摘要
慢性阻塞性肺疾病(COPD)嗜酸性粒细胞炎症预测对治疗的反应,特别是皮质类固醇。我们前瞻性地研究了COPD嗜酸性粒细胞性炎症的性质,以检查这种表型的稳定性及其在急性加重期间的动态变化,以及它与临床表型、急性加重和感染的关系。
127例年龄在40-85岁之间的中度至重度COPD患者在稳定就诊期间和恶化后72小时内重复进行血液和痰采样,持续1年。
血液中嗜酸性粒细胞≥2%在基线时普遍存在,并且预测两种情况在全年中主要增加稳定状态的嗜酸性粒细胞(曲线下面积0.841,95% CI 0.755-0.928),并在加重时增加嗜酸性粒细胞炎症的风险(OR 9.16;p < 0.001)。急性加重时嗜酸性粒细胞≥2%,稳定就诊时嗜酸性粒细胞优势与较低的急性加重时细菌存在风险相关(OR 0.49;p=0.049, OR 0.25;分别为p = 0.065)。加重期的细菌感染具有很强的季节性(冬季与夏季OR 4.74;P =0.011),以嗜酸性粒细胞为主。
嗜酸性粒细胞炎症是慢性阻塞性肺病中一种常见且稳定的表型。稳定状态下的血液嗜酸性粒细胞计数可以预测未来炎症加剧时的性质,结合对季节变化的了解,为开发这一重要疾病的新治疗范式提供了基础。
摘要
COPD血液嗜酸性粒细胞水平可预测未来加重时炎症的性质,并可指导治疗http://ow.ly/W10o30dNQiq
简介
慢性阻塞性肺病(COPD)是全球死亡和发病的既定原因之一,预计到2030年将成为第三大死亡原因[1].目前COPD管理指南是基于气道阻塞、症状和加重频率[2].指南建议逐步管理,但没有充分考虑到这种衰弱性疾病的生物异质性。
嗜酸性炎症历来被认为是哮喘的一个特征,而嗜中性炎症则是COPD的典型特征。然而,最近的研究表明,嗜酸性粒细胞炎症在COPD患者的急性加重期和临床稳定期都存在[3.,4].痰中嗜酸性粒细胞差异计数为>3%是公认的气道嗜酸性粒细胞炎症的标记物,来自于报道的该组患者对皮质类固醇的增强反应[5,6].此外,气道和全身嗜酸性粒细胞计数之间有良好的关系[3.,4,7].此前有报道称,在慢性阻塞性肺病急性加重期(AECOPD), >2%血嗜酸性粒细胞截断值在鉴别>3%气道嗜酸性粒细胞方面具有很高的敏感性[3.],提示外周嗜酸性粒细胞是临床可获得的预测炎症表型的标记物。
在纵向ECLIPSE队列中,以2%的血嗜酸性粒细胞作为分界点,持续升高的血嗜酸性粒细胞被报道为一种常见发现[4],尤其是在较轻的疾病中,但没有样本显示病情加重。1 s内用力呼气量(FEV)与嗜酸性粒细胞关系的报告1)和加重频率的变化[4,8- - - - - -12],但新出现的证据表明,测量嗜酸性粒细胞具有临床相关性。例如,伴嗜酸性粒细胞性炎症的严重AECOPD与较短的住院时间有关[13].此外,嗜酸性粒细胞炎症与稳定期COPD患者和加重期COPD患者对类固醇治疗反应更大之间存在相关性[5,6,14- - - - - -16].
哮喘按气道嗜酸性粒细胞炎症分层治疗可降低病情加重率[17].年代ivaet al。[14]证明以气道嗜酸性粒细胞为目标的COPD治疗与严重恶化的显著减少有关。
因此,嗜酸性粒细胞性炎症是一种重要的COPD内型,但对其随时间的稳定性及其与炎症性质和加重病因的关系知之甚少。为了提高我们的理解,我们在AERIS (COPD急性加重和呼吸道感染)队列的二次分析中调查了这些因素,这是一项针对COPD患者的前瞻性纵向研究[18].
