哮喘表型的基礎(chǔ)與臨床研究劉春濤

1、哮喘表型的基礎(chǔ)與臨床,劉春濤四川大學(xué)華西醫(yī)院,基因型和表型,維基百科:基因型（genotype）：是一個(gè)有機(jī)體全部的遺傳學(xué)信息，即使沒有表現(xiàn)出來表型（phenotype）：是一個(gè)有機(jī)體實(shí)際觀察到的特性，諸如形態(tài)、發(fā)育和行為一個(gè)有機(jī)體的基因型是影響表型的主要因素，但不是唯一的因素,哮喘是一種異質(zhì)性疾病,,喘息,,呼吸困難,,胸悶,胸痛,,咳嗽,,,哮喘的氣道炎癥、病理、病理生理及臨床表現(xiàn)形式多樣，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，具有明顯的異質(zhì)性

2、,.Fajt M,Petrov A.Asthma phenotypes in adults and clinical implications. Expert Rev Respir Med.2009 Dec;3(6):607-25,哮喘治療反應(yīng)的差異,Pranabashis Haldar, et al.Mepolizumab and Exacerbations of Refractory Eosinophilic Asthma.N En

3、gl J Med 2009;360:973-84.Parameswaran Nair et al.Mepolizumab for Prednisone-Dependent Asthma with Sputum Eosinophilia. N Engl J Med 2009;360:985-93.Dr. Stanley Szefler研究：接受NAEPP指南標(biāo)準(zhǔn)治療和FENO指導(dǎo)下的治療，副作用和治療效果相近，但FENO指導(dǎo)的治療

4、使得患者吸入更多劑量的激素，提示FENO對于哮喘管理并無重要臨床意義.Lancet 2008 ; 372 (9643): 1065De Jongste 研究：便攜式FeNO儀每日監(jiān)測FeNO，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控手段調(diào)整ICS的劑量，結(jié)果顯示這一方法在改善哮喘控制方面和單純依據(jù)癥狀進(jìn)行調(diào)整的治療并無區(qū)別。 AJRCCM 2009; 179: 93,首先，什么是哮喘? 哮喘就像一個(gè)魔方，由許許多多的小方塊組成。從這個(gè)意義上講，把哮喘視為一個(gè)統(tǒng)

5、一的疾病似乎是過于簡單化了,GINA 2009：哮喘表型,哮喘的臨床表現(xiàn)和治療反應(yīng)性的不均一性受到了越來越多的重視。這種不均一性常常被描述為“表型”，其特征是患者的遺傳基因與環(huán)境的相互作用對不同的病理學(xué)和分子機(jī)制進(jìn)行研究也許可以解釋這些臨床特征哮喘的表型分類把遺傳學(xué)與特定的病理生物學(xué)特征聯(lián)系在一起，有助于加深對疾病的認(rèn)識，提出基于表型的分類有助于指導(dǎo)治療及判斷預(yù)后,Global Initiative for Asthma.Globa

6、l Strategy for Asthma Management and Prevention 2009,影響哮喘表型的因素,特應(yīng)性非特應(yīng)性哮喘前喘息炎性調(diào)節(jié)物優(yōu)勢型阿司匹林敏感性運(yùn)動(dòng)性重度哮喘易于急性發(fā)作（flare-prone）,Handoyo S,et al.Asthma phenotype.Current Allergy and asthma Report 2009;9:439,特應(yīng)質(zhì),特應(yīng)性哮喘占哮喘人群略多于

7、50%年齡較小，但成人哮喘也有相當(dāng)比例男性居多對激素反應(yīng)較好FEV1較高非特應(yīng)性哮喘女性居多年齡較大病情較重對激素需求量較大阿司匹林哮喘比例較大，鼻息肉較常見常見觸發(fā)因子為感染、刺激物、GERD。緊張、運(yùn)動(dòng)其他特應(yīng)性哮喘誘導(dǎo)痰中性粒細(xì)胞較多趨化因子和Treg無差異氣道病理改變相似,哮喘前喘息pre-asthma wheezing,從不/偶爾喘息短暫的早發(fā)喘息遲發(fā)喘息6%（ALSPAC研究）~15

