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背景本研究的目的是测试假设慢性炎症过程出现在慢性阻塞性肺疾病(COPD)是由于有缺陷的内源性抗炎机制。
方法系统性抗炎介质可溶性白介素1受体水平II (sIL-1RII),可溶性肿瘤坏死因子受体过去(sTNF-R55)和sTNF-R75, C反应蛋白(CRP)和脂多糖结合蛋白(LBP)分析了55年稳定的慢性阻塞性肺病患者(平均一秒钟用力呼气容积(FEV1)34%预计15 - 78)(范围)和23对照组相比的水平。此外,这些介质的变化研究了13个COPD患者(平均FEV134%预测(范围19-51))在第一次7天在医院疾病的恶化。
结果稳定的慢性阻塞性肺病患者的特点是系统性炎症过程所示增加白细胞计数(7.2 (4.7 - -16.4)v4.8 (3.5 - -8.3)×109/ l)、c反应蛋白水平的升高(11.8 (1.1 - -75.0)v4.1(0.6 - -75.0)μg /毫升)和枸杞多糖(45.6 (8.1 - -200.0)v27.9(14.1 - -71.5)μg /毫升),sTNF-Rs和适度增加。相比之下,sIL-1RII级别的病人和对照组没有差异(4.53 (2.09 - -7.60)v4.63 (3.80 - -5.93)ng / ml)。在治疗疾病的发作,系统性水平CRP(第三天)和枸杞多糖(第七天)与第一天相比显著降低,而sIL-1RII水平增加。
结论这些数据表明一个系统性水平失衡的赞成和抗炎介质稳定的慢性阻塞性肺病患者。的增加抗炎治疗期间中介sIL-1RII发作可能导致临床改善。
- 慢性阻塞性肺疾病
- 系统性炎症
- 可溶性白介素1受体二世
来自Altmetric.com的统计
慢性阻塞性肺疾病(COPD)的特点是气道炎症被认为发挥致病作用这个障碍。1多形核白细胞(PMN)核存在于数字增加支气管肺泡灌洗(BAL)流体和痰。此外,大量的巨噬细胞和淋巴细胞在支气管粘膜,增加水平的促炎细胞因子肿瘤坏死因子(TNF)α趋化因子和白介素8 (IL)曾被观察到在COPD患者的痰。2在循环炎症标记物水平的升高,如C反应蛋白(CRP)和脂多糖结合蛋白(LBP),可溶性肿瘤坏死因子受体过去(sTNF-R55)和可溶性粘附分子的报告。1,3,4急性加重的慢性阻塞性肺病与炎性改变配置文件相关联的痰和支气管粘膜嗜酸性粒细胞。5增加支气管和系统性炎症也得到了证实。6 - 10到目前为止,底层机制诱导和控制炎症过程(加重)慢性阻塞性肺病是未知的。
的炎症过程将由pro -抗炎介质之间的平衡。几种天然细胞因子抑制剂以促炎细胞因子TNF和il - 1。11两对il - 1受体存在于各种细胞:I型受体(IL-1RI)介导细胞激活和II型受体(IL-1RII)不转导信号但充当诱饵受体。il - 1受体存在于可溶性(s)形式,这些可溶性受体抑制il - 1的解决方案。12 - 13TNF介导细胞内信号通过两个跨膜受体:55 kDa受体(TNF-R55)和75 kDa受体(TNF-R75)。TNF-R55被认为是主要的肿瘤坏死因子受体,尽管TNF-R75也介导细胞肿瘤坏死因子的影响。溶性形式的两种受体抑制肿瘤坏死因子的生物活性。14,15
可以推测的是一个有缺陷的内源性抗炎机制可能导致的炎症过程观察慢性阻塞性肺病的延续。在目前研究的系统性水平抗炎介质sIL-1RII sTNF-R55, sTNF-R75因此研究稳定的慢性阻塞性肺病患者和对照组相比的水平。此外,这些抑制剂的变化研究了一组患者住院慢性阻塞性肺病急性加重。评估系统性炎症反应,急性期蛋白CRP和枸杞多糖进行了分析。