方法
研究设计和研究人群
AERIS研究是一项前瞻性、观察性队列研究,在南安普顿大学医院(Southampton, UK)进行,注册于ClinicalTrials.gov(标识符NCT01360398).研究方案及全部纳入/排除标准已于先前发表[18].协议摘要可在www.gsk-clinicalstudyregister.com(114378年标识符)。AERIS是根据赫尔辛基宣言和良好临床实践进行的,并得到了南安普顿和西南汉普郡研究伦理委员会的批准。所有参与者提供书面知情同意书。仅适用于经支气管扩张剂后肺活量测定伴FEV确诊为COPD的患者1≤预测和FEV的80%1/强迫肺活量(FVC) <0.7,有显著吸烟史(≥10包年)的前吸烟者或当前吸烟者纳入队列,招募时无哮喘患者[18].
在稳定状态下每月对患者进行随访,并在AECOPD症状出现72小时内复查。使用每日电子日记卡检测病情恶化。AECOPD的定义和严重程度如前所述[18,19].
嗜酸性粒细胞群和季节性的标准
嗜酸性粒细胞炎症定义为痰中嗜酸性粒细胞>3%,血液中嗜酸性粒细胞≥2%,与既往研究一致[3.,5,6,14,20.].为了研究血液嗜酸性粒细胞炎症随时间的稳定性,我们将受试者分为三组:主要(PE)、间歇性(IE)和很少(RE)嗜酸性粒细胞组。只有那些在12个月以上至少有3次(5次潜在)稳定就诊且血液结果有效的受试者被纳入组分析(n=99)。PE组定义为所有就诊时血液嗜酸性粒细胞≥2%或除一次外所有就诊时血液嗜酸性粒细胞<2%;RE组定义为所有就诊时血液嗜酸性粒细胞<2%或除一次外所有就诊时血液嗜酸性粒细胞≥2%;当上述标准均不满足时,定义IE组。
为了调查季节性对病情恶化的影响,我们将一年分为两个季节:冬季(10月至3月)和夏季(4月至9月)。
统计分析
采用双尾、Kruskal-Wallis、ANOVA、Chi-squared或Fisher精确检验(视情况而定)进行嗜酸性粒细胞组间差异的双变量分析。受试者操作曲线用于评估不同截断值对正确识别痰嗜酸性炎症的预测能力。使用类内相关系数(ICCs)来评估个体随时间变化的测量的可靠性。由于一些受试者在急性加重分析中多次出现,因此仅对每个受试者的第一次急性加重进行描述性分析,并使用条件逻辑回归进行二元结局(急性加重时存在/不存在不同病情)的多变量分析,包括受试者数量作为随机效应。除icc和条件逻辑回归使用Stata版本14 (StataCorp, College Station, TX, USA)外,所有分析均使用SPSS版本22 (IBM, Armonk, NY, USA)。所有这些分析都应该加以考虑事后因为它们没有在AERIS统计分析计划中预先指定。
结果
入组时的临床和炎症特征
在我们参与的队列中,痰中嗜酸性粒细胞炎症≥3%的患病率为33% (n=27),血液中≥2%的患病率为68% (n=86)。血液嗜酸性粒细胞(百分比和计数)与痰中嗜酸性粒细胞百分比呈中度强正相关(入组时ρ分别=0.463和0.581;p<0.001),并预测痰中嗜酸性粒细胞>3%(曲线下面积(AUC) 0.851, 95% CI 0.750-0.951和AUC 0.768, 95% CI 0.651-0.884) (图2).≥2%的血嗜酸性粒细胞切点敏感性为95.8%,特异性为31.8%。使用绝对细胞数(≥200细胞·μL1),而不是百分比,得出了相似的结果(表1).
