中性粒细胞型哮喘患儿急性发作期CXCL8、CXCL9与气道炎症的关系研究*

范小颖,徐 冉,张学静

邢台市第三医院儿科,河北邢台 054000

哮喘是一种发病机制复杂、涉及诸多细胞和非细胞成分之间相互作用的慢性气道异质性炎症性疾病[1]。既往研究认为,嗜酸性粒细胞气道炎症是哮喘的典型病理改变;随着诱导痰技术的不断发展及其在临床的广泛使用,研究者发现哮喘存在嗜酸性粒细胞以外的炎症细胞为主的呼吸道炎症反应,以中性粒细胞最为多见,中性粒细胞在哮喘特别是重度哮喘的气道炎症和重构过程中可能起重要作用[2-3]。中性粒细胞型哮喘(NA)在儿童群体尤其是严重哮喘表型中占有较大比例,在整个炎症反应过程中,中性粒细胞的作用涉及中性粒细胞的激活、迁徙及对病原体和损伤组织的清除。细胞因子和趋化因子是激活中性粒细胞的重要因素,趋化因子在调节中性粒细胞激活方面得到了广泛关注[4-5]。CXC趋化因子配体(CXCL)是一类由细胞分泌的细胞因子,由于它们具有诱导附近反应细胞定向趋化的能力,可通过与趋化因子受体相互作用发挥其生物学效应,促进炎症反应发生,并决定炎症性白细胞向受损区域的迁移[6-7]。CXCL8是中性粒细胞的趋化剂,CXCL9体内主要由γ干扰素(IFN-γ)刺激的巨噬细胞和神经胶质细胞产生,对激活的T淋巴细胞和肿瘤浸润淋巴细胞具有趋化作用,对粒细胞和单核细胞没有作用[8]。本研究拟通过探究NA患儿急性发作期CXCL8和CXCL9与炎症因子的关系及其对NA患儿肺功能水平的影响,进一步明确NA患儿急性发作期CXCL8和CXCL9水平与气道炎症的关系。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2020年11月至2021年11月就诊于本院的235例NA患儿作为研究对象,其中处于急性发作期的患儿138例(急性组),处于临床缓解期的患儿97例(缓解组)。纳入标准:(1)符合中华医学会儿科学分会呼吸学组《儿童支气管哮喘诊断与防治指南(2016 年版)》[9]中有关NA的诊断标准;(2)年龄1～14岁;(3)急性组患儿具有典型的临床症状及体征,运动激发试验或支气管激发试验阳性,结合CT检查和实验室检查结果等明确哮喘诊断;(4)缓解组患儿临床症状和体征消失,第1秒用力呼气容积(FEV1)≥80%预计值且维持3个月以上。排除标准:(1)自身免疫异常或近1个月内使用免疫抑制剂;(2)肝、肾、心等其他重要脏器功能障碍;(3)合并过敏性鼻炎、肺炎等呼吸道疾病;(4)神经功能失调或认知不足。两组患儿年龄、性别、体重指数(BMI)、家族史、急性加重史和口服激素等一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05),见表1。本研究经本院伦理委员会审批通过,所有患儿家属均签署研究知情同意书。

表1 两组患儿一般资料比较

1.2方法

1.2.1肺功能测定 采用日本捷斯特HI-810型肺功能仪测定肺功能,检测用力肺活量(FVC)和FEV1,计算FEV1占预计值的百分比(FEV1%prep)和FEV1/FVC。

1.2.2中性粒细胞功能指标检测 抽取患儿空腹外周血5 mL,Dextran/Lymphoprep 法分离中性粒细胞,将其重悬于RPMI-1640培养液中,锥虫蓝染色测得细胞存活率>95%,5% CO2培养箱37 ℃孵化12 h。使用二氢若丹明荧光染色法,流式细胞分析仪(FC500,美国Beckman Coulter)测定中性粒细胞活化率[10],比色法测定上清液中去甲肾上腺素(NE)活性,硝酸还原比色法测定上清液中一氧化氮(NO)水平。

1.2.3炎症因子和趋化因子水平检测 采集两组患儿清晨空腹静脉血5 mL,离心取上清,置于-20 ℃冰箱保存待测。炎症因子:采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清白细胞介素(IL)-8、IL-17、IL-10和肿瘤坏死因子α(TNF-α)水平,检测试剂盒购自上海酶研生物科技有限公司。趋化因子:采用固相夹心ELISA法检测血清CXCL8水平,ELISA检测血清CXCL9水平,检测试剂盒均购于美国BD公司。严格按照说明书要求进行操作。

2 结 果

2.1两组患儿肺功能比较 急性组患儿FVC、FEV1、FEV1/FVC和FEV1%prep均明显低于缓解组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 两组患儿肺功能指标比较

2.2两组患儿中性粒细胞功能指标比较 急性组患儿中性粒细胞活化率、NE活性和NO水平均明显高于缓解组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 两组患儿中性粒细胞功能指标比较

2.3两组患儿炎症因子和趋化因子水平比较 急性组患儿炎症因子IL-8、IL-17、IL-10和TNF-α水平均明显高于缓解组(P<0.05),趋化因子CXCL8、CXCL9水平均明显高于缓解组(P<0.05)。见表4。

