潘建丽 黄伦 欧灵 冷琳娟,3 王金华 张蕾 方萍



·论著·

外周血白介素-17检测在气道慢性炎症性疾病诊断中的临床价值

潘建丽1,2黄伦1欧灵1,2冷琳娟1,3王金华1张蕾1方萍1

目的探讨外周血CD4+T细胞亚群Th17代表性细胞因子IL-17在哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)以及哮喘COPD重叠综合征(ACOS)等气道慢性炎症性疾病鉴别诊断中的临床价值。方法收集哮喘患者26例、COPD患者33例及ACOS患者14例的血清、临床资料及实验室检查资料，检测哮喘、COPD、ACOS患者外周血IL-17等细胞因子、炎症介质、外周血白细胞分类计数、血清免疫球蛋白亚型以及肺通气功能，并进行组间比较。健康体检者69例作为对照。结果Th17细胞因子IL-17在哮喘及ACOS组升高较COPD组更为明显(P<0.01)。调节性T细胞的主要细胞因子IL-10在哮喘患者中的水平明显低于COPD患者(P<0.05)。外周血炎症细胞比例、免疫球蛋白亚型在哮喘、COPD、ACOS鉴别诊断中具有一定参考价值。但肺通气功能指标对于以上三者的鉴别价值有限。哮喘及ACOS组患IL-17与肺通气功能指标呈负相关关系。结论IL-17作为新型Th17细胞分泌的代表性细胞因子，在鉴别上述疾病中具有重要的参考价值。Th17/Treg细胞失衡可能是难治性哮喘的潜在发病机制。

白介素-17； 支气管哮喘； 肺疾病，慢性阻塞性； 哮喘-慢性阻塞性肺疾病重叠综合征

支气管哮喘是以气道慢性非特异性炎症、可逆性的气流阻塞和气道高反应性为特征的呼吸系统常见疾病，气道炎症多以嗜酸粒细胞浸润为主。慢性阻塞性肺病是一类以持续性气流受限为特征的气道异常慢性炎症性疾病，与吸烟关系密切，气道炎症以中性粒细胞升高为主。在某些情况下，哮喘与慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)同时存在，即所谓的哮喘-COPD重叠综合征(asthma COPD overlap syndrome, ACOS)[1]。虽然已有一些生物学标记物在鉴别上述两种疾病时供人们参考，但由于患者临床表现的复杂性，导致上述疾病的诊断及鉴别存在一定困难。

白介素-17(interleukin-17, IL-17)是新近发现的CD4+T细胞亚群Th17分泌的代表细胞因子，它的效应受体IL-17RA表达广泛，在造血细胞及组织细胞均有表达。它能够刺激多种炎症介质和细胞因子的产生，参与气道炎症反应过程。但在哮喘及COPD临床诊治中的价值尚有待深入探讨[2]。

本研究通过比较哮喘、COPD、ACOS患者外周血IL-17等细胞因子、炎症介质、外周血白细胞分类计数、血清免疫球蛋白亚型以及肺功能等指标，探讨外周血IL-17检测在哮喘、COPD以及ACOS临床鉴别诊断中的潜在价值。

对象与方法

一、研究对象

筛选2014 年6 月至2016 年06 月间来我院就诊的急性加重期哮喘患者共26例，慢性阻塞性肺病急性加重期患者33例，ACOS患者14例，其中男性51例，女性22例，年龄范围为21～73岁，平均(49.5±8.6)岁；同时选取同期正常健康体检者69例作为对照，其中男性49例，女性20例，年龄范围为23～68岁，平均(48.2±8.4)岁。所有患者均排除其他肺部慢性疾病、系统性炎症反应综合征、自身免疫病、恶性肿瘤、严重心脑血管疾病等。并且各组患者年龄、性别构成等方面均无统计学差异(P>0.05)，具有可比性。患者诊断标准参照中华医学会呼吸病学分会制定的中国支气管哮喘防治指南(2013年版)和慢性阻塞性肺疾病诊治指南修订版(2014版)以及2014年5月发布的哮喘全球防治创议(the global initiative for asthma, GINA)中关于ACOS的指南[3-4]。

