识别允许早期诊断的生物标志物,监控和优化治疗肺部疾病的呼吸医学中最雄心勃勃的目标之一。目前,常规的诊断和管理哮喘和慢性阻塞性肺疾病(COPD)是基于临床/肺功能参数虽然感激,哮喘和慢性阻塞性肺病都综合症包括一系列的疾病。呼吸内科专业,应该致力于实现描述至少一样好慢性肝脏和肾脏疾病。
最简单的定义生物标志物是表明一个分子,或与生理的改变。一个更实际的定义生物标志物是一个分子的临床效用。从这个意义上讲,生物标志物应明确和有足够的敏感度反映了疾病的状态。因此它可用于诊断和治疗疾病监测期间和之后完成。
诱导痰技术使得采样的非侵入性的方式,因此航空公司提供了一个独特的机会来识别潜在的临床效用呼吸医学的生物标志物。希望,在未来,诱导痰将为临床医生提供有用的标记可能是常用来执行更准确,在理想的情况下,快速确定疾病的表型在许多肺部疾病。例如,这将是非常有用的在哮喘和慢性阻塞性肺病,两种疾病,它代表的是严重的健康和社会经济负担。还需要更好的描述因为哮喘和慢性阻塞性肺病的临床异质性很大程度上展示,必须对治疗反应的影响。此外,哮喘和慢性阻塞性肺病的临床情况经常重叠;COPD患者哮喘的可能表现出一些特点,和很多哮喘患者也是烟民,从而出现慢性阻塞性肺病的特征。如此大的异质性和重叠强调需要准确地确定患有哮喘的表型和/或慢性阻塞性肺病。此外,准确的表型测定对更好的理解是至关重要的生物标记和临床结果之间的关系,以及新的治疗策略的有效性。
开发临床上有用的痰标记哮喘和慢性阻塞性肺病
能够区分组或子组的病人分享相似的生物模式临床理由非常有限的非或微创技术出现之前评估气道炎症。在这方面,使用诱导痰技术作为抽样的非侵入性和可再生的技术航空公司是一个重大的改进。有用的可用性痰标记将允许更好的描述严重呼吸道疾病,疾病控制的评估,评估或预测的应对各种治疗(如。糖皮质激素和抗免疫球蛋白E)的抗体,和发展的策略选择表型和/或subphenotypes的患者显示特定的生物和临床模式。理想情况下,这将是可取的标记,识别那些尚未开发的公开的临床疾病,或有最小的症状(如。简单的慢性支气管炎),但在发展中临床相关疾病的风险。这将导致一个重大转变,重点从治疗预防。
如同所有的公共卫生干预措施,效果将会增加如果干预目标风险最大的集团发展中一个正在进行的临床重要的疾病。为此,需要能够预测哪些患者轻微疾病(特别是儿童)会发展为严重疾病。在哮喘、特异反应性和气道高反应性测量儿童时期对这一结果相对较高的敏感性和特异性,因此,高阳性似然比预测哮喘症状的存在。然而,它仍然很难预测哪些孩子会复发的疾病,一段时间后继续症状或成长为nonsymptomatic作为成年人。因此,它仍然需要寻找提高筛查特异性的因素这一群人可能有一个正在进行的和临床重要的疾病可以有针对性。在未来,这些因素可能是由痰标记,结合其他临床和功能参数,可以显著提高识别highrisk病人的能力。
也希望,诱导痰技术将提供一个简单的和成本效益的工具来监控临床气道炎症,一种方法是杜绝通过以前的技术,如支气管活检和支气管肺泡灌洗(BAL)。此外,自诱导痰技术使常规监测炎症,这将是很大的帮助在评估潜在的抗炎新的治疗方法。
诱导痰技术和其他肺部疾病
虽然诱导痰技术已广泛应用于哮喘和慢性阻塞性肺病,它也可以是非常有用的在改善其他肺部疾病的发病机理的知识,如肺癌、传染病和薄壁组织的疾病。关于肺癌,肺癌早期(或之前)的识别在吸烟者对预防这种疾病被认为是最好的策略。有效的任何疾病早期检测要求满足三个基本标准:1)必须有一个临床前阶段的疾病;2)技术检测疾病的临床前阶段必须是可用的;和3)必须为有效的干预打开机会之窗一旦疾病被发现。
有充足的证据表明长期肺癌临床前阶段。克隆的支气管内细胞群积累基因突变,导致最终越来越恶性和侵袭性恶性状态。无论是关键突变,关键的突变组合,也不是必要的事件顺序(如果存在这样的订单)是已知的。阐明这些问题是当前研究的一个最令人兴奋的领域,因为潜在的可能性,这样的理解可能会导致更好的检测和干预措施。
痰细胞学检查已被证明,在几项研究中,导致检测肺癌在早期阶段,导致一个提高5年生存率1- - - - - -3。这将如何结合其他方法还有待观察。单克隆抗体检测、荧光支气管镜检查和lowdose螺旋计算机断层扫描所有增加诊断敏感性和改善的能力本土化earlystage病变。提高肺癌患者长期生存的终极目标将会实现只能在它的早期阶段发现癌症时,病变局部大量的患者是可以治愈的。早期的研究已经证明,在BAL流体分子技术可以检测肿瘤细胞4。痰标本和临床数据的最近的研究标本与肺癌的结果可以确定分子诊断的癌症在几年前其临床表现5- - - - - -11。这是可能的使用测试,以评估基因表达改变,包括特定癌基因激活和肿瘤抑制基因缺失,以及基因组不稳定性和异常甲基化。这样的研究清楚地表明,良好的痰样本应该允许性能复杂的遗传分析,进一步推动考虑诱导痰技术作为肺癌筛查的工具。利用这些新技术,提高highrisk组的定义可能改善的成功和costeffectiveness基于痰细胞学的早期检测。
肺实质疾病
迄今为止,BAL的方法选择研究薄壁组织的疾病。最近,很少有研究采用痰诱导调查患者炎症结节病在人支气管内,支气管旁和薄壁组织的炎症。CD4, CD8比率和水平的肿瘤坏死因子α诱导痰的发现强烈与BAL相关流体之前或之后的治疗12,这表明痰可能是一个好的无创性代替某些参数在结节病BAL流体6,13,14。显然,更多的工作需要做在这个和其他间质性肺疾病,尤其是在那些与职业有关。
诱导痰可以用于日常实践在全科医生级别?