8、%（Tucson研究）是一種哮喘前表型持續(xù)性喘息6.9%~13.7%9個(gè)月IgE水平高危險(xiǎn)因素包括濕疹、慢性鼻炎、母親哮喘和吸煙、男性在一生中患哮喘的幾率大,感染,成人哮喘急性發(fā)作50%，兒童80~85%與病毒感染有關(guān)常見呼吸道病毒包括鼻病毒、冠狀病毒、腺病毒、流感病毒、呼吸道合胞病毒、人類偏肺病毒、博卡病毒（bocavirus）。RSV與氣道高反應(yīng)性關(guān)系密切。鼻病毒中輪狀病毒C（HRV C）與哮喘急性發(fā)作關(guān)系最大。

9、細(xì)菌慢性定植可能促進(jìn)哮喘發(fā)病或引發(fā)急性發(fā)作。非典型細(xì)菌持續(xù)、輕度的感染可能引起前炎癥狀態(tài)，導(dǎo)致氣道重構(gòu)以及對特應(yīng)質(zhì)的敏感性增高,阿司匹林敏感,是最明確的觸發(fā)因素相關(guān)哮喘表型在重癥哮喘更常見，尤其是女性TENOR研究表明，ASA加重的呼吸道疾病患者，F(xiàn)EV1更低，病情更重，插管率更高，近期使用全身激素及大劑量ICS更多，多屬于嗜酸粒細(xì)胞性和重癥哮喘白三烯水平高，特別是白三烯C4合成酶啟動(dòng)子-444C基因型攜帶者白三烯調(diào)節(jié)劑反應(yīng)好

10、，阿司匹林脫敏、鼻息肉切除、表面激素有效,重度哮喘,占哮喘患者5~10%，占哮喘疾病負(fù)擔(dān)30~40%可能為激素依賴或激素抵抗，與有反應(yīng)的中性粒細(xì)胞性炎癥或無反應(yīng)的持續(xù)性嗜酸粒細(xì)胞炎癥有關(guān)相關(guān)因素有ASA敏感、肥胖、月經(jīng)性哮喘、吸煙、GERD、心理障礙、鼻-肺疾病NHLBI SARP研究表明：這一表型的一般特征有：年齡較大，病程較長，白天癥狀較重，住院率較高，肺功能較低，特應(yīng)性較少，有肺炎病史重度哮喘中，早發(fā)型（<12歲）特

11、應(yīng)質(zhì)較強(qiáng)，病程較長，LTE4水平較低，嗜酸粒細(xì)胞較少。遲發(fā)型較少見，嗜酸粒細(xì)胞較高，病程較短，肺功能較差,易于急性發(fā)作的哮喘（Flare prone）,大多數(shù)急性發(fā)作源自難以控制的哮喘（difficult-to-control），但任何嚴(yán)重程度的哮喘患者均有可能發(fā)生急性加重頻繁急性發(fā)作哮喘患者的危險(xiǎn)因素有女性、此前急性發(fā)作（OR 6.33）、反復(fù)感染、變應(yīng)原接觸、基線FEV1低、嚴(yán)重的鼻炎-鼻竇炎、心理障礙同時(shí)暴露于感染和變應(yīng)原

12、，OR 19.4,Green：哮喘表型分類,臨床或生理表型 重癥哮喘易惡化哮喘氣流受限哮喘治療抵抗哮喘早發(fā)遲發(fā)哮喘觸發(fā)物相關(guān)哮喘阿司匹林哮喘過敏性哮喘職業(yè)性哮喘運(yùn)動(dòng)性哮喘炎癥表型哮喘嗜酸性中性少粒細(xì)胞性分子表型Th2 vs non Th2,Green RH, , et al.Asthma; defining of the persistent adult phenotypes. Lancet 2006;

