摘要
哮喘的特征在于气道平滑肌(ASM)区域增加(ASM区域)。本研究探讨哮喘严重程度和持续时间等因素与ASM的关系区域.
基底膜(PBM)和ASM的周长区域大小气道横切面测量事后剖析致死性哮喘(n = 107)和非致死性哮喘(n = 37)以及对照组(n = 69)的病例。ASM (ASM)的厚度区域/PBM)进行多因素线性回归比较。
当所有航空公司都被认为在一起时,ASM区域/ PBM(以毫米)在非常规中增加(中位数0.04;第0.013-0.051; p = 0.034)和哮喘致命病例(0.048; 0.025-0.078; p <0.001)与对照(0.036; 0.024-0.042).与非哮喘哮喘,ASM的病例相比区域/ PBM在大(P <0.001)和培养基(P <0.001)的致命哮喘的情况下更大,但不小,气道。asm.区域/ PBM与哮喘的持续时间无关,哮喘发作的年龄,性别或吸烟。发现,除了由于采样策略而导致的学习中心没有影响。
ASM层的厚度在哮喘中增加,与哮喘的严重程度有关,但不是其持续时间。
气道平滑肌(ASM)层面积(ASM区域),在哮喘病例中可增加5倍1.这事后剖析卡罗尔的研究et al。2表明,患有临床温和或中度严重严重哮喘的人的ASM层的厚度小于死亡哮喘的患者,患有临床严重疾病的患者。这表明哮喘严重程度与ASM之间的关系区域.在活检研究中,区分重度和轻度/中度哮喘的唯一结构改变是ASM区域3.,4.除了临床严重程度,许多其他因素,如性别、年龄、吸烟、治疗、哮喘发病年龄及其持续时间,都可能与ASM有关区域.白et al。5研究了年龄对ASM的影响区域和平滑肌和细胞外基质的相对面积分数通过比较具有致命哮喘的较小(17-23 YRS)和较大的(40-49年)成年人。年龄较大的亚马逊量更大相对纠正ASM层内平滑肌分数后的致命哮喘的较小受试者。
墨尔本对哮喘的纵向研究患儿童轻度和严重哮喘的患者6.一般而言,个人倾向于从儿童到中年表现出稳定的临床严重程度。同样,已显示肺功能的减少,以持续到童年到成年期的症状7.这些研究表明哮喘的严重程度可能在生命的早期就确定了。因此,我们假设ASM区域与年龄或哮喘持续时间无关,而是与哮喘的严重程度有关。通过对来自六个研究中心的大量哮喘病例和对照受试者的ASM层厚度进行检测,验证了这一假设。
材料和方法
有关方法的进一步细节可在线补充材料提供。
主题
事后剖析来自六个组织库中的受试者或没有哮喘的组织(表1⇓)进行了研究。这些研究包括致命性哮喘的前瞻性研究2;哮喘管理和死亡率的研究8;气道发育的研究9;致命哮喘的研究10;新西兰致命哮喘的研究11;以及对致命哮喘的加拿大研究12.受试者分为:对照组(非呼吸性死亡;哮喘病史除外);非致命性哮喘(因非呼吸系统原因造成的死亡;有哮喘病史);或致命哮喘(死亡原因与致命哮喘发作一致;既往有哮喘病史)。这些研究和合作分析获得了参与中心的机构伦理委员会和查尔斯·盖尔德纳爵士医院(澳大利亚奈德兰)人类研究伦理委员会的批准。记录了人口统计学数据,包括死亡年龄、性别和吸烟史(如有)、哮喘症状频率、哮喘持续时间、哮喘发病年龄和目前的治疗要求。吸烟被分为:长期吸烟者(目前或曾经吸烟); or never-smoker (at time of death).
