嗜酸性气道炎症标志物在哮喘管理中的应用

程丽 蒋毅

支气管哮喘是一种以慢性气道炎症为特征的异质性疾病[1]，评估哮喘患者的气道炎症是哮喘临床诊治的重要内容。嗜酸性气道炎症是哮喘最具影响的特征之一，大约50%～60%的哮喘气道炎症属于嗜酸性粒细胞型[2]。1990年，Bousquet等[3]对哮喘患者中嗜酸性气道炎症与哮喘严重程度之间的关系进行了早期观察，发现嗜酸性气道炎症与哮喘严重程度相关，嗜酸性粒细胞脱颗粒参与了气道上皮损害。此后的多项研究证实，血、组织或痰嗜酸性粒细胞计数可用于描述嗜酸性粒细胞型炎症哮喘患者。近年来，针对嗜酸性气道炎症评估在哮喘中的应用进行了大量临床研究，本文对相关研究进展作简要综述。

嗜酸性粒细胞在支气管哮喘气道炎症的作用机制

嗜酸性粒细胞来自于骨髓中的原始干细胞，在细胞因子的作用下分化成熟，生理性迁移至下消化道、胸腺和子宫的黏膜表面。嗜酸性粒细胞的募集、产生与Th2型免疫反应有关，在趋化分子、粘附分子作用下可迁移至皮肤、支气管黏膜。在变应原刺激后，嗜酸性粒细胞数目增多，释放细胞因子、生长因子和白三烯，从而引起进一步的炎症反应，与哮喘的症状和气道高反应程度相关[4]。嗜酸性粒细胞脱颗粒，释放碱性蛋白(MBP)、嗜酸细胞阳离子蛋白(ECP)、嗜酸细胞衍生神经毒素(EDN)和嗜酸性粒细胞过氧化物酶以及细胞因子和趋化因子，导致气道内皮细胞和黏膜损害[5]。

哮喘的基本特征是气道高反应性和可逆性气流受限。嗜酸性粒细胞是哮喘的主要炎症效应细胞，对各种炎性细胞具有多效作用，同时产生的炎症介质对气道高反应性、平滑肌肥大和气道重塑有影响[6]。Broekema等[7]对缓解期哮喘患者进行痰液收集和支气管黏膜活检，检测炎症细胞和气道重塑因子，发现第一秒用力呼气容积(FEV1)快速下降的哮喘患者的血液和痰中有更明显的嗜酸性炎症，同时，气道重塑即基底膜(BM)厚度与痰液和气道壁的嗜酸性炎症呈正相关。

哮喘中嗜酸性粒细胞气道炎症评估

哮喘被认为是一种慢性炎症性气道疾病，气道炎症的评估是哮喘诊断和临床控制的重要方面。1999年Wenzel[8]等学者采用气管镜黏膜活检的方法，将严重哮喘分为两种具有明显生理和临床特征的炎症表型，即嗜酸粒细胞型和非嗜酸粒细胞型。气管镜黏膜活检是哮喘气道炎症监测的金标准，但因其有创性并不适合临床常规检查。气道嗜酸性粒细胞计数升高是Th2相关性哮喘标志物。在一定程度上，可以通过较高的呼出气一氧化氮(FeNO)、血液和痰嗜酸性粒细胞计数水平来预测高T2型严重哮喘，但血清IgE或血清骨膜蛋白预测水平较低[9]。

一、诱导痰嗜酸性粒细胞

诱导痰中嗜酸性粒细胞是评估嗜酸性气道炎症的一种常用方法。痰中嗜酸性粒细胞增多已被证明与持续性气道炎症、哮喘未控制、肺功能下降、未来加重风险和哮喘严重程度有关[10]。2010年，Simpson等[11]发表的对26例稳定期哮喘患者进行了一项为期5个月，每月进行1次诱导痰检测的研究中，发现以3%的嗜酸性粒细胞为界值，可用来区分嗜酸性粒细胞哮喘和非嗜酸性粒细胞哮喘。目前使用较多的气道炎症表型划分标准为：痰嗜酸粒细胞≥3%，且中性粒细胞<61%为嗜酸粒细胞型；痰嗜酸粒细胞<3%，且中性粒细胞≥61%为中性粒细胞型；痰嗜酸粒细胞≥3%，且中性粒细胞≥61%为混合细胞型；痰嗜酸粒细胞<3%，且中性粒细胞<61%为寡细胞型[11]。对痰嗜酸性粒细胞的重复测量对于正确识别嗜酸性粒细胞型哮喘是必要的。McGrath等[12]在对995例哮喘患者的纵向研究中，通过对痰嗜酸性粒细胞的重复测量，描述了持续嗜酸型、间歇性嗜酸型和持续非嗜酸型三种哮喘表型，大约有一半的轻度至中度哮喘患者有持续的非嗜酸粒细胞型疾病，这种表型对目前可用的抗炎治疗反应较差。诱导痰细胞学分类是通过雾化吸入高渗盐水，直接从下呼吸道提取炎症细胞进一步分析。然而，由于其操作繁琐，可引起患者气流阻塞等不良反应，因此不适合常规测试。