![图2](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/50/4/1700853/F2.medium.gif)
入组时受试者血液嗜酸性粒细胞(计数和百分比)曲线下面积(AUC)的工作特征曲线预测入组时痰嗜酸性粒细胞>3% (n=68)。血液嗜酸性粒细胞计数:AUC 0.768, 95% CI 0.651-0.884;血液嗜酸性粒细胞百分比:AUC 0.851, 95% CI 0.750-0.951。
嗜酸性粒细胞表型随时间的稳定性
根据血液嗜酸性粒细胞≥2%,我们将患者分为三个纵向嗜酸性炎症表型组,发现在12个月的检查中,在有充分数据的99名患者中,57名(58%)属于PE组,16名(16%)属于IE组,26名(26%)属于RE组(表2).在三个纵向组之间,在入组时观察到的唯一显著差异是年龄、血液中性粒细胞和痰中嗜酸性粒细胞>3% (表2).PE组在第一年的加重率也有显著差异。纳入分析和排除分析的患者c反应蛋白(CRP)、6分钟行走试验(6MWT)和随访时间有显著差异(补充表E2)。为了评估血液嗜酸性粒细胞炎症的纵向稳定性,我们分析了该标记物在定义纵向表型方面的可靠性,发现在12个月的研究中,包括入学在内,血液嗜酸性粒细胞在个体中相对稳定(ICC 0.66, 95% CI 0.58-0.74)。
接下来,我们研究了单个时间点(入组)的嗜酸性粒细胞是否随着时间的推移成为PE组的有用预测因子(不包括入组的嗜酸性粒细胞炎症组的分类,n=78)。入组时的血液嗜酸性粒细胞(百分比和计数)可预测未来12个月是否属于PE组(AUC分别为0.841,95% CI 0.755-0.928和AUC 0.806, 95% CI 0.710-0.901) (图3).在接下来的12个月里,血液嗜酸性粒细胞临界值≥2%的敏感性为84.3%,特异性为48.1%。
![图3](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/50/4/1700853/F3.medium.gif)
受试者工作特征曲线与入组时血液嗜酸性粒细胞(计数和百分比)的曲线下面积(AUC)预测入组后12个月内以嗜酸性粒细胞为主的组(n=78)。血液嗜酸性粒细胞计数:AUC 0.806, 95% CI 0.710-0.901;血液嗜酸性粒细胞百分比:AUC 0.841, 95% CI 0.755-0.928。
血液嗜酸性粒细胞炎症组在加重和加重率
在所有有有效数据的急性加重病例中,痰和血液中嗜酸性炎症的患病率分别为23.9%(218例中52例)和49.7%(338例中168例)。血液嗜酸性粒细胞(百分比和计数)再次可预测急性加重时痰中嗜酸性粒细胞≥3% (AUC 0.735, 95% CI 0.654-0.817和AUC 0.729, 95% CI 0.650-0.809)(补充图E1)。
研究第一年RE组和PE组的中位(IQR)总加重率相似,但IE组较低(PE 2.04 (3.95), IE 1.02(2.00)和RE 2.47(3.22))。血液嗜酸性粒细胞≥2%加重率差异有统计学意义,PE组嗜酸性粒细胞加重率较高(PE 1.38 (2.99), IE 0.00 (0.99), RE 0.00 (0.99);p < 0.001)。
纵向嗜酸性粒细胞组在首次加重时无明显症状差异(COPD评估试验(CAT)和EXACT-PRO (www.exactproinitiative.com)),但加重时两组之间的中性粒细胞有显著差异(p=0.045), PE组不太可能存在细菌(p=0.044) (表3).纵向嗜酸性粒细胞表型与加重时嗜酸性粒细胞之间存在相关性,PE组加重时嗜酸性粒细胞≥2%的几率远高于RE组(OR 11.16, 95% CI 5.26-23.68;p < 0.001)。同样,嗜酸性粒细胞≥2%的受试者与入组时嗜酸性粒细胞<2%的受试者相比,嗜酸性粒细胞加重的几率高9倍(OR 9.16, 95% CI 4.10-20.47;p < 0.001)。
嗜酸性粒细胞加重的季节性
加重在冬季比夏季更常见(分别为217例和138例)。嗜酸性粒细胞≥2%加重的比例在夏季高于冬季;然而,每个季节嗜酸性粒细胞加重的数量相似(冬季217例中86例,夏季138例中82例)(图4).PE组在夏季和冬季有相似的加重率,而IE和RE组在冬季有更高的加重率(补充表E3)。
