重症哮喘气道炎症生物标志物的临床应用

支气管哮喘是一种慢性气道炎症性疾病，多种因素可诱发哮喘发作，包括过敏原、上呼吸道感染、心理因素、运动、药物等。目前无论何种原因诱发的哮喘，治疗原则都是以吸入激素联合支气管扩张剂为核心的分级治疗。然而对于重症哮喘，统一的治疗方案不能获得临床满意的疗效。其实，哮喘存在不同的气道炎症类型，临床表现有不同的表型，这可能是治疗不能一概而论的原因。生物标记物可反映不同类型哮喘的病理生理过程，为重症哮喘选择个体化靶向治疗提供依据。

什么是生物标志物

生物标志物是指一类可客观测量、评估和反映疾病的病理生理过程及药物治疗效果的指标。通常生物标志物是一些生物分子，通过无创的方式、简单的技术易于获得。具体到哮喘生物标志物，是指能监测疾病的活动性，预测临床结果，可区分哮喘的表型，客观地评价症状的指标。根据标本的类型，可将哮喘生物标志物分成：呼出气(呼出气一氧化氮、呼出气冷凝液)、尿液(尿白三烯E4)、血清(外周血嗜酸粒细胞、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白、免疫球蛋白E、血清穿孔素、补体C3、C4等)、诱导痰等。

哮喘常见的生物标志物

1、呼出气一氧化氮(Fractional exhaled nitric oxide, FeNO)

IL-5、IL-13激活上皮细胞诱导一氧化氮合成酶而产生一氧化氮，通过呼出气可获得FeNO测定值。它是嗜酸粒细胞性哮喘表型的生物标志物，预测激素和生物治疗的有效性。

与哮喘症状相关的意义：对于有症状的哮喘患者伴FeNO升高，除外其他疾病，可辅助诊断哮喘。同时，低水平FeNO不能排除哮喘。儿童的哮喘症状可能不典型，如咳嗽、运动耐力减退，参考FeNO水平做出判断，可避免误诊为哮喘和不必要的治疗。

监测疾病的活动性：对于无症状、肺功能不正常伴高FeNO的哮喘患者，FeNO的测量和监测尤为重要。它反映嗜酸粒细胞性气道炎症的活动性，哮喘未控制的可能性[6]。高FeNO也是发生未来风险，减量或停药期间哮喘控制不佳的指标。

监测治疗反应：FeNO高的患者对激素的治疗反应好。FeNO高(> 35 ppb)说明气道高反应性、气流受限、高痰嗜酸粒细胞。无症状且FeNO低(<25 ppb)的患者，可考虑吸入激素(Inhaled corticosteroid，ICS)减量。

鉴别哮喘临床表型：最近临床中提出的“胸闷性哮喘”患者的FeNO显著高于咳嗽变异性哮喘，且伴随过敏性鼻炎和变应性皮炎的患者多于其他类型。

2、嗜酸粒细胞

(1)外周血嗜酸粒细胞

外周血嗜酸粒细胞易于聚集在过敏性气道炎症的病变部位，在哮喘的病理生理过程中发挥重要作用，它释放包括主要碱基蛋白(Major basic protein, MBP)等大量炎症介质。

监测治疗效果：血嗜酸性粒细胞高预示糖皮质激素和抗IL-5抗体疗效好，然而抗IL-5抗体(mepolizumab)可抑制外周血嗜酸粒细胞，但肺组织嗜酸粒细胞和临床参数无明显改善。

鉴别不同的临床类型：早发的重症哮喘，易致敏、血嗜酸粒细胞高、血清IgE高。晚发重症哮喘肺功能差，若血嗜酸粒细胞高，症状重、持续长。

(2)痰嗜酸粒细胞

众所周知，痰嗜酸粒细胞是反映哮喘严重程度和激素治疗哮喘的生物标志物。痰嗜酸粒细胞升高支持哮喘诊断，推测糖皮质激素治疗效果好，根据其调整治疗。在哮喘管理中，以痰嗜酸粒细胞正常为治疗目标而调整药物，可减少急性加重。

3、血清IgE

IgE与肥大细胞表面高亲和力受体结合，激活肥大细胞并与过敏原接触，介导高敏反应。

监测疾病的活动性：血清总IgE和特异性IgE是过敏性哮喘的生物标志物。尘螨特异性IgE水平与儿童哮喘的严重程度相关，高尘螨特异性IgE与哮喘症状严重程度有关。

鉴别临床表型：喘息伴有哮喘或喘息家族史、非母乳的婴幼儿哮喘总IgE水平升高。临床表现为胸闷气短症状患者的血清IgE高于其他临床表现的患者，吸入激素对于这类患者治疗有效。

