吳瑩瑩，許浦生(.廣東省佛山市南海區(qū)第三人民醫(yī)院 58000；.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院，

?

慢性阻塞性肺病患者IL-21表達及其與其他細胞因子的相關(guān)性*

吳瑩瑩1，許浦生2(1.廣東省佛山市南海區(qū)第三人民醫(yī)院 528000；2.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院，

廣州 510000)

目的 探討白細胞介素-21(IL-21)在慢性阻塞性肺疾病(COPD)炎性反應(yīng)中的作用。方法 采用輔助性T 細胞1/2/17(Th1/Th2/Th17)定量抗體芯片檢測穩(wěn)定期COPD組、健康吸煙組、健康無吸煙組研究對象的血清IL-21、白細胞介素-6(IL-6)、白細胞介素-10(IL-10)、白細胞介素-17(IL-17)、轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)等細胞因子的表達水平，并同時檢測各組的肺通氣功能。結(jié)果 穩(wěn)定期COPD組患者IL-21的表達水平與IL-6、IL-10、TGF-β1呈顯著正相關(guān)(r值分別為0.902、0.589、0.683，均P<0.01)；與IL-17也呈正相關(guān)(r=0.313，P<0.05)。結(jié)論 IL-21在COPD的發(fā)病過程中起重要促炎作用，可作為一種有效治療手段。

慢性阻塞性肺疾??； IL-6； IL-10； IL-17； TGF-β1； IL-21

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種可以預(yù)防和治療的常見病、多發(fā)病，COPD是以持續(xù)存在的氣流受限為特征的呼吸道疾病，其氣流受限為不完全可逆，病情呈逐年進展，且反復(fù)急性加重[1]。有研究表明，COPD的發(fā)生、發(fā)展與一些炎性細胞及其相關(guān)因子的失調(diào)密切相關(guān)，尤其是對輔助性T 細胞17(Th17)/Treg相關(guān)因子[2-3]。目前Th17/Treg相關(guān)細胞因子白細胞介素-6(IL-6)、白細胞介素-10(IL-10)、白細胞介素-17(IL-17)、轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)等在COPD發(fā)病機制中已有較明確的報道，但Th17分泌的細胞因子白細胞介素-21(IL-21)在COPD發(fā)病機制中尚未明確。本研究檢測穩(wěn)定期COPD患者血清IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1等細胞因子水平，以及IL-21與IL-6、IL-10、IL-17、TGF-β1的相關(guān)性分析，探討IL-21在COPD炎性反應(yīng)中的作用，提高對該病發(fā)生機制的認識。報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2013年1月至2014年1月在廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科門診確診為COPD(標準參照2011年COPD全球倡議發(fā)布的“慢性阻塞性肺疾病全球策略”)、且3個月內(nèi)無咳嗽、咳痰癥狀急性加重的患者為穩(wěn)定期COPD組，共40例。收集同期該院體檢中心健康體檢者為健康對照組，再根據(jù)是否有吸煙史分為健康吸煙組(20例)、健康無吸煙組(20例)。所有研究對象均已被告知需研究的內(nèi)容，并簽署知情同意書。所有受試者均排除各種可能影響實驗結(jié)果的疾病，如支氣管擴張、支氣管哮喘、肺結(jié)核、充血性心力衰竭、自身免疫性疾病等，且3個月內(nèi)無使用全身激素(包括口服及靜脈應(yīng)用)，可使用β受體激動劑、抗膽堿能藥物等支氣管舒張劑。

1.2 方法

1.2.1 一般臨床資料 所有研究對象的姓名、性別、年齡、電話、地址、職業(yè)、吸煙史、家族史、是否咳嗽、咳痰等相關(guān)癥狀。

1.2.2 外周血采集 抽取所有研究對象清晨空腹(禁食8 h或以上)外周血(肘部)，約5 mL，置于干燥管，自凝30 min后，3 000 r/min，離心10 min，吸取上清液搖勻，-80 ℃冰箱保存，同時進行IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1檢測。

