不同炎症表型慢性阻塞性肺疾病急性加重患者的临床特征及预后分析

祝雅静, 刘 娟, 秦 艳, 王丽君

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一种异质性肺部疾病,以慢性呼吸系统症状(呼吸困难、咳嗽、咳痰、急性加重)为特征[1-2]。COPD急性加重(acute exacerbation of COPD,AECOPD)是COPD患者病程中常见的临床事件,COPD患者平均每年发生0.5～3.5次急性加重[3]。AECOPD发病的核心机制是慢性气道炎症,多数以中性粒细胞(neutrophil,NE)浸润为主,但也有研究显示20%～40%患者气道存在嗜酸粒细胞(eosinophil,EOS)增多[4]。根据诱导痰细胞学检查结果,AECOPD气道炎症表型分为EOS型、中性粒细胞型、混合粒细胞型及粒细胞缺乏型[5],但是诱导痰细胞学检查对操作者的技术水平要求高,需要受试者高度配合[6],可能诱发AECOPD患者气道平滑肌收缩,导致呼吸困难加重。外周血细胞计数具有操作简便、患者配合度好、价格低廉等优势,且与痰液和气道炎症水平有一定相关性[7],在AECOPD中被作为生物标志物进行外周血粒细胞分型。然而,既往多数研究[6,8-9]宽泛地将AECOPD气道炎症表型分成EOS型和非EOS型两类,对急性加重风险及预后评估的研究有限。鉴于此,本研究依据外周血细胞计数进行分组,比较四种不同炎症表型AECOPD患者的临床特征及急性加重风险,以更好地指导临床个体化、精准化诊疗。

1 资料与方法

1.1临床资料 回顾性分析2021年1月至2022年4月苏北人民医院呼吸内科收治的255例AECOPD患者的临床资料。其中男211例,女44例,年龄49～90(71.31±7.49)岁。纳入标准：(1)年龄≥40岁。(2)符合慢性阻塞性肺疾病全球倡议(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease,GOLD)[10]中关于COPD的诊断标准,吸入支气管舒张剂后第1秒用力呼气容积/用力肺活量(forced expiratory volume in one second/forced vital capacity,FEV1/FVC)<0.7。(3)处于急性加重期,符合AECOPD的诊断标准[11]。(4)能配合完成肺功能检查。排除标准：(1)伴有其他肺部疾病,包括支气管哮喘、支气管扩张、间质性肺疾病、肺炎、肺结核、肺癌等。(2)患有可能影响血液EOS的疾病,包括过敏性疾病、寄生虫感染、自身免疫性疾病、血液系统疾病等。(3)近1个月内使用过糖皮质激素(口服或静脉)、抗生素或免疫抑制剂等。(4)合并恶性肿瘤或严重脏器疾病者。本研究获苏北人民医院医学伦理委员会批准(批号：2023ky273-1)。

1.2分组标准 根据患者入院首次外周血细胞计数结果,并参照相关文献[12]的分组标准,将研究对象分为EOS组[EOS百分比(EOS%)>2%,87例]、中性粒细胞组[白细胞计数(white blood cell count,WBC)>10×109/L或NE百分比(NE%)>70%,92例]、混合粒细胞组(EOS%>2%且WBC>10×109/L或NE%>70%,30例)、粒细胞缺乏组(不满足以上任意条件,46例)。