方法
研究人群
稳定的慢性阻塞性肺病患者
研究小组由55病人连续承认肺康复中心。慢性阻塞性肺病被定义为在一秒用力呼气量(FEV1)< 80%,年龄和身高预测β2受体激动剂的< 15%或200毫升,可逆性气流阻塞,FEV的比率1用力肺活量(FVC) < 70%。16患者伴随的混淆的疾病,如糖尿病、肺癌癌、甲状腺和心血管疾病和支气管扩张患者被排除在研究之外。只在一个稳定的病人临床状况(他们没有遭受呼吸道感染在过去6周),没有水肿的临床症状包括在内。
患有慢性阻塞性肺病的恶化
这组由13个受试者连续住院患有慢性阻塞性肺病急性加重的诊断(如上所述)。急性疾病恶化的存在是由一个独立的胸部医生和被定义为最近的增加呼吸困难,咳嗽,痰生产足够的严重需要去医院。患者接受药物治疗的标准协议,入院后立即开始(第0天)。药物包括nebulised舒喘灵> 20毫克/ 24 h,吸入溴化ipratropium,静脉茶碱导致血浆茶碱浓度在治疗范围内(中位数(范围)11.1(5.7 - -21.5)毫克/毫升),和强的松。强的松的剂量依赖体重和范围从50到75毫克/ 24小时期间的前4天恶化之后,初始剂量的一半在4 - 7天。与细菌感染的情况下被痰文化、特定抗生素治疗。
健康对照组
健康对照组由23个学科没有超过50岁,慢性阻塞性肺病的证据基于问卷调查和肺功能测试,人口样本中随机选择的主题生活在同一地区的患者。他们没有急性或慢性疾病和不服用任何药物。
这项研究是医学伦理委员会批准的马斯特里赫特大学医院和所有科目给他们的知情同意。
肺功能和疾病的症状
FEV1和FVC计算煤层瓦斯曲线使用肺活量计(Masterlab, Jaeger,维尔茨堡,德国)。肺功能参数表示为参考。17血液从肱动脉而受试者呼吸室内空气。动脉氧张力(Pao2紧张(Pa),动脉二氧化碳有限公司2pH值)和动脉血气分析仪上进行分析(辐射计,ABL 330,哥本哈根,丹麦)。呼吸困难是使用视觉模拟量表得分。18
炎症参数的测量
一个包含EDTA的电子管(舍伍德医疗,圣路易斯,密苏里州,美国)被用来收集血液。炎症介质测量等离子体的夹心酶联免疫吸附试验(ELISA),如前所述。简单地说,检测sTNF-R55 sTNF-R75,单克隆抗体MR1-1和MR2-2用于涂料和特定的生物素标记兔多克隆反(h) -sTNF-R免疫球蛋白检测试剂。19枸杞多糖检测使用多克隆兔anti-rhLBP免疫球蛋白作为涂料和生物素标记兔多克隆anti-rhLBP免疫球蛋白检测。20.sIL-1RII测量板被涂上一层单克隆抗体8.5 shIL-1RII和检测进行了生物素化的多克隆兔anti-shIL-1RII免疫球蛋白。21CRP浓度测量的多克隆抗体的ELISA和标准得到从Dako / S(斯特鲁普、丹麦)。检测化验的限制100 pg / ml sTNF-Rs和sIL-1RII,枸杞多糖200 pg / ml, CRP 500 pg / ml。Streptavidin-peroxidase共轭酶得到实验室公司(美国旧金山,CA)和基质3,3′,5、5′-tetramethylbenzidine获得KPL(盖瑟斯堡,医学博士,美国)。吸光度测量使用微ELISA autoreader spectrophotometrically在450海里。白细胞计数决定使用COBAS微(瑞士巴塞尔霍夫曼罗氏,)。
分析的数据
参数学习小组之间的差异而使用Mann-Whitney U测试。魏克森讯号等级测试是用于个体在天内比较1、3、5、7的恶化。不同参数之间的相关性进行评估使用皮尔逊等级相关分析。意义确定在5%的水平。数据表示为中值(范围)和表和文本框中的情节(中位数、四分位范围异常值和极端情况下)在无花果1。数据分析根据奥特曼的指导方针等22使用SPSS / PC + 7.5版本Windows(美国SPSS . n:行情)、芝加哥、IL)。