二、研究方法

依据临床诊断将患者分为健康对照组(N)、哮喘组(A)、COPD组(C)、ACOS组(A+C)，部分统计数据将哮喘组与ACOS组合并统计。诊断标准同前。

收集所有患者的血清，统计血常规中外周血白细胞分类计数；检测血清炎症细胞因子、血清总免疫球蛋白E(immunoglobulin E, IgE)、免疫球蛋白G(immunoglobulin G, IgG)、超敏C-反应蛋白(C-reactionprotein, CRP)、降钙素原(procalcitonin, PCT)浓度。采用德国 JAEGER 公司的肺功能仪对所有患者进行肺功能检测。

采用酶联免疫吸附方法(enzyme linked immuno sorbent assay, ELISA)检测外周血炎症细胞因子及免疫球蛋白亚型水平 利用各种细胞因子及免疫球蛋白亚型ELISA试剂盒检测炎症细胞因子IL-2R、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、IL-17以及血清总IgE、总IgG水平。每个样本做3个复孔，操作步骤依据试剂盒说明书完成。

三、统计学分析

结 果

一、外周血炎症细胞因子水平比较

ELISA检测结果表明，各组患者外周血细胞因子水平存在一定差异。与健康对照组比较，IL-17在哮喘、COPD、ACOS各组中均有所升高(P<0.05)，其中哮喘组及哮喘-COPD重叠综合征组升高更为显著，与COPD组相比较具有显著性差异(P<0.01)。此外ACOS组外周血IL-17升高更为明显，但与哮喘组比较未见统计学差异(P>0.05)，见图1。

COPD组IL-6、IL-1β、IL-10较哮喘组及ACOS组有升高趋势，其中IL-10升高幅度在组间有统计学差异(P<0.05)，而IL-2R在哮喘组升高幅度更为明显，但两组之间无明显统计学差异(P>0.05)，而IL-8各组水平相当(P>0.05)，见图1，图2。

图1 外周血炎症细胞因子IL-17、IL-10比较；注：*P<0.05，**P<0.01

图2 外周血炎症细胞因子IL-1β、IL-2R、IL-6、IL-8比较

图3 外周血白细胞分类计数百分比

二、外周血白细胞分类计数比较

外周血白细胞分类计数结果表明，哮喘组及ACOS组嗜酸粒细胞、嗜碱性粒细胞具有升高趋势，淋巴细胞具有轻度上升趋势，但上述改变均未见统计学差异(P>0.05)而中性粒细胞、巨噬细胞比例各组相当(P>0.05)，见图3。

三、外周血免疫球蛋白水平

外周血总IgE及总IgG检测结果显示，哮喘、COPD、ACOS三组患者中哮喘组患者外周血总IgE升高较为明显，与COPD组比较具有统计学差异(P<0.05)，但ACOS组总IgE与COPD组比较无统计学差异(P>0.05)。三组患者外周血总IgG均明显升高，但升高幅度相当，组间比较无统计学差异(P>0.05)，见图4。

四、外周血炎症介质水平

本研究表明COPD患者外周血炎症介质、CRP、PCT较对照组均明显升高(P<0.05)，ACOS组患者外周血PCT较对照组升高水平具有统计学差异(P<0.05)，CRP与对照组比较无统计学差异(P>0.05)，哮喘组患者CRP及PCT与对照组比较均未见统计学差异(P>0.05)，见图5。

图4 外周血免疫球蛋白亚型比较；注：*P<0.05，**P<0.01

图5 外周血炎症介质比较；注：*P<0.05

五、肺功能检测

肺功能检测结果表明，哮喘、COPD、ACOS三组患者肺功能均有不同程度降低，反映肺通气功能指标的FEV1及FVC均有所下降，与对照组比较有显著差异(P<0.01)，但三组间反映肺通气功能的指标各组间比较未见统计学差异(P>0.05)，见图6。其中哮喘及ACOS组IL-17与FEV1%及FVC%呈负相关关系，相关系数分别为-0.4114和-0.3851，P值分别为0.0133和0.0178。