13、368:804-813,占哮喘人群的10％，盡管比例不高，但由于病情重，治療棘手，占用了近50％的哮喘衛(wèi)生資源。,重癥哮喘,（滿足任一主要條件或兩條以上次要條件，ATS標(biāo)準(zhǔn)）,一般特點(diǎn),診斷,治療建議,缺乏有效的治療手段。由于重癥哮喘可能與下述哮喘表型如： “固定性”氣道阻塞哮喘、脆性哮喘、激素抵抗哮喘以及中性粒細(xì)胞性哮喘等重疊，應(yīng)注意鑒別。,,經(jīng)常反復(fù)發(fā)生嚴(yán)重的哮喘急性發(fā)作肺功能指標(biāo)變異性大，兩次發(fā)作期間日間變異＞30％

14、吸煙、肥胖、胃食管返流、鼻竇炎或社會經(jīng)濟(jì)狀況差，患精神疾病（如抑郁、焦慮）可能與本表型有關(guān),易惡化哮喘（exacerbation-prone）,臨床特點(diǎn),部分哮喘患者盡管正使用β受體激動(dòng)劑，也沒有明確的嗜酸粒細(xì)胞或感染相關(guān)炎癥的證據(jù)，但肺功能檢查發(fā)現(xiàn)有明顯的氣流受限。,慢性氣流受限哮喘,與肺功能正常的哮喘患者相比，具有慢性氣流受限的哮喘常發(fā)生在男性皮膚針刺試驗(yàn)陽性反應(yīng)更少平均血清IgE水平更低危險(xiǎn)因素：老年、男性、黑種

15、人、吸煙、阿司匹林不耐受、以及病程長的哮喘患者,一般特點(diǎn),臨床特點(diǎn),治療建議,可選用ICS，但其對肺功能的長期影響不確定,激素抵抗性哮喘,常規(guī)治療無法達(dá)到哮喘臨床控制水平,遲發(fā)性哮喘（成人發(fā)病哮喘）,肺功能受損更嚴(yán)重臨床上常與觸發(fā)物相關(guān)哮喘表型如職業(yè)性哮喘、阿司匹林誘導(dǎo)哮喘、呼吸道感染誘導(dǎo)的哮喘、月經(jīng)相關(guān)哮喘重疊存在,一般特點(diǎn),臨床特點(diǎn),治療建議,根據(jù)觸發(fā)因素的不同，選用不同的治療：如職業(yè)性哮喘患者應(yīng)盡早脫離相關(guān)職業(yè)環(huán)境

16、，阿司匹林誘導(dǎo)哮喘,采用阿司匹林脫敏或白三烯受體調(diào)節(jié)劑治療,變應(yīng)性哮喘：最常見的早發(fā)病哮喘，也稱為外源性哮喘,觸發(fā)物相關(guān)表型,阿司匹林誘導(dǎo)哮喘,占成人發(fā)病哮喘的9－15％目前有超過250種物質(zhì)被證明可以導(dǎo)致職業(yè)性哮喘根據(jù)發(fā)病機(jī)制不同分為免疫和非免疫機(jī)制相關(guān)的哮喘,接觸工作場所的觸發(fā)物與哮喘發(fā)病密切相關(guān)有助于診斷,一般特點(diǎn),臨床特點(diǎn),治療建議,早期診斷是關(guān)鍵；盡早脫離相關(guān)工作環(huán)境,職業(yè)性哮喘（OA）,運(yùn)動(dòng)誘發(fā)哮喘（EIA）,

