李蕊，肖漓

1河北北方學(xué)院研究生學(xué)院，河北張家口 075000；2解放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學(xué)中心呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)部研究所/北京市器官移植與免疫調(diào)節(jié)重點實驗室，北京 100091

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種以持續(xù)存在呼吸道癥狀和氣流受限為特征的常見病[1]。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為吸煙、空氣污染、過敏原等引起氣道慢性炎癥是COPD 發(fā)生的主要原因。近年相關(guān)研究指出，COPD 是環(huán)境和基因相互作用的結(jié)果，且社會經(jīng)濟地位也是其影響因素之一[2-3]。目前對于COPD 的病因及發(fā)病機制已有較為全面和深入的認(rèn)識(圖1)，但其防治仍存在“早期診斷率低、治療依從性低、治療規(guī)范性低”等問題。近年多項研究試圖尋找特異性強、靈敏度高的細胞與分子生物標(biāo)記物，以早期診斷COPD 急性加重并進行亞型區(qū)分，為COPD 患者提供個體化的診療策略。本文綜述近年來與不同表型COPD 及疾病進展密切相關(guān)的生物標(biāo)志物的研究進展，旨在為COPD的診斷與治療研究提供參考。

1 病理改變與分型

COPD 的病理改變主要包括小氣道重塑、肺實質(zhì)破壞和肺功能下降，表現(xiàn)為氣道和肺部對有害氣體、顆?；驘熿F的反應(yīng)引發(fā)慢性炎癥，肺部不同部位炎癥細胞積聚，免疫細胞明顯浸潤，炎性因子分泌增加，氣道管壁纖維化和不同程度的重塑，黏液纖毛清除機制受損，黏液分泌過多，導(dǎo)致氣管和(或)肺泡異常。復(fù)雜的細胞間信號網(wǎng)絡(luò)和局部發(fā)生的免疫反應(yīng)共同驅(qū)動炎癥反應(yīng)的進展[4]，而其中涉及的免疫細胞及分子變化是區(qū)分COPD 穩(wěn)定期與急性加重期(acute exacerbation of COPD，AECOPD)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

按照2022 年慢性阻塞性肺病全球倡議(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD)標(biāo)準(zhǔn)，可將AECOPD 分為輕、中、重度，分別需要不同程度的干預(yù)治療；COPD 穩(wěn)定期 (stable phase of COPD，SCOPD) 是指至少4 年沒有急性加重證據(jù)者[1]。近年臨床發(fā)現(xiàn)COPD 存在多種內(nèi)因型和表型，逐漸認(rèn)識到其異質(zhì)性。COPD 患者因其病因、個體易感性、免疫功能狀態(tài)等存在差異，且急性加重可能表現(xiàn)為細菌感染、病毒感染、嗜酸性粒細胞增加、寡細胞等不同的內(nèi)因型[5]；根據(jù)個體差異及不同并發(fā)癥組合表現(xiàn)為不同的臨床癥狀，確定了7種表型，包括哮喘-COPD 重疊表型、頻繁急性加重表型、肺氣腫型、肺功能快速下降表型、共病COPD 表型、身體虛弱表型和情緒脆弱表型等[6-7]，并推測應(yīng)選擇不同的診療方案。目前，臨床上COPD 的診斷主要基于臨床癥狀，所以對AECOPD 及其亞型的識別存在主觀性和滯后性，同時AECOPD 的早期診斷及其亞型的鑒別診斷對COPD 診療方案的個體化選擇尤為重要。因此，探索易檢測、可靠性高的生物標(biāo)記物已成為相關(guān)臨床和基礎(chǔ)研究的熱點之一。

2 COPD與免疫細胞的關(guān)系

COPD 作為一種慢性病，其慢性炎癥微環(huán)境涉及中性粒細胞、巨噬細胞、嗜酸性粒細胞、Th1/17細胞、Tc1細胞、Th2細胞等多種炎癥細胞及其分泌的炎性介質(zhì)，均與COPD 患者肺功能下降及病情加重密切相關(guān)，共同參與、造成相關(guān)的病理學(xué)改變。根據(jù)臨床數(shù)據(jù)分析，有學(xué)者提出將COPD 分為中性粒細胞性COPD和嗜酸性粒細胞性COPD。

