基于哮喘表型和血清细胞因子表达谱的探索性研究

发布时间：2019-03-21 18:59

【摘要】：研究背景和目的哮喘是一种常见的慢性气道疾病。目前,哮喘已被公认是复杂的异质性疾病,表现在其发病机制、病理生理学、临床特征及治疗反应等多方面具有明显的多样性。哮喘表型(phenotype)正是基于这种异质性而提出。很多细胞因子参与了哮喘的发生、发展,它们之间复杂的网络关系参与构成了哮喘的异质性。对细胞因子表达状况的“全景式”研究不仅有助于了解哮喘的异质性,还有利于对哮喘治疗潜在靶点的选择。因此,我们假设：(1)哮喘的不同炎症表型在很大程度上是由不同的细胞因子相互作用的结果；(2)通过细胞因子可以识别出有显著临床特征的哮喘表型,如此便能更好地阐明哮喘的异质性。为了验证该假设,我们检测了20例正常对照者和50例未经激素治疗的非急性发作期哮喘患者血清中20种细胞因子的水平(INF-γ、TSLP、IL-4、IL-5、IL-13、TNF-α、IL-9、IL-33、IL-6、TGF-β1、 IL-23、IL-10、IL-17、IL-8、VEGF、EGF、sRAGE、IL-lbeta、GM-CSF、Leptin),并按哮喘炎症表型进行分层分析。然后,尝试通过对血清细胞因子表达信息的系统聚类以期识别出具有显著临床特征的哮喘表型。第一章临床资料的收集及血清细胞因子的芯片检测目的收集临床资料和检测血清细胞因子表达谱,为后续的数据分析作准备。对象与方法入选南方医科大学南方医院呼吸科门诊自2011年3月至2012年2月符合入排标准的未经激素治疗的非急性发作期哮喘患者50例(排除呼吸道感染和其他肺部疾病),正常对照者20例。入选患者填写一般人口学资料、5项的哮喘控制问卷(ACQ-5)、昼夜症状评分,并收集患者当日肺功能检查结果以及痰标本,行痰粒细胞分类计数。所有研究对象均收集静脉血作血细胞分类,并分离血清。检测血清20种细胞因子和总IgE的浓度。结果哮喘组血清IL-6、IL-8高于正常对照组[2.50(1.08-4.08) pg/ml,1.07(0.86-1.07) pg/ml vs0.67(0.00-2.43) pg/ml,0.74(0.59-0.98) pg/ml; P=0.002,0.002],而sRAGE则低于正常对照组[368.94±182.37pg/ml vs368.94±182.37pg/ml, P=0.004],差异有统计学意义。INF-γ、TSLP、IL-4、IL-5、IL-13、 TNF-α、IL-9、IL-33、TGF-β1、IL-23、IL-10、IL-17、VEGF、EGF、IL-lbeta, GM-CSF、leptin在哮喘组与正常对照组的差异均无统计学意义。结论(1)临床资料的获取和芯片检测均成功。(2)不考虑哮喘异质性,将正常对照组和哮喘组比较可能会掩盖了某些哮喘亚型的分子特征。第二章哮喘临床资料与血清细胞因子的相关性分析目的在未区分哮喘表型的情况下,对哮喘临床资料与血清细胞因子的相关性进行分析。对象与方法对象为纳入的哮喘病例(50例)。分析反映哮喘病情的临床指标与血清细胞因子之间的相关性。这些临床指标包括：舒张前第一秒用力呼气容积占预计值的百分比(FEV1%pred)、ACQ-5、血清总IgE水平、诱导痰嗜酸性粒细胞(EOS)计数、诱导痰中性粒细胞(NEU)计数、外周血EOS计数。结果FEV1%pred与血清sRAGE浓度呈负相关(r=-0.316; P=0.025), ACQ-5评分与血清IL-8、leptin水平呈正相关(r=0.299,0.295; P=0.035,0.038),痰NEU与血清GM-CSF水平呈正相关(r=0.358；P=0.011),外周血.EOS与血清IL-33呈正相关(r=0.295; P=0.038),上述相关系数均有统计学意义。诱导痰EOS计数、血清总IgE水平与血清细胞因子的相关性无统计学意义。结论哮喘发病机制复杂,存在明显的异质性。不区分哮喘亚型,难以较好地从机制上解释哮喘临床资料与血清细胞因子之间的关系。第三章基于哮喘诱导痰粒细胞分层的细胞因子表达谱分析目的根据诱导痰中的粒细胞计数进行分层,分析不同粒细胞炎症类型哮喘在血清细胞因子表达谱之间的差异。对象与方法对象同第一部分。方法：(1)按照痰EOS计数分层：诱导痰嗜酸性粒细胞(EOS)计数≥3%定义为EOS型哮喘,反之定义为非EOS型哮喘。比较各种细胞因子在正常对照组、EOS型哮喘组和非EOS型哮喘组之间的差异。