二、外周血嗜酸性粒细胞

目前，已有多项研究证实血嗜酸性粒细胞与痰嗜酸性粒细胞有显著的相关性，外周血嗜酸性粒细胞计数已成为一种有前途且易于测量的嗜酸性气道炎症标志物。Zhang等[13]对164例未控制哮喘患者临床资料进行横断面研究，发现血嗜酸性粒细胞对嗜酸性粒细胞型气道炎症具有高度预测性，血嗜酸性粒细胞百分比的最佳界值为2.7%(AUC=0.907，P<0.001)，其敏感度为92.2%，特异度为75.8%。血嗜酸性粒细胞计数最佳界值为0.26×109/L(AUC=0.898，P<0.0001)。Schleich等[14]的一项类似研究，同样认为血嗜酸性粒细胞计数是痰嗜酸性粒细胞计数的良好替代指标，血嗜酸性粒细胞计数的最佳界值为0.220×109/L (AUC=0.79,P<0.0001)，血嗜酸性粒细胞百分比的最佳界值为3% (AUC=0.81,P<0.0001)。因现有研究在方法和患者选择方面存在差异，血嗜酸性粒细胞用于诊断嗜酸性气道炎症(诱导痰EOS%≥3%)的最佳界值尚存争议。

三、呼出气一氧化氮

内源性一氧化氮(NO)是通过一氧化氮合酶(NOS)作用于底物 L-精氨酸而成，人体内有三种NOS亚型，包括内皮型(eNOS)、神经型(nNOS)、诱导型(iNOS)。研究表明，炎症因子、尤其是过敏原会促进iNOS的活性，表达增强，导致NO浓度上升。呼出气一氧化氮(FeNO)与嗜酸性气道炎症相关，在动物实验中被证明可以增加嗜酸性粒细胞的迁移[15]。对嗜酸性粒细胞型哮喘进行有效的抗炎治疗后，FeNO水平的下降早于患者的症状、气道阻塞程度和气道高反应性的改善[16]。因此，在治疗哮喘中，FeNO可作为评估激素治疗疗效的指标。美国胸科学会(ATS)提出[17]，FeNO低水平(儿童<20 ppb，成人<25 ppb)提示患者为非嗜酸性粒细胞炎症且气道炎症对激素治疗反应较差，FeNO高水平(儿童>35 ppb，成人>50 ppb)提示患者很可能存在嗜酸性粒细胞炎症，并对激素治疗有效。2019年英国胸科协会/苏格兰校际指南(BTS/SIGN)哮喘诊治指南[18]将FeNO作为嗜酸性粒细胞浸润的气道炎症的替代指标，成人≥40 ppb，学龄期儿童(5～16岁)≥35 ppb提示患者很可能存在嗜酸性粒细胞炎症，但其预测哮喘的敏感度、特异度在不同的研究中存在差异。FeNO对具有嗜酸性气道炎症特点的哮喘患者具有一定的诊断价值，然而，我国FeNO的界值研究不多，迄今尚没有一个公认的诊断嗜酸性气道炎症哮喘的最佳界值，还需要进一步的流行病学调查资料以及更多严格设计的随机对照临床研究。

