哮喘表型的基础与临床研究.ppt

哮喘表型的基础与临床刘春涛刘春涛四川大学华西医院四川大学华西医院基因型和表型维基百科:l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l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l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喘息呼吸困难呼吸困难胸闷胸闷 胸痛胸痛咳嗽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.Asthma phenotypes in adults and clinical implications.Expert Rev Respir Med.2009 Dec;3(6):607-25哮喘治疗反应的差异lPranabashis Haldar,et al.Mepolizumab and Exacerbations of Refractory Eosinophilic Asthma.N Engl J Med 2009;360:973-84.lParameswaran Nair et al.Mepolizumab for Prednisone-Dependent Asthma with Sputum Eosinophilia.N Engl J Med 2009;360:985-93.lDr.Stanley Szefler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.Lancet 2008;372(9643):1065lDe Jongste 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。AJRCCM 2009;179:93首先，什么是哮喘首先，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简单化了GINA 2009：哮喘表型l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l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l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Global Initiative for Asthma.Global Strategy for Asthma Management and Prevention 2009影响哮喘表型的因素l特应性l非特应性l哮喘前喘息l炎性调节物优势型l阿司匹林敏感性l运动性l重度哮喘l易于急性发作（flare-prone）Handoyo S,et al.Asthma phenotype.Current Allergy and asthma Report 2009;9:439特应质特应性哮喘l占哮喘人群略多于50%l年龄较小，但成人哮喘也有相当比例l男性居多l对激素反应较好lFEV1较高非特应性哮喘l女性居多l年龄较大l病情较重l对激素需求量较大l阿司匹林哮喘比例较大，鼻息肉较常见l常见触发因子为感染、刺激物、GERD。紧张、运动其他l特应性哮喘诱导痰中性粒细胞较多l趋化因子和Treg无差异l气道病理改变相似哮喘前喘息pre-asthma wheezingl从不/偶尔喘息l短暂的早发喘息l迟发喘息6%（ALSPAC研究）15%（Tucson研究）是一种哮喘前表型l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l成人哮喘急性发作50%，儿童8085%与病毒感染有关l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（HRV C）与哮喘急性发作关系最大。l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l是最明确的触发因素相关哮喘表型l在重症哮喘更常见，尤其是女性lTENOR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l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l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l占哮喘患者510%，占哮喘疾病负担3040%l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l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lNHLBI SARP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l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（Flare prone）l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l频繁急性发作哮喘患者的危险因素有女性、此前急性发作（OR 6.33）、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l同时暴露于感染和变应原，OR 19.4Green：哮喘表型分类l临床或生理表型临床或生理表型+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l触发物相关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l炎症表型哮喘炎症表型哮喘+嗜酸性+中性+少粒细胞性l分子表型分子表型+Th2 vs non Th2Green RH,et al.Asthma;defining of the persistent adult phenotypes.Lancet 2006;368:804-813 占哮喘人群的占哮喘人群的10，尽管比例不高，但由于病情重，治疗棘手，占用了近，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。的哮喘卫生资源。重症哮喘重症哮喘（满足任一主要条件或两条以上次要条件，满足任一主要条件或两条以上次要条件，ATS标准）标准）一般一般特点特点诊断断治治疗建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：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：“固定性固定性”气道阻气道阻塞哮喘、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。