(2)按照痰中性粒细胞(NEU)计数分层：诱导痰NEU计数≥64%定义为NEU型哮喘,反之定义为非NEU型哮喘。比较各种细胞因子在正常对照组、NEU型哮喘组和非NEU型哮喘组之间的差异。(3)按照痰EOS和NEU分层：将诱导痰细胞学细分为：Eos型哮喘(痰ESO≥3%,NEU64%);Neu型哮喘(痰EOS3%,NEU≥64%);混合粒细胞型哮喘(Mix型)(痰EOS≥3%,NEU≥64%)；少粒细胞型哮喘(Pau型)(痰EOS3%, NEU64%)。由于Pau型哮喘所占比例极小,在本研究的病例中仅有1例,所以本研究在针对该项分析时把这组剔除,即比较Eos型、Neu型和Mix型哮喘在床特征及细胞因子表达谱的差异。结果(1)按痰EOS≥3%进行分层：血清IL-6、IL-8、Leptin、sRAGE水平在三组间的差异有统计学意义,其他细胞因子组间的差异无统计学意义。多重比较：1) IL-6:EOS型哮喘和非EOS型哮喘在IL-6的表达均高于正常对照组,差异有统计学意义。2)EOS型哮喘组在IL-8的表达高于正常对照组,差异有统计学意义。3)EOS型哮喘组Leptin高于非EOS型哮喘组,差异有统计学意义。4)血清sRAGE水平在EOS型哮喘组和非EOS型哮喘组均低于正常对照组,差异有统计学意义。(2)按痰NEU≥64%进行分层：血清(GM-CSF、IL-6、IL-8. IL-10、sRAGE水平在三组间的差异存在统计学意义,其他细胞因子组间的差异无统计学意义。多重比较：1) GM-CSF:多重比较后,三组间的差异并无统计学意义。2)NEU型哮喘组血清IL-6高于正常对照组,差异有统计学意义(P=0.002)。3)NEU型哮喘组血清IL-8高于正常对照组,差异有统计学意义(P=0.001),其他组间差异无统计学意义。4)NEU型哮喘组IL-10分别高于正常对照组和非NEU型哮喘组,差异均有统计学意义(P=0.048、0.041)。5)非NEU型哮喘血清sRAGE低于正常对照组,差异有统计学意义(P=0.012)。(3)按痰EOS和NEU分层：三组在肺功能、日间症状评分、ACQ-5评分的差异均有统计学意义,以混合粒细胞型哮喘组肺功能、ACQ-5评分最低,白天症状评分最高,差异有统计学意义。各组血清细胞因子在GM-CSF、IL-8、leptin、VEGF各组间的差异有统计学意,Mix型哮喘在促炎因子GM-CSF、IL-8、leptin、VEGF的均为最高水平。结论不同炎症表型哮喘有明显不同的血清细胞因子表达谱。Mix型哮喘代表了一组病情较重的哮喘亚型,可能与GM-CSF、IL-8、leptin、VEGF等细胞因子的共同作用有关。第四章支气管哮喘分子表型的初步研究目的基于哮喘患者外周血细胞因子表达谱,尝试通过聚类分析(系统聚类、主成分系统聚类)进行分子表型的探讨,分析不同分子表型的临床特征,并试图从机制上去解释。对象与方法对象同第一部分。方法：对入选的50例哮喘患者的血清细胞因子表达谱进行系统聚类及主成分系统聚类分析,得出若干分子表型,然后比较表型之间在临床特征的差异。结果通过对血清细胞因子表达谱数据直接系统聚类识别出3个表型,但均不具有显著的临床特征。通过主成分分析,提取出6个特征值最高的成分进行系统聚类,识别出3个表型：表型1,以男性为主,症状相对较轻,肺功能相对较好,血清促炎因子(EGF、GM-CSF、INF-γ、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-17、IL-23、 TNF-a)及抗炎因子(IL-10、TGF-p、sRAGE)水平较高；表型2,性别比例相近,肺功能较好,症状较轻,血清抗炎因子(IL-10、sRAGE)水平较低；表型3,以女性为主,肺功能较差,症状较重,血清促炎因子(GM-CSF、IL-8、IL-13、 Leptin、VFGF、TNF-α)水平较高,而抗炎因子sRAGE水平较低。结论(1)血清细胞因子谱可以识别出具有显著临床特征的哮喘表型。(2)通过主成分分析可降低“噪声”和去除“冗余”,非常有利于微阵列数据的后续的聚类分析。(3)哮喘的病情可能主要取决于促炎细胞因子与抗炎细胞因子之间的平衡状态。(4)应用生物芯片进行哮喘表型的区分、分子靶向治疗适宜人群的筛选等方面有广阔的前景。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R562.25

【参考文献】