孫婧怡 馬禮兵
桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科,桂林醫(yī)學(xué)院呼吸疾病研究所,廣西壯族自治區(qū)教育廳高校呼吸疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(廣西桂林 541001)
哮喘是一種常見(jiàn)、多發(fā)的慢性呼吸系統(tǒng)疾?。?]。其咳嗽、咳痰、喘息的臨床癥狀是由于炎癥反應(yīng)和氣道收縮所導(dǎo)致。有一種非典型表現(xiàn)的哮喘,僅以咳嗽為唯一或主要的臨床表現(xiàn),無(wú)明顯喘息、氣促等癥狀,在臨床上被認(rèn)為是一類變異的哮喘。1979年,CORRAO等[2]為其重新命名為“咳嗽變異性哮喘”(cough variant asthma,CVA),其缺乏哮喘的典型表現(xiàn),但呈現(xiàn)出氣道高反應(yīng)性和支氣管舒張反應(yīng)性咳嗽[3]。近年來(lái)CVA的發(fā)病率呈上升趨勢(shì),但其機(jī)制尚未完全闡明。為了更系統(tǒng)了解CVA的發(fā)病機(jī)制,以及與典型哮喘(classic asthma,CA)發(fā)病機(jī)制的關(guān)聯(lián)與區(qū)別,本文將綜述目前CVA發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展及其與CA的可能關(guān)系。
CVA是一種非典型表現(xiàn)的哮喘類型,咳嗽為其唯一或主要的臨床癥狀,不伴有呼吸困難或喘息[2]。目前多數(shù)研究表明CVA在病理生理學(xué)特征及相關(guān)的免疫-炎癥反應(yīng)機(jī)制與典型哮喘具有相似性[4]。最新研究表明CVA是CA的早期階段,不受控制的、反復(fù)發(fā)作的CVA可能進(jìn)一步損傷小氣道功能和肺功能,并最終發(fā)展為CA[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)約有30%~40%的CVA患者未得到早期診斷和充分治療而進(jìn)展為CA[6]。吸入皮質(zhì)類固醇是CVA的一線用藥,早期ICS治療不僅可改善控制咳嗽,且可通過(guò)預(yù)防氣道重塑等降低其進(jìn)展為CA的風(fēng)險(xiǎn)[6]。CVA患者咳嗽受體敏感性可隨著使用白三烯受體拮抗劑治療而降低,而在ICS治療中保持不變[7]。這可能與前一類藥物的有效鎮(zhèn)咳作用有關(guān)[8],其作用機(jī)制細(xì)節(jié)仍有待研究。
氣道慢性炎癥反應(yīng)涉及多種炎癥細(xì)胞、炎癥介質(zhì)和細(xì)胞因子共同參與和相互作用。CVA的主要病理特點(diǎn)是以嗜酸粒細(xì)胞(Eos)浸潤(rùn)為特征的氣道炎癥性疾?。?]。
2.1 炎性標(biāo)志物大量研究顯示CVA的炎性標(biāo)志物與典型哮喘相似。DE DIEGO等[9]對(duì)受試者進(jìn)行辣椒素刺激,通過(guò)組胺支氣管釋放試驗(yàn)、呼出氣一氧化氮水平測(cè)定和痰誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CA和CVA的炎癥標(biāo)志物IL?8和TNF?α濃度無(wú)顯著性差異。同時(shí)CAO等[10]通過(guò)質(zhì)譜法對(duì)CVA組和CA組患者的誘導(dǎo)痰上清液進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)較健康對(duì)照組哮喘組患者血清IgE、痰嗜酸性粒細(xì)胞百分比、FeNO、焦慮和抑郁評(píng)分均顯著增高,但CVA與CA組間無(wú)差異。