哮喘严重程度得分
根据全球哮喘倡议(GINA)的指导方针,有哮喘病史并有相关信息的人被划分为与死亡原因无关的哮喘严重程度类别。13.如果受试者被归类为具有严重的哮喘,如果他们使用口服皮质类固醇,报告哮喘(永远)的住院或有日常症状。如果他们没有上述情况,受试者被归类为具有中度哮喘,但在大多数日子或晚上有症状(> 3天·星期−1),经常使用吸入性皮质激素或在大多数白天或晚上使用缓解药物。因此,其余病例被归类为轻度。
组织制备和测量
事后剖析通过膨胀或浸渍来固定组织(从整个肺部到解剖气道或薄壁)。航空公司在一些中心系统地进行了自我抽样2,9,12,并由病理学家自行决定用于诊断目的8,10,11.如果在肉眼或显微镜下有肺损伤或疾病(如肺炎)的证据,则排除病例。在4或5 μm厚处切开大小气道切片,用苏木精和伊红染色或采用Masson或Gomori三色技术染色。在气道各横切面进行平面测量以测量基底膜(PBM)的长度,平面测量或点计数法测量ASM区域14.
分析
使用SPSS 13.0 (SPSS, Chicago IL, USA)进行分析,主要针对ASM区域纠正PBM作为气道大小的标记。作为ASM区域/ PBM通常没有分布,数单变量差异10asm.区域使用ANOVA和TUKEY测试测试哮喘类别之间的PBM后HOC.相关性使用皮尔逊相关性进行检验。类别之间的关联采用卡方检验。在多变量分析中,采用一般线性模型考察研究中心、年龄、哮喘持续时间、哮喘发病年龄、性别、哮喘组和PBM对ASM的影响区域/ PBM(对数转换)。对小气道(PBM<4 mm)、中气道(PBM 4 - 10 mm)或大气道(PBM>10 mm)进行重复分析。<5%的概率被认为是显著的,并调整了r2呈现。
结果
这些病例的基本特征见表2⇓.有213名受试者可以进行分析。所有案例都没有临床数据(表2⇓).3个病例组的年龄分布相似,但哮喘组中女性相对较多(p = 0.013)。在57例有资料的病例中,非致死性哮喘与临床轻、中度哮喘、致死性哮喘与临床重度哮喘之间存在很强的相关性(χ 2 = 15.3;p < 0.001)。在吸烟(99例可获得的信息)、年龄、发病年龄或哮喘持续时间方面,组间无显著差异。
同时考虑所有气道(图1a)⇓),厚度(ASM区域在非常规中增加了ASM(0.040毫米的中位数; 0.013-0.051 mm; p = 0.034)和哮喘致命病例(0.048 mm; 0.025-0.078 mm; p <0.001)(0.036 mm; 0.024-0.042 mm)。致命和非哮喘的哮喘病例没有显着差异(p = 0.105)。asm.区域/ PBM随着航空大小的增加和ASM的关系区域/PBM和哮喘组的气道大小如图1b-d所示⇓.在非致命哮喘病例中,与对照组相比,ASM区域/PBM在大气道(p = 0.001)、中气道(p = 0.003)和小气道(p = 0.001)显著增加。在致命的哮喘病例,ASM区域/PBM在各气道大小组中均高于对照组(p<0.001),在大中型气道中也高于非致命哮喘病例(p<0.001),但在小气道中则没有(p = 0.399)。单因素分析显示,吸烟与性别有关,而与吸烟无关。asm.区域/PBM与年龄相关性弱(r2 = 0.166; p = 0.041) and with duration of asthma (r2 = 0.226; p = 0.032), but not with age at onset of asthma (r2= 0.081;p = 0.78)。当气道按大小分组时,这些关系和组间差异是相似的。哮喘组分析显示了年龄的影响(图2)⇓)在非哮喘的非肝脏病例中(r2 = 0.387; p<0.001). However no effect of age was apparent for controls or fatal asthma cases.
一般线性模型的结果总结在表3中⇓.原始模型解释了ASM中50%的方差区域/ PBM。只有受试者群(对照或非致症或致命哮喘)对ASM显示出显着影响区域/ PBM。年龄,性别或吸烟没有显着效果,年龄,哮喘组或吸烟之间没有显着的相互作用。在单独的模型中,在ASM上观察到哮喘发作时哮喘或年龄的持续时间的影响区域/ PBM。如果PBM包含在模型中,它对ASM具有强烈的独立影响区域/ PBM(P <0.001),但没有显着改变其他变量的效果。当分别分别分析非致哮喘病例时,ASM的年龄的显着但弱效应区域/所有航空公司的PBM(r2 = 0.06; p = 0.044) and a stronger effect if the analysis was confined to adults aged 21–60 yrs (r2 = 0.255; p = 0.046). There was no effect of age in the fatal asthma or control groups.