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：主要条件：次要条件：次要条件：需长期需长期OCS需要包括需要包括 ICS在内，两种以上的控制用药在内，两种以上的控制用药需长期使用大剂量需长期使用大剂量ICS规律使用规律使用SABA有持续的气道阻塞有持续的气道阻塞常因病情需要看急诊或加用常因病情需要看急诊或加用OCSCS减量病情恶化减量病情恶化发生过致死性哮喘发生过致死性哮喘经常反复发生严重的哮喘急性发作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）可能与状况差，患精神疾病（如抑郁、焦虑）可能与本表型有关本表型有关易恶化哮喘（exacerbation-prone）临床床特点特点部分哮喘患者尽管正使用部分哮喘患者尽管正使用受体激动剂，也没有明受体激动剂，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。检查发现有明显的气流受限。慢性气流受限哮喘慢性气流受限哮喘与肺功能正常的哮喘患者相比，具有慢性气流受限与肺功能正常的哮喘患者相比，具有慢性气流受限的哮喘的哮喘常发生在男性常发生在男性皮肤针刺试验阳性反应更少皮肤针刺试验阳性反应更少平均血清平均血清IgE水平更低水平更低危险因素：老年、男性、黑种人、吸烟、阿司匹林危险因素：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不耐受、以及病程长的哮喘患者一般一般特点特点临床床特点特点治治疗建建议可选用可选用ICS，但其对肺功能的长期影响不确定，但其对肺功能的长期影响不确定通常指通常指CS治疗无效的哮喘，常规治疗无法达到哮喘治疗无效的哮喘，常规治疗无法达到哮喘临床控制水平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完全激素抵抗的患者很少，多数为相对激素抵抗患者基础患者基础FEV1预计值预计值70使用泼尼松使用泼尼松40mg/d治疗治疗2周后，周后，FEV1教治疗前改教治疗前改善小于善小于15支气管舒张试验阳性支气管舒张试验阳性 非嗜酸性粒细胞性哮喘对非嗜酸性粒细胞性哮喘对CS的治疗反应差，注意鉴的治疗反应差，注意鉴别别一般一般特点特点临床床特点特点治治疗建建议相对激素抵抗者，加大相对激素抵抗者，加大CS剂量或选用其他类型的抗剂量或选用其他类型的抗炎药物如炎药物如LTRA，可改善症状，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关哮喘重叠存在一般一般特点特点临床床特点特点治治疗建建议根据触发因素的不同，选用不同的治疗：如职业性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，阿司匹林诱导哮喘患者应尽早脱离相关职业环境，阿司匹林诱导哮喘哮喘,采用阿司匹林脱敏或白三烯受体调节剂治疗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患者常伴有慢性鼻窦炎和鼻息肉特应性不明显特应性不明显常伴明显的嗜酸性粒细胞性炎症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肺组织及尿中白三烯浓度增高CS治疗反应差治疗反应差阿司匹林过敏的病史有助于诊断阿司匹林过敏的病史有助于诊断临床床特点特点治治疗建建议白三烯受体调节剂有效白三烯受体调节剂有效阿司匹林诱导哮喘阿司匹林诱导哮喘占成人发病哮喘的占成人发病哮喘的915目前有超过目前有超过250种物质被证明可以导致职业性哮喘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根据发病机制不同分为免疫和非免疫机制相关的哮喘喘接触工作场所的触发物与哮喘发病密切相关有助于接触工作场所的触发物与哮喘发病密切相关有助于诊断诊断一般一般特点特点临床床特点特点治治疗建建议早期诊断是关键；尽早脱离相关工作环境早期诊断是关键；尽早脱离相关工作环境职业性哮喘（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（发作时间短鸣音等，程度轻重不一、可自行缓解（发作时间短暂）暂）90%的哮喘病人喘息症状随运动量增加而加重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部分病人运动是诱发哮喘发作的唯一因素多数多数EIA病人接触变应原或呼吸道感染等因素也可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运动激发试验（金标准）：运动前后肺功能的变化FEV1 或或PEF下降下降15%阳性阳性临床床特点特点诊断断治治疗建建议多数患者运动前吸入常规量多数患者运动前吸入常规量2受体激动剂或长期受体激动剂或长期LTRA治疗可预防治疗可预防 运动诱发哮喘运动诱发哮喘（EIA）Haldar：哮喘表型分类lk-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。l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。l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。l第三个人群（n=68，难治性哮喘为主）Haldar 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哮喘的临床表型哮喘的临床表型l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：哮喘表型分类哮喘表型分类Moore WC,et al.Identification of asthma phenotypes using cluster analysis in the severe asthma research program.AJRRCCM 2010;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Moore WC et al.Am.J.Respir.Crit.Care Med.2010;181:315从从600 个以上参数筛选出个以上参数筛选出34个参数，个参数，肺功能是主要参数肺功能是主要参数问题l究竟有多少表型？l如何达到共识？l中国哮喘人群表型有何特点？