1.2.3 白細胞介素檢測 采用Th1/Th2/Th17定量抗體芯片檢測血清IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1水平。試劑盒由美國Ray Biotech公司生產(chǎn)，按試劑盒操作說明書進行。

1.2.4 肺通氣功能檢查 標準及操作規(guī)程參照2005年美國胸科學(xué)會與歐洲呼吸學(xué)會(ATS/ERS)指南，使用院肺功能室Jaeger肺功能儀，每1次肺功能檢查均由同一位熟練的技術(shù)人員進行操作，使用相同的技術(shù)指標，包括用力肺活量(FVC)、FVC%、第1秒用力呼吸容積(FEV1)、FEV1%、FEV1/FVC、呼氣峰值流速(PEF)、用力呼氣流量(FEF)25%、FEF50%、FEF75%、FEF25～75%等肺功能參數(shù)。

2 結(jié) 果

2.1 3組研究對象細胞因子結(jié)果比較 3組研究對象血清IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1之間的水平，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。穩(wěn)定期COPD組患者IL-6較健康無吸煙組顯著升高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，較健康吸煙組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。穩(wěn)定期COPD組IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1較健康吸煙組、健康無吸煙組，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。健康吸煙組IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1較健康無吸煙組，差異也無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

2.2 細胞因子相關(guān)性分析結(jié)果 采用Pearson相關(guān)分析法進行相關(guān)性檢驗，結(jié)果顯示穩(wěn)定期COPD組患者血清IL-21的表達水平與IL-6、IL-10、TGF-β1呈顯著正相關(guān)(r分別為0.902、0.589、0.683，均P<0.01)；與IL-17呈正相關(guān)(r=0.313，P<0.05)。見表2。

表1 3組研究對象細胞因子結(jié)果比較±s，pg/mL)

表2 細胞因子相關(guān)性分析結(jié)果

3 討 論

COPD的發(fā)生、發(fā)展與肺部吸入有害氣體(如煙草、煙霧等)或顆粒的異常炎性反應(yīng)有關(guān)系，這些氣體或顆粒不僅可以引起COPD患者肺部的局部炎性反應(yīng)，同時還可引起全身炎性反應(yīng)。有研究表明，COPD的發(fā)生、發(fā)展與一些炎性細胞及其相關(guān)因子的失調(diào)有密切關(guān)系，尤其是Th17/Treg相關(guān)因子[4-5]。

IL-21是2000年被發(fā)現(xiàn)的、由Th17細胞分泌的新型細胞因子，是一種具有多功能的Ⅰ型細胞因子，其在淋巴細胞的發(fā)育、增殖和分化過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，尤其是在抗體產(chǎn)生和漿細胞成熟過程。目前很多研究也證明IL-21參與了多種自身免疫性炎性疾病的發(fā)生、發(fā)展，如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、感染性腸病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、糖尿病、腫瘤等，所以IL-21也被作為自身免疫性炎性疾病治療中的一種關(guān)鍵因子和治療靶位。氣道、肺實質(zhì)和肺血管的慢性炎性是COPD的特征性改變，IL-21在慢性炎性過程中，是否也起到相關(guān)作用，目前仍未見相關(guān)報道。

眾多研究表明，由Th17/Treg細胞分泌的IL-6、IL-10、IL-17、TGF-β1在COPD發(fā)病中起重要作用，其中IL-6、IL-17為促炎因子，IL-10為抑炎因子，TGF-β1為調(diào)節(jié)因子?，F(xiàn)在已有學(xué)者把這些因子作為治療靶位，并進行研究，取得一定成果。而Th17細胞分泌的IL-21是否也起到一定作用，有待進一步研究。本組檢測穩(wěn)定期COPD患者、健康吸煙者、健康無吸煙者血清IL-6、IL-10、IL-17、IL-21、TGF-β1表達水平，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定期COPD患者血中IL-21的表達水平與IL-6、IL-10、IL-17、TGF-β1有明顯的相關(guān)性，說明同樣由Th17細胞分泌的IL-21在COPD的發(fā)病中起到一定的作用，這些細胞因子之間存在相互關(guān)系，最終導(dǎo)致COPD的發(fā)生、發(fā)展。

