哮喘表型的基础与临床研究(刘春涛)

哮喘表型的基础与临床刘春涛四川大学华西医院基因型和表型维基百科:基因型（genotype）：是一个有机体全部的遗传学信息，即使没有表现出来表型（phenotype）：是一个有机体实际观察到的特性，诸如形态、发育和行为一个有机体的基因型是影响表型的主要因素，但不是唯一的因素哮喘是一种异质性疾病喘息呼吸困难胸闷胸痛咳嗽哮喘的气道炎症、病理、病理生理及临床表现形式多样，发病机制复杂，具有明显的异质性.Fajt

M,Petrov

A.Asthmaphenotypesinadultsandclinicalimplications.ExpertRevRespirMed.2009Dec;3(6):607-25哮喘治疗反应的差异Pranabashis

Haldar,etal.MepolizumabandExacerbationsofRefractoryEosinophilic

Asthma.N

EnglJMed2009;360:973-84.ParameswaranNairetal.MepolizumabforPrednisone-DependentAsthmawithSputumEosinophilia.NEnglJMed2009;360:985-93.Dr.StanleySzefler研究：接受NAEPP指南标准治疗和FENO指导下的治疗，副作用和治疗效果相近，但FENO指导的治疗使得患者吸入更多剂量的激素，提示FENO对于哮喘管理并无重要临床意义.Lancet2008;372(9643):1065DeJongste

研究：便携式FeNO仪每日监测FeNO，通过远程监控手段调整ICS的剂量，结果显示这一方法在改善哮喘控制方面和单纯依据症状进行调整的治疗并无区别。AJRCCM2009;179:93首先，什么是哮喘?哮喘就像一个魔方，由许许多多的小方块组成。从这个意义上讲，把哮喘视为一个统一的疾病似乎是过于简单化了GINA2009：哮喘表型哮喘的临床表现和治疗反应性的不均一性受到了越来越多的重视。这种不均一性常常被描述为“表型”，其特征是患者的遗传基因与环境的相互作用对不同的病理学和分子机制进行研究也许可以解释这些临床特征哮喘的表型分类把遗传学与特定的病理生物学特征联系在一起，有助于加深对疾病的认识，提出基于表型的分类有助于指导治疗及判断预后GlobalInitiativeforAsthma.GlobalStrategyforAsthmaManagementandPrevention2009影响哮喘表型的因素特应性非特应性哮喘前喘息炎性调节物优势型阿司匹林敏感性运动性重度哮喘易于急性发作（flare-prone）Handoyo

S,et

al.Asthma

phenotype.CurrentAllergyandasthmaReport2009;9:439特应质特应性哮喘占哮喘人群略多于50%年龄较小，但成人哮喘也有相当比例男性居多对激素反应较好FEV1较高非特应性哮喘女性居多年龄较大病情较重对激素需求量较大阿司匹林哮喘比例较大，鼻息肉较常见常见触发因子为感染、刺激物、GERD。紧张、运动其他特应性哮喘诱导痰中性粒细胞较多趋化因子和Treg无差异气道病理改变相似哮喘前喘息

