引用本文
牟皎月, 叶廷军, 樊绮诗. 慢性阻塞性肺疾病患者肺泡灌洗液中IL-17和IL-23检测的意义. 2013, 28(10): 893-896[MOU Jiaoyue, YE Tingjun, FAN Qishi. Clinical significance on the determinations of IL-17 and IL-23 from bronchoalveolar lavage fluid in patients with chronic obstructive pulmonary disease. 上海检验医学, 2013, 28(10): 893-896]  
Permissions
Copyright©2014, 《检验医学》编辑部
《检验医学》编辑部版权所有
慢性阻塞性肺疾病患者肺泡灌洗液中IL-17和IL-23检测的意义
牟皎月, 叶廷军, 樊绮诗
上海交通大学医学院附属瑞金医院检验科,上海 200025

牟皎月,女,1971年生,主管技师,主要从事自身免疫性疾病研究。

樊绮诗,联系电话:021-64370045。

摘要
目的

检测慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者支气管肺泡灌洗液(BALF)中白细胞介素17(IL-17)、白细胞介素23(IL-23)在发病过程中的变化,为临床判断和了解COPD的炎症发展提供依据。

方法

参照BALF的细胞百分计数分类、临床资料及肺功能第1秒用力呼气容积占预计值百分比(FEV1%)实验对COPD急性期组、COPD 缓解期组及非COPD对照组分别进行检测。采用酶联免疫吸附试验(ELISA)对BALF中IL-17、IL-23 的浓度进行测定。

结果

COPD急性期组BALF中IL-17、IL-23 的浓度较COPD 缓解期组、对照组明显增加(P<0.01);COPD 急性期组FEV1%较COPD 缓解期组和对照组亦明显增加(P<0.01);COPD 患者BALF中IL-23与IL-17浓度呈直线正相关(r2=0.698 5,P<0.001),COPD患者BALF中IL-17、IL-23浓度与FEV1%均呈直线负相关(r2=-0.527 9、-0.541 0,P均<0.001)。

结论

肺局部炎症时IL-17、IL-23的浓度与COPD 的变化和临床症状呈一定的相关性,其中IL-17的浓度与局部炎症情况相关性较IL-23强,其浓度的维持可能与炎症的持续存在有一定关系。检测COPD患者BALF中IL-17、IL-23水平对病情判断和治疗具有指导意义。

关键词: 白细胞介素 17; 白细胞介素 23; 支气管肺泡灌洗液; 慢性阻塞性肺疾病
中图分类号:R446.62 文献标志码:A 文章编号:1673-8640(2013)10-893-04
Clinical significance on the determinations of IL-17 and IL-23 from bronchoalveolar lavage fluid in patients with chronic obstructive pulmonary disease
MOU Jiaoyue, YE Tingjun, FAN Qishi
Department of Clinical Laboratory,Ruijin Hospital,Shanghai Jiaotong University School of Medicine,Shanghai 200025, China
Abstract
Objective

To determine the changes of interleukin 17 (IL-17) and interleukin 23 (IL-23) from bronchoalveolar lavage fluid (BALF) in patients with chronic obstructive pulmonary disease(COPD), and to provide the reference for diagnosing and understanding the inflammation development of COPD.

Methods

On the basis of cytological classification for BALF, clinical data and forced expiratory volume in first second to forced vital capacity ratio(FEV1%), acute exacerbation COPD group, stable phase COPD group and non-COPD control group were determined, respectively. The IL-17 and IL-23 levels were determined by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).

Results

The IL-17 and IL-23 levels and FEV1% increased more significantly in acute exacerbation COPD group than in stable phase COPD group and control group (P<0.01) . There was a positive linear correlation between BALF IL-17 and IL-23 in COPD groups (r2=0.698 5,P<0.001), however, there was a negative linear correlation of BALF IL-17 and IL-23 with FEV1% in COPD groups (r2=-0.527 9 and-0.541 0,P<0.001).

Conclusions

The IL-17 and IL-23 levels with local lung inflammatory have correlations with the changes of COPD and the clinical manifestations,especially for IL-17,which may lead to persistent inflammation. Overall, the determinations of IL-17 and IL-23 are useful for the diagnosis and surveillance of COPD.