2.1 中性粒細胞 中性粒細胞性COPD 的發(fā)生機制與中性粒細胞的異常發(fā)育相關(guān)。作為免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，中性粒細胞占外周血白細胞的70%，細胞核呈桿狀或多分葉狀、細胞質(zhì)呈顆粒狀為其主要特征。在吸煙、有毒氣體、白細胞介素-8(interleukin-8，IL-8)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α等因素的刺激下，中性粒細胞滯留在肺血管床并大量浸潤，分泌多種蛋白酶(彈性蛋白酶、組織蛋白酶等)，釋放大量氧自由基，破壞機體的氧化-抗氧化動態(tài)平衡，降解周圍肺組織，加劇組織損傷和氣道炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致肺泡丟失、黏液生成增多和黏膜纖毛功能障礙，最終形成中性粒細胞性COPD。

研究顯示，臨床癥狀或肺功能不同的COPD 患者中性粒細胞數(shù)量和比例沒有明顯差異，但其免疫功能可能存在不同[8]；也有臨床研究報告各種表型的COPD患者(如慢性支氣管炎、肺氣腫甚至嗜酸性粒細胞性COPD 等)均有氣道中性粒細胞增多的表現(xiàn)，在COPD 穩(wěn)定期中性粒細胞處于高水平狀態(tài)，急性加重期則進一步升高[9]。Dicker等[10]定量測定了COPD 患者支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)和血清中的中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)(NET)含量，利用流式細胞術(shù)對BALF和外周血中的中性粒細胞進行免疫功能評估，結(jié)果顯示BALF中的NET與COPD嚴(yán)重程度密切相關(guān)(P＜0.0001)，且與更頻繁的急性加重和微生物群多樣性減少有關(guān)。中性粒細胞在COPD 早期及穩(wěn)定期的發(fā)生發(fā)展過程中起核心作用，因此，深入研究中性粒細胞的免疫學(xué)機制對中性粒細胞性COPD 的早期診斷、病情加重的預(yù)防及患者生存質(zhì)量的改善具有重要價值。

2.2 嗜酸性粒細胞 2022年GOLD 更新提示，嗜酸性粒細胞對預(yù)測COPD 的急性加重風(fēng)險具有一定指導(dǎo)價值[1]。近年大量臨床數(shù)據(jù)顯示，血液嗜酸性粒細胞水平與COPD 患者的臨床癥狀、加重風(fēng)險、住院時間和病死率密切相關(guān)，但具體的分子機制尚未完全闡明。由于COPD 存在異質(zhì)性，嗜酸粒性細胞的臨界值及范圍因患者的個體差異、臨床癥狀而不同，使得目前嗜酸粒細胞性COPD尚無統(tǒng)一的定義。

嗜酸性粒細胞是由雙葉細胞核和大嗜酸性細胞質(zhì)顆粒組成的炎性白細胞，由骨髓中的CD34+骨髓祖細胞產(chǎn)生，通常數(shù)量較少，在外周血中占白細胞總數(shù)的1%～4%[11]。其突出特征是細胞質(zhì)含有特殊的陽離子蛋白和顆粒，可與免疫調(diào)節(jié)介質(zhì)(如細胞因子、趨化因子、生長因子及其受體等)發(fā)生相互作用；細菌、病毒感染容易導(dǎo)致COPD 患者快速出現(xiàn)相應(yīng)癥狀(如咳嗽、咳痰、喘息等)，導(dǎo)致病情急性加重，與氣道中2 型介質(zhì)的表達有關(guān)?；贏ECOPD 的異質(zhì)性，大量研究嘗試將嗜酸性粒細胞作為生物標(biāo)志物，以不同的嗜酸性粒細胞臨界值來表征嗜酸性粒細胞表型COPD患者急性加重的風(fēng)險，指導(dǎo)臨床用藥，采用不同的皮質(zhì)類固醇給藥途徑、劑量和療程，均表現(xiàn)出較高的臨床益處[12-13]。

