感染對慢性阻塞性肺疾病系統性炎癥反應的影響

孫皎琳 曹 霞 李婷婷 紀文文 劉 佳 崔 晨 呂 琳 程 雪 石志紅

1西安交通大學第一附屬醫院呼吸與危重癥醫學科 陜西 西安 710061；2武漢大學人民醫院呼吸與危重癥醫學科 湖北 武漢 430060

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是臨床上常見的呼吸系統慢性疾病，是一種可預防和治療的疾病，以持續性呼吸道癥狀以及氣流受限為主要特征，與有毒顆?；驓怏w接觸導致的氣道和/或肺泡異常，引起氣道、肺組織及系統性炎癥反應密切相關［1］。COPD 發展的各個時期都存在著T 細胞亞群的失衡［2］。臨床上常用Th1/Th2 表示T 細胞亞群失衡的狀態，相較于直接測定Th1 和Th2 數量，對它們釋放的特征性細胞因子的檢測，能更好地反映其細胞的功能狀態和活化水平。干擾素（IFN）-γ、白細胞介素（IL）-2、IL-4、IL-13 是 常 見 的 炎 性 細 胞 因 子，IFN-γ、IL-2 為Th1細胞分泌的特征性細胞因子，IL-4、IL-13 為Th2 細胞分泌的特征性細胞因子，用IFN-γ、IL-2、IL-4 和IL-13 這4 種特征性細胞因子來表示Th1/Th2 的細胞活性［3］。有研究表明COPD 急性加重期（acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD）及緩解期的全身炎癥失衡狀態存在明顯的不同，氣道局部乃至系統性炎癥反應特征可能因為感染因素的參與發生改變［4］。AECOPD最常見的誘因是細菌或病毒感染［5］。感染是否是引起COPD 系統性炎癥的特征發生改變，即為本研究的重要內容。

本文以COPD 患者（包括急性加重期、治療后緩解期）以及非COPD 對照組為對象，通過檢測血清中炎癥指標和血漿中以上4 個細胞因子的濃度，探究COPD 不同時期系統性炎癥的特征，尤其是炎癥反應水平及Th1/Th2 功能狀態的變化，進而評估感染對此變化的影響。

1 資料與方法

1.1 臨床資料本研究患者共分3 組，所有患者均為2016 年4—12 月期間在西安交通大學第一附屬醫院住院的患者。其中AECOPD 組（A 組）30 例，診斷符合我國COPD 指南中關于AECOPD 的標準［1］。排除其他可能引起炎性指標變化的疾病，如肺炎、哮喘、腫瘤、冠心病、結締組織病、肝炎及合并其他臟器的急慢性炎癥，且在入院前未服用過抗生素。緩解期組（R 組）患者15 例，為AECOPD 經標準治療7～10 d，呼吸道癥狀減輕或穩定，并且符合出院標準的患者。對照組（C 組）15 例，為無呼吸系統及免疫、腫瘤等疾病入住周圍血管科的非COPD患者（表1）。研究方案經西安交通大學第一附屬醫院倫理委員會審核備案，所有受試者均簽署知情同意書，本研究符合《赫爾辛基宣言》的原則。

1.2 方法A 組、C 組入院時測定肺功能，于入院后次日清晨空腹抽取靜脈血5 mL。R 組患者于出院前當日清晨空腹采集靜脈血5 mL，并測定肺功能。記錄患者入院后第一次或者出院前最后一次的血常規、血沉、C-反應蛋白（CRP）、降鈣素原（PCT）等臨床指標。采集的靜脈血經3 000 r/min，10 min 離心后取上清，使用ELISA 試劑盒（RayBio）檢測血漿中IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-13 的濃度。

1.3 統計學處理計量資料以均數±標準誤（x-±s）表示，若數據符合正態分布及方差齊性，選擇方差分析，若方差不齊，選用非參數檢驗。多樣本之間進行單因素方差分析，兩兩比較采用t檢驗。所有數據均使用SPSS 23.0 統計軟件進行分析處理，P＜0.05或者P＜0.01 均表示數據結果具有統計學意義。

2 結果

2.1 入選各組患者基本情況三組之間的年齡、性別、吸煙指數無統計學差異（均P＞0.05）。A 組、R 組的COPD 患者吸入支氣管擴張劑后FEV1/FVC、FEV1%無統計學差異（均P＞0.05，表1）。

表1 入選各組患者基本情況分析

2.2 三組患者系統性炎癥指標比較COPD 組（A組和R 組）中性粒細胞數（N）、中性粒細胞百分比（N%）均高于對照組（P＜0.05，P＜0.01）；COPD急性加重期組（A 組）的淋巴細胞數（L）低于對照組（P＜0.01），緩 解 期（R 組）的L 高 于 對 照 組（P＜0.01），COPD 組（A 組和R 組）淋巴細胞百分比（L%）均低于對照組（P＜0.01）。A 組與R 組之間的N、N%、L、L%均無差異。COPD 組（A 組和R組）CRP 均顯著高于對照組（C 組）（P＜0.01），A 組CRP 高 于R 組（P＜0.05）。A 組 與R 組 之 間 的 血沉、降鈣素原（PCT）無統計學意義。白細胞數（WBC）、嗜酸粒細胞數目（E）、單核細胞數（M）、嗜酸粒細胞百分比（E%）、單核細胞百分比（M%）在三組之間無差異（表2）。

