曾子航 陳燕 龍穎姣

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，簡稱“慢阻肺”) 由于其高患病率、高致殘率及高病亡率已成為世界公共衛(wèi)生的挑戰(zhàn)。全球疾病負(fù)擔(dān)研究顯示，2017年和2018年全球約有2.994億成年人罹患慢阻肺，估計造成323萬例患者死于慢阻肺及其相關(guān)疾病[1-2]。而在我國20歲以上的人口中，慢阻肺的患病率已達(dá)8.6%，患病數(shù)接近1億例[3]。且隨著發(fā)展中國家吸煙率的上升和高收入國家人口的老齡化，慢阻肺的患病率將在未來40年內(nèi)進(jìn)一步上升。

慢阻肺的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，目前對其細(xì)胞和分子機(jī)制尚不完全清楚，使得以“慢阻肺”或“哮喘”等診斷標(biāo)簽進(jìn)行治療的局限性正變得越來越明顯。因此，Agusti等[4]提出了一種基于“可治療特征”的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)策略，即不依靠慢阻肺或哮喘的診斷標(biāo)記去進(jìn)行治療，而是根據(jù)存在的可治療特征來治療氣道疾病。氣道炎癥是慢阻肺可治療的病理特征之一，可導(dǎo)致慢阻肺患者持續(xù)的氣道癥狀和不可逆轉(zhuǎn)的氣流阻塞[5]，與慢阻肺的發(fā)生發(fā)展和病亡率密切相關(guān)[6]。但目前的診斷方法不能體現(xiàn)出慢阻肺患者氣道炎癥異質(zhì)性的特點，導(dǎo)致針對氣道炎癥的治療效果不佳。近年來，流行病學(xué)研究及大量臨床試驗表明，血嗜酸性粒細(xì)胞水平不僅與吸入性糖皮質(zhì)激素治療慢阻肺的反應(yīng)相關(guān)，也與疾病惡化的風(fēng)險、病亡率和住院時間有關(guān)[5,7]，但仍無法準(zhǔn)確定位診治嗜酸性粒細(xì)胞炎癥的方法如何在慢阻肺診治過程中發(fā)揮作用。因此，筆者從以下幾個方面為嗜酸性粒細(xì)胞作為慢阻肺潛在生物標(biāo)志物和可治療特征為慢阻肺診治提供參考。

一、嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺

慢阻肺存在多種炎癥表型，分別為中性粒細(xì)胞型、嗜酸性粒細(xì)胞型、嗜酸性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞混合型、粒細(xì)胞缺乏型[8-9]。由于嗜酸性粒細(xì)胞的分布和范圍因研究人群而異，并受年齡、吸煙史和合并癥等因素影響，使得嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺并沒有統(tǒng)一的定義，但已有大量的研究證實其較高的發(fā)病率及對患者的健康危害。研究顯示，有10%～40%的慢阻肺患者被證實在痰液、支氣管肺泡灌洗液和支氣管活檢樣本或血液標(biāo)本中存在嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量增加及2型(T2)氣道炎癥轉(zhuǎn)錄組增加的特征[5,10]，并通常與非感染性惡化相關(guān)[11]。另外，約1/5的急性加重期慢阻肺與嗜酸性粒細(xì)胞增多相關(guān)[12-13]，患者的氣道活檢組織和痰液檢查均顯示嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量明顯高于穩(wěn)定期慢阻肺，并且急性期水平升高的患者發(fā)生并發(fā)癥、再次急性發(fā)作、肺炎、住院時間延長和病亡率升高的風(fēng)險可能更高[13-18]。同時，氣道嗜酸性粒細(xì)胞增多癥還會增加氣道重塑的風(fēng)險[11]。盡管有研究認(rèn)為，血嗜酸性粒細(xì)胞和慢阻肺之間相關(guān)性較小[19]，但可能與研究對象納入了輕度和已經(jīng)接受治療的慢阻肺患者，低估了嗜酸性粒細(xì)胞與慢阻肺的相關(guān)性有關(guān)。進(jìn)一步對“COPD的遺傳流行病學(xué)隊列(COPD Gene)”[16]和“縱向評估慢阻肺以確定預(yù)測性替代終點隊列(ECLIPSE)”[10]進(jìn)行分層研究證實，有慢阻肺頻繁急性加重發(fā)作史的受試者血液中的嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)較無頻繁急性加重史的慢阻肺患者增加。因此，了解嗜酸性粒細(xì)胞是如何參與慢阻肺氣道炎癥的機(jī)制對于理解并利用慢阻肺嗜酸性粒細(xì)胞表型進(jìn)行個體化治療至關(guān)重要。

