哮喘表型的基礎與臨床研究劉春濤

1、哮喘表型的基礎與臨床,劉春濤四川大學華西醫(yī)院,基因型和表型,維基百科:基因型（genotype）：是一個有機體全部的遺傳學信息，即使沒有表現(xiàn)出來表型（phenotype）：是一個有機體實際觀察到的特性，諸如形態(tài)、發(fā)育和行為一個有機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)病機制復雜，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指南標準治療和FENO指導下的治療，副作用和治療效果相近，但FENO指導的治療

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，通過遠程監(jiān)控手段調(diào)整ICS的劑量，結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? 哮喘就像一個魔方，由許許多多的小方塊組成。從這個意義上講，把哮喘視為一個統(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和分子機制進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與特定的病理生物學特征聯(lián)系在一起，有助于加深對疾病的認識，提出基于表型的分類有助于指導治療及判斷預后,Global Initiative for Asthma.Globa

6、l Strategy for Asthma Management and Prevention 2009,影響哮喘表型的因素,特應性非特應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動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,特應質(zhì),特應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比例男性居多對激素反應較好FEV1較高非特應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、運動其他特應性哮喘誘導痰中性粒細胞較多趨化因子和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個月IgE水平高危險因素包括濕疹、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與氣道高反應性關系密切。鼻病毒中輪狀病毒C（HRV C）與哮喘急性發(fā)作關系最大。

9、細菌慢性定植可能促進哮喘發(fā)病或引發(fā)急性發(fā)作。非典型細菌持續(xù)、輕度的感染可能引起前炎癥狀態(tài)，導致氣道重構以及對特應質(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合成酶啟動子-444C基因型攜帶者白三烯調(diào)節(jié)劑反應好

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%，占哮喘疾病負擔30~40%可能為激素依賴或激素抵抗，與有反應的中性粒細胞性炎癥或無反應的持續(xù)性嗜酸粒細胞炎癥有關相關因素有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，特應性較少，有肺炎病史重度哮喘中，早發(fā)型（<12歲）特

11、應質(zhì)較強，病程較長，LTE4水平較低，嗜酸粒細胞較少。遲發(fā)型較少見，嗜酸粒細胞較高，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)作哮喘患者的危險因素有女性、此前急性發(fā)作（OR 6.33）、反復感染、變應原接觸、基線FEV1低、嚴重的鼻炎-鼻竇炎、心理障礙同時暴露于感染和變應原

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)物相關哮喘阿司匹林哮喘過敏性哮喘職業(yè)性哮喘運動性哮喘炎癥表型哮喘嗜酸性中性少粒細胞性分子表型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標準）,一般特點,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胞性哮喘等重疊，應注意鑒別。,,經(jīng)常反復發(fā)生嚴重的哮喘急性發(fā)作肺功能指標變異性大，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)濟狀況差，患精神疾?。ㄈ缫钟簟⒔箲]）可能與本表型有關,易惡化哮喘（exacerbation-prone）,臨床特點,部分哮喘患者盡管正使用β受體激動劑，也沒有明確的嗜酸粒細胞或感染相關炎癥的證據(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陽性反應更少平均血清IgE水平更低危險因素：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,臨床特點,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）,肺功能受損更嚴重臨床上常與觸發(fā)物相關哮喘表型如職業(yè)性哮喘、阿司匹林誘導哮喘、呼吸道感染誘導的哮喘、月經(jīng)相關哮喘重疊存在,一般特點,臨床特點,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)性哮喘患者應盡早脫離相關職業(yè)環(huán)境

16、，阿司匹林誘導哮喘,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)物相關表型,阿司匹林誘導哮喘,占成人發(fā)病哮喘的9－15％目前有超過250種物質(zhì)被證明可以導致職業(yè)性哮喘根據(jù)發(fā)病機制不同分為免疫和非免疫機制相關的哮喘,接觸工作場所的觸發(fā)物與哮喘發(fā)病密切相關有助于診斷,一般特點,臨床特點,治療建議,早期診斷是關鍵；盡早脫離相關工作環(huán)境,職業(yè)性哮喘（OA）,運動誘發(fā)哮喘（EIA）,