為進(jìn)一步評(píng)估其細(xì)微差異,在蛋白質(zhì)組學(xué)分析中另外發(fā)現(xiàn)了痰液中獨(dú)特的生物標(biāo)志物:CA組有AGT,APOA1,C5,CHI3L1,F(xiàn)GA,F(xiàn)GB,HPX,ITIH4,ORM1,PRG2和SERPINF2;CVA組有APOA1,CHI3L1,F(xiàn)GB,HPX,IL1RN,ITIH4和ORM1[10]。這些新型生物標(biāo)志物及其亞型的發(fā)現(xiàn)可能更有助于未來(lái)哮喘及其表型鑒別診斷,同時(shí)作為生物標(biāo)志物和潛在治療靶點(diǎn),值得進(jìn)一步研究。
在治療反應(yīng)方面,CVA和CA炎性標(biāo)志物的變化存在差異[4]。CVA中的炎癥亞型水平與ICS維持劑量有關(guān),嗜酸性粒細(xì)胞亞型需要較高的ICS維持劑量[11]。IL?5是與嗜酸性粒細(xì)胞炎癥相關(guān)的重要細(xì)胞因子,它可誘導(dǎo)骨髓產(chǎn)生嗜酸性粒細(xì)胞(Eos),導(dǎo)致組織Eos增多并誘導(dǎo)氣道重塑[12]。IL?10是一種主要由肺內(nèi)免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞分泌的抗炎細(xì)胞因子[13],具有與抑制哮喘炎癥機(jī)制有關(guān)的廣泛的免疫抑制作用和抗炎作用[14]。LIU等[4]通過(guò)研究長(zhǎng)期吸入糖皮質(zhì)激素治療過(guò)程中CVA患者誘導(dǎo)痰和氣道高反應(yīng)性(AHR)炎癥介質(zhì)水平的改善,并用ELISA法檢測(cè)受試者IL?5和IL?10發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,CVA患者和輕度CA患者誘導(dǎo)痰中IL?10濃度較低,表明在CVA以及典型哮喘中存在免疫調(diào)節(jié)缺陷;IL?5濃度水平和Eos百分比較高,但兩個(gè)哮喘組間沒(méi)有顯著差異。ICS治療后的整個(gè)觀察期間,CVA組IL?5水平以及EOS百分比先于CA組下降,且CVA組檢測(cè)到更高水平的IL?10[4]。研究提示,ICS用藥期間兩組誘導(dǎo)痰標(biāo)志物水平明顯不同,CVA患者的氣道炎癥較輕度CA組有更大的改善[4]。說(shuō)明CVA的氣道炎癥對(duì)早期ICS治療高度敏感,獲益更大。最新研究顯示蘇黃止咳膠囊聯(lián)合舒利迭可有效地降低FeNO、Eos、IL?6、及TNF?α的水平,調(diào)節(jié)Th1/Th2的失衡狀態(tài),進(jìn)而更好的緩解CVA患者氣道慢性炎癥反應(yīng)[15]。據(jù)以上研究得出聯(lián)合用藥治療不僅可改善氣道慢性炎癥反應(yīng),還可通過(guò)減少患者咳嗽的次數(shù)和程度來(lái)緩解癥狀降低復(fù)發(fā)率,療效優(yōu)于單獨(dú)用藥治療。這對(duì)未來(lái)CVA的治療提供了新療法,不過(guò)其長(zhǎng)期效果需要進(jìn)一步的觀察研究。
2.2 T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)失衡哮喘是主要以T輔助細(xì)胞2(Th2)效應(yīng)細(xì)胞活化,IgE的生成和嗜酸性粒細(xì)胞增多為特征的氣道慢性炎性疾?。?6]。Th2免疫應(yīng)答占優(yōu)勢(shì)的Th1/Th2免疫失衡是哮喘重要的發(fā)病機(jī)制之一[17]。各種調(diào)節(jié)性或抑制性T細(xì)胞(Treg)亞群可通過(guò)釋放多種抗炎細(xì)胞因子(包括IL?10和TGF?