臨床上，嘗試將AECOPD 患者外周血嗜酸性粒細胞計數(shù)≥3%或＞200 /ml 定義為嗜酸性粒細胞性COPD，此類患者的急性加重多與細菌或病毒感染有關(guān)，導(dǎo)致炎癥增強、癥狀加重，加速了疾病進展，降低了患者的生活質(zhì)量。Albanna等[14]的單中心回顧性研究顯示，與嗜酸性粒細胞水平較低的COPD 患者比較，嗜酸性粒細胞水平較高的COPD 患者采用皮質(zhì)類固醇治療效果更佳，可更好地緩解癥狀，改善健康狀況。Hastie等[15]也得出了相似的結(jié)論，吸煙史≥20 包/年的COPD 患者痰中嗜酸性粒細胞數(shù)量與AECOPD呈顯著正相關(guān)，與肺功能、基線水平(人口統(tǒng)計學(xué)資料、調(diào)查問卷、定量CT、臨床評估等臨床資料)和支氣管擴張呈顯著負相關(guān)。近期多項研究報告，與非嗜酸性粒細胞性COPD 患者比較，嗜酸性粒細胞性COPD 患者總加重頻率和住院率明顯升高[16]；外周血或痰中嗜酸性粒細胞數(shù)量與COPD 疾病嚴(yán)重程度顯著相關(guān)，可將其作為監(jiān)測疾病進展及表型分型的生物標(biāo)志物[17-18]。

3 COPD與細胞因子的關(guān)系

細胞因子是一組由多種細胞分泌的小分子蛋白或多肽，可作為信號蛋白參與細胞間的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和通信，介導(dǎo)天然免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答，誘導(dǎo)細胞凋亡，刺激造血等。細胞因子可根據(jù)其結(jié)構(gòu)與功能分為IL、干擾素(interferon，IFN)、TNF、集落刺激因子和生長因子等；根據(jù)其作用特點，可分為促炎因子和抑炎因子。大量實驗室及臨床研究顯示，在COPD 患者中，炎癥細胞浸潤導(dǎo)致大量炎性介質(zhì)及細胞因子釋放，通過各自的促炎或抑炎作用，參與了不同表型COPD的發(fā)病及疾病進展。

3.1 COPD與促炎因子

3.1.1 COPD與IL-5 IL-5可調(diào)節(jié)嗜酸性粒細胞的多種生理過程。IL-5 受體(IL-5 receptor，IL-5R)由α 亞基和β亞基組成，α亞基可作為結(jié)合位點，與IL-3和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)以動態(tài)構(gòu)象的方式相互作用，促進炎癥反應(yīng)。美泊利珠單抗是一種人源化的IgG1 單克隆抗體，靶向外周血中的IL-5，可抑制IL-5 與IL-5R α 亞基的結(jié)合。Narendra 等[19]的一項多中心Ⅲ期隨機對照臨床試驗結(jié)果顯示，與安慰劑組(n=674)比較，接受100 mg(每4 周一次)美泊利單抗治療的COPD 患者的中度或重度加重的發(fā)生率降低了23%，其治療效果優(yōu)于300 mg(每4周一次)美泊利單抗。另有研究顯示，抗IL-5 治療顯著降低了嗜酸性粒細胞性COPD 患者的年度急性加重率和嚴(yán)重不良事件發(fā)生率[20]，提示IL-5 可作為嗜酸性粒細胞性COPD潛在的治療靶點。