嗜酸性粒細(xì)胞是由Heinrich Caro在1874年首次發(fā)現(xiàn)，由雙葉核和大的嗜酸細(xì)胞質(zhì)顆粒組成，是CD34+髓系祖細(xì)胞在健康骨髓中產(chǎn)生的[20]。嗜酸性粒細(xì)胞炎癥的發(fā)生機(jī)制尚不完全清楚，可能是先天免疫和適應(yīng)性免疫的結(jié)果，包括：(1)過敏性嗜酸性粒細(xì)胞炎癥：由 CD4+輔助型T細(xì)胞2(T helper 2 cell，Th2)和細(xì)胞因子[如白細(xì)胞介素-4(IL-4)、IL-5和IL-13]驅(qū)動，這種表型通?？梢杂商瞧べ|(zhì)激素控制。(2)非過敏性嗜酸性粒細(xì)胞炎癥：可能歸因于Ⅱ型天然免疫細(xì)胞(ILC2)產(chǎn)生IL-5的結(jié)果[21-22]。IL-5是嗜酸性粒細(xì)胞存活和成熟的專性細(xì)胞因子，能夠促進(jìn)造血干細(xì)胞向成熟的嗜酸性粒細(xì)胞分化[23]。一旦成熟，嗜酸性粒細(xì)胞就進(jìn)入體循環(huán)，并主要遷移到胃腸道和胸腺，使得體循環(huán)中的嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量通常很低，僅占白細(xì)胞計數(shù)的1%～4%[23]。正常狀況下，嗜酸性粒細(xì)胞沿血流流動并僅接觸支氣管血管內(nèi)皮細(xì)胞，只有在炎癥反應(yīng)的背景下，炎癥信號才會誘導(dǎo)支氣管血管內(nèi)皮和上皮間的黏附分子激活，體循環(huán)中的嗜酸性粒細(xì)胞才能被免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞和趨化因子募集到氣道中[24]，導(dǎo)致嗜酸性粒細(xì)胞浸潤氣道，并釋放嗜酸性陽離子蛋白(eosinophil cationic protein, ECP)和嗜酸性粒細(xì)胞過氧化物酶(EPO)等細(xì)胞毒性顆粒產(chǎn)物，以及多種趨化因子及細(xì)胞因子[25-26]，進(jìn)一步加重氣道炎癥[27]。此外，IL-13能夠與IL-4共同誘導(dǎo)產(chǎn)生免疫球蛋白(IgE)和趨化因子，從而將嗜酸性粒細(xì)胞募集到疾病部位。Doyle等[28]研究表明，Th2產(chǎn)生的IL-13能夠促進(jìn)肺泡巨噬細(xì)胞分泌基質(zhì)金屬蛋白酶-12(MMP-12)增加，導(dǎo)致肺泡腔增大和肺氣腫形成。同樣，在慢性氣道疾病患者中，肺泡嗜酸性粒細(xì)胞增多也與MMP-12的水平升高相關(guān)[29]。而對于IL-33來說，雖然其不能直接導(dǎo)致嗜酸性粒細(xì)胞增多，但I(xiàn)L-33是一種由“受損”的內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子，可作為Th2型反應(yīng)的誘導(dǎo)劑激活肥大細(xì)胞，并能刺激嗜酸性粒細(xì)胞趨化蛋白的釋放和IL-13的產(chǎn)生，也可能參與了嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺的發(fā)病過程[30]。