1.3资料收集 (1)通过医院电子病历系统收集患者的一般资料,包括性别、年龄、身高、体重、病程、吸烟情况以及基础疾病史(高血压、糖尿病、高脂血症)。体质量指数(body mass index,BMI)=体重(kg)/身高(m)2;吸烟指数=每日吸烟支数×吸烟年数(支·年)。(2)患者入院24 h内采集肘静脉血,完善血细胞分析、凝血常规、炎症指标、营养指标等检查,记录血细胞计数,包括红细胞计数(red blood cell count,RBC)、血红蛋白(hemoglobin,Hb)、WBC、EOS%、EOS计数、NE%、NE计数、淋巴细胞(lymphocyte,LY)百分比(LY%)、LY计数、血小板(platelet,PLT)计数,计算中性粒细胞计数/淋巴细胞计数比值(neutrophil count to lymphocyte count ratio,NLR),同时记录纤维蛋白原(fibrinogen,FIB)、D-二聚体、C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)、降钙素原(procalcitonin,PCT)、白蛋白(albumin,ALB),并在入院当日吸氧前采集动脉血进行血气分析,动脉血氧分压<60 mmHg定义为呼吸衰竭。(3)患者入院病情稳定后尽早进行肺功能检查。采用德国耶格公司生产的MASTER SCREEN系列肺功能仪,重复测量3次,取最佳值,记录FEV1占预计值百分比(forced expiratory volume in one second as a percentage of the predicted value,FEV1%pred)、FEV1/FVC。再行支气管舒张试验,吸入沙丁胺醇气雾剂(英国葛兰素史克公司)400 μg,休息15 min后复查肺功能。(4)记录住院期间患者的临床特征,包括住院天数,呼吸衰竭发生率,吸入性糖皮质激素(inhaled corticosteroids,ICS)、静脉激素及抗生素使用率。

1.4综合治疗方法 患者入院后按照《慢性阻塞性肺疾病急性加重(AECOPD)诊治中国专家共识(2017年更新版)》[11]进行治疗,给予吸氧、止咳祛痰、解痉平喘,维持水、电解质平衡,抗感染,应用糖皮质激素等。患者经综合治疗后病情好转出院,住院期间无死亡病例。患者出院后均长期使用长效支气管舒张剂或联合使用ICS治疗,预防复发。四组AECOPD患者随访期间药物使用情况比较差异无统计学意义(P>0.05),见表1。

表1 四组AECOPD患者随访期间药物使用情况比较[n(%)]

1.5随访方法 患者出院后均随访1年,通过电话、门诊等方式进行随访,每3个月至少随访1次,随访截止时间为2023年4月,以1年内发生急性加重而再次入院作为随访终点,以死亡、失访和随访结束仍无终点事件发生为删失数据。

2 结果

2.1四组患者一般资料比较 四组患者的性别、年龄、BMI、病程、吸烟史、吸烟指数、基础疾病比较差异无统计学意义(P>0.05),见表2。

表2 四组患者一般资料比较

2.2四组患者临床资料比较 四组患者WBC、EOS%、EOS、NE%、NE、LY%、LY、NLR、CRP、PCT、ALB比较差异有统计学意义(P<0.05)。中性粒细胞组WBC、NE%、NE、NLR、CRP、PCT水平高于EOS组,EOS%、EOS、LY%、LY、ALB水平低于EOS组。混合粒细胞组WBC、NE%、NE、NLR水平高于EOS组,LY%、LY、ALB水平低于EOS组,EOS%、EOS水平高于中性粒细胞组。粒细胞缺乏组WBC、NE%、NE、NLR、PCT水平低于中性粒细胞组与混合粒细胞组,LY%、LY水平高于中性粒细胞组与混合粒细胞组,EOS%、EOS水平低于EOS组与混合粒细胞组,CRP水平低于中性粒细胞组,差异有统计学意义(P<0.05),见表3。

表3 四组患者临床资料比较

2.3四组患者肺功能指标比较 四组患者肺功能指标比较差异有统计学意义(P<0.05)。中性粒细胞组FEV1%pred、FEV1/FVC水平低于EOS组。粒细胞缺乏组FEV1%pred、FEV1/FVC水平高于中性粒细胞组,FEV1/FVC水平高于混合粒细胞组,差异有统计学意义(P<0.05),见表4。

表4 四组患者肺功能指标比较

2.4四组患者住院期间临床特征比较 四组患者住院天数、静脉激素及抗生素使用率比较差异有统计学意义(P<0.05)。中性粒细胞组住院天数大于EOS组,静脉激素使用率高于EOS组,抗生素使用率高于EOS组和粒细胞缺乏组,差异有统计学意义(P<0.05),见表5。

表5 四组患者住院期间临床特征比较[M(P25,P75),n(%)]