表4 两组患儿炎症因子、趋化因子水平比较

2.4趋化因子、炎症因子与患儿肺功能相关性 Pearson相关性分析显示,CXCL8、CXCL9水平及IL-8、IL-17、IL-10、TNF-α水平与肺功能指标FEV1/FVC、FEV1%prep均呈负相关。见表5。

表5 趋化因子、炎症因子与肺功能的相关性

2.5趋化因子与气道炎症的相关性 Pearson相关性分析显示,CXCL8、CXCL9水平与炎症因子IL-8、IL-17、IL-10和TNF-α水平呈正相关。见表6。

表6 趋化因子与气道炎症的相关性

续表6 趋化因子与气道炎症的相关性

3 讨 论

参与气道炎症的细胞主要是嗜酸细胞、肥大细胞和淋巴细胞。有研究显示,中性粒细胞作为一种吞噬细胞在哮喘发作中的作用不容忽视,无论在感染性炎症还是在炎症的免疫调节方面均起重要作用[11-12]。本研究通过探讨NA患儿急性发作期和临床缓解期中性粒细胞功能指标、炎症因子、趋化因子水平变化及其相关性,拟对NA患儿炎性进展做更准确地评估。

本研究中,急性组患儿FVC、FEV1、FEV1/FVC和FEV1%prep均明显低于缓解组(P<0.05),说明多数急性组患儿的肺功能受损严重,可逆程度差,超过半数患儿FEV1%pred<60%。本研究结果显示,急性组患儿中性粒细胞活化率、NE活性和NO水平均明显高于缓解组(P<0.05),提示哮喘病情可能与中性粒细胞功能状况有关,检测患儿外周血中性粒细胞功能有利于评估患儿病情进展。既往研究显示,中性粒细胞趋化能力增加,增加向气道聚集的趋势,在气道局部释放炎症介质导致气道结构重构[13-15]。活化的中性粒细胞可能通过释放NE等物质诱导支气管平滑肌痉挛,参与气道损伤与修复过程。NO主要存在于中性粒细胞的细胞质中,能够引起黏液腺过度增生、黏液过多分泌、上皮细胞损伤等,在重度哮喘患者大量黏液栓形成中发挥了重要作用,中性粒细胞激活后,NO被分泌至细胞外,并随着病情加重,NO水平逐渐升高。

本研究结果显示,急性组患儿炎症因子IL-8、IL-17、IL-10和TNF-α水平均明显高于缓解组(P<0.05),说明急性组患儿炎症水平更高。有研究显示,重度哮喘患者除中性粒细胞明显增高外,IL-8水平也会明显增高,IL-8介导的中性粒细胞浸润与哮喘发病紧密相关[16-17]。可能是因为,IL-8是中性粒细胞的重要趋化因子,可以直接趋化与激活中性粒细胞向气道局部聚集,从而诱导支气管平滑肌痉挛和气道高反应。有研究报道,支气管哮喘的发病机制与免疫功能紊乱密切相关,Th1/Th2细胞失衡可能是造成哮喘的免疫学发病基础[18-19]。IL-17与IL-10水平一定程度上反映了Th17和调节T细胞亚群的功能状态,IL-17具有强大的促炎和趋化免疫细胞的作用。IL-10是一种多功能负性调节因子,具有很强免疫抑制及免疫调控作用,哮喘的发作与IL-17、IL-10的水平相关。本研究中,急性组患儿由于症状更明显,气道高反应更明显,IL-8、IL-17、IL-10水平较环节组明显升高(P<0.05)。BECK-SCHIMMER等研究[20]显示,中性粒细胞的招募由TNF-α介导,其认为TNF-α是炎症反应过程中出现最早、最重要的炎性介质,能激活中性粒细胞和淋巴细胞,增加血管内皮细胞通透性,促使其他细胞因子合成和释放。此外,急性组患儿趋化因子CXCL8、CXCL9水平均明显高于缓解组(P<0.05),说明急性组患儿对中性粒细胞的趋化激活作用更强。相关研究表明,炎症患者外周血中CXCL8与CXCL9水平均明显升高,且能够促进炎症反应发生[21-22],CXCL9属于IFN-γ诱导的CXC家族趋化因子,可诱导并趋化T淋巴细胞或单核细胞,从而介导和调节免疫及炎症反应,参与一些自身免疫性疾病的发生及发展[23]。正常生理情况下,CXCL9在多数非淋巴组织中检测不到,但在发生感染、损伤或免疫炎症反应时其可由IFN-γ等诱导产生[24]。CXCL8是中性粒细胞的趋化剂,并可激活其代谢和脱颗粒,既往研究显示,CXCL8可促使多种炎性细胞趋化,并促使气道释放血管活性物质,进而损伤气道组织[25]。

Pearson相关性分析显示,趋化因子水平CXCL8、CXCL9水平与气道炎症指标呈正相关,趋化因子CXCL8、CXCL9水平及炎症因子IL-8、IL-17、IL-10和TNF-α水平均与患儿肺功能呈负相关,提示临床可以通过趋化因子和炎症因子水平评估患儿肺功能,以指导进一步治疗。

综上所述,急性组患儿炎症水平和趋化因子水平均处于较高水平,趋化因子CXCL8和CXCL9水平能够反映急性组患儿气道炎症水平和肺功能,临床可通过检测CXCL8和CXCL9水平评估NA患儿疾病进展情况。