17、Haldar：哮喘表型分類,k-means聚類法多元數(shù)學模型。聚類的變量包括：特應性、癥狀評分、痰嗜酸性粒細胞計數(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)性特應性哮喘、肥胖性非嗜酸粒細胞性哮喘、良性哮喘。二級保健組（n=187，難治性哮喘）：早發(fā)性特應性哮喘、肥胖性非嗜酸粒細胞性哮喘、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個臨床特征變量中篩選出34個核心變量，根據(jù)這些變量將哮喘分出5種有明顯特點的臨床表型。,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,輕度特應性哮喘,輕-中度特應性哮喘,遲發(fā)非特應性哮喘,重度特應性哮喘,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 個以上參數(shù)篩選出34個參數(shù)， 肺功能是主要參數(shù),問題,究竟有多少表型？如何達到共識？中國哮喘人群表型有何特點？,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)誘導痰炎細胞類型分類來區(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：以正常對照組誘導痰粒細胞分類的第95百分位數(shù)作為臨界點哮喘的炎癥表型分成4型：嗜酸粒細胞性哮喘（嗜酸性粒細胞＞1.01%中性粒細胞性哮喘（中性粒細胞＞61%）少粒細胞性哮喘（

22、嗜酸性粒細胞<1.01%，中性粒細胞<61% ）混合粒細胞性哮喘（嗜酸性粒細胞＞1.01%，中性粒細胞＞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嗜酸性粒細胞性哮喘40.9%中性粒細胞性哮喘 20.4%少粒細

24、胞性哮喘31.2%混合粒細胞性哮喘7.5%Nadif R根據(jù)患者外周血粒細胞分類計數(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胞增多特應性和非特應性哮喘嗜酸粒細胞均可能增高嗜酸粒細胞增多者對激素和支氣管舒張劑反應較好，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胞仍持續(xù)增高以嗜酸粒細胞指導哮喘治療是一種有效的策略（誘導痰或BALF EOS<2%）中性粒細胞型研究不多，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)天然免疫反應有關IL-8、MPO酶、LTB4水平高對激素反應差，大環(huán)內(nèi)酯類有效粒細胞缺乏型（paucigranulocytic）存在多種細胞，但浸潤少可能與強有力的激素抑制有關,Handoyo S,et al.Asthma phenotype.Current Allergy and asthma Report 2009;9:439,重癥哮喘的炎性細胞和炎性蛋白,方法：242例重癥哮喘采集誘導痰標本，測定細胞計數(shù)、

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

29、加2倍以上。以哮喘嚴重程度分層，有6~9種炎性蛋白增加2倍以上。以粒細胞分層， ELISA 顯示在中性粒細胞>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，并與中性粒細胞計數(shù)正相關。,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,對炎癥表型進行了大量研究，特別是采用誘導痰技術。已證實具有嗜酸粒細胞性和非嗜酸粒細胞性炎癥表型的患者對ICS的臨床反應不同，而炎癥標志物也可能作為ICS減量后評估急性發(fā)作風險的預測指標。炎癥表型在一定的時間內(nèi)似乎相對比較穩(wěn)定。目前臨床上很少有合格的誘導痰實驗室，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,,炎性細胞增高型,炎性細胞不增高型,嗜酸粒細胞優(yōu)勢型,中性粒細胞優(yōu)勢型,其他細胞為主型,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

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

33、病理生理機制的關聯(lián)性,哮喘存在數(shù)種不同的類型（變應性、非變應性和內(nèi)源性），某些患者可合并存在。變應性哮喘由變應原引起，由Th2免疫反應介導。非變應性哮喘可由數(shù)種因素引起，如大氣污染、感染等，主要由非Th2免疫細胞介導。多種基因與哮喘發(fā)病有關。,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/表型關系及病理生理之間的聯(lián)系，在病理和基因

34、型的基礎上更好地進行臨床表型分類不同種族不同人群基因易感性不同，應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測個體或亞群治療反應、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),無論是當前的還是未來的治療，哮喘的反應性均存在顯著的異質(zhì)性ICS似乎主要針對嗜酸粒細胞性氣道炎癥，根據(jù)誘導痰嗜酸粒細胞計數(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表型指導的哮喘治療的有效性，未來的靶向生物治療將進一步證實其重要性,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與展望,基于嚴重程度的治療策略,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 語,不同的哮喘表型如臨床表現(xiàn)、觸發(fā)物相關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，可以預測治療反應和長期轉(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