嗜酸性粒细胞在慢性阻塞性肺疾病中的研究现状

刘霖杰，袁晓梅

（新乡医学院第一附属医院呼吸与危重症医学科，河南 新乡 453100）

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD），是一种常见的、可以预防和治疗的肺部疾病，其特征是持续的气道症状和气流受限[1]。在2018 年，一项大型的流行病调查显示[2]，在我国，COPD 的患病率占8.6%，大约有1 亿个病例。截止2060 年，全世界将有540 万以上的COPD及其相关的病症导致死亡[3]。COPD 具有临床异质性，尽管多数患者表现为中性粒细胞炎症，但仍有少数患者表现为嗜酸性细胞（eosinophil，EOS）计数增高，即嗜酸性表型COPD，该类型对糖皮质激素有较强的应答作用，并可能导致更频繁的恶化，但具体机制尚不清楚[4]。因此，EOS 在COPD 中的作用受到了很多关注。近年来，由于COPD 患者体内EOS 的发病机制逐渐被认识，在临床实践中有潜力成为COPD 的重要标志物。因此，本文通过查阅血EOS与COPD 的相关研究，从EOS 与COPD 气道炎症、稳定性、临床特征、急性加重风险、使用糖皮质激素、靶向治疗、肺炎发生风险以及预后等方面进行综述，以期为COPD 的临床诊疗提供实际的指导作用。

1 EOS 与COPD 气道炎症的关系

EOS 为一种终末分化的白细胞，在正常人群中大约有1%～5%分布于外周，它是一种具有机体稳定和免疫功能的重要因子，是一种具有抗炎作用的重要细胞[5]。其来源为CD34+的多能造血干细胞，正常情况下，在血液中保持稳定状态。而在疾病状态下，EOS 可以在组织中积聚并通过细胞因子、趋化因子和脱颗粒的分泌参与炎症反应[6]。

EOS 活化后会产生各种不同的炎症介质，造成肺中嗜酸粒细胞的炎症，进而使呼吸道上皮细胞受到损害。EOS 还可分泌促纤维化转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β），刺激成纤维增生，增加胶原蛋白的生成，进而诱发呼吸道纤维化及气管重构[7]。其中，EOS 产生的白细胞介素（interleukin，IL）-13 能诱导大鼠肺泡巨噬细胞分泌基质金属蛋白酶-12，从而诱发肺气肿的发生[8]。研究表明[9]，EOS 存在于受COPD 影响的所有解剖室中，并且在非常严重的COPD 中显着升高。COPD 患者呼吸道上皮细胞受到香烟烟雾或病毒感染刺激后，EOS 释放胸腺基质淋巴生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）和IL-33，并招募辅助型T 细胞-2（helper T cell-2，Th2）和2 型先天淋巴细胞（type 2 innate lymphoid cells，ILC2）分泌IL-5，引起嗜酸性粒细胞炎症反应[4]。目前，EOS 与COPD 发病机制的关系尚不完全清楚，进一步研究以EOS 为主导的慢性气道炎症中COPD 的发病机制可为其治疗提供新的思路。

2 血EOS 在COPD 中的稳定性

作为生物标志物必须具有一定的稳定性，目前关于血EOS 在COPD 患者中的稳定性有不同的研究。有研究显示[10]，成人高EOS 在青春期后不随年龄变化，但与哮喘、频繁吸烟、皮肤点刺试验阳性、COPD、代谢综合征、男性、肥胖等显着相关，这些因素的综合作用可能会影响血EOS 的稳定性。Citgez E等[11]以EOS 的绝对计数≥0.2×109（200/μl）或≥0.3×109（300/μl），EOS 的相对百分比≥2%或≥3%为四个截断水平分别计算血EOS 在阈值上下波动者的比例，随访3 年发现在COPD 患者中EOS 分类的总体稳定性在70%～85%。同样，另一项研究[12]采用阈值＜100/μl、100～300/μl 和≥300/μl，对225 例COPD 患者进行1 年内血EOS 稳定性研究，结果显示血EOS 稳定性良好，69.3%的患者在1 年后仍处于同一EOS 级别，85.3%＜100/μl 的患者数量稳定。相反，Schumann DM 等[13]用临界值为2%、3%、4%、150/μl 和300/μl 对血EOS 进行研究，结果显示随访4 年后血EOS 不稳定率高达44%～66%，这表明血EOS 是高度可变的，其临床意义还有待商榷。目前多项研究所采用的EOS 阈值虽有相同，但其稳定性差别很大，说明EOS 在临床上的稳定性尚需深入研究，EOS 阈值的确定有助于COPD 的治疗。