3.1.2 COPD 與IL-33 IL-33 屬于IL-1 超家族成員，由270 個氨基酸殘基組成兩個保守的結(jié)構(gòu)域，可與受體ST2 相互作用，是一種多效性免疫調(diào)節(jié)分子，主要參與2型免疫反應(yīng)，其編碼基因位于人類9號染色體短臂(9p24.1)[21-22]。已有研究顯示，IL-33在穩(wěn)定狀態(tài)下可由多種細胞表達，包括內(nèi)皮細胞、網(wǎng)狀細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞、成纖維細胞、上皮細胞、神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞等，并定位于細胞核中；當(dāng)機體受到煙草煙霧、有毒氣體、過敏原等刺激后，免疫平衡受到破壞，應(yīng)激或炎癥狀態(tài)下IL-33 的表達增強[23]。

近年來，IL-33廣受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，其在免疫學(xué)領(lǐng)域的作用逐步被揭示。有研究報告IL-33可通過產(chǎn)生自身免疫性抗體，進一步破壞COPD 患者的肺泡結(jié)構(gòu)，引發(fā)局部炎癥和慢性進行性氣道阻塞等[24]。Altman等[25]報道IL-33在肥大細胞與氣道平滑肌細胞串?dāng)_中起關(guān)鍵作用，這兩種類型的細胞均可產(chǎn)生IL-33，且肥大細胞產(chǎn)生的IL-33 可激活并增加IL-13 的分泌，隨后在體外和體內(nèi)使氣道平滑肌收縮，與COPD 的發(fā)病機制密切相關(guān)。Rabe 等[26]用人IgG4 單克隆抗體itepekimab 靶向IL-33，結(jié)果顯示，與安慰劑比較，盡管itepekimab 治療未達到降低COPD年度中重度急性加重率的主要目標(biāo)(相對風(fēng)險RR=0.81，95%CI 0.61～1.07，P=0.13)，但亞組分析顯示，靶向IL-33在降低急性加重頻率和改善肺功能方面有潛在益處(相對風(fēng)險RR=0.58，95%CI 0.39～0.85，P=0.0061)。目前，多項針對IL-33 的單克隆抗體在COPD 及其亞型疾病進展中的作用的臨床研究正在進行，這可能為不同表型的COPD 患者提供新的有效治療方案。

3.2 COPD與抑炎細胞因子

3.2.1 COPD 與IL-10 IL-10 作為多功能的細胞因子，可由人體多種細胞產(chǎn)生和分泌，以Th2 細胞為主。IL-10 作為一種抑炎因子，能夠通過增加M2 極化和減少中性粒細胞浸潤，調(diào)節(jié)T、B、自然殺傷(natural killer，NK)等淋巴細胞的增殖和分化，減少炎性因子分泌，從而抑制或終止炎癥反應(yīng)。Silva等[27]發(fā)現(xiàn)，與SCOPD患者比較，AECOPD患者肺功能較差，IL-10、甘油三酯和內(nèi)臟脂肪面積水平較低，IL-6 水平和IL-6/IL-10 比值較高。Song 等[28]則提出，低水平IL-10可促進炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致COPD嚴(yán)重程度加重。

已知COPD的發(fā)病機制與氣道和全身炎癥有關(guān)，且與多種疾病共存。Wei 等[29]回顧性分析了IL-10 與中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin， NGAL) 聯(lián) 合 檢 測 對AECOPD合并急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)的診斷價值，結(jié)果顯示，AECOPD 組、AECOPD 合并AKI 組與健康對照組的炎性因子IL-2、IL-10、IL-17和NGAL水平均有明顯差異(P＜0.01)；IL-10與NGAL聯(lián)合檢測對AECOPD 合并AKI 的診斷效果更好。此外，Tang等[30]報告IL-10 在 COPD 患者中可能具有保護作用，可抑制部分趨化因子和蛋白酶的作用，減少肺實質(zhì)中彈性蛋白的破壞，從而影響疾病的預(yù)后。