促炎因子IL-17具有強大的促進免疫功能作用，可直接募集中性粒細胞至氣道，進一步加重炎性[6]。有研究報道，IL-6可誘導(dǎo)Th17細胞分泌IL-17，同時IL-6可以上調(diào)IL-21 mRNA的表達，而IL-21 也可以上調(diào)IL-21 mRNA表達，說明IL-21有自分泌調(diào)節(jié)作用[7]。IL-21一方面以自分泌方式分化Th17細胞，增大Th17細胞反應(yīng)，且高表達，啟動和(或)維持Th17或Th1等細胞介導(dǎo)的炎性反應(yīng)[8-10]；另一方面可通過IL-21/IL-21R系統(tǒng)，引起CD8+T細胞增殖和凋亡，產(chǎn)生高水平的γ-干擾素、穿孔素和粒酶B，提高細胞毒性反應(yīng)，使其在肺部Th1/Tc1炎性中起重要促進作用[11]。IL-21同時可以增加體外由活化的T細胞產(chǎn)生的IL-17，顯示IL-21在COPD的發(fā)病機制中扮演了一個潛在的角色[12]。本研究表明，穩(wěn)定期COPD組、健康吸煙組IL-21水平均較健康無吸煙組高，穩(wěn)定期COPD組IL-21與同期IL-6、IL-17呈正相關(guān)，提示IL-21在COPD的發(fā)生發(fā)展過程中起促炎作用，為促炎因子。

大鼠試驗中，IL-21能抑制Treg細胞分化和刺激Th17細胞分化[13]。目前相關(guān)研究認為，Treg細胞分泌的IL-10及TGF-β1在免疫調(diào)節(jié)作用中起至關(guān)重要作用。IL-21能抑制Treg細胞分化，從而減少Treg細胞分泌IL-10和TGF-β1的數(shù)量，破壞COPD發(fā)病過程中Th17/Treg免疫調(diào)節(jié)平衡，促進COPD和肺氣腫發(fā)生、發(fā)展。本研究結(jié)果顯示，穩(wěn)定期COPD組IL-21與同期IL-10、TGF-β1也呈正相關(guān)，可能原因為促炎性細胞因子和抑炎性細胞因子共同參與COPD炎性過程，在疾病發(fā)展的穩(wěn)定期，機體通過自身調(diào)節(jié)，使IL-10、TGF-β1數(shù)量升高，從而減少組織損傷，起抗炎作用。因此，IL-21在COPD的發(fā)病過程中起重要的促炎作用，對IL-21的阻斷和抑制可作為一種有效治療手段。

綜上所述，IL-21可通過對IL-6、IL-10、IL-17、TGF-β1等因子的調(diào)節(jié)在穩(wěn)定期COPD中發(fā)揮作用，而其具體作用機制仍有待進一步的研究。本研究并未對穩(wěn)定期COPD患者進行分級研究，了解IL-21在COPD各級的表達水平，有助于進一步明確其在COPD發(fā)病中的作用，可作為今后的研究方向之一。

[1]Pauwels RA,Buist AS,Calverley PMA,et al.Global strategy for the diagnosis,management,and prevention of chronic obstructive pulmonary disease[J].Am J Respirat Crit Care Med,2012,163(5):216-218.

[2]Eisenstein EM,Williams CB.The Treg/Th17 cell balance:a new paradigm for autoimmunity[J].Pediatric Res,2009,65(24):26-31.

[3]黃慧,陸志偉,姜純國,等.T 輔助細胞 17 在結(jié)節(jié)病發(fā)病中的作用[J].中華結(jié)核和呼吸雜志,2012,35(9):655-658.