2.5四组患者急性加重再入院率比较 随访期间,失访21例(14例死亡,7例因电话号码改变、主观不愿意等原因失访),失访率为8.24%。14例死亡患者中,EOS组、中性粒细胞组、混合粒细胞组和粒细胞缺乏组分别占5例、6例、1例和2例,四组死亡率分别为5.75%、6.52%、3.33%和4.35%,差异无统计学意义(χ2=0.425,P=0.979)。Kaplan-Meier生存曲线显示,急性加重再入院率由高到低依次为中性粒细胞组、混合粒细胞组、粒细胞缺乏组和EOS组,log-rank检验显示四组差异有统计学意义(χ2=10.816,P=0.013),见图1。

图1 四组患者急性加重再入院率的Kaplan-Meier曲线图

3 讨论

3.1COPD是气道慢性炎症性疾病,评估气道炎症的金标准是支气管黏膜活检和支气管肺泡灌洗,但两种方法都属于侵入性检查,存在一定创伤性和危险性。诱导痰细胞学检查可能诱发AECOPD患者病情加重。呼出气一氧化氮检测是无创检查,但是影响因素较多,且费用较高[13]。考虑到外周血细胞计数属于常规检查,操作便捷、价格低廉,同时GOLD也明确提出外周血EOS可作为预测AECOPD的生物标志物,用于指导ICS的临床治疗,与痰EOS计数有良好的一致性[1]。目前研究主要针对EOS型和非EOS型进行比较,关于混合粒细胞、粒细胞缺乏等分型的研究有限,故本研究以外周血细胞计数为分组依据,比较四种不同炎症表型AECOPD患者的临床特征和预后,为早期准确识别不同炎症表型并及时进行精准治疗提供理论依据,从而更有效地控制病情进展,改善预后。

3.2AECOPD患者以中性粒细胞气道炎症为主,也有20%～40%的患者存在EOS气道炎症[4],本研究中,中性粒细胞型占比最高(36.08%),其次为EOS型(34.12%),与上述研究结论一致。AECOPD最常见的诱因是呼吸道感染,其他诱因包括吸烟、空气污染、天气寒冷等,多种因素造成局部或全身炎症反应加重[3]。临床常用炎症指标有NLR、CRP、PCT。NLR计算简便,可反映中性粒细胞与淋巴细胞的动态平衡,与机体炎症水平呈正相关,可作为评估AECOPD病情严重程度及预后的炎症标志物[8]。CRP是由肝细胞合成的急性时相反应蛋白,其分泌主要受机体炎症刺激影响,不受激素、免疫抑制剂等药物影响[14]。PCT是由甲状腺C细胞分泌的降钙素前肽物质,健康人血液中含量极低,当机体发生细菌感染时,PCT大量分泌,8～24 h内迅速升高,对细菌感染有较高的敏感性,但在病毒感染及非特异性炎症中升高不明显[3,15]。CRP和PCT与AECOPD的发生密切相关,预测细菌感染的灵敏度和特异度较高,可为抗生素的使用提供指导[9]。

3.3AECOPD主要特征为气道炎症反应增加,表现为NE、EOS在气道、肺实质、肺血管内浸润,导致黏液分泌增加、气道狭窄、肺功能下降,临床出现呼吸困难、咳嗽等症状[16]。NE可分泌多种蛋白酶,包括中性粒细胞弹性蛋白酶、基质金属蛋白酶和组织蛋白酶G等,降解肺组织中的弹性蛋白、细胞外基质和组织连接蛋白,促进炎性细胞因子聚集,诱导黏液高分泌,刺激气道纤维化[17-19]。此外,中性粒细胞表型具有相对丰度较高的变形菌门,包括嗜血杆菌属、莫拉克菌属和假单胞菌属,此表型患者对这些呼吸道菌属的易感性增加,诱发感染恶化,导致气道炎症加重[7]。研究发现中性粒细胞气道炎症与肺功能减退、生活质量下降和不良预后相关[20]。因此中性粒细胞型AECOPD患者的气道阻塞更严重,肺功能恶化更明显,炎症指标水平升高更显著,抗菌药物的使用率更高。