![图4](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/50/4/1700853/F4.medium.gif)
总和嗜酸性粒细胞相关加重的季节分布。a)血液嗜酸性粒细胞≥2%的总数量和加重数量。b)血液嗜酸性粒细胞≥2%的加重率,定义为在主要嗜酸性粒细胞、间歇性嗜酸性粒细胞和很少嗜酸性粒细胞的组中,嗜酸性粒细胞≥2%的加重率占总加重率的比例。
在调整了一些受试者多次加重的影响后,血液嗜酸性粒细胞≥2%的加重率在夏季比冬季高2.65倍(补充表E4)。
PE组与RE组相比,夏季组与冬季组相比,均与血液嗜酸性粒细胞≥2%加重的几率独立相关(OR 11.39, 95% CI 4.68-27.72;p<0.001, OR 2.57, 95% CI 1.37 ~ 4.85;分别为p = 0.003)。
然后我们重复这些分析,按嗜酸性粒细胞炎症纵向表型进行分层。与冬季相比,PE组夏季嗜酸性粒细胞≥2%加重的几率往往更大(OR 3.73, 95% CI 1.56-8.91;p=0.003)高于IE组和RE组(OR 2.00, 95% CI 0.32-12.59;p=0.460, OR 1.36, 95% 0.42 ~ 4.44;分别为p = 0.606)。
气道感染和嗜酸性粒细胞炎症
冬季非嗜酸性粒细胞加重数量的增加可能表明肺部微生物组的潜在变化是病毒和细菌感染的已知季节性影响的结果[19].因此,我们研究了在考虑急性加重时潜在致病微生物(PPMs)的存在时,季节性与血液嗜酸性粒细胞≥2%患病率之间的相关性是否仍然存在,并发现在考虑PPMs时,这种相关性并没有减弱(OR 2.39, 95% CI 1.29-4.41;p = 0.005)。
有有效数据的所有加重中有PPMs的占59% (n=320),首次加重中有61% (n=98)。我们研究了纵向嗜酸性粒细胞组首次加重时的PPM患病率,发现PPM患病率有显著差异;RE组PPMs(86%)比其他两组(PE和IE:分别为57%和55%;p = 0.044) (表3).在登记时,三组在微生物学方面没有发现这种关联(n=99;p = 0.952) (表2).有有效数据的41%的急性加重(n=305)和43.3%的首次急性加重(n=90)检测到呼吸道病毒(表3).我们发现嗜酸性粒细胞组在呼吸道病毒流行率方面没有显著差异,无论是在登记时或首次加重时(表2而且3.).
与RE组相比,PE组在加重时出现PPM的几率低75%,但这种相关性具有临界意义(OR 0.25, 95% CI 0.06-1.09;p = 0.065)。嗜酸性粒细胞性AECOPD出现PPM的几率比血液嗜酸性粒细胞<2%的急性发作低55%,但这也具有临界意义(OR 0.450, 95% CI 0.240-0.998;p = 0.049)。
在加重期出现PPM的几率在冬季高于夏季(OR 2.51, 95% CI 1.27-4.96;p = 0.008)。这种季节效应在PE组明显(OR 4.74, 95% CI 1.43-15.71;p=0.011),但在IE组和RE组中,急性加重时PPMs无统计学意义上的季节性变化(OR 4.42, 95% CI 0.01-3476.74;p=0.662, OR 1.15, 95% CI 0.29 ~ 4.56;p = 0.838)。
讨论
嗜酸性粒细胞性炎症在相当一部分COPD患者中是一种稳定的纵向表型,可以通过最初的血液水平测量在12个月内预测。我们首次报道嗜酸性粒细胞炎症在稳定状态的嗜酸性粒细胞主要升高的患者中更普遍。在夏季,嗜酸性粒细胞加重的比例较大,尽管这是由于与冬季相比,夏季非嗜酸性粒细胞加重较少所致。我们还报告了嗜酸性粒细胞加重与气道细菌感染的相关性较低的证据,在很少有嗜酸性粒细胞升高的人群中,急性加重时气道细菌感染的患病率更高。这些发现对未来的临床治疗试验和嗜酸性粒细胞靶向治疗有潜在的意义,以期分层患者护理。
据我们所知,这是对COPD加重时的炎症表型、季节性和感染病因在按嗜酸性粒细胞水平分层的纵向组中最详细的描述。病情加重的季节性先前已作过描述[21- - - - - -24].在我们的分析中,我们看到了所有恶化的明确季节性模式;然而,当关注嗜酸性粒细胞相关的急性加重时,我们报告这些似乎没有显示出太多的季节变化,导致在夏季与嗜酸性粒细胞炎症相关的急性加重比例更大。慢性阻塞性肺病嗜酸性粒细胞炎症的病因似乎是由特应性以外的因素驱动的,尽管没有正式的测试,但我们的患者没有记录的特应性疾病的表现。此外,嗜酸性粒细胞相关的AECOPD在全年中的稳定发病率可能提示有内在因素触发其发病率,需要进一步研究。