pre-asthma

wheezing从不/偶尔喘息短暂的早发喘息迟发喘息6%（ALSPAC研究）~15%（Tucson研究）是一种哮喘前表型持续性喘息6.9%~13.7%9个月IgE水平高危险因素包括湿疹、慢性鼻炎、母亲哮喘和吸烟、男性在一生中患哮喘的几率大感染成人哮喘急性发作50%，儿童80~85%与病毒感染有关常见呼吸道病毒包括鼻病毒、冠状病毒、腺病毒、流感病毒、呼吸道合胞病毒、人类偏肺病毒、博卡病毒（bocavirus）。RSV与气道高反应性关系密切。鼻病毒中轮状病毒C（HRVC）与哮喘急性发作关系最大。细菌慢性定植可能促进哮喘发病或引发急性发作。非典型细菌持续、轻度的感染可能引起前炎症状态，导致气道重构以及对特应质的敏感性增高阿司匹林敏感是最明确的触发因素相关哮喘表型在重症哮喘更常见，尤其是女性TENOR研究表明，ASA加重的呼吸道疾病患者，FEV1更低，病情更重，插管率更高，近期使用全身激素及大剂量ICS更多，多属于嗜酸粒细胞性和重症哮喘白三烯水平高，特别是白三烯C4合成酶启动子-444C基因型携带者白三烯调节剂反应好，阿司匹林脱敏、鼻息肉切除、表面激素有效重度哮喘占哮喘患者5~10%，占哮喘疾病负担30~40%可能为激素依赖或激素抵抗，与有反应的中性粒细胞性炎症或无反应的持续性嗜酸粒细胞炎症有关相关因素有ASA敏感、肥胖、月经性哮喘、吸烟、GERD、心理障碍、鼻-肺疾病NHLBISARP研究表明：这一表型的一般特征有：年龄较大，病程较长，白天症状较重，住院率较高，肺功能较低，特应性较少，有肺炎病史重度哮喘中，早发型（<12岁）特应质较强，病程较长，LTE4水平较低，嗜酸粒细胞较少。迟发型较少见，嗜酸粒细胞较高，病程较短，肺功能较差易于急性发作的哮喘（Flareprone）大多数急性发作源自难以控制的哮喘（difficult-to-control），但任何严重程度的哮喘患者均有可能发生急性加重频繁急性发作哮喘患者的危险因素有女性、此前急性发作（OR6.33）、反复感染、变应原接触、基线FEV1低、严重的鼻炎-鼻窦炎、心理障碍同时暴露于感染和变应原，OR19.4Green：哮喘表型分类临床或生理表型重症哮喘易恶化哮喘气流受限哮喘治疗抵抗哮喘早发迟发哮喘触发物相关哮喘阿司匹林哮喘过敏性哮喘职业性哮喘运动性哮喘炎症表型哮喘嗜酸性中性少粒细胞性分子表型Th2vsnonTh2GreenRH,,etal.Asthma;definingofthepersistentadultphenotypes.Lancet2006;368:804-813占哮喘人群的10％，尽管比例不高，但由于病情重，治疗棘手，占用了近50％的哮喘卫生资源。重症哮喘（满足任一主要条件或两条以上次要条件，ATS标准）一般特点诊断治疗建议缺乏有效的治疗手段。由于重症哮喘可能与下述哮喘表型如：“固定性”气道阻塞哮喘、脆性哮喘、激素抵抗哮喘以及中性粒细胞性哮喘等重叠，应注意鉴别。主要条件：次要条件：需长期OCS需要包括ICS在内，两种以上的控制用药需长期使用大剂量ICS规律使用SABA有持续的气道阻塞常因病情需要看急诊或加用OCSCS减量病情恶化发生过致死性哮喘经常反复发生严重的哮喘急性发作肺功能指标变异性大，两次发作期间日间变异＞30％吸烟、肥胖、胃食管返流、鼻窦炎或社会经济状况差，患精神疾病（如抑郁、焦虑）可能与本表型有关易恶化哮喘（exacerbation-prone）临床特点部分哮喘患者尽管正使用β受体激动剂，也没有明确的嗜酸粒细胞或感染相关炎症的证据，但肺功能检查发现有明显的气流受限。慢性气流受限哮喘与肺功能正常的哮喘患者相比，具有慢性气流受限的哮喘常发生在男性皮肤针刺试验阳性反应更少平均血清IgE水平更低危险因素：老年、男性、黑种人、吸烟、阿司匹林不耐受、以及病程长的哮喘患者一般特点临床特点治疗建议可选用ICS，但其对肺功能的长期影响不确定通常指CS治疗无效的哮喘，常规治疗无法达到哮喘临床控制水平完全激素抵抗的患者很少，多数为相对激素抵抗患者基础FEV1＜预计值70％使用泼尼松40mg/d治疗2周后，FEV1教治疗前改善小于15％支气管舒张试验阳性非嗜酸性粒细胞性哮喘对CS的治疗反应差，注意鉴别一般特点临床特点治疗建议相对激素抵抗者，加大CS剂量或选用其他类型的抗炎药物如LTRA，可改善症状激素抵抗性哮喘常规治疗无法达到哮喘临床控制水平迟发性哮喘（成人发病哮喘）肺功能受损更严重临床上常与触发物相关哮喘表型如职业性哮喘、阿司匹林诱导哮喘、呼吸道感染诱导的哮喘、月经相关哮喘重叠存在一般特点临床特点治疗建议根据触发因素的不同，选用不同的治疗：如职业性哮喘患者应尽早脱离相关职业环境，阿司匹林诱导哮喘,采用阿司匹林脱敏或白三烯受体调节剂治疗变应性哮喘：最常见的早发病哮喘，也称为外源性哮喘触发物相关表型几乎全部是成人发病哮喘患者常伴有慢性鼻窦炎和鼻息肉特应性不明显常伴明显的嗜酸性粒细胞性炎症肺组织及尿中白三烯浓度增高CS治疗反应差阿司匹林过敏的病史有助于诊断临床特点治疗建议白三烯受体调节剂有效阿司匹林诱导哮喘占成人发病哮喘的9－15％目前有超过250种物质被证明可以导致职业性哮喘根据发病机制不同分为免疫和非免疫机制相关的哮喘接触工作场所的触发物与哮喘发病密切相关有助于诊断一般特点临床特点治疗建议早期诊断是关键；尽早脱离相关工作环境职业性哮喘（OA）寒冷季节户外竞走、跑步、爬山、球类活动等最易诱发；运动后急性发作胸闷、气喘及肺部可闻及哮鸣音等，程度轻重不一、可自行缓解（发作时间短暂）90%的哮喘病人喘息症状随运动量增加而加重部分病人运动是诱发哮喘发作的唯一因素多数EIA病人接触变应原或呼吸道感染等因素也可诱发哮喘的发作运动激发试验（金标准）：运动前后肺功能的变化FEV1或PEF下降≥15%阳性临床特点诊断治疗建议多数患者运动前吸入常规量β2受体激动剂或长期LTRA治疗可预防运动诱发哮喘（EIA）Haldar：哮喘表型分类k-means聚类法多元数学模型。聚类的变量包括：特应性、症状评分、痰嗜酸性粒细胞计数、峰流速变异率、性别、体重指数、PC20等。初级保健组（n=184，轻度至中度哮喘为主）:

早发性特应性哮喘、肥胖性非嗜酸粒细胞性哮喘、良性哮喘。二级保健组（n=187，难治性哮喘）：早发性特应性哮喘、肥胖性非嗜酸粒细胞性哮喘、早发性症状为主型哮喘、炎症为主型哮喘。第三个人群（n=68，难治性哮喘为主）Haldar

P,et

al.Clusteranalysisandclinicalasthmaphenotypes.AmJRespir

CritCareMed,2008,178:218.Pranab

HaldaretalClusterAnalysisandClinicalAsthmaPhenotypesAm.J.Respir.Crit.CareMed.2008;178:218哮喘的临床表型研究方法：采用k-means聚类法，对726例哮喘患者的628个临床特征变量中筛选出34个核心变量，根据这些变量将哮喘分出5种有明显特点的临床表型。Moore：哮喘表型分类MooreWC,et

al.Identificationofasthmaphenotypesusingclusteranalysisinthesevereasthmaresearchprogram.AJRRCCM2010;181:315哮喘临床表型轻度特应性哮喘轻-中度特应性哮喘迟发非特应性哮喘重度特应性哮喘重度气流受限固定的哮喘MooreWCetal.Am.J.Respir.Crit.CareMed.2010;181:315从600个以上参数筛选出34个参数，

肺功能是主要参数问题究竟有多少表型？如何达到共识？中国哮喘人群表型有何特点？GreenRH,etal.Asthma;definingofthepersistentadultphenotypes.Lancet2006;368:804-813哮喘的炎症表型根据诱导痰炎细胞类型分类来区分哮喘炎症表型（SimpsonJL等

）对象：93名非吸烟哮喘患者和42名健康人临界点：以正常对照组诱导痰粒细胞分类的第95百分位数作为临界点哮喘的炎症表型分成4型：嗜酸粒细胞性哮喘（嗜酸性粒细胞＞1.01%中性粒细胞性哮喘（中性粒细胞＞61%）少粒细胞性哮喘（嗜酸性粒细胞<1.01%，中性粒细胞<61%）混合粒细胞性哮喘（嗜酸性粒细胞＞1.01%，中性粒细胞＞61%）；.SimpsonJL,Scott

R,Boyle

MJ,et

al.Inflammatorysubtypesinasthma:assessmentandidentificationusinginducedsputum.Respirology,2006,11:54-61..MeijerRJ,PostmaDS,KauffmanHF,etal.Accuracyofeosinophilsandeosinophilcationicproteintopredictsteroidimprovementinasthma.ClinExpAllergy,2002,32:1096-1103.四种炎症表型所占比例SimpsonJL嗜酸性粒细胞性哮喘40.9%中性粒细胞性哮喘20.4%少粒细胞性哮喘31.2%混合粒细胞性哮喘7.5%NadifR根据患者外周血粒细胞分类计数将哮喘分成四种同样的表型，各型患者所占的比例与诱导痰分型的比例相似SimpsonJL,Scott