3 血EOS 与COPD 患者临床特征的相关性

关于血EOS 与COPD 患者临床特征的相关性研究主要来自于临床检验、肺功能及并发症3 个方面。临床检验方面，Greulich T 等[14]对血EOS 分层比较发现，EOS＜2%或＜100/μl 的患者住院时间更长，同时C-反应蛋白（C-reactive protein，CRP）、白细胞、中性粒细胞分数、降钙素原（procalcitonin，PCT）和纤维蛋白原的水平和数量更高。另一项回顾性研究[15]也得到同样结果，提示低EOS 型COPD 患者感染和全身炎症更严重。肺功能方面，一项前瞻性研究结果显示[16]，在平均年龄65 岁的COPD 患者中，EOS≥300/μl 的参与者第一秒用力呼气容积（forced expiratory volume in one second，FEV1）下降幅度更大，与其他人群相比，FEV1下降速度增加约2 倍，是老年人肺功能加速下降的独立危险因素。对于并发症，一项研究表明[17]，EOS 型COPD 患者缺血性心脏病发病率更高；基线血EOS＞300/μl 的COPD 患者中房颤、焦虑和抑郁发生率均低于对照组[18]。由此可见，不同的人群和不同的EOS 临界值在临床实践中会产生不同的结果。EOS 和COPD 患者的临床特征尚不完全清楚，需要更多的研究来证实。

4 血EOS 对COPD 急性加重风险的影响

慢性阻塞性肺疾病急性加重（acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD）是指伴有感染、过敏等诱因，或呼吸系统症状比平时加重，导致病情加速、再次住院、生活质量严重下降和死亡人数大幅上升。关于EOS 在COPD 急性加重中的预测作用尚存在争议。

Yun JH 等[19]对1533 例COPD 患者进行了研究，结果显示COPD 患者的血EOS 与其急性加重风险之间存在着连续的线性相关性，在300/μl 时，其敏感性及特异度均高于正常范围；对于经常发生的急性发作（每年2 次或以上），EOS 升高对应于更明显的急性发作。另外一项研究显示[18]，COPD 患者在1 年的随访中，血EOS 阈值为300/μl、400/μl、500/μl 时，其急性发作危险的比率分别为1.25、1.48、1.76，提示随着EOS 升高其急性加重风险增加。另一项研究的结果也不尽相同[20]，血EOS 持续≥150/μl 或持续≤150/μl 且约在150/μl 之间的COPD 患者，在5 年以上的随访中，至少有1 次中度至重度加重风险的比例是相同的，分别为49%、57%、54%。可以看出，以上研究结果并不统一，这可能是由于样本量、不同地区医疗水平、患者经济状况以及COPD 的严重程度等因素造成的。因此，EOS和COPD 的急性加重风险之间的相关性有待于更多的大范围的多中心研究来证实。

5 血EOS 预测COPD 患者使用糖皮质激素的作用

糖皮质激素能明显缓解COPD 的炎症反应，但其副作用较大，且没有特异性，所以对COPD 的疗效进行评估是非常必要的。近年来，指导COPD 患者治疗的血EOS 研究为临床医生提供了非常重要的生物标志物，在COPD 患者的治疗中起到了重要作用。但是，由于研究的方式和规范的不同，导致COPD 患者的血EOS 预测效果存在差异，血EOS 指导COPD患者使用糖皮质激素的疗效和安全性仍然有争论。