表2 三組間系統性炎癥指標比較

2.3 各組之間血漿的IFN-γ、IL-2、IL-4 和IL-13濃度水平COPD 組患者（包括A 組及R 組）IFN-γ的濃度均高于C 組（P＜0.05），A 組IFN-γ 的濃度低于R 組（P＜0.05）；COPD 組（包括A 組及R 組）IL-2濃度均低于C 組（P＜0.01），A 組IL-2 濃度低于R組（P＜0.05）；A 組IL-4、IL-13 濃 度 均 高 于C 組（P＜0.05），但A 組和R 組的IL-4、IL-13 濃度與C組相比均無差異（表3）。

表3 各組之間血漿的IFN-γ、IL-2、IL-4 和IL-13 濃度水平

2.4 感染對COPD 急性加重期及緩解期炎性反應的影響將COPD 急性加重期和治療后緩解期患者的PCT 大于0.1 ng/mL 的數據進行剔除，A 組有患者25 名，B 組有10 名。結果顯示去除感染因素后，COPD 組（A 組和R 組）中性粒細胞數（N）、中性粒細胞百分比（N%）、CRP 均高于對照組（分別為P＜0.05、P＜0.05、P＜0.01）；淋巴細胞數（L）、淋巴細胞百分比（L%）均低于對照組（P＜0.01）。A組的血沉高于R 組（P＜0.05）。A 組與R 組其余實驗室檢查各項指標均無差異（P＞0.05）。COPD 組患者（包括A 組及R 組）IFN-γ 的濃度均高于C 組（P＜0.05），IL-2 濃度均低于C 組（P＜0.01），A 組與R 組的各項炎性細胞因子均無差異（P＞0.05，表4）。

表4 感染對慢性阻塞性肺疾病急性加重期及緩解期炎性反應的影響

3 討論

慢性阻塞性肺疾?。–OPD）是呼吸科常見的慢性疾病，因其具有高患病率、高致殘率、高疾病負擔而成為非常重要的世界性公共衛生問題，同樣在我國COPD 的高發病率也值得重視［6］。目前為止COPD 的發病機制仍未探究清楚，適應性免疫在COPD 發生過程中的作用備受關注，因其可能是導致COPD 氣道乃至全身炎癥反應遷延、進展的重要機制而成為眾多學者關注的焦點［7］。急性呼吸道感染尤其是細菌感染是引起AECOPD 最常見的誘因，臨床上常用白細胞、中性粒細胞、單核細胞、嗜酸粒細胞（ESO）的數目和百分比以及血沉、CRP、PCT，作為反映體內細菌感染及炎癥反應的指標［8］。T 淋巴細胞的活化及向Th1/Th2 的轉化，是機體免疫炎癥反應的重要環節［9］。Th1/Th2 的失衡常存在于感染、腫瘤、自身免疫病、變態反應、移植排斥反應等多種疾病中。Th1/Th2 可以產生特定細胞因子IFN-γ、IL-2、IL-4 和IL-13。相較直接檢測Th1/Th2 細胞計數，檢測這些細胞因子可以更好地反映體內Th1/Th2 的活化和失衡狀態［10］。本研究探究COPD 不同時期系統性炎癥的特征，尤其是炎癥反應水平及Th1/Th2 功能狀態的變化，進而評估感染對此變化的影響。

本研究中，與對照組（C 組）相比，COPD 組（A組和R 組）N（P＜0.05）及CRP（P＜0.01）顯著增高?？梢娭行粤＜毎贏ECOPD 患者中具有相對特異性；同時CRP 是第一個公認的急性時相反應蛋白，當機體處在感染或者受損的情況時，其在血漿中濃度急劇上升，具有激活補體和增強吞噬細胞吞噬功能的作用，有助于清除機體內的病原微生物［11］。COPD 急性加重期的典型特點為各種誘因所致的急性氣道乃至系統性的炎癥，有大量研究表明COPD 急性加重期其體內CRP 的濃度可準確反映出炎癥的嚴重程度，CRP 濃度不僅可作為COPD全身炎癥程度的參考，也可作為判斷COPD 病情嚴重程度的輔助檢測指標之一［12］。本研究結果還顯示，在COPD 組內，A 組即急性加重期組CRP 高于R 組即治療后緩解期組，提示COPD 系統性炎癥反應持續存在于整個病程中，在急性加重期，系統性炎癥反應加劇，治療后伴隨呼吸道癥狀和氣道炎癥的緩解，系統性炎癥反應也有所緩解，但維持存在，這也支持COPD 系統性炎癥反應導致多器官損害和病情逐步進展的理論［13］。COPD 患者的淋巴數目低于對照組，其原因可能與中性粒細胞和單核細胞數目增多后，導致淋巴細胞的數目相對減少有關。本研究中急性加重期及治療后緩解期的ESR無顯著差異，但均高于正常值，因為ESR 在炎癥性疾病、各種急性全身性或局部性感染、結締組織病、組織損傷或壞死等疾病上有明顯的增加［14］。