β)來(lái)抑制潛在有害的免疫應(yīng)答[18]。但調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的特異性作用在CVA患者中尚未檢測(cè)到。CAO等[10]通過(guò)誘導(dǎo)痰上清液蛋白質(zhì)組學(xué)分析中發(fā)現(xiàn)CVA和CA患者中GPI和S100A12蛋白的表達(dá)與痰嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)增高相關(guān),提示Th2依賴性應(yīng)答。故推測(cè)CVA與CA具有相似的與嗜酸性粒細(xì)胞增多相關(guān)的Th2優(yōu)勢(shì)增強(qiáng)應(yīng)答的發(fā)病機(jī)制。隨著目前生物制劑的研發(fā),Th2細(xì)胞及哮喘相關(guān)趨化因子的靶向治療潛能將不斷被挖掘[19],這對(duì)未來(lái)哮喘的個(gè)體化治療有重要的意義。
也有不少研究表明,并不是所有的哮喘都是通過(guò)活化的Th2和嗜酸性粒細(xì)胞炎癥反應(yīng)來(lái)引起[20]。Th17細(xì)胞主要產(chǎn)生IL?17A/F和IL?22,可促進(jìn)氣道成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞和氣道平滑肌細(xì)胞活化,從而使這些細(xì)胞高表達(dá)IL?6、IL?8、G?CSF等因子促進(jìn)粒細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)。這些均證明了Th17細(xì)胞和Th17細(xì)胞因子也參與了哮喘炎癥的調(diào)節(jié)[21]。實(shí)驗(yàn)提示,CVA和輕度哮喘患者中痰IL?5和Eos百分比升高,這可能僅是支持在疾病的輕度階段時(shí)嗜酸性粒細(xì)胞炎癥占優(yōu)勢(shì)[4],推測(cè)Th2和Th17細(xì)胞的作用可能與哮喘的嚴(yán)重程度有關(guān),這也已經(jīng)在不少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)。
2.3 呼出氣一氧化氮濃度(FeNO)的價(jià)值一氧化氮(NO)是具有許多生理功能的細(xì)胞間信使。在炎癥過(guò)程中其合成顯著增加,因此NO可用于急性或慢性炎癥的替代觀察指標(biāo)[22]。呼出氣一氧化氮濃度(FeNO)是哮喘氣道嗜酸性粒細(xì)胞炎癥敏感的標(biāo)志物[23],對(duì)FeNO的定量分析研究氣道炎癥反應(yīng)可使治療更加個(gè)體化[22]。FeNO的測(cè)量是一種非侵入性的可區(qū)分CVA患者和NCVA患者的方法,可作為CVA早期診斷和鑒別診斷的有力工具,具有可重復(fù)性、敏感性、特異性及易操作的特點(diǎn)[24]。研究顯示25ppb的FeNO水平可與小氣道功能異常結(jié)合提示CVA可能性較高,可用于CVA的快速診斷[25]。同時(shí)有報(bào)道稱FeNO水平和脈沖振蕩法(IOS)指數(shù)兩者結(jié)合可用于CVA患者的篩查,對(duì)診斷CVA有較好的價(jià)值[26]。最新研究表示CVA患者根據(jù)FeNO水平不同顯示異質(zhì)性,F(xiàn)eNO水平高的患者更易出現(xiàn)與過(guò)敏相關(guān)的癥狀[27]。根據(jù)患者報(bào)告癥狀可能由過(guò)敏源暴露誘導(dǎo),這與兒童和成人在過(guò)敏性疾病中的FeNO水平高于非過(guò)敏性疾病相一致[28]。因此伴有過(guò)敏性疾病家族史的患者是CVA患者中高FeNO水平的高危因素,對(duì)CVA的篩查和預(yù)防具有指導(dǎo)作用。這些都為CVA患者的診斷和預(yù)防提供了新的視角。