血EOS 在COPD 患者激素的使用中起着一定的指导意义。Lipson DA 等研究[21]纳入10 355 例有频繁急性加重病史的中重度COPD 患者，比较了吸入性糖皮质激素（inhaled corticosteroids，ICS）+长效β2受体激动剂（long-acting β2agonist，LABA）+长效胆碱能受体阻断剂（long-acting muscarinic antagonist，LAMA）三联疗法与LABA+ICS 和LABA+LAMA 二联疗法的疗效，随访52 周后发现ICS+LABA+LAMA 组急性加重频率显着下降，在血EOS＞150/μl 的患者中尤为显着。同样，一项事后分析表明[22]，与LABA+LAMA 相比，血EOS＞310/μl 时，含有ICS 的疗法显着降低患者的严重恶化、症状、肺功能和生活质量的风险，并且随着血EOS 的增加，疗效更加明显。所以，血EOS 水平的升高对于判断LABA/LAMA 的患者是否有潜在的获益有重要的参考价值。然而，并非所有COPD 患者都受益于ICS，一项随机对照研究（randomized controlled trail，RCT）[23]将318 例AECOPD 患者随机分成2 个小组，第1 天均静脉注射激素，观察组仅在血EOS≥300/μl时使用激素，而对照组则持续4 d，结果显示两组间没有显着的差别。同时，一项针对24 732 例接受LABA+ICS 或LAMA 治疗COPD 患者的真实世界研究表明[24]，随访1 年后两组间的急性加重率没有显着差异。进一步分层显示，LABA+ICS 仅在血EOS＞4%或＞300/μl 的患者中显着降低急性加重的发生率，并且对于有频繁急性加重史患者的疗效更为明显，表明血EOS＞4%或＞300/μl 可作为控制临床添加ICS 的有效性和安全性的阈值。

血EOS 在COPD 患者ICS 撤除中也有一定的作用。Chalmers JD 等[25]研究结果显示，EOS≥300/μl或≥2%的COPD 患者撤除ICS 后加重率显着增加。Magnussen H 等[26]研究表明，在撤除组中，血EOS≥300/μl 的患者和在撤除前1 年开具更多口服皮质类固醇的患者相比，重新服用ICS 使疾病恶化的风险显着增加。同样，Chapman KR 等[27]招募了527 例COPD 患者，这些患者无频繁急性加重史，并且在ICS 撤除26 周后进行了随访，结果表明血EOS≥300/μl 的患者急性加重风险明显增加，因此，在血EOS 水平较高的患者中，需长期ICS 联合支气管扩张剂治疗。总之，血EOS 升高的COPD 患者更有可能从含糖皮质激素的治疗中受益，撤除ICS 可能导致预后不良，这意味着使用EOS 预测COPD 对糖皮质激素治疗的反应需要进一步验证。根据目前研究结果，表明患者血EOS 水平存在一定的波动，对于EOS 水平波动较大的患者，其临床特点及预后尚需进一步的探讨，同时，嗜酸性粒细胞临界值亦不明确，因此需要进行大量的、前瞻性的临床试验，以证实血EOS 在COPD 患者治疗中的作用。

6 EOS 相关的COPD 靶向治疗

COPD 是一种异质性疾病，目前已有许多研究者在探讨其个性化的疗法。糖皮质激素具有强大的免疫抑制和抗炎作用，但长期服用会导致肺炎、肺部微生物群失调、骨质疏松等不良反应，而且在临床上，一些使用ICS 治疗的COPD 患者效果欠佳。所以，针对这些病人的靶向疗法是一种行之有效的途径。如前所述，IL-5 是参与EOS 炎症的最重要的细胞因子之一。IL-5 是EOS 分化、产生和增殖的重要细胞因子，它能刺激EOS 产生多种细胞因子和趋化因子，从而导致大量的黏液和气道平滑肌的收缩。现IL-5 作为一种有效的靶向剂，用于治疗哮喘的EOS 气道炎症的研究已经取得了很好的效果，但是这种方法对于EOS 型COPD 的临床研究尚处在摸索中。目前，Mepolizumab 和Benralizumab 已被更详细地研究。

Mepolizumab 是一种人源化单克隆抗体，它能阻止EOS 激活，并能抑制EOS 细胞的生长，减少EOS 的发生和减少EOS 的炎症[28]。Pavord ID 等[29]对1510 例有急性发作病史的COPD 患者进行临床观察，结果显示血EOS 升高组在治疗后急性发作率及急性发作间隔时间延长之间均有显着性差异，并未见不良反应的发生，并且随着血EOS 的升高Mepolizumab 对中、重度患者的病情恶化具有更好的疗效，提示Mepolizumab 能有效且安全地减少病情恶化的风险。由此可见，Mepolizumab 在血EOS 的作用下可以降低COPD 在机体中的炎症反应，是一个非常有前景的治疗方法。但针对EOS 的靶向治疗带来的安全性和有效性问题仍需进一步研究。