讨论
在本研究中,ASM层的厚度(ASM区域/PBM)在哮喘病例中比对照组增加,致命哮喘(临床严重)病例比非致命哮喘(临床轻度或中度严重)病例增加。在多变量分析中,这与哮喘持续时间、发病年龄、吸烟或性别无关。这些发现表明,ASM层厚度的增加在哮喘自然史的早期阶段就存在,并可能决定临床严重程度。
我们发现临床严重程度和哮喘组(非致命或致命哮喘)之间的良好关系。哮喘的潜在严重程度通常在长期内恒定6,7并且来自本研究的数据表明ASM厚度和哮喘严重程度相关。最先前的研究在分类为致命或非致命性哮喘的情况下检查了ASM,但尚未报道临床严重程度1.在生命期间研究的轻度至中等病例中,只能获得小的活组织检查样本3.,15.这些研究一致表明,相对的ASM区域哮喘增加,至少三项研究表明,从哮喘严重病例中占ASM杰出的温和/中等量3.,4,16.本研究中哮喘的临床严重程度以GINA指南为基础13并使用了这些数据事后剖析用例。肺功能数据对纳入模型的足够多的受试者没有评估价值。因此,严重程度可能被普遍低估,因为病例是按最严重的标准分类的。肺功能异常的存在将使更多的受试者进入更严重的类别。然而,即使在没有肺功能数据的情况下,评分为严重的非致命病例与评分为轻到中度的非致命病例显示出相似的ASM数量(图E1)。
ASM层的厚度与发病年龄和哮喘持续时间无关。这增加了一种可能性,即ASM层的厚度是在哮喘过程的早期确定的。虽然哮喘的严重程度与肺功能有关6,7,本研究无法评估肺功能、哮喘严重程度与ASM厚度之间的关系。还有人发现哮喘持续时间和肺功能之间存在联系17年龄与气道壁厚度之间,ASM的变化趋势相似5.在本研究中,在非致哮喘组中的单变量分析中发现了ASM厚度和年龄之间的关系。在一般线性模型中同一组在同一组中的总体效果小。年龄的效果可能相对于严重程度的效果很小,因此,在轻度至中等严重程度的情况下只有明显。
如果模型中包含PBM(气道大小的标志),则没有观察到年龄的影响。虽然我们发现,如果只对特定气道大小组进行分析,结果是相似的,但由于小气道比大气道有更薄的ASM层,因此有可能因气道大小而混淆。儿童的气道更小,与成人在同一解剖位置的气道的ASM层更薄9.虽然本研究包括在广泛的范围内(10-> 80年)的情况,但只有13岁的儿童<15岁,对于单独分析而言太少。局限于成年人的分析表明,在非致哮喘病例中的年龄更强烈。因此,不能排除对ASM层的厚度的较小效果不能排除。ASM有一个小幅增加区域在非致死性哮喘组中。在对照组中,随着年龄的增长没有变化,这表明衰老本身不会增加ASM的厚度。非常见性哮喘组中的效果可能是显而易见的,因为与基质沉积或ASM细胞增大或随着时间的推移可能有关的细微变化,而且对于温和的重塑的背景,可以辨别出来,而在哮喘的致命情况下,这些细微的变化可以通过这种情况显示的标记重塑掩盖。
本研究的结果和哮喘严重程度的稳定性从儿童早期到中年在纵向研究表明,ASM层厚度的增加哮喘是一个早期事件的变化与哮喘和可能的持续时间非常小。ASM层厚度的增加可能发生在哮喘最初症状出现的时候或之前。一项研究表明,儿童哮喘的一些炎症和重塑变化(基底膜厚度增加)发生在2-5岁18,最近的一项研究19已经显示了气道墙内的ASM面积分数,并增加了8-14岁儿童的ASM细胞数量,与对照相比。需要前瞻性研究来确定哮喘中增加ASM厚度的起源。
