支气管哮喘患儿外周血suPAR、JAK/STAT信号通路与气道重构的相关性分析

屈乐言,罗建江,张多兰,郭欢

支气管哮喘(bronchial asthma,BA)是一种慢性气道炎性疾病,基本病理改变是气道炎性反应、平滑肌功能障碍及气道重构[1]。其中气道重构是造成BA患者气道高反应、加快病情进展的主要因素,若不及时干预,将进展为不可逆气道重构,严重威胁患者生命健康[2-3]。因此,早期评估BA患儿气道重构,对改善患儿生存状况具有重要意义。可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体(suPAR)是一种重要的多功能膜受体,主要表达于免疫细胞表面,在组织重构、免疫系统激活及炎性反应过程中发挥重要作用[4]。酪氨酸激酶/信号传导及转录激活因子(JAK/STAT)是参与免疫调节的信号通路,可调节炎性因子的表达,加速炎性反应,在多种呼吸系统疾病中发挥重要作用[5]。目前,suPAR、JAK/STAT在BA中的作用机制尚不明确,因此,本研究通过分析suPAR、JAK、STAT在BA患儿血清中的表达水平及其与气道重构的关系,为BA的诊治及预后评估提供新思路,报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2021年1月—2023年1月吐鲁番市高昌区人民医院呼吸与危重症医学科收治的BA患儿106例(BA组)为研究对象,男59例,女47例,年龄5～12(8.15±1.22)岁;病程1～4(2.25±0.63)年;有BA家族史患儿32例,无BA家族史74例;有过敏史29例,无过敏史77例;存在呼吸道感染史23例,无呼吸道感染史83例。根据BA程度分级标准将106例患儿分为间歇状态亚组(n=58)、轻度亚组(n=29)和中重度亚组(n=19)。同期选择健康体检儿童106例为健康对照组(无过敏史、呼吸道感染史、BA家族史),男56例,女50例,年龄5～13(8.40±1.36)岁。本研究经吐鲁番市高昌区人民医院医学伦理委员会审核批准(2020011-2605),受试儿童家属知情同意并签署知情同意书。

1.2 病例选择标准 (1)纳入标准:①符合BA诊断标准[6];②首次检出、治疗;③病程≥1年;④依从性较好,能配合相关检测。(2)排除标准:①合并恶性肿瘤者;②合并其他肺部疾病;③重要脏器功能不全;④合并血液系统疾病或代谢疾病;⑤患有先天性心脏病;⑥合并慢性感染患儿。

1.3 观测指标与方法

1.3.1 血清suPAR、JAK、STAT水平测定:BA患儿入院次日及健康体检儿童体检当日晨起抽取空腹肘静脉血4 ml,离心留取上清备用。(1)酶联免疫吸附(ELISA)法测定血清suPAR水平,试剂盒购于上海笃玛生物科技有限公司,严格按照试剂盒说明书操作。(2)实时荧光定量PCR法测定JAK、STAT水平。Trizol试剂(上海索莱宝生物公司)提取总mRNA,逆转录得到cDNA(日本TAKARA公司),PCR仪(美国ABI公司)进行扩增,以GAPDH为内参基因。引物序列见表1。反应条件:95℃预变性180 s,95℃变性15 s,退火60℃ 30 s,延伸72℃ 30 s,共计40个循环。采用公式2-△△Ct法计算JAK、STAT相对表达水平。

表1 JAK、STAT引物序列Tab.1 JAK and STAT primer sequences

1.3.2 肺功能检测:使用LUD-V4肺功能仪(徐州品源电子科技有限公司)对儿童肺功能进行测定,主要包括:第1 秒用力呼气容积(FEV1)占预计值的百分比(FEV1%)、FEV1占用力肺活量(FVC)百分比(FEV1/FVC)。

1.3.3 气道重构指标测定:使用CT仪(HD750,美国GE公司)对所有儿童进行胸部CT扫描,放大CT图像(取主动脉弓及气管分叉上下各1 cm、右肺下静脉和横隔顶上2 cm处),计算气道壁厚度与气道腔外径比(T/D)、气道壁总面积占气道总面积百分比(WA%)。

2 结 果

2.1 2组血清suPAR、JAK、STAT水平比较 与健康对照组比较,BA组患儿血清suPAR、JAK、STAT水平均显著升高(P<0.01),见表2。

表2 健康对照组与BA组血清suPAR、JAK、STAT水平比较Tab.2 Comparison of serum suPAR, JAK, and STAT levels between healthy control group and BA group

2.2 2组肺功能及气道重构指标比较 与健康对照组比较,BA组患儿FEV1%、FEV1/FVC均显著降低(P<0.01),T/D、WA%均显著升高(P<0.01),见表3。

表3 健康对照组与BA组肺功能及气道重构指标比较Tab.3 Comparison of lung function and airway remodeling indicators between the healthy control group and the BA group

2.3 BA患儿不同亚组间血清suPAR、JAK、STAT水平比较 患儿血清suPAR、JAK、STAT水平中重度亚组>轻度亚组>间歇状态亚组(P均<0.01),见表4。

表4 3亚组间血清suPAR、JAK、STAT水平比较Tab.4 Comparison of serum levels of suPAR, JAK, and STAT among subgroups 3

2.4 BA患儿不同亚组间肺功能及气道重构指标比较 FEV1%、FEV1/FVC中重度亚组<轻度亚组<间歇状态亚组(P均<0.01),T/D、WA%中重度亚组>轻度亚组>间歇状态亚组患儿(P均<0.01),见表5。

表5 3亚组患儿肺功能及气道重构指标比较Tab.5 Comparison of lung function and airway remodeling indicators in subgroups 3 of pediatric patients