二、嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺的診斷

慢阻肺的異質(zhì)性給疾病診斷及預(yù)后管理帶來了很大的挑戰(zhàn)。一個可以識別慢阻肺表型、方便測量的生物標(biāo)志物對于改善患者預(yù)后有著積極的作用。正確使用生物標(biāo)志物有助于精準(zhǔn)治療慢阻肺患者，改善患者預(yù)后。起初，人們對于氣道炎癥的了解來源于手術(shù)切除獲得的肺標(biāo)本，現(xiàn)在可以通過支氣管鏡直接在氣管壁上采樣，或者通過近端支氣管沖洗在大氣道腔中或者通過支氣管肺泡灌洗在較小的遠(yuǎn)端氣道中采樣。但這些方法均是侵入性的，易對患者氣道造成刺激及損傷，不適宜慢阻肺患者的常規(guī)氣道炎癥評估[31]。

自從Brown[32]在臨床上使用痰細(xì)胞學(xué)來探索氣道炎癥以來，便被認(rèn)為是評估氣道嗜酸性粒細(xì)胞炎癥最可靠的方法，并確定了人群中正常痰液中嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)范圍。但是評估患者痰液樣本在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性且耗時，結(jié)果也可能缺乏可重復(fù)性。也就是說，一些患者不能自發(fā)生痰，可能需要高滲鹽水誘導(dǎo)而獲得樣本[33]。然而，痰液誘導(dǎo)可能會導(dǎo)致一些患者的支氣管收縮，這對于氣流受限非常嚴(yán)重的患者和急性加重期慢阻肺患者絕對是不可行的。因此，使用血液嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)作為識別嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺表型的替代指標(biāo)獲得了臨床醫(yī)生的廣泛支持[34]。

血嗜酸性粒細(xì)胞的量化具有無需額外資源、時間或設(shè)備，且可常規(guī)化檢測的特點，其外周血水平與加重期的風(fēng)險存在相關(guān)性[10,33,35]。流行病學(xué)研究數(shù)據(jù)和大量臨床試驗事后分析表明，血嗜酸性粒細(xì)胞水平不僅可以預(yù)測糖皮質(zhì)激素的治療效果，還與慢阻肺患者急性加重的風(fēng)險、病亡率及住院時長相關(guān)[7,17,36-37]。Singh等[38]引入了血嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)作為生物標(biāo)志物，以指導(dǎo)吸入性糖皮質(zhì)激素治療預(yù)防急性加重，觀察效果良好。但在ECLIPSE研究中發(fā)現(xiàn)，只有37%的慢阻肺患者在3年的隨訪過程中血嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)一致[11]，說明個體血嗜酸性粒細(xì)胞水平并不是持續(xù)穩(wěn)定的，會受到藥物和合并癥等因素的影響，但總體研究結(jié)果仍支持使用重復(fù)測量血嗜酸性粒細(xì)胞水平來識別嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺表型[39]。

除了血嗜酸性粒細(xì)胞外，還有其他替代標(biāo)志物可以檢測氣道嗜酸性粒細(xì)胞。如呼出氣一氧化氮分?jǐn)?shù)(FeNO)是哮喘中2型氣道炎癥常用的非侵入性標(biāo)志物，是指導(dǎo)皮質(zhì)類固醇治療的工具[40]，但由于吸煙和氧化應(yīng)激可能明顯降低FeNO值，使其在慢阻肺中的效用受到限制[41]。ECP的血液水平也可能是氣道嗜酸性粒細(xì)胞增多的另一個標(biāo)志物。有研究發(fā)現(xiàn)，較高的血漿ECP水平與慢阻肺加重的負(fù)擔(dān)密切相關(guān)[42]，但其他研究并未發(fā)現(xiàn)血液ECP濃度與血嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)之間的關(guān)系[43]，故ECP能否作為新的標(biāo)志物仍需進(jìn)一步探索。