在临床实践中,评估气道炎症和药物的影响是很困难的。主观症状的评估总是困难,经常被发现是不令人满意的监测哮喘严重程度。虽然最大流量测量的正常使用可以改善哮喘控制、峰值流速或昼夜峰流变化并不总是复发的预测4,7,15,16。测量水平的呼出气体如一氧化氮可能是有用的17,但需要更多的数据来充分评估这些标记的重要性在评估在哮喘气道炎症,尤其是没有鼻旁窦可以大量生产9,18和胃10,18。
当考虑使用诱导痰技术在临床实践中,需要考虑很多方面。1)痰诱导可以轻松地由未经训练的人员(安全和costeffectiveness)和一般实践?2)是痰诱导当由未经训练的人员进行足够的?3)炎症标记物已被证明遵守(预测)气道炎症和对治疗的反应。然而,个别病人的反应可能相差很大(这是对血清嗜酸性粒细胞阳离子蛋白浓度)。因此前瞻性研究显示痰costeffectiveness的感应是必需的。
尽管它可能是有意义的和实际测量炎症标记物(细胞及其分泌的产品)的专家门诊11,19- - - - - -21目前,痰诱导技术不适合由全科医生常规使用。这成为可能的和成本效益的技术简化痰诱导和处理(使用快速自动化方法)是必要的。这将不得不配合清楚地表明,添加标记哮喘气道炎症为指导的治疗是有用的。在这方面,需要纵向的研究来阐明这指导哮喘管理参数是最有用的。
诱导痰和呼吸生理学:呼吸力学和气体交换的传统问题再现
过去的15 - 20年转移重点领域的呼吸离呼吸生理医学细胞生物学和遗传学。直到现在,很少被考虑的可能贡献气道和肺部炎症细胞呼吸生理的传统方面。然而,这项新的研究方向可能产生重要的结果,更好的理解细胞生理过程的作用可能是有用的在确定新目标治疗的病理条件。例如,如果在气道炎症细胞被发现导致的发病机制exerciseinduced COPD患者呼吸困难,新的和改进的治疗方法可用于肺康复。同样的,这一发现的细胞机制导致低血氧症exerciseinduced运动员可能阐明不同的病理生理机制exerciseinduced低氧血精英运动员和肺部疾病患者。
只是偶尔诱导痰技术已经用于研究不同学科的运动员休息,主要在运动中哮喘症状可能频繁(滑雪),但也在气道炎症的情况下可以有因果联系的特殊环境条件(滑雪和游泳)。诱导痰中的炎症细胞获得来自不同学科的运动员在休息的时候显示变量模式:高百分比的淋巴细胞在“滑雪哮喘”已报告22否则,而嗜酸性粒细胞和嗜中性粒细胞数量增加无症状的游泳者23和跑步24,分别。不太了解急性和剧烈运动的影响在气道层面,与最近的数据在跑步者表明大量的中性粒细胞马拉松后的航空公司25。这些数据是有趣的,因为造成的炎症模式马拉松包括中性粒细胞表面粘附分子的变化和增加呼出不但是没有痰中性粒细胞激活的明显迹象或马拉松后肺功能的变化。因此,它可能会猜测,运动可以调节气道居民的数量和程度的激活细胞。此外,不同的气道细胞的方式应对运动可能与年龄有关,有规律的身体活动的年龄开始或定期训练的强度。如果这些假设是正确的,研究气道细胞运动后可以打开的方式更好的理解不同的炎症细胞的生理作用久坐不动的主题和运动员。此外,这些研究可能指向潜在机制exercisebased康复计划可能对肺病患者发挥他们的积极作用。
同样,发生低血氧症exerciseinduced在精英运动员一再记录,但没有研究到目前为止,检查是否炎症细胞可能参与其发病机理。的确,炎症的发展过程是一个潜在的罪魁祸首,是系统性释放组胺被发现与exerciseinduced低氧血在跑步26。Exerciseinduced哮喘是另一个生理难题,仍然缺乏一个明确的解决方案。未来的研究,使用诱导痰液和/或其他技术,旨在评估肺部炎症(即。呼出不确定)可能有助于识别新的和未知的炎症细胞和肺力学的变化之间的相互作用和/或肺部气体交换。这些新的观点可能不仅是重要的科学肺生理也与肺患者的护理。例如,改变诱导痰后运动压力测试可能是重要的在定义COPD和哮喘表型(见上图),允许定制的治疗方法根据每个病人的疾病的病理生理特征。