2.5 血清suPAR、JAK、STAT水平与肺功能及气道重构间的关系 Pearson相关性分析显示,血清suPAR、JAK、STAT与肺功能指标(FEV1%、FEV1/FVC)呈显著负相关(P<0.01),与气道重构指标(T/D、WA%)呈显著正相关(P<0.01),见表6。

表6 血清suPAR、JAK、STAT水平与肺功能及气道重构间的相关性Tab.6 Correlation between serum suPAR, JAK, STAT levels and lung function and airway remodeling

2.6 肺功能相关指标与气道重构指标间的关系 Pearson相关性结果显示,肺功能相关指标FEV1%、FEV1/FVC与气道重构指标T/D、WA%呈显著负相关(P<0.01),见表7。

表7 肺功能相关指标与气道重构指标间的相关性分析Tab.7 Correlation analysis between lung function related indicators and airway remodeling indicators

3 讨 论

BA为临床中常见的呼吸道疾病,哮喘反复发作将激活机体生成大量平滑肌细胞,并使气道内皮组织损伤加重,造成气道狭窄,增加气道高反应,诱发气道重构[7]。气道重构是BA发生、发展及病情恶化的病理基础,因此早期评估BA患儿气道重构状况并进行有效的治疗,对改善BA患儿预后具有积极意义[8]。目前,临床主要依据肺功能及气道重构指标对气道重构情况进行评估,然而两者检测方法较为复杂,BA患儿年龄较小,致使患儿依从性差,无法很好地配合相关检查[9],因此,探寻相关生物学指标评估BA患儿气道重构情况至关重要。

uPAR是纤溶酶原激活系统中重要组成部分,uPAR可从细胞表面释放并以suPAR形式分泌到血液中,且在其他体液中也可检测到suPAR[10]。既往研究显示,suPAR是一种新的生物标志物,在呼吸道感染患儿中,suPAR水平升高,且其在重症肺炎患儿中的表达水平高于轻症患儿[11]。Böcskei等[12]研究发现,在慢性阻塞性肺疾病患者血清中,suPAR呈高表达。本研究中,BA患儿血清suPAR水平较健康儿童有大幅提升,且随着BA疾病的进展,血清suPAR水平逐渐升高,提示suPAR在BA发病及恶性进展中发挥重要作用。可能的原因是BA患儿支气管上皮细胞功能异常,分泌大量促炎因子,在炎性反应刺激下致使免疫细胞表面的uPAR脱落,形成suPAR,使suPAR水平升高[13]。肺功能测定有利于确诊BA,同时也是评估BA病情程度的依据之一,在本研究中BA患儿肺功能相关指标水平均显著下降,说明患儿可能存在呼气阻力增加、气道痉挛或直径缩小。相关性分析显示,suPAR与患儿肺功能呈显著负相关,与气道重构指标呈显著正相关,说明suPAR可客观反映BA患儿肺功能损伤程度且参与BA患儿气道重构。suPAR可能参与支气管上皮细胞受损,支气管上皮细胞功能异常,分泌大量促炎因子,诱发呼吸道炎性反应,导致气道重构[13]。

JAK/STAT通路由上游JAK家族及下游STAT家族组成,在多种重要的生物学过程中发挥重要作用。JAK/STAT信号通路可促使多种炎性因子的激活与释放,在呼吸系统中,参与调节气管、支气管或肺组织的免疫机制[14-15]。Escamilla-Gil等[16]研究显示,在哮喘患者中,炎性细胞因子表达增加,使JAK/STAT信号通路被激活,从而使气道一氧化氮合酶过度产生,NO水平升高,致使气道高反应,促进气道炎性反应和组织损伤。王雅宁等[17]研究显示,在病毒性毛细支气管炎患儿中,JAK/STAT信号通路被激活,并参与疾病的发生发展。本研究结果显示JAK/STAT通路与BA的发生、发展相关联。BA是一种气道炎性反应性疾病,JAK/STAT是介导炎性反应的经典信号通路,当发生BA时,分泌大量促炎因子,在炎性因子刺激下,将激活JAK/STAT通路的磷酸化进展,进而形成多效性级联反应,进而促进疾病进展[18-19]。此外,进一步相关性分析显示,JAK、STAT表达与BA患儿肺功能及气道重构密切相关。结合以往研究推测,当发生BA时,大量炎性细胞浸润同时释放炎性因子,使BA患儿支气管上皮细胞受损、气道平滑肌细胞增殖,上皮下胶原沉积、基底膜变厚,进而引发气道重构。此外BA患儿肺功能与气道重构指标呈显著负相关,当发生气道重构时,平滑肌细胞及杯状细胞增生,致使气道痉挛可逆性逐渐降低直至消失,肺功能指标下降[20-21]。

综上所述,气道重构与BA患儿血清suPAR水平及JAK/STAT信号通路密切相关,或可为BA的防治提供数据支撑。然而本研究纳入样本量较少,可能会对结果造成偏移,需扩大样本量深入探究。此外,suPAR是否可直接激活JAK/STAT信号通路进而影响BA的发生发展尚不明确,有待未来进一步探究。

利益冲突:所有作者均声明无利益冲突

作者贡献声明

屈乐言、罗建江:科研设计、数据分析整理及文章撰写;张多兰、郭欢:数据收集、统计学分析及文章修改