讨 论

哮喘和COPD同属于气道慢性炎症性疾病，但二者在发病机制上具有本质的区别。哮喘是由于遗传和环境因素共同作用下导致机体对多种刺激呈现高反应性，多表现为可逆性的气流受限[3]。而COPD是气道和肺组织对环境中的有害气体或有害颗粒表现出的异常慢性炎症反应，表现为持续不可逆的气流受限[4]。前者主要效应炎症细胞是嗜酸粒细胞，而后者主要效应炎症细胞是中性粒细胞。但有研究表明二者的气道炎症存在部分交叉现象，即部分难治性哮喘患者气道炎症也可表现为中性粒细胞性气道炎症，而在部分COPD患者气道中则发现了大量的嗜酸性粒细胞。因此仅从气道炎症细胞类型上很难准确划分哮喘和COPD[5]。此外，在临床实践中，还有一部分患者既表现出哮喘的特征，肺功能又呈现COPD的肺功能特点，逐渐出现不可逆的气流受限，因此有学者提出了哮喘-COPD重叠综合征的概念。但无论怎样，哮喘和COPD仍旧是两种不同的疾病，发病机制存在较大差异，因此临床工作中应当尽可能准确划分，以便提供更为精准的治疗方案。

图6 各组患者肺通气功能比较；注：**P<0.01

新近发现的CD4+T细胞亚群Th17细胞引起了学界的普遍关注，它分泌的代表性细胞因子IL-17具有广泛的病理生理作用。已知IL-17受体广泛表达于各类炎症细胞和组织细胞，已有大量研究表明它在自身免疫性疾病发病中具有重要作用。但在哮喘发病中的作用尚不明确，有研究提示它可能与难治性哮喘关系密切[6-7]。本研究结果表明哮喘组患者外周血IL-17水平明显高于单纯慢阻肺组，而在哮喘-慢阻肺重叠综合征组外周血IL-17升高最为显著，因此对于难治性哮喘的诊断具有一定的参考价值，而细胞因子IL-6、IL-10与慢阻肺组关系更为密切。此外，外周血炎症细胞类型分析表明，单纯哮喘组及ACOS组患者外周血嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞具有升高趋势，淋巴细胞具有轻度上升趋势，其中ACOS组患者外周血嗜酸性粒细胞比例低于单纯哮喘组，提示嗜酸粒细胞在单纯哮喘的诊断中具有一定参考价值。而各组外周血中性粒细胞比例相当，分析原因可能系纳入患者均为住院患者，绝大多数患者存在不同程度呼吸道感染所致。关于外周血免疫球蛋白亚型检测提示单纯哮喘组IgE明显升高，但ACOS组与慢阻肺组外周血总IgE相当，三组患者外周血总IgG均明显升高，组间未见统计学差异。提示细胞因子导致的IgE升高不是ACOS患者的主要发病机制。有关炎症反应的相关指标CRP、PCT在慢阻肺组明显升高，但在哮喘组升高不明显，ACOS组PCT升高具有统计学差异。关于三组肺功能的统计结果表明，各组肺通气功能指标均有不同程度下降，但组间未见统计学差异，分析原因可能与入组患者均为住院患者，病情较重有关。相关分析发现外周血IL-17水平在哮喘及ACOS组与肺通气指标FEV1及FVC呈负相关关系。

已知IL-17效应受体IL-17RA广泛表达于免疫细胞、上皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、树突状细胞以及血管内皮细胞。它不仅能够刺激炎症介质、化学因子、基质金属蛋白酶释放，发挥对中性粒细胞和巨噬细胞的趋化作用，对抗粒细胞集落刺激因子的凋亡，同时也能够调控Th细胞亚群分化，调控免疫反应的发展和转归[8-9]。近年来，有研究相继发现Th17免疫反应异常增强可能与难治性哮喘气道重塑密切相关[10]。本研究观察了哮喘及COPD患者外周血炎症细胞比例、炎症相关细胞因子、免疫球蛋白亚型、炎症介质等指标，同时评估了患者的肺功能。研究结果提示IL-17在难治性哮喘和ACOS与COPD的鉴别诊断中具有重要参考价值。Th17细胞可能参与了难治性哮喘与ACOS的发病过程；而调节性T细胞(Treg细胞)的主要细胞因子IL-10在哮喘患者中水平明显低于COPD患者，提示Th17/Treg细胞失衡可能是难治性哮喘的潜在发病机制[11]。已知IL-17能够趋化中性粒细胞到病灶部位发挥对病原体的防御效应，但过强的免疫反应将会导致组织损伤以及自身免疫性疾病的发生。已证实机体很多自身免疫性疾病如胶原蛋白诱导性关节炎、自身免疫性脑脊髓炎、多发性硬化以及炎症性肠病等均与Th17免疫反应过强有关[12]。在本研究中IL-17显著升高的ACOS组患者外周血中性粒细胞比例与哮喘组和COPD组比较并未明显升高，提示可能存在趋化中性粒细胞以外的机制介导了IL-17在ACOS患者中的作用。在动物实验中，IL-17缺陷小鼠哮喘气道重塑程度较野生型小鼠明显减轻，将Th17细胞移植入哮喘小鼠模型可加重气道高反应性和激素抵抗性炎症[13-14]。IL-17还能促使气道成纤维细胞分泌成纤维细胞因子、血管生成因子和胶原生成，促使杯状细胞分泌MUC5AC和MUC5B，诱导气道上皮间质转化(epithelial to mesenchymal transition, EMT)，以及刺激气道平滑肌细胞分泌炎症介质和细胞因子(如IL-6、IL-1β、IL-11和Eotaxin、CXCL8)，通过RhoA/Rho激酶信号通路刺激气道平滑肌收缩,通过细胞外信号调节激酶1/2/有丝分裂原活化蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase1/2/mitogen activated protein kinase, ERK1/2/MAPK)信号通路刺激气道平滑肌细胞增殖[15-16]。但以上结论仍停留在动物实验水平，尚需在今后的临床研究中加以证实。