三、嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺的治療

(一)吸入性糖皮質(zhì)激素

吸入性糖皮質(zhì)激素已用于治療慢阻肺40余年，當(dāng)與其他藥物如長效β受體激動劑(LABA)聯(lián)合使用時，在改善患者肺功能、總體健康狀況、6 min步行距離和惡化頻率方面均具有一定的益處[38]。然而，長期進(jìn)行吸入性糖皮質(zhì)激素治療可能會產(chǎn)生一些藥物不良反應(yīng)，誘發(fā)骨質(zhì)疏松癥、糖尿病和白內(nèi)障等疾病[44]，還會增加慢阻肺患者罹患肺炎的風(fēng)險[45]。但對嗜酸性粒細(xì)胞氣道炎癥為主的慢阻肺患者可能獲益最多[10，46-47]，并且還可以根據(jù)痰嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)指導(dǎo)糖皮質(zhì)激素治療，達(dá)到減少患者住院時間的目的[46]。GOLD指南[48]推薦吸入性糖皮質(zhì)激素適用于有明顯惡化風(fēng)險和血嗜酸性粒細(xì)胞增加的患者，這種關(guān)聯(lián)的證據(jù)來自對隨機(jī)對照試驗的一系列事后分析[38]。Pavord等[49]對持續(xù)時間至少為1年的3項隨機(jī)對照研究進(jìn)行了事后分析，發(fā)現(xiàn)與使用安慰劑或長效抗膽堿能拮抗劑(LAMA)相比較，對于治療前血嗜酸性粒細(xì)胞水平升高的患者，吸入性糖皮質(zhì)激素聯(lián)合長效β受體激動劑的治療效果更好，表明血嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)可用于預(yù)測急性加重風(fēng)險及急性期對于皮質(zhì)類固醇治療的反應(yīng)。盡管糖皮質(zhì)激素治療后的獲益大于風(fēng)險，但仍不能低估這些風(fēng)險，尤其是對治療誘發(fā)肺炎的風(fēng)險。此外，現(xiàn)有證據(jù)均基于事后研究，目前并沒有開展隨機(jī)對照試驗以評估嗜酸性粒細(xì)胞引導(dǎo)的吸入性糖皮質(zhì)激素治療慢阻肺的效果。

(二)靶向治療

由于嗜酸性粒細(xì)胞氣道炎癥是由致病因子刺激細(xì)胞分泌IL-4、IL-5及IL-13等細(xì)胞因子介導(dǎo)產(chǎn)生，因此，針對這些細(xì)胞因子開放的單克隆抗體的靶向治療引起了學(xué)界的重視。

1.抗IL-5治療：目前，有3種美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)的抗IL-5治療的單克隆抗體，分別是美泊利珠單抗、貝那利珠單抗及瑞利珠單抗。但目前僅開展了對美泊利珠單抗、貝那利珠單抗在慢阻肺治療中的研究。

美泊利珠單抗是一種針對IL-5 的完全人源化的免疫球蛋白，可防止其與嗜酸性粒細(xì)胞表面的IL-5受體α亞基(IL-5Rα)的α鏈結(jié)合[50]，還可防止IL-5受體復(fù)合物的形成并阻斷信號通路的激活，減少嗜酸性粒細(xì)胞的產(chǎn)生或使其不能完全成熟。其藥代動力學(xué)與劑量和時間無關(guān)，半衰期約為20 d。Dasgupta等[51]對18例40～80歲中重度慢阻肺患者進(jìn)行了一項為期6個月的單中心、雙盲、隨機(jī)、安慰劑對照試驗，以評估美泊利珠單抗注射液(750 mg/月)或安慰劑對伴有持續(xù)性痰/血嗜酸性粒細(xì)胞增多的慢阻肺患者的影響。研究發(fā)現(xiàn)，使用美泊利珠單抗治療組的痰/血嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)較安慰劑組明顯減少，但是并沒有改善肺功能急性加重頻率。另有兩項大型隊列研究評估了美泊利珠單抗與安慰劑對頻繁急性加重慢阻肺嗜酸性粒細(xì)胞表型患者的療效和安全性[52-53]，這兩項Ⅲ期臨床試驗分別是“美泊利珠單抗與安慰劑作為頻繁急性加重慢阻肺患者的附加治療(METREX)研究”和“美泊利珠單抗與安慰劑作為以嗜酸性粒細(xì)胞水平增高為特征的頻繁急性加重慢阻肺患者的附加治療(METREO)研究”，但兩項研究的結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)美泊利珠單抗的預(yù)期療效[54]。