[4]趙慶琪,姚加平.COPD 患者血清 IL-6,IL-8,hs-CRP 和 IL-18 檢測的臨床意義[J].放射免疫學(xué)雜志,2012,25(4):404-406.

[5]Pape HC,van Griensven M,Rice J,et al.Major secondary surgery in blunt trauma patients and perioperative cytokine liberation:determination of the clinical relevance of biochemical markers[J].Journal of Trauma-Injury,Infection,and Critical Care,2001,50(6):989-1000.

[6]Liang SC,Long AJ,Benneett F,et al.An IL-17F/A heterodimer protein is produced by mouse Th17 cells and induces airway neutrophil recruitment[J].J Immunol,2007,179(18):7791-7799.

[7]徐勝,韓巖梅.IL-21 通過自分泌途徑誘導(dǎo) Th17 分化[J].中國腫瘤生物治療雜志,2007,4(2):15-16.

[8]Zhou L,Ivanov I,Spolski R,et al.IL-6 programs T(H)-17 cell differentiation by promoting sequential engagement of the IL-21 and IL-23 pathways[J].Nat Immunol,2007,8(5):967-974.

[9]Korn T,Bettelli E,Gao W,et al.IL-21 initiates an alternative pathway to induce proinflammatory T(H) 17 cells[J].Nature,2007,448(82):484-487.

[10]Monteleone G,Monteleone I,Fina D,et al.Interleukin-21 enhances T-helper cell type I signaling and interferon-gamma production in Crohn′s disease[J].Gastroenterology,2005,128(31):687-694.

[11]White L,Krishnan S,Strbl N,et al.Differential effects of IL-21 and IL-15 on preforin expression,lysosomal degranulation,and proliferation in CD8 T cells of patients with haman immunodeficiency wirus-1(HIV)[J].Blood,2007,109(19):387-3880.

[12]Hoeve MA,Savage NDL,de Boer T,et al.Divergent effects of IL-12 and IL-23 on the production of IL-17 by human T cells[J].Eur J Immunol,2006,36(3):661-670.

[13]黃慧,陸志偉,姜純國,等.T 輔助細胞 17 在結(jié)節(jié)病發(fā)病中的作用[J].中華結(jié)核和呼吸雜志,2012,35(9):655-658.

The level of IL-21 in serum of patients with stable COPD and its correlation with IL-6,IL-10,IL-17,IL-21,TGF-β1*

WUYing-ying1,XUPu-sheng2

(1.TheThirdPeople′sHospitalofNanhai,Foshan，Guangdong528000,China;2.SecondAffiliatedHospitalofGuangzhouMedicalUniversity,Guangzhou,Guangdong510000,China)

Objective Explore the role of IL-21 in COPD inflammatory reaction,improve the understanding of the pathogenesis of the disease.Methods Using the Th1/Th2/Th17 Quantibody Array Glass Chip to test the level of IL-21,IL-6,IL-10,IL-17,TGF-β1 in serum of stable COPD group,healthy smoking group and healthy non-smoking group,and simultaneous detection of pulmonary function in each group.Results In stable group of COPD,the expression of IL-21 in blood and IL-6,IL-10,TGF-β1 expression showed a significant positive correlation (rvalues were 0.902,0.589,0.683,allP<0.01).IL-21 and IL-17 were positively correlated (rvalue of 0.313,P<0.05).Conclusion IL-21 plays a pro-inflammatory role in the development process in COPD.

chronic obstructive pulmonary disease; IL-6; IL-10; IL-17; TGF-beta1; IL-21

廣東省科技廳課題(TYX-20132001)。

吳瑩瑩，女，碩士，醫(yī)師，主要從事慢性阻塞性肺疾病研究。

10.3969/j.issn.1672-9455.2015.11.002

A

1672-9455(2015)11-1501-03

2014-12-22

2015-02-11)