Benralizumab 是一种针对IL-5 受体的人源化单克隆抗体，它能增强天然杀伤性细胞与巨噬细胞Fcγ 受体的亲和力，增强抗体细胞的毒性，并能加速EOS 的分解[30，31]。对两项实验进行汇总分析结果显示[32]，血EOS≥220/μl 的COPD 患者，1 年内发生了3 次急性发作、FEV1＜0%、支气管舒张试验改善率≥15%，在初始治疗中，每8 周100 mg Benralizumab可以明显减少急性发作的风险，而反复急性发作则最有希望达到预期效果。尽管在COPD 治疗上，靶向治疗是一种很好的方法，但是它的有效性和安全性还有待于更多的临床试验来验证。但不可否认的是，靶向治疗作为COPD 的新型治疗方法，特异性高，副作用小，具有无可辩驳的发展优势和前景。相信随着对COPD 机制的进一步研究，将会有更多的单克隆抗体被用于COPD 的治疗，从而使COPD 患者获益。

7 血EOS 与COPD 患者肺炎发生风险

慢性阻塞性肺疾病全球倡议（Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD）提出较低的血嗜酸粒细胞计数与更多的变形杆菌存在相关性，尤其是嗜血杆菌，以及增加细菌感染和肺炎[1]。Southworth T 等[33]为上述结论提供了潜在的机制解释，研究认为，低EOS 型COPD 患者的免疫球蛋白水平和活性较低，从而导致对抗变形菌及非分型流感嗜血杆菌免疫力降低。一项事后长期观察性研究[34]对201 例COPD（GOLDⅡ～Ⅳ）患者进行了历史队列研究，在为期84 个月的随访期间，38.8%的患者发生1 次或多次肺炎发作，慢性支气管感染和EOS＜100/μl 与肺炎风险独立相关，特别是当两者共存时。ICS 治疗增加了EOS＜100/μl 和慢性支气管炎感染患者患肺炎的风险。然而，Vedel-Krogh S 等[35]对643例中、重度COPD 患者的肺炎发生率进行分析，结果显示COPD 患者血EOS 所致肺炎的风险在吸入支气管扩张剂前FEV1≥50%没有差异；在吸入支气管扩张剂前FEV1＜50%的患者中，血EOS 增高与患肺炎风险相关；血EOS≥340/μl 患者与肺炎引起的住院高风险相关。血EOS 与肺炎风险之间的联系仍存在争议，需更多的实验研究进一步明确。

8 血EOS 对COPD 患者预后的影响

一项前瞻性观察性研究[36]纳入530 例因AECOPD 住院的患者，根据其血EOS 分型分析组间预后的差异，数据显示入院时EOS 持续＜300/μl，但出院时≥300/μl 组的患者住院时间更长，在12 个月的随访中，持续≥300/μl 组的患者中度至重度加重风险更高，提示入院时嗜酸性粒细胞低但出院时高的患者短期预后较差，入院期间持续高EOS 与未来病情加重的高风险相关。但也有研究报道[37]，根据EOS 计数的3 个分界点进行分类：150/μl、300/μl和400/μl，无论是稳定期还是急性期，均未观察到EOS 与住院、再入院、住院期间死亡、需要重症监护或频繁恶化的情况之间存在显着关系。由此可见，血EOS 水平可以在一定程度上预测COPD 患者的预后，但目前研究较少，仍需大量研究进一步探讨其在预后中的重要作用。

9 总结

EOS 在COPD 炎症反应中发挥重要作用，虽然其具体机制尚不清楚，但大量的临床研究表明预测EOS 和COPD 急性加重风险、糖皮质激素作用、靶向治疗、肺炎风险和预后等方面具有重要影响，而血EOS 的稳定性、其与COPD 患者临床特征的关系以及其它方面仍存在很大争议，需要大量前瞻性临床试验来明确EOS 在指导COPD 治疗中的确切作用，从而推动个性化的医疗和精确治疗，从而减轻患者的经济压力，提高COPD 患者的预后。