17、Haldar：哮喘表型分類,k-means聚類法多元數(shù)學(xué)模型。聚類的變量包括：特應(yīng)性、癥狀評分、痰嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、峰流速變異率、性別、體重指數(shù)、PC20等。初級保健組（n=184，輕度至中度哮喘為主）: 早發(fā)性特應(yīng)性哮喘、肥胖性非嗜酸粒細(xì)胞性哮喘、良性哮喘。二級保健組（n=187，難治性哮喘）：早發(fā)性特應(yīng)性哮喘、肥胖性非嗜酸粒細(xì)胞性哮喘、早發(fā)性癥狀為主型哮喘、炎癥為主型哮喘。第三個(gè)人群（n=68，難治性哮喘為主）,Haldar

18、 P,et al.Cluster analysis and clinical asthma phenotypes.Am J Respir Crit Care Med,2008,178:218.,Pranab Haldar et al Cluster Analysis and Clinical Asthma Phenotypes Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2008; 178: 218,哮喘的臨床表型

19、,研究方法：采用k- means聚類法 ，對726例哮喘患者的628個(gè)臨床特征變量中篩選出34個(gè)核心變量，根據(jù)這些變量將哮喘分出5種有明顯特點(diǎn)的臨床表型。,Moore：哮喘表型分類,Moore WC,et al.Identification of asthma phenotypes using cluster analysis in the severe asthma research program.AJRRCCM 2010;181:

20、315,哮喘臨床表型,輕度特應(yīng)性哮喘,輕-中度特應(yīng)性哮喘,遲發(fā)非特應(yīng)性哮喘,重度特應(yīng)性哮喘,重度氣流受限固定的哮喘,Moore WC et al. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2010; 181: 315,從600 個(gè)以上參數(shù)篩選出34個(gè)參數(shù)， 肺功能是主要參數(shù),問題,究竟有多少表型？如何達(dá)到共識？中國哮喘人群表型有何特點(diǎn)？,Green RH, et al.Asthma; defining of

21、 the persistent adult phenotypes. Lancet 2006; 368:804-813,哮喘的炎癥表型,根據(jù)誘導(dǎo)痰炎細(xì)胞類型分類來區(qū)分哮喘炎癥表型（Simpson JL等 ）對象：93名非吸煙哮喘患者和42名健康人臨界點(diǎn)：以正常對照組誘導(dǎo)痰粒細(xì)胞分類的第95百分位數(shù)作為臨界點(diǎn)哮喘的炎癥表型分成4型：嗜酸粒細(xì)胞性哮喘（嗜酸性粒細(xì)胞＞1.01%中性粒細(xì)胞性哮喘（中性粒細(xì)胞＞61%）少粒細(xì)胞性哮喘（

22、嗜酸性粒細(xì)胞<1.01%，中性粒細(xì)胞<61% ）混合粒細(xì)胞性哮喘（嗜酸性粒細(xì)胞＞1.01%，中性粒細(xì)胞＞61%）；,.Simpson JL,Scott R,Boyle MJ,et al.Inflammatory subtypes in asthma: assessment and identification using induced sputum.Respirology,2006,11:54-61..Meijer R

23、J,Postma DS,Kauffman HF,et al.Accuracy of eosinophils and eosinophil cationic protein to predict steroid improvement in asthma.Clin Exp Allergy,2002,32: 1096-1103.,四種炎癥表型所占比例,Simpson JL嗜酸性粒細(xì)胞性哮喘40.9%中性粒細(xì)胞性哮喘 20.4%少粒細(xì)

24、胞性哮喘31.2%混合粒細(xì)胞性哮喘7.5%Nadif R根據(jù)患者外周血粒細(xì)胞分類計(jì)數(shù)將哮喘分成四種同樣的表型，各型患者所占的比例與誘導(dǎo)痰分型的比例相似,Simpson JL,Scott R,Boyle MJ,et al.Inflammatory subtypes in asthma: assessment and identification using induced sputum.Respirology,2006,11:

25、54-61.Nadif R,Siroux V,Oryszczyn MP et al.Heterogeneity of asthma according to blood inflammatory patterns.Thorax,2009,64:374-380.,Simpson JL：0~3%組的病例在糖皮質(zhì)激素治療后并無肺功能改善，而≥3%的各組在糖皮質(zhì)激素治療后肺功能均有改善，治療前的的嗜酸性粒細(xì)胞分類越高，則治療后肺功能改善的程度

26、越大。,炎癥表型的臨床意義,嗜酸粒細(xì)胞型20~30%的未經(jīng)激素治療的患者和50%激素治療后患者無嗜酸粒細(xì)胞增多特應(yīng)性和非特應(yīng)性哮喘嗜酸粒細(xì)胞均可能增高嗜酸粒細(xì)胞增多者對激素和支氣管舒張劑反應(yīng)較好，急性發(fā)作頻率較高部分重癥、難治性哮喘經(jīng)有力的激素治療嗜酸粒細(xì)胞仍持續(xù)增高以嗜酸粒細(xì)胞指導(dǎo)哮喘治療是一種有效的策略（誘導(dǎo)痰或BALF EOS<2%）中性粒細(xì)胞型研究不多，比例不清與刺激物、內(nèi)毒素、感染（生物被膜、支原體、

27、衣原體）激發(fā)天然免疫反應(yīng)有關(guān)IL-8、MPO酶、LTB4水平高對激素反應(yīng)差，大環(huán)內(nèi)酯類有效粒細(xì)胞缺乏型（paucigranulocytic）存在多種細(xì)胞，但浸潤少可能與強(qiáng)有力的激素抑制有關(guān),Handoyo S,et al.Asthma phenotype.Current Allergy and asthma Report 2009;9:439,重癥哮喘的炎性細(xì)胞和炎性蛋白,方法：242例重癥哮喘采集誘導(dǎo)痰標(biāo)本，測定細(xì)胞計(jì)數(shù)、

28、分類計(jì)數(shù)，Western blot, 微列陣分析、 ELISA等技術(shù)測定細(xì)胞裂解液和培養(yǎng)上液炎性蛋白。結(jié)果：以誘導(dǎo)痰粒細(xì)胞分層：嗜酸粒細(xì)胞 2% ，中性粒細(xì)胞 40% 。嗜酸粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞均增高的患者肺功能最差，癥狀最多，耗費(fèi)的醫(yī)療資源最多。 嗜酸粒細(xì)胞增高而中性粒細(xì)胞不增高的患者，F(xiàn)ENO水平高，每日SABA使用多。以粒細(xì)胞分層Microarray 顯示在中性粒細(xì)胞>40%患者中存在有25 ~ 28種 炎性蛋白其水平增

29、加2倍以上。以哮喘嚴(yán)重程度分層，有6~9種炎性蛋白增加2倍以上。以粒細(xì)胞分層， ELISA 顯示在中性粒細(xì)胞>40%的哮喘患者中腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、 IL-1b 和MIP 3a/CCL20顯著增加，并與中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)正相關(guān)。,Hastie et al.Analyses of asthma severity phenotypes and inflammatoryproteins in subjects stratified by

30、 sputum granulocytesAllergy Clin Immunol 2010;125:1028-36.),GINA 2009：哮喘炎癥表型,對炎癥表型進(jìn)行了大量研究，特別是采用誘導(dǎo)痰技術(shù)。已證實(shí)具有嗜酸粒細(xì)胞性和非嗜酸粒細(xì)胞性炎癥表型的患者對ICS的臨床反應(yīng)不同，而炎癥標(biāo)志物也可能作為ICS減量后評估急性發(fā)作風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測指標(biāo)。炎癥表型在一定的時(shí)間內(nèi)似乎相對比較穩(wěn)定。目前臨床上很少有合格的誘導(dǎo)痰實(shí)驗(yàn)室，因此檢測炎癥表型主要用