Keyword: Interleukin 17; Interleukin 23; Bronchoalveolar lavage fluid; Chronic obstructive pulmonary disease
引言

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一种具有气流受限特征的可预防和治疗的疾病,主要以气道、肺实质和肺血管的慢性炎症为特征,这种慢性炎症在复杂的炎性细胞及其分泌的细胞因子相互诱导、相互调节作用下可发生内在变化[ 1, 2]。白细胞介素17(interleukin 17,IL-17)、白细胞介素23(interleukin 23,IL-23)和趋化因子等其他介质具有破坏肺的结构、促进中性粒细胞炎症反应和趋化炎症细胞等作用[ 3, 4, 5],参与了COPD的发病。有关研究IL-17、IL-23与COPD 慢性炎症关系的临床实验多局限于指标血清浓度的检测,而未直接涉及到肺部炎症的实际情况。本研究采用COPD 患者在急性期和缓解期时的支气管肺泡灌洗液(bronchoalveola lavage fluid, BALF)标本,检测其IL-17、IL-23的含量变化,探讨这2种白细胞介素在COPD发生、发展过程中的变化并结合临床症状加以讨论。

材料和方法
一、研究对象

选取2011 年10月至2012 年7月就诊于上海交通大学医学院附属瑞金医院呼吸科及胸腔介入中心的COPD患者110例,其中男69例,女41例,年龄(58±12)岁。临床表现及实验室检查符合2007年“COPD诊治指南”的诊断标准(急性期:短期内咳嗽、咳痰、气短或喘息加重、痰量增多、脓性痰可伴有发热等炎症;缓解期:咳嗽、咳痰、气短等症状)[ 3]。其中COPD急性期患者58例,男36 例,女22例;COPD缓解期患者52例,男33例,女19例。非COPD病例(对照组)共18 例,其中男10 例,女8 例,年龄(55±9)岁,经检查排除COPD及其他肺部炎症,肺功能检查正常:第1秒用力呼气容积占用力肺活量百分比≥70%,肺功能第1秒用力呼气容积占预计值百分比(first second to forced vital capacity raito, FEV1%)≥80%。肺功能由上海交通大学医学院附属瑞金医院肺功能室于纤支镜检查当天进行测定。

二、方法

BALF的采集是通过纤支镜嵌入到肺段或亚段支气管水平,每次用0.9%的无菌生理盐水10 mL进行反复灌洗。收集第1次灌洗液5~10 mL。静置一段时间后用台式离心机以1 610× g离心5 min,分离上清液和底层沉淀细胞,取上清液1 mL -70 ℃冻存待用;底层细胞则置于液基细胞保存液中待进行脱落细胞学检查,苏木素-伊红染色,在油镜下对200个细胞进行分类计数,即细胞总数、中性粒细胞数、淋巴细胞数、嗜酸性粒细胞数的比例。

三、仪器与试剂

采用酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA),IL-17、IL-23试剂盒为上海雅吉生物科技有限公司产品。严格按照试剂说明书进行操作。

四、统计学方法

应用SPSS 17.0 及Microsoft Excel 2010软件对相关数据进行统计分析,数据以 ±s表示,多组样本比较采用单因素方差分析,两两样本均数比较采用 q检验,2个随机变量间相互联系的密切程度采用线性相关分析,两个变量之间线性依存关系的定量描述采用线性回归分析, P<0.05为差异具有统计学意义。

结果
一、COPD急性期、COPD缓解期与对照组BALF中IL-17、IL-23 浓度及FEV1%比较

COPD急性期组、COPD缓解期组与对照组BALF中IL-17浓度比较,差异有统计学意义( P<0.001)。COPD急性期组BALF中IL-23浓度与COPD缓解期组比较,差异有统计学意义( P<0.01),而COPD缓解期组与对照组之间IL-23浓度差异无统计学意义( P>0.05)。COPD急性期组、COPD缓解期组与对照组FEV1%比较,差异有统计学意义( P<0.001)。COPD急性期组、COPD缓解期组与对照组中性粒细胞比例比较,差异有统计学意义( P<0.001),见表1:

