哮喘患者痰液细胞因子和嗜酸细胞阳离子蛋白水平及意义

中华结核和呼吸感染 1998年第2期第0卷 论著

作者：邓火金　孙滨　战兴利

单位：710032 西安 第四军医大学西京医院呼吸科(邓火金现在第一军医大学珠江医院呼吸科)

　　关键词： 哮喘；痰；细胞因子；嗜酸细胞阳离子蛋白

　　【摘要】　目的　探讨痰中细胞因子、嗜酸细胞阳离子蛋白(ECP)水平与哮喘严重程度的关系。方法　采用酶联免疫法及荧光免疫法对轻(M组10例)、中、重度(MS组15例)哮喘患者痰液白细胞介素（IL）5、肿瘤坏死因子α（TNF-α)、可溶性白细胞介素2受体（sIL-2R）、ECP水平进行检测。结果　中、重度哮喘患者痰液IL-5(35 ng/L以上)、TNF-α(M组为149±59 ng/L，MS组为267±147 ng/L)、sIL-2R(M组为348±107 kU/L，MS组为488±127 kU/L)、ECP(M组为127±95 μg/L，MS组为278±150 μg/L)浓度均显著高于轻度哮喘患者。结论　哮喘患者痰液中可检出有关的细胞因子及炎性介质, 它们参与了哮喘的急性发作并反映哮喘的严重程度。

　　Clinical significance of cytokine and eosinophil cationic protein concentrations in sputum of asthmatic patients　　Deng Huojin,Sun Bin, Zhan Xingli. Department of Respiratory Medicine, Xijing Hospital, The Fourth Military Medical University, Xian 710032

　　【Abstract】　Objective　To examine whether levels of inflammatory cytokines and eosinophil cationic protein (ECP) in the sputum reflect the severity of bronchial asthma. Method　We collected sputum expectorated spontaneously from 15 asthmatics with acute attacks of moderate to severe degree (MS group) and 10 subjects with acute attacks of mild asthma (M group). The interleukin (IL)-5(35 ng/L) tumor necrosis factor (TNF)-α(M 149±59 ng/L， MS 267±147 ng/L), soluble IL-2 receptor (sIL-2R) (M 348±107 kU/L, MS 488±127 kU/L) levels in the sputum were measured with enzyme-linked immunosorbent assay, and sputum ECP (M 127±95 μg/L, MS 278±150 μg/L) concentration were measured by Immuno-CAP System. Result　Sputum IL-5、TNF-α、sIL-2R、ECP concentrations in moderate to severe patients were significantly higher than in mild subjects.Conclusion　These findings suggest that inflammatory cytokines and mediator levels are detectable in the sputum from asthmatics and they might particrpate in the exacerbation of asthma.

　　【Key words】　Asthma　　Sputum　　Cytokines　　Eosinophil cationic protein

　　哮喘的本质是细胞因子参与调节的以嗜酸细胞（EOS）浸润为主多种细胞参与的慢性气道炎症。细胞因子和EOS在哮喘发病中的作用是近年哮喘研究的热点。我们的实验以痰液白细胞介素5（IL-5）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、可溶性白细胞介素2（sIL-2R）、嗜酸细胞阳离子蛋白（ECP）为指标,观察并比较它们与哮喘严重程度的关系,评价痰液分析在哮喘研究中的作用。

对象与方法

　　1.研究对象：轻度^［1］哮喘组（M组）：10例,其中男6例,女4例,年龄21～43岁。一秒钟用力呼气容积（FEV₁）＞预计值80%；中、重度^［1］哮喘组（MS组）：15例,其中男7例,女8例,年龄35～58岁。FEV1＜预计值80%（56%～80%）,支气管扩张试验缓解率＞15%。两组患者检查时均为发作期并伴有自主咳嗽、咳痰、无呼吸道感染征象,未使用抗菌药物,末梢血像正常，痰培养无细菌生长。1个月内未用糖皮质激素,24小时内未用支气管扩张剂。

　　2.实验方法：(1)标本收集：漱口后用带刻度的无菌干燥试管留取深部痰液（痰涂片,镜下见柱状上皮细胞和较多的吞噬细胞）^［2］,加等量生理盐水,漩涡振荡3～5分钟使痰液成完全均匀状态,4℃ 3 000 r/min离心20分钟,留取上清-30℃冻存待测IL-5、TNF-α、sIL-2R、ECP浓度。(2)痰液IL-5、TNF-α、sIL-2R浓度测定：均采用酶联免疫法（IL-5试剂盒由美国Biosource公司提供，灵敏度35 ng/L,测定范围35～780 ng/L；sIL-2R试剂盒由白求恩医科大学免疫教研室提供；TNF-α试剂盒由第四军医大学免疫教研室提供）。操作按说明进行。(3)痰液ECP检测：采用荧光免疫法,用Pharmacia CAP变应原检测系统（Kabi Pharmacia,瑞典。灵敏度2 μg/L,测定范围2～200 μg/L）检测。操作按说明进行。(4)统计学处理：采用t检验、秩和检验和直线相关分析。