从在体外细胞培养功能基因组学
诱导痰是一个潜在的重要的几个来源气道细胞类型使用在体外。诱导痰液处理后,这些细胞的生存能力通常是高的,,正因为如此,这些细胞可能培养在体外。因此,诱导痰技术可能代表一个有用的和非侵入性的工具孤立巨噬细胞,中性粒细胞和嗜酸性粒细胞的航空公司健康和患病的科目。建立短期和长期的能力在体外文化,净化细胞类型将使评价的功能和表型特征。此外,由于细胞的功能状态密切反映细胞的基因表达,而后者可用于定义单元类型、发展阶段和对刺激的反应,细胞培养获得诱导痰液样本可能允许执行功能基因组学研究。这将扩大生物调查的范围从单个基因研究同时以一种系统化的方式表达基因。
脱氧核糖核酸(DNA)数组是彻底改变基因表达的分析和单核苷酸多态性在基因组DNA。目前,10 - 15%的人类基因的表达可以同时分析在单一实验中使用互补DNA或DNA的oligonucleotidebased格式数组。另外,较小的DNA阵列与数量有限的选择基因,如细胞因子、生长因子和转录因子,可以使用。和谐的人类基因组计划,几年后,DNA阵列可能允许整个人类基因组的表达分析。这可能对基础研究有很大的影响,药物开发和诊断。这将是重要的特征的哮喘和COPD发病的机制的基因表达水平,这样可以确定新的治疗策略。借助DNA阵列技术,它应该可以识别多个同时转录事件造成气道炎症27。为了最大化的信息可以从功能基因组学推导(特别是利用微阵列),最好使用一个单一的细胞类型。对于大多数在体外实验中这不是一个问题,可以问教条的问题使用特征系统(如。在一个给定的基因表达细胞系来响应特定细胞因子)。然而,当处理临床标本,它可能不是可以获得纯的细胞群;在这种情况下,必须注意正确解释信息从数组中可以受到不同细胞类型的相对数量的变化。
从在体外细胞培养,蛋白质组学
蛋白质组学最近被提议作为小说标志物的一种新方法。定义为补充蛋白质的基因组、蛋白质组代表一个不同的和动态的分子,在很多方面决定了函数形式所采取的基因组。蛋白质组学的重要性,反映了核心作用,蛋白质在建立生物表型在健康和疾病。此外,蛋白质占绝大多数的药物靶点的药物药物设计过程。通过研究蛋白质之间的相互关系发生在健康和疾病和药物治疗后,蛋白质组学可以用来确定疾病的病理生理基础,使药物作用的机械基础研究和毒性。蛋白质组学鉴定生物标记物的有效手段,有可能改善决策,考虑药物有效性和安全性问题研究基于数据来源于关键组织和生物标记物的发现和适当的利用率。
大量的蛋白质存在于痰扮演重要角色在正常的肺生理或肺部疾病的病理生理学。痰液的蛋白质含量比这更集中的矿山或鼻灌洗液,蛋白质组学的研究已经进行了28。此外,诱导痰技术样品近端航空公司比BAL和蛋白质的变化,因此,可能更相关的呼吸道疾病。因此,蛋白质组学可能很快就会越来越多地用于痰样品评估的角色不同的蛋白质在健康和疾病。此外,诱导痰技术也可能与蛋白质芯片技术相结合。蛋白质组学技术针对蛋白质参与组织修复和毁灭的映射可能允许更好的描述在每个病人气道重构的发生和程度的识别标记对肺癌的早期发现潜在的有用。
当应用于诱导痰,蛋白质组学从治疗的角度来看是一种很有前途的方法。事实上,一些抗癌或抗炎策略是针对蛋白酶,促进几个步骤在癌症恶化或肺功能下降,这将是有用的在COPD患者的管理。持续改进的技术和方法来确定蛋白质的丰度和状态在活的有机体内拥有更大的潜力为未来研究呼吸系统药物。
要点
1)诱导痰技术允许访问特定细胞类型的航空公司,这可能改变患者的诊断和监测炎症气道疾病。2)这可能允许描述哮喘和慢性阻塞性肺疾病的表型,这是有关确定治疗目标。3)价值的诱导痰气道和肺实质疾病早期检测的需要。4)诱导痰技术可能为肺癌筛查允许详细的遗传分析。5)需要确定痰诱导是可行的,安全的和成本效益的全科医生的水平。6)诱导痰液可用于功能基因组学和蛋白质组学的研究。
- 收到了2002年4月4日。
- 接受2002年4月16日。
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