表1 各组研究对象BALF中IL-17、IL-23、FEV1%、中性粒细胞比例比较 ±s
二、COPD患者BALF中IL-17与IL-23的相关性分析

COPD患者BALF中IL-23与IL-17 浓度呈直线正相关( r2 =0 .698 5, P<0.001),COPD患者BALF中IL-23与IL-17 浓度间相关性散点图见图1。直线回归分析显示,COPD患者BALF中IL-23 与IL-17 浓度间存在线性回归关系,直线回归方程为: Y=1 .113 2 X + 4 .801 5 ( Y为BALF中IL-17浓度, X为BALF中IL-23 浓度)。

图1 COPD患者BALF中IL-17与IL-23浓度的直线回归关系

三、COPD患者BALF的IL-17、IL-23 浓度与FEV1%、中性粒细胞比例的相关性分析

COPD患者BALF中IL-17、IL-23浓度与FEV1%间呈直线负相关( r2 =-0 .527 9、 -0 .541 0, P均<0.001)。COPD患者BALF中IL-17、IL-23浓度与中性粒细胞比例呈明显正相关( r2 =0 .623 0、0 .583 0, P均<0.001)。

讨论

COPD 是一种具有气流受限特征的疾病,呈进行性发展,与肺部对有害气体或有害颗粒的异常炎症反应有关。近年来炎症介质在COPD 发病中的作用受到关注,炎症因子的升高及过分表达可以加重对肺组织的损害。

IL-17 是一种由活化CD4+T 细胞分泌的细胞因子,可刺激气道上皮细胞及平滑肌细胞释放趋化因子,趋化中性粒细胞在气道中聚集,在COPD患者的炎症反应中起重要作用。Di Stefano等[ 6]研究发现,与不吸烟者相比,COPD稳定期患者支气管黏膜下IL-17 阳性的免疫反应细胞数目增加,认为IL-17 浓度增高可能是COPD 患者炎症的一种标志。刘仁杰等[ 4]报道COPD急性期和稳定期患者血清中IL-17浓度高于对照组;COPD急性期外周血的中性粒细胞百分比高于稳定期组和对照组,血清IL-17水平与外周血中性粒细胞百分比呈线性正相关性。

IL-23 是一种可由多种组织及细胞(如Th1细胞和活化的巨噬细胞、人外周血单核细胞的树突状细胞)产生及分泌的炎症因子,对多种细胞均具有促进其细胞因子分泌的作用。IL-23 能够诱导Th17 分化,维持和放大IL-17 的功能,有研究表明COPD急性期及COPD稳定期患者血清中IL-17、IL-23 浓度高于对照组,且血清中这2种细胞因子的浓度呈直线正相关[ 4, 6]。

气流受限是以FEV1%、第1秒用力呼气容积占用力肺活量百分比降低来确定的。第1秒用力呼气容积占用力肺活量百分比是COPD的一项敏感指标,可检出轻度气流受限,而FEV1% 是中、重度气流受限的良好指标[ 6]。本研究结果显示,COPD患者BALF中IL-17浓度 与FEV1%呈负相关,提示炎症局部IL-17 水平与气流阻塞程度有关。

本研究结果显示,COPD急性期组与COPD缓解期组患者BALF中IL-17、IL-23浓度具有差异;COPD缓解期组与对照组BALF中IL-17的浓度差异有统计学意义( P<0.001),而IL-23的浓度差异无统计学意义( P>0.05),此结果与文献报道测得的在健康对照组与COPD缓解期患者的血清中IL-17及IL-23的浓度均稍有不同[ 3, 7]。与之不同的是本研究的标本是患者BALF,取之于病变部位,且标本量均比文献报道多。本研究中性粒细胞比例减少、FEV1%指标增加与报道相同。我们认为,在COPD缓解期的患者体内,其IL-17的血清浓度已发生明显下降,与正常健康人群不存在明显差异。而在COPD的患者肺炎症还未完全消失的情况下,IL-17仍有一定程度的升高。这种浓度的上升可能与缓解期COPD患者炎症的维持存在着一定的关系,表明COPD气道炎症中细胞因子之间存在协同作用。COPD患者缓解期的炎症持续状态与局部炎性介质和抗炎介质的持续失衡有关,而与全身炎症反应关系不大,局部炎症反应与气流受限密切相关[ 8, 9, 10]。