31、于重癥哮喘。,Global Initiative for Asthma.Global Strategy for Asthma Management and Prevention 2009,哮喘的炎癥表型,,炎性細(xì)胞增高型,炎性細(xì)胞不增高型,嗜酸粒細(xì)胞優(yōu)勢型,中性粒細(xì)胞優(yōu)勢型,其他細(xì)胞為主型,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：以輕度發(fā)作哮喘患者為研究對象，將支氣管刷檢獲得的氣道上皮細(xì)

32、胞與IL-13共培養(yǎng)，根據(jù)其表達(dá)細(xì)胞因子的差異，分為Th2高表達(dá)表型哮喘與Th2低表達(dá)表型哮喘與健康對照者相比， Th2高表達(dá)哮喘患者來源的氣道上皮細(xì)胞，體外培養(yǎng)情況下表達(dá)Th2型細(xì)胞因子如IL-5、 IL-13顯著增多，而Th2低表達(dá)哮喘患者來源的氣道上皮細(xì)胞表達(dá)上述細(xì)胞因子沒有顯著變化 治療建議：重要的臨床提示是，Th2高表達(dá)表型哮喘對CS反應(yīng)更好，但重度發(fā)作哮喘患者是否可用此種表型分類方法指導(dǎo)治療有待探討,哮喘的臨床表型與

33、病理生理機(jī)制的關(guān)聯(lián)性,哮喘存在數(shù)種不同的類型（變應(yīng)性、非變應(yīng)性和內(nèi)源性），某些患者可合并存在。變應(yīng)性哮喘由變應(yīng)原引起，由Th2免疫反應(yīng)介導(dǎo)。非變應(yīng)性哮喘可由數(shù)種因素引起，如大氣污染、感染等，主要由非Th2免疫細(xì)胞介導(dǎo)。多種基因與哮喘發(fā)病有關(guān)。,Hye Young Kim，et al.nature immunology 2010;11 ( 7):577,未來方向,研究哮喘基因型、環(huán)境暴露、基因型/表型關(guān)系及病理生理之間的聯(lián)系，在病理和基因

34、型的基礎(chǔ)上更好地進(jìn)行臨床表型分類不同種族不同人群基因易感性不同，應(yīng)將表型分組與等位基因高共享率聯(lián)系起來，探索表型-基因型疾病分類方法更好地診斷和預(yù)測個(gè)體或亞群治療反應(yīng)、發(fā)展新的靶向治療,基于表型的哮喘治療策略：現(xiàn)有的證據(jù),無論是當(dāng)前的還是未來的治療，哮喘的反應(yīng)性均存在顯著的異質(zhì)性ICS似乎主要針對嗜酸粒細(xì)胞性氣道炎癥，根據(jù)誘導(dǎo)痰嗜酸粒細(xì)胞計(jì)數(shù)調(diào)整ICS劑量是一種有效的策略包括omalizumab在內(nèi)的生物治療非常有效，但主要

35、局限于某些特定表型的哮喘患者大環(huán)內(nèi)酯類抗生素、抗真菌藥物主要用于治療其他疾病，但對某些表型的哮喘患者可能有效已證實(shí)表型指導(dǎo)的哮喘治療的有效性，未來的靶向生物治療將進(jìn)一步證實(shí)其重要性,Sherif Gonem,et al. Evidence for phenotype-driven treatment in asthmatic patients Current Opinion in Allergy and Clinical Immun

36、ology 2011, 11:381–385,哮喘治療策略的演進(jìn)與展望,基于嚴(yán)重程度的治療策略,基于控制水平的治療策略,基于氣道炎癥的治療策略,臨床表型,炎癥表型,基因型,,,,,,,,,,基于哮喘表型的治療策略,,結(jié) 語,不同的哮喘表型如臨床表現(xiàn)、觸發(fā)物相關(guān)以及炎癥表型之間有重疊（overlap）并相互影響（interplay）區(qū)分不同的哮喘臨床表型，可以預(yù)測治療反應(yīng)和長期轉(zhuǎn)歸，制訂更加合理、有效和安全的治療手段對不同表型的哮喘