CRP下降(A)和(B)枸杞多糖(B)和(C) sIL1-RII和(D)在治疗慢性阻塞性肺病加重病人的白细胞计数。血液收集病人(n = 13)天1,3,5,7住进医院后急性疾病恶化。数据表示为箱形图显示中值,四分位范围,离群值,极端情况下的个体变量(个别患者数字)。为统计分析魏克森讯号等级测试使用。箭头表示显著差异(p < 0.05)。
结果
稳定的慢性阻塞性肺病患者
COPD患者的特点在临床病情稳定和健康对照组是列于表1。在对照组肺功能参数在正常范围内。虽然爸爸有限公司2在病人没有不同于对照组,Pao2明显降低了。所有患者除了一个是现任或烟与17个23的对照组相比。
明确适应症系统性炎症过程稳定的慢性阻塞性肺病患者与健康对照组相比,如表所示2。显著增加白细胞计数和c反应蛋白水平增加,腰痛病人的外周血中发现了组。水平的提高sTNF-R55见过但没有差别水平的sTNF-R75或sIL-1RII COPD患者和对照组之间(表2)。
治疗系统性炎症的影响COPD患者进行了分析。维护药物包括口服或吸入β2sympathicomimetics (n = 53),口服茶碱导致血浆茶碱浓度在治疗范围内(8.3毫克/毫升(5.0 - -16.4);n = 35),吸入溴化ipratropium (n = 49),口服糖皮质激素(7.50(5.0 - -12.5毫克/天;n = 26),吸入糖皮质激素(n = 45)。六的55例患者使用额外的氧气,因为低休息动脉o2。没有系统性的c反应蛋白水平的差异,枸杞多糖,sTNF-Rs,和sIL-1RII之间观察到病人服用口服皮质类固醇和那些不这样做(数据未显示),虽然患者的白细胞计数增加使用口服糖皮质激素(7.7×10 (4.7 - -16.4)9/ lv7.0 (4.8 - -10.0)×109/ l;p < 0.05)。sTNF-Rs,系统性的CRP水平,枸杞多糖和白细胞计数显著增加在该小组没有使用口服糖皮质激素的患者与健康对照组相比。其他药物对炎症介质水平没有显著影响(数据未显示),除了增加sTNF-R55水平ipratropium溴化(0.68 ng / ml (0.38 - -2.44)v0.50 (0.37 - -0.80)ng / ml p < 0.05),减少sTNF-R75水平与吸入糖皮质激素(1.53 ng / ml (0.81 - -4.66)v1.90 (1.49 - -4.04)ng / ml;p < 0.05)。Pa之间没有关系被观察到o2和CRP水平,sTNF-R55 sTNF-R75、水平和白细胞计数,但枸杞多糖呈负相关(r= -0.317,p = 0.019)。为了分析吸烟行为的影响系统性炎症,炎症介质水平烟(38例)和当前吸烟者(n = 16)进行了比较。没有观察到的差异对白细胞计数和CRP,枸杞多糖,sIL-1RII水平但sTNF-R55和sTNF-R75水平显著降低吸烟者(sTNF-R55:吸烟者(0.59 ng / ml (0.38 - -0.83)v人0.68 ng / ml (0.37 - -2.08), p < 0.05;sTNF-R75:吸烟者1.35 ng / ml (0.81 - -2.10)v人1.74 ng / ml (0.94 - -4.21), p < 0.05)。没有发现性别对炎症介质的影响(数据没有显示)。此外,之间没有显著相关性可以发现系统性赞成或抗炎介质的水平和患者的肺功能(数据没有显示)。
患有慢性阻塞性肺病的恶化