结果

　　一、两组患者痰液IL-5浓度比较（附图）

附图　两组患者痰液IL-5浓度比较

附表　两组患者痰液TNF-α、sIL-2R、ECP浓度比较(±s)

　　MS组12例痰液IL-5浓度在35ng/L以上, 其中位值浓度165 ng/L（70～680 ng/L）, M组仅4例在35 ng/L以上, 其中位值浓度100 ng/L（70～380 ng/L）, 两组比较差异有显著性(P＜0.05）。

　　二、痰液TNF-α、sIL-2R、ECP浓度（附表）

　　M组及MS组痰液TNF-α、sIL-2R、ECP浓度比较差异有显著性(P＜0.05)。

　　三、各检测指标与肺功能的关系

　　MS组IL-5、sIL-2R、ECP均与一秒钟用力呼气容积占用力肺活量比值(FEV₁%)呈显著负相关（r=-0.70, -0.63, -0.68, P均＜0.05）。TNF-α及M组各检测指标与FEV₁%未显示出明显的相关性。

　　四、各检测指标间的相关分析

　　MS组IL-5与sIL-2R、ECP均呈显著正相关（r=0.58, 0.62,P均＜0.05）。TNF-α及M组各指标间未显示出明显的相关性。

讨论

　　传统观点认为哮喘是支气管平滑肌痉挛、气道狭窄所致,近年来研究揭示哮喘的本质是细胞因子参与调节的以EOS、肥大细胞浸润为主多种细胞参与的慢性气道炎症,与哮喘发病有关的细胞因子很多,其中IL-5对EOS、肥大细胞的活化均有促进作用,是维持气道炎症持续存在的关键细胞因子。Walker等^［3］认为IL-5水平升高是各种类型哮喘的共同特征。本实验结果显示哮喘发作与痰液IL-5的升高有关,而且痰液IL-5的高低与哮喘发作的严重程度密切相关。气道内IL-5水平的增高使EOS向气道趋化、募集增加,并刺激其释放白三烯（LT）、血小板活化因子（PAF）、ECP等炎性介质,引起毛细血管通透性增加,腺体分泌亢进,平滑肌收缩及气道上皮脱落；与此同时,募集至气道的EOS又能分泌IL-5^［4］,如此恶性循环,导致了气道的慢性炎症和迟发哮喘反应。

　　TNF-α是一种可由多种细胞产生的具有广泛生物学活性的前炎症细胞因子,是哮喘过程中一重要的启动因子。它能诱导血管内皮细胞表达粘附分子促进炎症细胞的浸润与活化^［5］,并可刺激PAF、前列腺素、LT等炎性介质合成,从而导致气道高反应性。此外,TNF-α还可引起IL-8、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）分泌增加,进一步趋化EOS释放炎性介质,引起气道上皮细胞脱落，诱发或加重哮喘。本组实验结果显示痰液TNF-α水平的高低与哮喘发作的严重程度密切相关,表明TNF-α参与了哮喘炎症的发病过程。

　　ECP是EOS激活后释放的一种毒性蛋白,是EOS活化的标志，是造成哮喘气道炎症的重要介质。有学者认为,哮喘的多种病理改变如微血管渗漏、腺体分泌亢进、上皮破坏和支气管痉挛等都可用EOS活化释放毒性蛋白和炎性介质来解释。本组实验结果显示痰液ECP水平与哮喘的严重性密切相关,与Virchow等^［6］的实验结果一致。痰液ECP与IL-5、sIL-2R显著正相关,表明EOS的活化受T淋巴细胞激活释放的细胞因子调控,二者的相互作用在气道炎症的发生、发展和粘膜损伤中起至关重要的作用^［3］。

　　本组实验在国内首次以痰液作标本,定量检测了在哮喘发病中起重要作用的细胞因子、炎性介质水平,结果表明，其在痰液中的浓度可以反映哮喘的严重程度。以痰液作标本较传统的支气管粘膜活组织检查、支气管肺泡灌洗，安全、简便、实用,患者更易接受且不受病情限制,最适于临床动态观察患者病情变化,指导抗炎治疗。

　　全军医药卫生科研基金资助课题

参考文献

　　1、支气管哮喘的定义、诊断、严重度分级及疗效判断标准（修正方案）. 中华结核和呼吸杂志, 1993, 16（哮喘增刊）:5-6.

　　2、刘树范主编. 临床细胞学. 第1版，北京：人民卫生出版社, 1990. 63-65.

　　3、Walker C, Virchow JC. T-cells and endothelial cells in asthma.Allergy,1993, 48（17 suppl）:24-31.

　　4、Kita H. The eosinophil ：A cytokine-producing cell? J Allergy Clin Immunol,1996, 97:889-892.

　　5、Griffths CEM, Vo or hees JJ, Nickoloff BJ. Characterization of intercellular adhesion molecular-1 and HLA-DR expression in normal and inflamed skin ：Modulation by recombinant interferon and tumor necrosis factor. J Am Acael Dermatol, 1989, 20 : 617-622.

　　6、Virchow JC, Holscher W, Virchow C. Sputum ECP levels correlate with parameters of airflow obstruction. Am Rev Respir Dis, 1992, 146 : 604-606.

(收稿：1997-02-04　　修回：1997-08-03)