FANG等[29]研究區(qū)分CVA與慢性咳嗽時(shí)得出FeNO的最佳截止點(diǎn)為33.5 ppb(敏感性為69.6%,特異性為85.1%)。而在ICS的指導(dǎo)治療中,33.9 ppb的FeNO水平是慢性咳嗽患者使用ICS的最佳臨界值(敏感性94.7%,特異性76.3%)[30]。因此FeNO不僅可以用于CVA患者的篩查與診斷,也可對(duì)吸入ICS治療的患者有著針對(duì)性指導(dǎo)作用,極具研究?jī)r(jià)值。
氣道高反應(yīng)性(AHR)是指氣道對(duì)多種刺激因素呈現(xiàn)的高度敏感狀態(tài),是哮喘的一個(gè)重要特征。氣道炎癥和氣道重塑與AHR的發(fā)生緊密相關(guān)。研究表明CVA與CA的AHR和咳嗽敏感性的關(guān)系各不相同[9]。通過(guò)利用組胺支氣管釋放試驗(yàn)來(lái)測(cè)定氣道高反應(yīng)性的研究提示,在CVA患者中組胺與IL?5相關(guān),而在CA患者中組胺與痰嗜酸粒細(xì)胞增多相關(guān)[9]。說(shuō)明不同的表達(dá)受不同的炎癥反應(yīng)機(jī)制調(diào)節(jié)。氣道平滑肌(ASM)增加被認(rèn)為是導(dǎo)致氣道高反應(yīng)性的病理生理學(xué)原因[31]。ASM中含有多種收縮功能蛋白,當(dāng)受到變應(yīng)原或炎癥因子刺激后,ASM收縮致使氣道狹窄,進(jìn)而氣道反應(yīng)性增高。ASM細(xì)胞具有生物活性可通過(guò)合成ECMs而參與生長(zhǎng)因子(TGF?β,VEGF和CTGF)的重塑過(guò)程,ASM細(xì)胞向上皮細(xì)胞表達(dá)轉(zhuǎn)化也是哮喘氣道重塑的一個(gè)特征[32]。
ICS的早期充分治療可以有效降低AHR,并抑制CVA患者的氣道炎癥[4]。研究表明,氣道高反應(yīng)性可通過(guò)短期的ICS治療得到迅速改善,但氣道炎癥的完全控制需要長(zhǎng)期的ICS治療[4]。明確CVA中ICS治療的有效維持時(shí)間和適宜劑量,還需要進(jìn)一步的研究。
氣道重塑也是哮喘的重要特征之一,氣道的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)在其中起重要作用。CVA患者慢性咳嗽的氣道結(jié)構(gòu)改變涉及許多類似于典型哮喘的氣道重塑改變,包括輕度AHR和可變的氣流阻塞[33]。MATSUMOTO等[3]對(duì)68例CVA患者、非哮喘性慢性咳嗽(NAC)患者以及健康受試者通過(guò)CT技術(shù)檢查評(píng)估氣道尺寸等CT參數(shù)與臨床指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)CVA患者中央氣道壁增厚,NAC(非哮喘性慢性咳嗽)患者中央氣道壁較CVA患者增厚程度略小,兩組氣道管腔面積無(wú)差異。這些研究顯示CVA患者具有氣道基底膜增厚的特點(diǎn)。且CVA患者較健康對(duì)照組相比,血管、氣道管徑和杯狀細(xì)胞面積均增加,推斷CVA患者氣道壁增厚的現(xiàn)象可能是由于這些結(jié)構(gòu)改變而引起的[3]。