Green RH,et al.Asthma;defining of the persistent adult phenotypes.Lancet 2006;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（Simpson JL等）l对象：93名非吸烟哮喘患者和42名健康人l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：l嗜酸粒细胞性哮喘（嗜酸性粒细胞1.01%l中性粒细胞性哮喘（中性粒细胞61%）l少粒细胞性哮喘（嗜酸性粒细胞1.01%，中性粒细胞61%）l混合粒细胞性哮喘（嗜酸性粒细胞1.01%，中性粒细胞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 RJ,Postma DS,Kauffman HF,et al.Accuracy of eosinophils and eosinophil cationic protein to predict steroid improvement in asthma.Clin Exp Allergy,2002,32:1096-1103.四种炎症表型所占比例Simpson JLl嗜酸性粒细胞性哮喘40.9%l中性粒细胞性哮喘 20.4%l少粒细胞性哮喘31.2%l混合粒细胞性哮喘7.5%Nadif R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 Simpson JL,Scott R,Boyle MJ,et al.Inflammatory subtypes in asthma:assessment and identification using induced sputum.Respirology,2006,11:54-61.Nadif R,Siroux V,Oryszczyn MP et al.Heterogeneity of asthma according to blood inflammatory patterns.Thorax,2009,64:374-380.Simpson JL：03%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嗜酸粒细胞型l2030%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l特应性和非特应性哮喘嗜酸粒细胞均可能增高l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l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l以嗜酸粒细胞指导哮喘治疗是一种有效的策略（诱导痰或BALF EOS2%）中性粒细胞型中性粒细胞型l研究不多，比例不清l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lIL-8、MPO酶、LTB4水平高l对激素反应差，大环内酯类有效粒细粒细胞缺乏型（胞缺乏型（paucigranulocytic）l存在多种细胞，但浸润少l可能与强有力的激素抑制有关Handoyo S,et al.Asthma phenotype.Current Allergy and asthma Report 2009;9:439重症哮喘的炎性细胞和炎性蛋白l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，Western blot,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。l结果：以诱导痰粒细胞分层：嗜酸粒细胞 2%，中性粒细胞 40%。l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。l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69种炎性蛋白增加2倍以上。l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MIP 3a/CCL20显著增加，并与中性粒细胞计数正相关。Hastie et al.Analyses of asthma severity phenotypes and inflammatoryproteins in subjects stratified by sputum granulocytesAllergy Clin Immunol 2010;125:1028-36.)GINA 2009：哮喘炎症表型l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。l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。Global Initiative for Asthma.Global Strategy for Asthma Management and Prevention 2009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l 分型方法：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l 治疗建议：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引起，由Th2免疫反应介导。非变应性哮喘可由数种因素引起，如大气污染、感染等，主要由非Th2免疫细胞介导。多种基因与哮喘发病有关。Hye Young Kim，et al.nature immunology 2010;11(7):577未来方向l研究哮喘基因型、环境暴露、基因型/表型关系及病理生理之间的联系，在病理和基因型的基础上更好地进行临床表型分类l不同种族不同人群基因易感性不同，应将表型分组与等位基因高共享率联系起来，探索表型-基因型疾病分类方法l更好地诊断和预测个体或亚群治疗反应、发展新的靶向治疗基于表型的哮喘治疗策略：现有的证据l无论是当前的还是未来的治疗，哮喘的反应性均存在显著的异质性lICS似乎主要针对嗜酸粒细胞性气道炎症，根据诱导痰嗜酸粒细胞计数调整ICS剂量是一种有效的策略l包括omalizumab在内的生物治疗非常有效，但主要局限于某些特定表型的哮喘患者l大环内酯类抗生素、抗真菌药物主要用于治疗其他疾病，但对某些表型的哮喘患者可能有效l已证实表型指导的哮喘治疗的有效性，未来的靶向生物治疗将进一步证实其重要性Sherif Gonem,et al.Evidence for phenotype-driven treatment in asthmatic patients Current Opinion in Allergy and Clinical Immunology 2011,11:381385哮喘治疗策略的演进与展望基于严重程度的治疗策略基于控制水平的治疗策略基于气道炎症的治疗策略临床表型炎症表型基因型基于哮喘表型的治疗策略结 语l不同的哮喘表型如临床表现、触发物相关以及炎症表型之间有重叠（overlap）并相互影响（interplay）l区分不同的哮喘临床表型，可以预测治疗反应和长期转归，制订更加合理、有效和安全的治疗手段l对不同表型的哮喘，应当在标准化治疗的基础上尽可能做到个体化治疗l尽管存在多种哮喘表型，但ICS以及ICS/LABA仍然是当前最有效的治疗药物谢 谢