R,Boyle

MJ,et

al.Inflammatorysubtypesinasthma:assessmentandidentificationusinginducedsputum.Respirology,2006,11:54-61.Nadif

R,Siroux

V,OryszczynMPetal.Heterogeneityofasthmaaccordingtobloodinflammatorypatterns.Thorax,2009,64:374-380.SimpsonJL：0~3%组的病例在糖皮质激素治疗后并无肺功能改善，而≥3%的各组在糖皮质激素治疗后肺功能均有改善，治疗前的的嗜酸性粒细胞分类越高，则治疗后肺功能改善的程度越大。炎症表型的临床意义嗜酸粒细胞型20~30%的未经激素治疗的患者和50%激素治疗后患者无嗜酸粒细胞增多特应性和非特应性哮喘嗜酸粒细胞均可能增高嗜酸粒细胞增多者对激素和支气管舒张剂反应较好，急性发作频率较高部分重症、难治性哮喘经有力的激素治疗嗜酸粒细胞仍持续增高以嗜酸粒细胞指导哮喘治疗是一种有效的策略（诱导痰或BALFEOS<2%）中性粒细胞型研究不多，比例不清与刺激物、内毒素、感染（生物被膜、支原体、衣原体）激发天然免疫反应有关IL-8、MPO酶、LTB4水平高对激素反应差，大环内酯类有效粒细胞缺乏型（paucigranulocytic）存在多种细胞，但浸润少可能与强有力的激素抑制有关Handoyo

S,et

al.Asthma

phenotype.CurrentAllergyandasthmaReport2009;9:439重症哮喘的炎性细胞和炎性蛋白方法：242例重症哮喘采集诱导痰标本，测定细胞计数、分类计数，Westernblot,微列阵分析、ELISA等技术测定细胞裂解液和培养上液炎性蛋白。结果：以诱导痰粒细胞分层：嗜酸粒细胞<2%或>2%，中性粒细胞<40%或>40%。嗜酸粒细胞和中性粒细胞均增高的患者肺功能最差，症状最多，耗费的医疗资源最多。嗜酸粒细胞增高而中性粒细胞不增高的患者，FENO水平高，每日SABA使用多。以粒细胞分层Microarray显示在中性粒细胞>40%患者中存在有25~28种炎性蛋白其水平增加2倍以上。以哮喘严重程度分层，有6~9种炎性蛋白增加2倍以上。以粒细胞分层，ELISA显示在中性粒细胞>40%的哮喘患者中脑源性神经营养因子、IL-1b和MIP3a/CCL20显著增加，并与中性粒细胞计数正相关。Hastieetal.AnalysesofasthmaseverityphenotypesandinflammatoryproteinsinsubjectsstratifiedbysputumgranulocytesAllergyClinImmunol2010;125:1028-36.)GINA2009：哮喘炎症表型对炎症表型进行了大量研究，特别是采用诱导痰技术。已证实具有嗜酸粒细胞性和非嗜酸粒细胞性炎症表型的患者对ICS的临床反应不同，而炎症标志物也可能作为ICS减量后评估急性发作风险的预测指标。炎症表型在一定的时间内似乎相对比较稳定。目前临床上很少有合格的诱导痰实验室，因此检测炎症表型主要用于重症哮喘。GlobalInitiativeforAsthma.GlobalStrategyforAsthmaManagementandPrevention2009哮喘的炎症表型炎性细胞增高型炎性细胞不增高型嗜酸粒细胞优势型中性粒细胞优势型其他细胞为主型白三烯增高型白三烯不增高型FENO增高型FENO不增高型哮喘分子表型

分型方法：以轻度发作哮喘患者为研究对象，将支气管刷检获得的气道上皮细胞与IL-13共培养，根据其表达细胞因子的差异，分为Th2高表达表型哮喘与Th2低表达表型哮喘与健康对照者相比，Th2高表达哮喘患者来源的气道上皮细胞，体外培养情况下表达Th2型细胞因子如IL-5、IL-13显著增多，而Th2低表达哮喘患者来源的气道上皮细胞表达上述细胞因子没有显著变化治疗建议：重要的临床提示是，Th2高表达表型哮喘对CS反应更好，但重度发作哮喘患者是否可用此种表型分类方法指导治疗有待探讨哮喘的临床表型与病理生理机制的关联性哮喘存在数种不同的类型（变应性、非变应性和内源性），某些患者可合并存在。变应性哮喘由变应原