13例(9人)与恶化的疾病进行了研究。第一天爸爸有限公司2是更高的,爸爸o2低于稳定的慢性阻塞性肺病患者。十的13个病人当前或抽过烟。只有一个病人在入院第一天发烧。标准药物治疗开始后立即承认(第0天)。9名患者在住院期间给予额外的氧气。平均住院时间是12(9-28)天。9名患者遭受细菌感染;三是殖民流感嗜血杆菌作为唯一的病原体而H流感嗜血杆菌结合假单胞菌sp和莫拉克斯氏菌属sp在一,两个生物与其他革兰氏阴性,肺炎球菌sp在一个,巴斯德菌sp。一个病人被殖民铜绿假单胞菌作为唯一的病原体。
炎症介质水平测量1天,在入院3、5和7。急性期蛋白都显著降低治疗期间的恶化(无花果1)。与第一天相比,c反应蛋白水平显著降低在第三天,枸杞多糖含量在7天。相比之下,sIL-1RII水平逐步提高治疗期间第五天,之后他们保持在同一水平(无花果1)。治疗的恶化也导致显著增加白细胞计数从第一天到第三天(无花果1)。sTNF-R55和sTNF-R75显示暂时上升从第一天到第三天的治疗(sTNF-R55:第一天,0.57 ng / ml (0.39 - -0.87)v第三天,0.66 (0.48 - -1.18)ng / ml, p < 0.05;sTNF-R75:第一天,1.30 (1.05 - -2.10)ng / mlv第三天,1.55 (1.24 - -2.94)ng / ml, p < 0.05)。sTNF-R55和sTNF-R75的水平在5至7天内没有不同于那些在第一天(数据没有显示)。
没有发现关系之间积极的细菌培养和炎症介质水平。在住院期间也出现了小而明显改善肺功能(FEV10.84 (0.56 - -1.52),0.72 (0.56 - -1.44)l天7和3分别;p < 0.05)。此外,主观呼吸困难疾病症状监测的过程中减少疾病。进一步分析炎症介质变化的显示变化sIL-1RII水平1和7天之间有紧密的关联与白细胞计数(1和7天之间变化r= 0.74,p = 0.015)。
讨论
在这项研究的系统性水平的可溶性形式TNF-R55和TNF-R75 IL-1RII,可以作为天然的细胞因子抑制剂,11进行分析。促炎细胞因子TNF和il - 1被认为在炎症过程中发挥核心作用,并增加TNF水平已报告在痰和COPD患者的循环。2,23此外,支气管粘膜下中TNF和il - 1都发现了细胞在慢性支气管炎患者,发作期间,肿瘤坏死因子阳性细胞的数量明显增加。5虽然在慢性阻塞性肺病慢性炎症状态表明pro -抗炎介质之间的不平衡,目前没有数据表明抗炎介质的水平在这个疾病。这项研究的结果表明,sTNF-R55水平显著增加稳定的慢性阻塞性肺病患者相比,控制,和sTNF-R75水平也显示趋势增加,这与以前的研究结果一致。3,23体外研究表明,脱落的TNF-R细胞膜是由促炎症介质诱导的。15此外,水平的提高sTNF-Rs在各种炎性疾病,已报告24表明水平的提高TNF-Rs可以视为炎症标记物的过程。此外,sTNF-Rs绑定TNF和保持他们的能力,在高浓度时,阻止肿瘤坏死因子的生物活性。14自TNF-Rs观察水平的增加稳定的慢性阻塞性肺病患者在这项研究非常温和,他们被认为是主要作为促炎症状态的标记。
IL-1RII的可溶形式存在于健康的循环控制和在脓毒症的水平上升。25的高亲和力sIL-1RII IL-1β13水平的升高意味着sIL-1RII或许缓冲il - 1的系统性作用。但是,没有发现循环sIL-1RII水平差异COPD患者病情稳定和控制。
