酸粒细胞计数的中位数是850个/μl,约有60%的患者计数＜1 000个/μl,大约25%的患者嗜酸粒细胞没有增高。许多报道,将外周血嗜酸粒细胞计数＞1 000个/μl作为ABPA的诊断标准[24],然而许多患者外周血嗜酸粒细胞并没有升高,所以外周血嗜酸粒细胞对哮喘的诊断意义有限。对ABPA 患者进行临床观察发现,较低的嗜酸粒细胞计数并不能反映ABPA 已缓解,血液中嗜酸粒细胞约占白细胞总数的3%,骨髓和结缔组织中的数目是外周循环中的200～500倍,当机体遇到过敏原或寄生虫感染时,骨髓中的嗜酸粒细胞在趋化因子的作用下向组织中集聚。因此,外周血中嗜酸粒细胞计数对ABPA 的诊断具有局限性[25]。

目前对过敏原的检测主要根据皮肤点刺实验及血清特异性变应原Ig E抗体检测,相对皮肤点刺实验,检测特异性IgE抗体的优点在于疼痛少,在较少的时间内可以筛选大量的过敏原[26]。在理论上讲,患者体内的IgE 抗体浓度反映哮喘患者对该过敏原过敏的严重程度,但Altmann[27]研究表明约20%或更多的过敏患者体内产生特定的抗交叉反应性糖类决定簇Ig E,该抗体在体内与碳水化合物结合,不引起临床症状;然而体外试验时,该抗体与特定过敏原结合,导致结果呈现假阳性。该交叉反应性糖类决定簇广泛存在于植物及昆虫中 (目前尚无证据表明存在于哺乳动物体内),含有木糖和岩藻糖2个抗原表位,进入人体可诱导产生Ig E抗体,但并不诱发哮喘症状[28-32]。

ABPA 患者的高分辨率CT 可见小叶中心结节、肺不张、支气管扩张及黏液栓嵌塞,晚期可见囊状纤维化,支气管扩张及肺纤维化。严重或持续性哮喘患者支气管扩张发生率为17%～30%,而ABPA 的发生率为90%[33],因此需要综合病史、影响学、化验及免疫指标对真菌过敏性哮喘做出诊断。

3 真菌过敏原阳性患者的治疗

Kennedy等[34]报道只有在真菌定植时才给予抗真菌药物治疗,而对于吸入真菌菌丝及孢子致敏的哮喘患者不需要应用抗真菌药物。裂褶菌在气道定植可引起肺功能下降,然而抗真菌药物能否改善裂褶菌定植引起的肺功能降低尚未充分证明[35]。为了预防真菌定植引起的肺功能下降,应用适量抗真菌药物是合理的,Ward 等报道使用氟康唑(100 mg/d,持续5 d)可降低支气管对吸入性毛霉菌的反应性,并能增加呼气峰流速,减少激素剂量[36]。2014年国际欧洲呼吸学会/美国胸科学会指南[37]建议：对伴有反复急性加重的ABPA 的成人难治性哮喘患者建议给予抗真菌药物治疗,而对于不伴有ABPA 的难治性哮喘成人和儿童不建议给予抗真菌药物,这个建议只适用于难治性哮喘患者,而对于有其他适应证的患者,比如侵袭性真菌感染者,需要尽快给予抗真菌药物。

应用组胺、类固醇激素等药物治疗仅仅能改善患者的症状,因接触室外过敏原是不可避免的。在理论上讲,过敏原特异性免疫疗法是长效并能控制病情的治疗方法[38-40],但目前不建议对霉菌致敏的哮喘患者进行免疫治疗。虽然有研究[41]表明,免疫疗法对哮喘患者有效,但霉菌过敏原提取困难,提取物中往往含有不确定的过敏原与非过敏原成分 (包括多种蛋白质、糖蛋白、碳水化合物及其他成分),提取纯度较低,哮喘患者在治疗过程中容易出现不良反应。因此,哮喘被认为是霉菌过敏原特异性免疫治疗的禁忌证[42]。现在DNA 重组技术被引入到过敏反应领域,许多霉菌过敏原的DNA 及氨基酸序列被克隆,例如曲霉菌中的碱性磷酸酶、丝氨酸蛋白酶等过敏原,青霉菌中热休克蛋白、过氧化氢酶等过敏原。然而这些被克隆的过敏原分子能否应用到临床疫苗研发中,仍需要进一步的临床试验研究[43]。

ABPA 使哮喘的治疗复杂化,通常伴有总Ig E 及特异性IgE浓度急剧升高,外周血嗜酸粒细胞计数升高,胸部高分辨率CT 可见多处支气管扩张及高黏稠痰液阻塞气道,泼尼松仍然是最确定的治疗方法[44]。通过对14 例患者进行回顾性研究提示,单独应用1年伊曲康唑患者哮喘急性加重频率略低于单独应用1年糖皮质激素患者[45]。对具有稳定症状的ABPA 患者进行随机对照试验证明,每天给予伊曲康唑400 mg可以减少嗜酸粒细胞性炎症,避免全身免疫系统激活,减少恶化次数,并能避免曲霉菌长期感染引起的支气管扩张及肺纤维化[46]。因此对于感染的急性期,以口服6～8 周的糖皮质激素为基础,推荐使用伊曲康唑200 mg/d,共应用16周[24]。

4 真菌性过敏原的预防

Watcharoot等[47]通过对儿童哮喘患者研究表明,室内空气的潮湿度与哮喘严重程度呈正相关,潮湿的环境有利于真菌的生长繁殖,对室内环境进行通风,并进行紫外线照射后,哮喘儿童哮喘急性加重的频率明显下降,Nkosana等[48]对同一时间的室内与室外空气进行采样,发现真菌过敏原种类相同。虽然开窗通风可以使室外真菌进入室内,但通风可增加气体交换降低室内真菌过敏原浓度,并降低室内湿度,因此通风是预防真菌过敏原性哮喘急性加重的有用方法。需要开展进一步的临床研究,对真菌致敏性哮喘患者提供更成熟的诊疗思路,防止支气管扩张及肺纤维化的发生。

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