3.2.2 COPD 與IL-26 IL-26 是由171 個氨基酸殘基(36 kD)組成的二聚體，由白細胞和結(jié)構(gòu)細胞群產(chǎn)生，與IL-10具有較高的序列同源性(25%的氨基酸同一性和47%的相似性)，因此被歸為IL-10 家族成員[31-32]。IL-26具有直接和間接的抗菌特性，可降低細胞內(nèi)細菌的活力，在細胞外形成細菌和自身DNA 的復(fù)合物，殺死細胞外細菌[33]；還可與Toll 樣受體 (Tolllike receptors，TLRs)相互識別，抑制病毒復(fù)制。IL-26在氣道中非常豐富，具有獨特的組合模式，可介導(dǎo)先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，在支氣管上皮細胞、中性粒細胞中的作用更加復(fù)雜，可直接抑制促炎因子(如IL-8、TNF-α、GM-CSF和IFN)的釋放。

Che 等[34]的研究顯示，在細菌性肺炎患者中，IL-26 可抑制中性粒細胞活化，促進巨噬細胞表達IL-10，從而間接殺死細菌。Cardenas 等[35]的研究顯示，長期吸煙者、慢性支氣管炎、SCOPD 或AECOPD患者的誘導(dǎo)痰和BALF液中IL-26濃度增高。目前IL-26與AECOPD的相關(guān)研究尚少，從其免疫學(xué)結(jié)構(gòu)特點及功能來看，有望成為AECOPD 的生物標(biāo)志物。

4 COPD與急性時相蛋白的關(guān)系

急性時相蛋白(acute-phase protein，APP)與急性期全身炎癥和免疫反應(yīng)相關(guān)，是機體在病毒或細菌感染、梗阻等所致炎癥反應(yīng)的急性階段發(fā)生血漿濃度改變，以及快速響應(yīng)機體代謝反應(yīng)、免疫狀態(tài)改變的急性時相反應(yīng)蛋白，通常在2～5 d達到峰值。大量研究顯示，APP 是COPD 和AECOPD 發(fā)病機制的關(guān)鍵參與者，在AECOPD 階段的表達水平高于康復(fù)階段。

4.1 COPD與C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)CRP 是APP 的一種，是組織損傷和全身炎癥反應(yīng)的敏感指標(biāo)[36]。臨床數(shù)據(jù)分析顯示，感染會加速COPD 患者的疾病進展，與基線水平比較，細菌感染型AECOPD 的CRP 水平明顯升高；盡管CRP 不是疾病特異性的，但它可以輔助臨床決策以指導(dǎo)抗菌藥物的使用[37]。

Prins等[38]的研究顯示，依據(jù)血清CRP水平(臨界值50 mg/L)指導(dǎo)臨床抗生素治療，可顯著減少抗生素的使用劑量，有利于降低細菌耐藥性，且沒有觀察到CRP 指導(dǎo)策略對治療失敗、住院時間和不良反應(yīng)的負面影響。Daniels 等[39]比較了降鈣素原(procalcitonin，PCT)和血清CRP 對細菌感染型COPD患者急性加重的預(yù)測價值，認(rèn)為血清 CRP 可更好地反映下氣道的細菌感染，且其檢測成本低于PCT，更適合指導(dǎo)細菌感染型COPD診療策略的選擇[40]。

4.2 COPD 與纖維蛋白原(fibrinogen，F(xiàn)IB) FIB 屬于急性期可溶性血漿糖蛋白，主要在肝臟中由凝血酶在凝血過程中轉(zhuǎn)化形成，是組織損傷、炎癥和纖維化的主要調(diào)節(jié)劑。FIB 水平增高與COPD 發(fā)病率、住院率和全因死亡率增高相關(guān)，且與COPD 的嚴(yán)重程度有關(guān)。美國食品藥品監(jiān)督管理局已批準(zhǔn)將FIB作為COPD嚴(yán)重程度的生物標(biāo)志物。