监控系统性炎症反应,急性期蛋白CRP和枸杞多糖测定,发现在稳定的慢性阻塞性肺病患者显著增加,与之前的研究结果相一致。3,26概念,稳定的慢性阻塞性肺病的特点是系统性炎症过程得到的报道增加循环的il - 6水平,提高项激活白细胞在慢性阻塞性肺病。4,26此外,观察在这个水平的提高的研究促炎症介质如急性期蛋白,sTNF-Rs,白细胞计数,加上没有变化的水平抗炎介质sIL-1RII,建议支持之间的不平衡和抗炎介质的循环稳定的慢性阻塞性肺病患者。
有几个因素会影响COPD气道炎症。27增加白血球的循环水平观察子群的稳定的慢性阻塞性肺病患者口服糖皮质激素治疗,药物已知的抗炎活性。这可能反映了细胞的存活时间增加带来的类固醇在中性粒细胞凋亡的抑制作用。28然而,在子群不使用口服糖皮质激素的患者全身炎症表示增加了提高白细胞计数和提高水平的可溶性介质也存在,这表明慢性阻塞性肺病的系统性炎症过程并不仅仅是由于口服皮质类固醇的使用。山等报道的减少引发水平在慢性阻塞性肺病患者的痰液停止了吸烟与患者目前吸烟。29日然而,我们没有发现吸烟对系统性炎症的影响在这项研究中,除了两个的sTNF-Rs出人意料地降低相比,吸烟者抽过烟。巴勒斯坦权力机构o2没有影响的系统性炎症标记物在我们的研究中,但Takabatake呢等23发现了一个逆相关性系统性低氧血和循环肿瘤坏死因子和TNF-Rs水平在慢性阻塞性肺病患者。这种差异可能是由于这样的事实,后者研究的患者比那些更严重的低氧血在我们的研究中。最近报纸报道的细菌负荷之间的关系稳定的慢性阻塞性肺病患者和以痰和炎症BAL液体。30.,31日还需要进一步的研究来研究下呼吸道感染和全身炎症之间的关系。
负责增加的事件容易开发一个慢性阻塞性肺病的恶化是知之甚少。证据显示突出炎症发作期间概要的变化反映在气道嗜酸性粒细胞和增加唾液蛋白质如il - 6的水平,引发,髓过氧化物酶(MPO)、弹性蛋白酶和endothelin-1。5 - 7,10此外,增加的系统性炎症标记物,如c反应蛋白水平,il - 6、纤维蛋白原、嗜酸性阳离子蛋白(ECP)和MPO的报告。8,9抗生素治疗的患者急性细菌性急性加重导致降低CRP水平。6我们还发现,治疗恶化导致的急性期蛋白CRP的水平下降和枸杞多糖。sTNF-Rs的水平,然而,只有适度的变化,因此似乎不参与恶化的发病机理。此外,在本研究是首次报道的水平抗炎介质sIL-1RII显著增加治疗期间恶化,暗示这可能有助于临床改善COPD患者。
标准药物治疗期间的恶化在我们医院的研究包括静脉注射强的松。体外细胞实验表明,接触模拟类固醇地塞米松导致增强膜的表达IL-1RII紧随其后的增强版本受体在18 - 24小时。32这些发现,增加sIL-1RII从1到5天的治疗水平,有力地表明,糖皮质激素的持续管理是负责sIL-1RII水平的增加,可能因此导致这些患者的临床改善。然而,需要进一步的研究来测试这个假说。此外,加重了患者的白细胞计数增加观察可能是由于政府的糖皮质激素作为治疗过程的一部分,正如前面所讨论的。
它不能确定这项研究系统性sIL-1RII水平是否来自肺部或血液中产生。膜结合IL-1RII已被确定在B淋巴细胞,单核细胞,中性粒细胞,和骨髓细胞,33而没有这种受体的表达可以检测到肺上皮细胞系。34强烈的系统性白细胞计数和sIL-1RII水平之间的关系表明,这个中介来源于血液白细胞。还需要进一步的研究来分析sIL-1RII的来源及其生物效应调查,本地和系统性。
总之,数据提出了研究建议水平的失衡pro -抗炎介质在临床稳定的慢性阻塞性肺病患者的外周血。此外,治疗急性加重的表现与急性期蛋白c反应蛋白的减少和枸杞多糖在sIL-1RII水平的增加,这可能是负责观察临床改善。
确认
作者感谢Ingrid Vanderhoven在疾病急性加重患者样本的集合。
资金:这项工作是由格兰特GlaxoWellcome,荷兰和欧洲委员会bio4 - ct97 - 2107。