本研究中检查的数据来自六个中心,每个中心收集、固定、包埋和切片组织样本,并测量切片中的气道尺寸(表1)⇑).因此,该中心本身的效果可能会占组之间的差异,并且在单变量分析上,在ASM上的中心存在显着影响区域/ PBM。发现这种效果是由于每个中心使用的采样策略的差异。有些中心机会主派上采样小型气道8,10,11,而其他系统地采样大型和小型气道2,9,12.珀斯(澳大利亚)中心在组织块上取样所有可用的小型气道,而卡尔加里(加拿大)中心只沿三个轴向路径采样小型气道,导致与其他中心相比大的气道比大型气道相对较少。中心之间的差异仅存在于小型气道中,这些气道受到这些抽样策略的影响20..但是,ASM之间的关系区域珀斯和卡尔加里中心的PBM几乎是相同的,这两个中心都抽样了所有可用的大大小小的气道20..各中心之间的固定,测量和染色技术也存在差异。一些肺通过通货膨胀和其他没有通货膨胀来固定。这已显示对气道墙壁区域或PBM没有显着影响20.,21.使用点计数或平面图提供相同的结果提供了所提供的适当校准,并且测量相同的感兴趣区域。参与本研究的中心常规校准测量装置。在点计数或平面图测量中包括的感兴趣区域受组织厚度(由于重叠),放大和组织染色的影响。初步实验确定ASM层由不同的污渍相同地定义,并且通过平面率和点计数在3-4μm的组织截面中,厚度为40×。在所有情况下,ASM层由肌肉的内边缘和外边缘定义,而不是结缔组织。
本研究的另一个潜在限制是缺乏所有受试者的临床信息,如表2所示⇑.一般线性模型包括所有受试者,检验了年龄(但不包括哮喘持续时间或发病年龄)和病例组(对照组或非致命性或致命性哮喘)对ASM层厚度的影响区域/ PBM)。就像模型限制为较小的数字,通过哮喘持续时间的数据,哮喘发作的年龄和吸烟,观察到哮喘厚度上的时间对ASM厚度的影响。
吸烟已被证明以多种方式对哮喘产生不利影响。患有哮喘的受试者冒烟显示对皮质类固醇的反应22,增加的症状23,肺功能下降,肺功能下降更大24,25.然而,我们没有检测到ASM厚度吸烟的任何影响。
我们发现在ASM层的厚度上没有发现哮喘发病或持续时间的影响。以前的研究表明肺功能持续时间的效果17.还提出了哮喘未经治疗的时间长度与肺功能相反26.因此,在固定气流阻塞的程度上反映了ASM厚度16,这些研究提出了ASM重塑可能随时间增加的可能性,特别是没有治疗的时间。但是,没有对ASM尺寸的前瞻性研究支持这种观点。在哮喘的儿童中,吸入皮质类固醇的治疗没有改善肺功能下降27.已有研究表明,大剂量吸入皮质激素可减少网状基底膜的厚度27,28.治疗能够逆转ASM重塑的程度尚不清楚。哮喘中炎症和纤维化的存在以及持续性炎症与纤维化发展的关联导致了这样一种观点,即炎症是哮喘的主要事件,并最终导致气道重塑,包括细胞外基质蛋白(如胶原蛋白)的上皮下沉积,,增加了ASM。目前的研究表明,ASM的增加可能与炎症无关,或者至少,持续的炎症不会导致哮喘患者ASM厚度的逐渐增加。
总之,尽管ASM层的厚度与哮喘的临床严重程度有关,但它似乎与哮喘的持续时间无关。这表明ASM的重塑是哮喘自然史中的一个早期事件,可能是决定哮喘严重程度的一个因素。
支持声明
本研究得到了国家卫生和医学研究委员会(NHMRC;堪培拉,澳大利亚)的支持(ID 346301)。NHMRC支持儿科生长研究(悉尼)和维多利亚哮喘死亡率研究。T.R.BAI由加拿大卫生研究院(加拿大渥太华)提供支持(授予1371894)。SãoPaulo哮喘学习得到巴西国家研究委员会(巴西巴西州巴西)的支持。A.L. James由NHMRC(ID 446800)支持。
感兴趣的语句
可以找到M.J.亚伯森的兴趣表www.www.qdcxjkg.com/misc/statements.dtl
致谢
死者案例中的组织标本由维多利亚时代官员,G. Johnstone的办公室(澳大利亚)提供,为维多利亚时代的哮喘死亡率研究。
脚注
这篇文章有补充材料可从www.www.qdcxjkg.com
- 已收到2008年11月30日。
- 接受2009年3月5日。
- ©ers Journals Ltd