本研究發現WBC、EOS、M 在各組之間無差異。白細胞被稱為免疫細胞，和中性粒細胞一起常常作為細菌感染時的診斷參考指標，因為入組的患者主要為老年人，WBC 受到多種因素的影響，如年齡、生理因素、嘔吐、出血、藥物等，故在COPD 急性期，WBC 計數對其診斷及病情評估缺乏特異性，并不能有效地反映感染、炎癥的程度。EOS 是COPD病情評估重要的指標，近年來在AECOPD 的治療以及預后中起著重要的作用，在某些COPD 患者中，與氣道炎癥有著密切的聯系［15，16］。對于COPD患者，血中高EOS 數目可視為肺中EOS 高表達的標志，并且血中EOS 含量較高的患者，使用吸入型糖皮質激素與減少急性加重次數有關［17］。本研究中EOS 在各組之間無顯著差異，可見高EOS 并不是普遍存在于COPD 患者中，在本組患者中不具有診斷意義。高EOS 在國人COPD 中的流行病學，有待進一步大樣本的流行病學研究。PCT 是近年來發現的用于全身細菌感染診斷和鑒別診斷的血漿標志物，血PCT 水平與感染范圍呈正相關，細菌感染時顯著升高，可反映出感染的嚴重程度及炎癥活動情況，PCT 可作為感染性COPD 急性加重期的特異性指標［18］。本實驗未發現其在急性加重組和治療后緩解期之間的差異，可能與入組例數較少和受到多種因素干擾有關。

在對選取的資料進行炎性因子分析時，結果發現相較于對照組，COPD 組（A 組和R 組）患者的IFN-γ、IL-2、IL-4 和IL-13 的濃度都存在明顯改變?？梢姴徽撌窃诩毙约又仄谶€是治療后緩解期，COPD 患者都存在著T 細胞的活化及Th1/Th2 功能的失衡，表現為相較于對照組，COPD 組Th1 細胞釋放的細胞因子IFN-γ 顯著增加，IL-2 顯著降低，Th2 細胞釋放的IL-4 和IL-13 有所增加。COPD 組內的比較發現，急性加重期的IFN-γ、IL-2 濃度相較于緩解期有明顯減低。處于急性加重期時，各種原因導致的氣道乃至全身炎癥反應加重，使得以保護性反應為主要功能的Th1 細胞被抑制而以遲發型變態反應為主要功能的Th2 型細胞為主，相反在治療后緩解期，則以保護性反應為主要功能的Th1 細胞的活躍為主［19］。

感染對于COPD 患者體內免疫炎癥反應有著重要的作用。多數COPD 急性加重期患者血漿PCT 位于正常范圍，有研究表明PCT＜0.1 ng/mL的COPD 急性加重患者初始治療時不給予抗菌藥物，可顯著減少抗菌藥物的使用。因此本研究以PCT 小于0.1 ng/mL 認為體內處于非細菌感染狀態［20］。本 研 究 發 現，PCT 小 于0.1 ng/mL 時，COPD 患者（A 組與R 組）中性粒細胞、中性粒細胞百 分 比、CRP 以 及IFN-γ、IL-2 仍 與 對 照 組 存 在 差異，研究觀察的其余各項指標均無顯著差異。這一結果說明，在去除感染因素后，COPD 無論是急性加重期還是緩解期，系統性炎癥反應仍然持續存在，T 細胞活化及轉化的功能狀態是一致的，其系統性炎癥的本質依然是以Th1 活化，刺激特異性IFN-γ 及抑制IL-2 釋放為特征，這一炎癥特征持續存在于COPD 病程的整個過程中，是COPD 系統性炎癥的核心特征。對其機理的深入研究，將有助于揭示COPD 免疫炎癥維持的機制。而急性加重期感染的存在，可能是導致T 細胞活化功能狀態改變及全身炎癥反應的重要原因。

綜上所述，本研究提示不論是在急性加重期還是治療后緩解期，COPD 患者都有反映系統性炎癥反應的CRP 的持續升高，和T 細胞活化及Th1/Th2功能的失衡。其系統性炎癥的本質依然是以Th1活化，增加特異性IFN-γ 及減少IL-2 釋放為特征，這一炎癥特征持續存在于COPD 病程的整個過程中，是COPD 系統性炎癥的核心特征。中性粒細胞、CRP 簡單易操作，可用于評估COPD 系統性炎癥反應程度。對COPD T 細胞活化及轉化的深入研究，必將有助于揭示COPD 免疫炎癥維持，及疾病持續進展的機制。