COPD急性期、COPD缓解期及对照者的FEV1%组间比较差异具有统计学意义,且COPD组BALF中IL-17 水平与其呼吸气流受限程度(FEV1%)呈直线负相关。本研究结果显示,COPD患者BALF中IL-23与IL-17 浓度呈直线正相关。可通过对COPD患者在急性期和缓解期BALF中IL-17和IL-23含量变化、中性粒细胞比例及FEV1%指标对比观察其动态变化。本研究结果提示,BALF中的IL-17、IL-23水平与COPD的病情发展及缓解状况具有一定的相关性。因此,对治疗前、后的COPD患者的BALF进行IL-17、IL-23水平的检测,可为监测COPD病情变化提供依据,且缓解期组BALF中IL-17的浓度仍较对照组明显升高,可能是IL-23刺激Th17 细胞产生IL-17,而IL-23是Th17的上游调控因子,诱导IL-17的产生并促进Th17细胞的调节炎症反应发生[ 8, 10],另一方面IL-17可对中性粒细胞即气道病变具有直接作用,使中性粒细胞降低,FEV1%指标增加。实验证实了Th17的2个重要因子IL-17和IL-23参与了病变的发生与发展,IL-17及IL-23在炎症局部浓度的维持可能是COPD 患者气道炎症持续并难以治疗的相关机制。

COPD急性期组与COPD缓解期组患者BALF中IL-17、IL-23浓度具有明显差异;肺局部炎症时IL-17、IL-23的浓度与COPD 的变化和临床症状有一定的相关性,其中IL-17的浓度与局部炎症情况相关性较IL-23强,其浓度的维持可能与炎症的持续存在一定关系。检测COPD患者BALF中IL-17、IL-23水平对病情判断与治疗具有指导意义。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] Morjaria JB, Malerba M, Polosa R. Biologic and pharmacologic therapies in clinical development for the inflammatory response in COPD[J]. Drug Discov Today, 2010, 15(9-10): 396-405. [本文引用:1] [JCR: 6.551]
[2] 夏婧, 周影娜, 张湘燕, 等. 慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者血清中IL-17, MMP-9水平的变化及意义[J]. 贵州医药, 2011, 35(8): 691-694. [本文引用:1]
[3] 中华医学会呼吸病学分会慢性阻塞性肺疾病学组. 慢性阻塞性肺病诊治指南[J]. 中华结核和呼吸杂志, 2002, 25(8): 453-460. [本文引用:3]
[4] 刘仁杰, 万毅新, 王晓平, 等. 慢性阻塞性肺疾病患者血清IL- 17、IL- 23 水平及临床意义[J]. 重庆医科大学学报, 2011, 36(8): 976-978. [本文引用:3]
[5] 王妹芳, 王龙武, 邓星奇. 慢性阻塞性肺疾病患者外周血及痰中IL-8、IL-17及TGF-β水平的检测和意义[J]. 检验医学, 2007, 22(4): 394-397. [本文引用:1]
[6] Di Stefano A, Caramori G, Gnemmi I, et al. T helper type 17-related cytokine expression is increased in the bronchial mucosa of stable chronic obstructive pulmonary disease patients[J]. Clin Exp Immunol, 2009, 157(2): 316-324. [本文引用:3] [JCR: 3.409]
[7] Chen Y, Langrish CL, McKenzie B, et al. Anti-IL-23 therapy inhibits multiple inflammatory pathways and ameliorates autoimmune encephalomyelitis[J]. J Clin Invest, 2006, 116(5): 1317-1326. [本文引用:1] [JCR: 12.812]
[8] Langrish CL, McKenzie BS, Wilson NJ, et al. IL-12 and IL-23: master regulators of innate and adaptive immunity[J]. Immunol Rev, 2004, 202: 96-105. [本文引用:2] [JCR: 12.155]
[9] Liang SC, Long AJ, Bennett F, et al. An IL-17F/A heterodimer protein is produced by mouse Th17 cells and induces airway neutrophil recruitment[J]. J Immunol, 2007, 179(11): 7791-7799. [本文引用:1] [JCR: 5.52]
[10] 杨沫毅, 向旭东. 白介素23及其受体的致炎机能[J]. 国际呼吸杂志, 2010, 30(2): 99-103. [本文引用:2]
[11] De Luca A, Rindi L, Celi A. Intracellular detection of interleukin 17 and other cytokines in human bronchoalveolar lavage fluid: a first assessment[J]. Immunol Lett, 2011, 141(2): 204-209. [本文引用:1] [JCR: 2.337]