4、血清穿孔素

穿孔素是气道上皮细胞在IL-4、IL-13的作用下产生的，它是哮喘气道嗜酸粒细胞哮喘气道炎症系统性生物标志物之一。它与纤维连接蛋白、胶原I、III和V结合，导致哮喘患者上皮下纤维化。

监测疾病的活动性，预测临床表现：血清穿孔素与FEV1每年下降水平相关。

对治疗的反应：治疗前穿孔素高水平的哮喘患者使用IL-13单克隆抗体疗效好。急性加重率下降。

鉴别哮喘表型：血清穿孔素高提示高Th2型哮喘，表现为气道反应性高、IgE高、嗜酸粒细胞气道炎症、上皮下纤维化。因其从炎症组织迅速入血的特点，故血清穿孔素能反应组织局部的穿孔素浓度。而且，生理状态下血清穿孔素水平较低。故难治性哮喘生物标志物的研究中(BOBCAT)，推荐使用血清穿孔素，采用25 ng/ml做为界值，可以较准确地预测痰液和组织的嗜酸粒细胞，甚至优于外周血嗜酸粒细胞、IgE和FeNO。

5、影像技术

影像技术是一种运用无创手段评价肺组织结构、生理过程和治疗反应。它也是一种重症哮喘生物标志物。如高极化气MRI技术，可显示与哮喘控制、严重性、FEV1和气道高反应性有关的肺通气变化。固定区域的解剖缺陷可用于目标治疗的选择，这个检查可做为选择支气管热成形治疗的生物标志物。

不同生物标志物组合的临床意义

重症哮喘因其不同的免疫反应和平滑肌功能，存在不同炎症过程和临床病理特点的不同类型。目前非Th2型哮喘没有可靠的生物标志物。Th2型哮喘的生物标志物，包括嗜酸粒细胞、FeNO和IgE，有明显的效应蛋白IL-5、IL-13或IgE，使我们判断疾病的表型更为准确，并为生物治疗提供依据。

1、研究哮喘表型的临床特征

2018年ATS会议报道的研究发现包括Th2型哮喘(EOS≥300 /ml、IgE≥100 IU/ml、FeNO≥30 ppb这三项生物标志物≥2个)较非Th2型哮喘患者的临床特征没有明显差异，但后者临床表现似乎轻于前者。重症哮喘研究项目(SARP)将EOS≥300 /ml或FeNO≥25 ppb定义为Th2型哮喘，EOS<300 /ml且FeNO<25 ppb为非Th2型哮喘，结果发现大多数哮喘患者的气道Th2型哮喘生物标志物在两年内表达稳定，有四分之一的重症哮喘患者持续存在低Th2型气道炎症。持续性低Th2型哮喘患者具有更高的BMI(体重指数)和更差的全身糖皮质激素治疗反应。因此，有必要对持续性低Th2型哮喘患者的激素治疗量进行探讨，以确保合理的治疗方案。

2、指导哮喘个体化治疗

使用单一的生物标志物不能有效地指导治疗。抗IL-5抗体不能降低FeNO。IgE抗体、IL-13单抗和IL-4/IL-13抗体治疗后FeNO能够降低，但其仅起到了对治疗反应弱到中等程度的预测作用。

Th2型哮喘的生物标志物包括穿孔素、FeNO和嗜酸粒细胞。穿孔素是上皮细胞在IL-13的作用下分泌入血，但穿孔素目前没有在临床有效使用。FeNO是IL-5和IL-3导致上皮细胞NO合成酶增加。血和痰中的嗜酸粒细胞也在IL-4、IL-5和IL-13的诱导下产生增加。IL-5单抗减少血和痰嗜酸粒细胞，IL-4/IL-13抗体阻止嗜酸粒细胞迁移至气道腔。IL-5单抗治疗适用于所有嗜酸细胞高的患者。若嗜酸粒细胞不高，而FeNO高，可选IL-4/IL-13治疗。对于IgE和嗜酸粒细胞均升高的哮喘患者，不能确定抗IgE和抗IL-5哪种治疗更好。所以，联合多种生物标志物，可选择适合的个体化治疗。

总之，虽然重症哮喘患者症状类似，但临床存在不同表型。由于疾病的异质性，在哮喘的病理生理、病因和治疗临床反应存在很大差异。生物标志物有助于我们理解疾病和个体的病理生理机制，选择准确的治疗方法。综合不同的生物标志物的测定结果，更有助于个体化治疗的选择。