Ingebrigtsen 等[41]對6857 例COPD 患 者 進 行 了FGB-455(rs1800790，G＞A)和FGB-448(rs4220，G＞A)基因分型，并檢測血漿FIB水平，結(jié)果顯示FIB水平增高與COPD 惡化風(fēng)險增加相關(guān)[HR=1.14(1.07～1.22)，P＜0.001]。Hyun 等[42]以FIB 水平＞3.5 g/L 和嗜酸性粒細胞百分比＞2%為分組依據(jù)，研究COPD 患者臨床表型與血漿FIB 水平和外周血嗜酸性粒細胞計數(shù)的相關(guān)性，結(jié)果顯示，在370 例COPD 患者中，F(xiàn)IB組和嗜酸性粒細胞組氣流受限更嚴(yán)重，并發(fā)癥更多，COPD嚴(yán)重程度指數(shù)更高；FIB和嗜酸性粒細胞均高的COPD 患者重度加重率(0.29/年)和總加重率(中度加重率和重度加重率)(0.42/年)顯著高于其他三組。

4.3 COPD 與α1-抗 胰 蛋 白 酶(alpha1-antitrypsin，AAT) AAT是一種由394個氨基酸殘基組成的52 kD的糖蛋白，主要由中性粒細胞、巨噬細胞、肝細胞產(chǎn)生，可作為絲氨酸蛋白酶抑制劑抑制NE和PR3等蛋白酶的水解作用，為肺組織提供重要保護，也具有免疫調(diào)節(jié)和抗微生物活性等非蛋白水解功能，可抑制感染和炎癥的發(fā)生[43]。

大量研究顯示，AAT缺乏癥(AATD)患者早年患COPD 的易感性增加，尤其是肺氣腫表型的COPD[44]。氧化修飾AAT(oxidized alpha-1-antitrypsin，OxyAAT)可降低其抑制劑活性和對肺組織的保護作用。Topic 等[45]的研究顯示，與不吸煙的健康人(P=0.030)比較，吸煙或不吸煙COPD 組的OxyAAT 水平均顯著增高(P=0.009)，且患有嚴(yán)重和非常嚴(yán)重COPD的吸煙者組OxyAAT水平最高；與吸煙或不吸煙的健康對照組比較，疾病嚴(yán)重程度相同的不吸煙(P=0.038)和吸煙(P=0.022)的COPD患者血清OxyAAT水平均升高；COPD 吸煙者和對照組吸煙者之間的差異不顯著(P=0.063)。總之，血清OxyAAT 水平可能是評估吸煙對COPD 發(fā)病和嚴(yán)重程度影響的潛在生物標(biāo)志物。此外，OxyAAT作為預(yù)后生物標(biāo)志物有可能用于評估抗氧化治療對肺氣腫型COPD 的有效性。

5 總結(jié)與展望

綜上，新的觀點認(rèn)為COPD 亞型的鑒別對于臨床診治尤為重要，如嘗試將COPD 分為中性粒細胞性COPD和嗜酸性粒細胞性COPD。COPD亞型的鑒別尚待進一步探討，包括病因、并發(fā)癥、易感基因和免疫功能狀態(tài)等多個方面?；A(chǔ)和臨床研究顯示，COPD 患者的致病類型和臨床表型存在差異性，涉及中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、淋巴細胞、巨噬細胞等多種免疫細胞及細胞因子，如IL-1β、IL-5、IL-6、IL-8、IL-17、TNF-α、INF-γ等。動態(tài)監(jiān)測免疫細胞、細胞因子等的水平對AECOPD 的早期診斷及其亞型鑒定有重要價值，也有助于判斷COPD 的進展和預(yù)后，具有很好的臨床應(yīng)用前景。因此，探索特異性強且便于檢測的細胞與分子標(biāo)志物來判定AECOPD亞型及疾病進展是值得進一步研究的方向。然而，使用外周血生物標(biāo)志物存在一定的局限性，易受到多種因素影響，如患者身體狀況、服用藥物、感染等。我們建議：一方面應(yīng)探索不同亞型COPD 患者外周血細胞與分子水平的變化特點，這需要開展大樣本量的多中心隊列研究；另一方面，應(yīng)圍繞相關(guān)的免疫細胞和分子，探究COPD發(fā)病及加重的機制，以尋找更為有效的COPD治療策略。