貝那利珠單抗是人源化非巖藻糖基化抗IL-5Rα單克隆抗體，既可以通過與IL-5Rα受體結(jié)合來阻止IL-5的信號傳導(dǎo)[55]，也可以與釋放促凋亡蛋白(如顆粒酶和穿孔素)的自然殺傷細(xì)胞結(jié)合，使嗜酸性粒細(xì)胞直接消耗。一項在101例40～85歲伴有痰嗜酸性粒細(xì)胞增高的中重度氣道疾病患者中開展的Ⅱ期、雙盲、隨機(jī)、安慰劑對照研究評估了貝那利珠單抗對慢阻肺的治療效果，發(fā)現(xiàn)貝那利珠單抗并未明顯改善慢阻肺的急性加重頻率，也沒有觀察到使用貝那利珠單抗和未使用貝那利珠單抗患者健康狀況方面的差異[56]。

最近，循證醫(yī)學(xué)(Cochrane)數(shù)據(jù)庫分析了6項研究，其中5542例慢阻肺受試者被隨機(jī)分配接受了抗IL-5治療，結(jié)果表明美泊利珠單抗可能降低了嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)>150個/μl 患者的中重度急性加重的年發(fā)生率，貝那利珠單抗降低了嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)>220 個/μl 患者的住院率[57]。因此，盡管在抗IL-5治療的個別研究中未能顯示出明顯的益處，但總的研究數(shù)據(jù)表明，通過適當(dāng)?shù)幕颊哌x擇，一組高度特異性的慢阻肺患者可能會受益于抗IL-5治療。

2.抗IL-4/IL-13治療：由于IL-4和IL-13的受體共享相同的α鏈，因此，針對IL-4和IL-13受體的α鏈的抗體會明顯影響兩者水平[58]。目前，已經(jīng)開發(fā)了3種抗IL-4/IL-13抗體，分別為杜匹魯單抗、雷布利珠單抗及曲洛金單抗[59]。這幾種治療抗體在哮喘中的治療效果已得到肯定，但在慢阻肺中評價其治療效果的研究還較少。例如，一項評估杜匹魯單抗在伴發(fā)氣道疾病2型炎癥的中重度慢阻肺患者中的療效、安全性和耐受性的關(guān)鍵研究(BOREAS研究)(NCT03930732)， 以及最近在慢阻肺頻繁急性加重的患者中進(jìn)行的一項用雷布利珠單抗治療的Ⅱ期、雙盲、隨機(jī)、安慰劑對照試驗(NCT02546700)等，這些研究將為慢阻肺治療提供一些新的見解[60]。

小 結(jié)

慢阻肺是一種具有多種表型異質(zhì)性的疾病，這一事實導(dǎo)致了針對特定病理機(jī)制的新治療靶點的研究成為可能。為了探討此類治療的效果，需要生物標(biāo)志物來識別最適合患者。血液嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)已成為確定慢阻肺嗜酸性粒細(xì)胞表型患者的標(biāo)志物。盡管存在相互矛盾的證據(jù)，但血液嗜酸性粒細(xì)胞似乎可以預(yù)測慢阻肺的急性加重和對一些抗炎藥物(如吸入性糖皮質(zhì)激素)的反應(yīng)。IL-5、IL-4及IL-13是在哮喘和慢阻肺中驅(qū)動嗜酸性粒細(xì)胞氣道炎癥的重要效應(yīng)細(xì)胞因子，并已在哮喘靶向治療中證實了此類藥物在嚴(yán)重嗜酸性粒細(xì)胞性哮喘中的有效性和安全性。故一些大型臨床試驗已經(jīng)開始評估這些靶向藥在嗜酸性粒細(xì)胞型慢阻肺中的作用。但這些研究的初步數(shù)據(jù)令人失望，可能是由于招募的慢阻肺患者血嗜酸性粒細(xì)胞的臨界值與哮喘研究中使用的臨界值相似。因此，未來的研究需要對入組患者的納入標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，以便更好地選擇對此類治療有效的慢阻肺患者。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突