嗜酸性气道炎症在哮喘管理中的作用

嗜酸性气道炎症可导致哮喘控制不良[19]，外周血嗜酸性粒细胞计数、痰嗜酸性粒细胞计数与严重的持续性哮喘有显著的相关性[20]。在一项哮喘或相关症状的人群样本中探索血液嗜酸性粒细胞和肺功能之间的纵向联系的研究[21]，发现血嗜酸性粒细胞增多与较低的FEV1值相关，表明血嗜酸性粒细胞增多与气流阻塞有关，可能是肺功能下降的重要危险因素。Jatakanon等[22]通过对稳定期控制性哮喘患者减少吸入皮质激素剂量，诱发哮喘急性加重，同时测定无创气道炎症标志物，发现基线痰嗜酸性粒细胞计数高的与后续发生急性加重相关(P<0.05)。之后，多元回归分析表明，痰嗜酸性粒细胞的变化是一个潜在的有用的指标，可用于预测哮喘控制。哮喘急性加重期患者存在嗜酸性气道炎症与非嗜酸性气道炎症患者相比，入院后24 h内测量的FEV1较低(70.8% vs 83.6%，P=0.03))，且更需要氧疗(63% vs 14%，P=0.002)[23]。血嗜酸性粒细胞可作为哮喘急性发作期的生物标志物，血嗜酸性粒细胞>0.4×109/L时与严重哮喘急性发作有关[24]。Yii等[25]提出危及生命的哮喘急性发作时，血嗜酸性粒细胞计数与呼吸衰竭的严重程度相关，并可预测未来疾病恶化的风险。同时，血嗜酸性粒细胞计数为1.2×109/L以上时，表明该组患者可能表现出以频繁恶化为特征的严重嗜酸性表型。

基于气道嗜酸性标记物调整哮喘药物治疗方案，是否应该普遍提倡，这是一个有争议的战略。近年来，有多项研究提出基于嗜酸性气道炎症调整治疗方案。一项Meta分析[26]纳入16项基于FeNO管理的研究和6项基于痰液分析管理，发现基于气道嗜酸性标记物(痰嗜酸性粒细胞或FeNO)水平，调整哮喘药物治疗可降低哮喘急性发作的可能性，但对哮喘控制和肺功能无明显影响。

FeNO检测具有无创、简便、重复性好的优点，对严重气流受限患者仍适用。因此，FeNO更适合作为家庭监测工具，提高哮喘自我管理计划的依从性。FeNO是哮喘恶化的一个预测因素，更高水平的FeNO与哮喘恶化频率和肺功能下降有关[27]。在哮喘的治疗和管理控制的整体评估中，FeNO可以识别GINA标准不能识别的哮喘亚群，更好地识别这些病人将有助于更好地控制哮喘[28]。FeNO驱动的哮喘管理可显著减少哮喘恶化，或显著降低达到哮喘控制所需吸入皮质类固醇的剂量[29]。

针对哮喘患者嗜酸性气道炎症靶向治疗的展望

哮喘是一种异质性疾病，越来越多的学者开始对生物标志物及个体化治疗方案进行探索。嗜酸性气道炎症评估对描述哮喘疾病严重程度、控制水平、针对特异性表型的个体化治疗、提供更好的控制策略。近年来，针对嗜酸性气道炎症的新型生物制剂已应用于哮喘治疗，如抗IL-5抗体、抗IL-5受体抗体和抗IL-13受体抗体等。抗IL-5药物(mepolizumab和reslizumab)已被证明可减少组织嗜酸性粒细胞增多和病情恶化的频率，并可减少难治性嗜酸性粒细胞型哮喘患者口服皮质类固醇的剂量[30]。血嗜酸性粒细胞计数，可以作为严重嗜酸性粒细胞型哮喘患者的药效学和预测生物标志物，用于评价生物制剂治疗严重嗜酸性哮喘的疗效。基线血嗜酸性粒细胞计数≥0.150×109/L或既往曾有≥0.300×109/L的严重嗜酸性哮喘患者，最有可能在mepolizumab治疗中实现急性加重率显著降低[31]。这表明血嗜酸性粒细胞计数既可作为应对生物制剂的药效学和预测生物标志物，也可作为严重嗜酸性哮喘诊断生物标记物。然而，药效反应的阈值与疾病预后的阈值是否一致，仍需要更多的临床研究证实。

综上所述，嗜酸性粒细胞是哮喘的主要炎症效应细胞。嗜酸性气道炎症与哮喘严重程度、肺功能恶化、急性发作风险相关。传统上认为痰嗜酸性粒细胞百分比在3%以上与气道嗜酸性粒细胞有关，但有研究证实血嗜酸性粒细胞、FeNO与痰嗜酸性粒细胞均有很好的相关性，评估了其作为嗜酸性粒细胞型气道炎症生物标志物的作用，对于未来开展哮喘个体化诊疗有着重要的指导意义。目前，外周血嗜酸性粒细胞、FeNO用于诊断嗜酸性气道炎症的界值仍需进一步探讨，同时也需更多临床研究评估嗜酸性气道炎症在支气管哮喘诊治中的应用价值。