在治療方面,有證據(jù)表明維生素D缺乏與哮喘嚴(yán)重程度相關(guān),體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)維生素D通過(guò)抑制ASM生長(zhǎng)而對(duì)ASM重塑起作用[34]。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示過(guò)敏性哮喘小鼠的NPRA蛋白表達(dá)、肺泡灌洗液ANP水平較正常對(duì)照組高,而哮喘組小鼠在吸入外源性ANP后氣道炎癥會(huì)加重,前期給予ANP/NPRA信號(hào)阻斷劑可基本抵消此現(xiàn)象[35]。進(jìn)而表明ANP/NPRA信號(hào)通路可能參與了哮喘炎癥惡化的過(guò)程,這為阻斷ANP/NPRA信號(hào)通路來(lái)治療哮喘開(kāi)辟了潛在的途徑。還有許多生長(zhǎng)因子受體,包括EGFR、c?kit、PDGFR、VEGFR等,它們的配體是誘導(dǎo)哮喘氣道修復(fù)和重塑的主要生長(zhǎng)因子[36]。這些研究對(duì)探索CVA及CA的氣道重塑機(jī)制及治療措施具有一定價(jià)值。
哮喘復(fù)雜的發(fā)病機(jī)制與遺傳因素密不可分,遺傳因素可判斷個(gè)體對(duì)哮喘的易感性。1942年CH Waddington第一次提出表觀遺傳,基因型和表型間的關(guān)系是其主要研究方向。研究表明,表觀遺傳機(jī)制參與了哮喘這種慢性疾病的發(fā)展[37]。JANSON等[38]得出啟動(dòng)子IL?4 發(fā)生去甲基化時(shí),原始T細(xì)胞會(huì)向Th2方向分化,說(shuō)明DNA甲基化可能控制Th2的表達(dá)和Th細(xì)胞的發(fā)育。TOBEN等[39]者發(fā)現(xiàn),哮喘患者與正常人相比,外周血T細(xì)胞表達(dá)T細(xì)胞銜接活化因子(LAT)的mRNA降低;而LAT啟動(dòng)子組蛋白的低乙?;梢种芁AT的表達(dá)和增強(qiáng)Th2的分化。CHILBA等[40]通過(guò)關(guān)于miR?133a與支氣管平滑?。ˋSM)收縮實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):IL?13可通過(guò)下調(diào)ASM細(xì)胞表達(dá)miR?133a進(jìn)而促進(jìn)蛋白R(shí)hoA的表達(dá)引起平滑肌收縮。目前,關(guān)于CVA的表觀遺傳學(xué)研究尚罕見(jiàn)報(bào)道,我們推測(cè)其特點(diǎn)是否與CA具有相似性,或者存在預(yù)測(cè)CVA是否進(jìn)展為CA的價(jià)值,這些均有待進(jìn)一步深入研究。
CVA被認(rèn)為是CA的前兆或某一階段,具有相似的嗜酸性粒細(xì)胞增多及相關(guān)的Th2細(xì)胞增強(qiáng)應(yīng)答的發(fā)病機(jī)制,是慢性咳嗽最常見(jiàn)的原因之一。CVA患者發(fā)生氣道上皮下層增厚是其病理表現(xiàn)之一,但程度低于CA患者。呼出氣一氧化氮檢測(cè)有助于對(duì)CVA患者作篩查和早期診斷,從而早期充分吸入糖皮質(zhì)激素或有必要時(shí)進(jìn)行聯(lián)合治療可減少CVA向CA的發(fā)展。
然而,CVA具體發(fā)病機(jī)制并不清楚,免疫學(xué)機(jī)制研究只局限在與CA相似的幾種炎性介質(zhì)及單一通路的相關(guān)研究。有關(guān)CVA的表觀遺傳學(xué)研究更是罕見(jiàn)報(bào)道。因此,基于大量臨床數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,進(jìn)一步發(fā)掘CVA相關(guān)特異性炎癥因子及深入探討其發(fā)病機(jī)制,同時(shí)開(kāi)展CVA的表觀遺傳機(jī)制研究,將環(huán)境、過(guò)敏因素等納入其中,建立CVA患者樣本數(shù)據(jù)庫(kù),這可能對(duì)推進(jìn)CVA發(fā)病機(jī)制研究及挖掘診治新靶點(diǎn)有益,更有助于未來(lái)CVA患者的個(gè)體化預(yù)防和治療。