3.4EOS主要来源于骨髓中的CD34+细胞,细胞质中包含嗜酸性颗粒、主要碱性蛋白、EOS阳离子蛋白、过氧化物酶和衍生神经毒素等[6,21]。EOS在趋化因子的介导下迁移至肺组织,释放毒性递质和炎性因子,导致持续性气道炎症和组织损伤[21],引起气道高反应性,促进肺功能下降和急性加重事件的发生[6]。EOS作为辅助性T细胞2介导的免疫应答的重要组成部分,具有免疫防御能力,通过释放线粒体DNA和颗粒蛋白,建立物理屏障,抵御细菌入侵,降低气道细菌感染的发生风险[9]。研究发现EOS型AECOPD患者多数由非感染性因素引起[8],呼吸困难症状通常较轻,住院时间较短,抗生素使用率较低,对激素的敏感性高,更易从治疗中获益[3]。对此类患者给予激素治疗,可以促进EOS凋亡,发挥免疫抑制作用,从而改善临床症状,缩短住院时间,降低早期反复住院风险[3,8]。

3.5本研究发现,中性粒细胞组NLR、CRP、PCT水平及抗生素使用率均高于EOS组和粒细胞缺乏组,而FEV1%pred、FEV1/FVC水平均低于上述两组,中性粒细胞组住院天数长于EOS组,静脉激素使用率高于EOS组,混合粒细胞组NLR水平高于EOS组,EOS组ALB水平高于中性粒细胞组和混合粒细胞组。上述多项结果表明,中性粒细胞组和混合粒细胞组的临床表现更严重,炎症指标水平更高,营养状况更差,尤其是中性粒细胞组的肺功能下降最明显,住院时间最长,住院期间抗生素和静脉激素使用率最高,提示此类患者病情最严重,且伴有严重的细菌感染,对抗菌药物的需求高,对激素治疗不敏感,气道反应性差。EOS组炎症指标水平较低,营养状况最好,住院时间最短,静脉激素使用率最低,提示EOS型多数与非感染性因素有关,临床症状较轻。静脉激素使用率低,考虑可能由于高水平EOS对ICS治疗更敏感,治疗效果更好,无需再进行静脉激素治疗,住院天数也相应缩短,提示EOS型对激素敏感性高,与上述研究[3,7-8,20]结论一致。

3.6AECOPD患者出院后可能再发急性加重而反复入院,有报道称6个月内有44%的患者再入院[22],1年内有60.4%的患者再入院[23]。AECOPD是异质性疾病,不同炎症表型的患者临床预后存在明显差异[5]。本研究中,中性粒细胞组急性加重再入院率最高,混合粒细胞组次之,粒细胞缺乏组和EOS组均较低,与既往研究结果基本一致[12],提示中性粒细胞型和混合粒细胞型较粒细胞缺乏型和EOS型的临床预后更差,临床上要重视这两种炎症表型的患者,增加随访频率,加强健康管理。然而,关于EOS型对再发急性加重风险的预测价值仍存在争议。刘土轩等[24]研究表明,血EOS%>2%的AECOPD患者出院后1年内因病情加重而再次住院的概率更低,临床预后更好。Couillard等[25]研究显示,血EOS%≥2%和(或)血EOS计数≥200个/μL的AECOPD患者出院后1年内COPD相关的再入院风险是EOS低者的3.59倍。Yu等[26]研究发现,AECOPD患者的血EOS计数与出院后1年内急性加重风险无关。上述研究结果的差异考虑可能与人种、样本量、患者年龄、纳入与排除标准、血EOS阈值选择及分类方式等因素有关。

3.7本研究考虑到外周血细胞可能受到某些疾病及激素、抗生素等药物的影响,为了尽可能减少对血细胞计数结果的影响,在排除标准方面进行了严格控制,但是仍存在一定局限性,比如样本量较少,随访时间不足,部分患者无法配合完成肺功能检查导致未能入组,基于外周血细胞计数的分组标准尚未完全统一等,后续需要设计多中心、大样本、随访时间更长的前瞻性研究作进一步分析论证,观察患者的临床特征及远期预后。

综上所述,基于外周血细胞计数的四种不同炎症表型的AECOPD患者在炎症指标水平、营养状况、肺功能、住院天数、治疗效果及预后等方面存在差异。外周血细胞计数对评估AECOPD临床特征和预后、指导激素及抗生素治疗具有一定临床应用价值。