综上所述，哮喘尤其是难治性哮喘与COPD的发病机制存在本质的区别，但临床表现的异质性让我们很难快速、准确地进行鉴别。IL-17作为新型Th17细胞分泌的代表性细胞因子，检测方法简便易行，在鉴别上述疾病中具有重要的参考价值，但相关作用机制仍需进一步深入研究。

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(本文编辑：黄红稷)

潘建丽，黄伦，欧灵，等. 外周血白介素-17检测在气道慢性炎症性疾病诊断中的临床价值[J/CD]. 中华肺部疾病杂志： 电子版， 2016， 9(5)： 479-483.

FangPing,Email:pingf7613@sina.com

Objective To evaluate the role ofInterleukin-17( IL-17) in the differentiation of asthma, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and asthma COPD overlap syndrome (ACOS) . Methods A total of 26 patients of asthma, 33 patients of COPD and 14 patients of ACOS were selected according to corresponding diagnostic criteria. 69 of healthy person were as control. Cytokines including IL-17, IL-10, IL-6, IL-8, IL-1βand IL-2R, inflammatory mediators including CRP and PCT in serum, and subtypes of serum immunoglobulins were detected. Results of routine blood test were collected and analyzed. Pulmonary function were tested. Results IL-17 was increased very obviously in asthma and ACOS groups compared to COPD group (P<0.01), especially in ACOS group. While IL-10 in serum of asthma and ACOS groups was much lower than COPD group (P<0.05). The differentiation of white cells in peripheral blood, CRP, PCT and subtypes of serum immunoglobulins just showed weak difference between three groups. There is little value of pulmonary function in the differentiation of above diseases. Furthermore, IL-17 was negative correlation to the ventilation index of lung function from asthma and ACOS groups. Conclusion Our results suggested that IL-17 play a pivotal role in the pathogenesis of asthma and ACOS, and Th17/Treg imbalance maybe involved in the refractory asthma.

Interleukin-17; Bronchial asthma; Chronic obstructive pulmonary disease; Asthma chronic obstructive pulmonary disease overlap syndrome

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2016.05.002

国家自然科学基金资助项目(81000009);陕西省社会发展科技攻关项目(2016SF-081) 西安交通大学第二附属医院人才培养专项基金(RC(XM)201101)

710004 西安，西安交通大学第二附属医院呼吸内科1710003 西安，西安市儿童医院2710126 西安，西安电子科技大学医院3

方萍，Email: pingf7613@sina.com

R563

A

2016-08-05)

Clinical values of interleukin-17 in the differentiation of asthma, chronic obstructive pulmonary disease and asthma chronic obstructive pulmonary disease overlap syndromePanJianli1,2,HuangLun1,OuLing1,2,LengLinjuan1,3,WangJinhua1,ZhangLei1,FangPing1.1RespiratoryDepartment,TheSecondAffiliatedHospital,Xi′anJiaotongUniversitySchoolofMedicine,Xi′an, 710004,Shaanxi,China；2Xi′anChildren′sHospital,Xi′an710003,China;3HospitalofXidianUniversity,Xi′an710126,China