先前有报道称,血液嗜酸性粒细胞≥2%可在加重期识别痰嗜酸性炎症(>3%),敏感性为90%,特异性为60% [3.].在我们的分析中,使用相同的入组时血液嗜酸性粒细胞炎症的截止点,它对应于>3%的痰液截止点,具有相似的敏感性,但特异性较低(敏感性95.8%,特异性31.8%)。这种特异性差异的一个原因可能是由于分析时临床状态的差异;Bafadhelet al。[3.]在痰捕获量较大时进行了分析,而在我们的研究中,我们在临床稳定期间进行了分析。我们发现,在加重时,血液中嗜酸性粒细胞≥2%的敏感性为79.6%,特异性为53.9%。在我们的研究中,血液嗜酸性粒细胞计数高达一个小数,因此不可能适用150细胞·μL的临界值1.使用200细胞·μL1Cut-off的敏感性相似(95.8%),但特异性较低(27.3%)。在≥200细胞·μL时进行敏感性分析1并发现年龄、吸烟史、第一年嗜酸性粒细胞升高的加重率和入组时痰中嗜酸性粒细胞> %有显著差异。
我们描述纵向嗜酸性表型的方法的基本原理是将分析重点放在以嗜酸性为主的受试者(允许出现一次非嗜酸性事件),而不是持续嗜酸性(所有访问均为嗜酸性)。我们认为,这条规则代表了一种更务实、更“真实”的方法。应用这一规则,我们证明了我们队列中58%的受试者在12个月期间主要出现嗜酸性粒细胞升高。PE组的受试者比RE组的受试者年龄略大(p=0.034),目前吸烟者的患病率有较低的趋势,但PE组有较大的吸烟史。年代inghet al。[4]研究了纵向嗜酸性粒细胞表型,并报告了37.4%的受试者在3年期间的所有随访中,血液嗜酸性粒细胞持续升高≥2%。在以前的一项哮喘研究中,采用90%规则来识别痰中持续的嗜酸性粒细胞炎症[25].然而,由于可用样本数量有限(最多5个样本),这一规则在我们的队列中没有应用。纵向表型方法的一个局限性是,三次就诊的个体不能被归类为间歇性嗜酸性粒细胞(血液99例中有20例,痰80例中有14例)。
细菌在慢性阻塞性肺病加重中发挥重要作用[26- - - - - -30.].先前有报道称细菌加重很少与痰嗜酸性粒细胞加重相关[3.].我们调查了潜在嗜酸性粒细胞组中PPMs恶化时的患病率,发现PPMs在嗜酸性粒细胞组中远不常见。当我们分析加重期PPMs与血液嗜酸性粒细胞炎症的结合时,我们发现嗜酸性粒细胞炎症与PPM存在的几率降低有关;尽管差异的幅度很大(可能性低55%),但这再次具有边缘性意义(p=0.049)。因此,了解稳定炎症的临床表型可能是一个有用的工具,以分层细菌病因的恶化,从而抗生素的使用。
虽然我们在AECOPD检测到的呼吸道病毒与先前报道的结果一致[30.,31],我们观察到三组在登记时和首次加重时呼吸道病毒的流行率没有显著差异。此前,Papiet al。[30.]报告气道嗜酸性粒细胞炎症是病毒感染的一个很好的预测指标。然而,他们的研究中只包括了严重的急性发作,而我们的研究中包括了轻度、中度和重度事件。需要对整个疾病谱系进行进一步研究,以确定将感染和疾病炎症模式联系起来的机制。然而,值得注意的是,不同组间吸入糖皮质激素的使用和支气管可逆性没有显著差异,与先前报道的研究相似[3.,15].
重要的是要认识到,这些结果是具有代表性的中度至非常严重的COPD患者频繁发作,接受高水平的临床干预,包括吸入糖皮质激素,作为强化研究的一部分。这可能对加重的严重程度和恢复产生了影响,因为先前的报告表明,早期治疗改善了加重的结果[32].因此,潜在严重恶化的数量可能较小。此外,AERIS研究最初并不是为了专门研究纵向嗜酸性粒细胞炎症而设计的,因此,每个嗜酸性粒细胞组的数量是有限的。为了进一步了解嗜酸性粒细胞炎症状态对一系列临床结果的影响,需要进行更大规模的前瞻性研究。
总之,这是第一个报告嗜酸性粒细胞炎症是慢性阻塞性肺病的稳定表型和预测嗜酸性粒细胞加重的研究。这些事件在性质上是季节性的,与细菌病原学有关。我们的数据表明,将COPD患者分为嗜酸性粒细胞组以潜在地帮助治疗具有临床相关性和潜在的重要性,在治疗急性加重时考虑季节也是如此。对于主要嗜酸性粒细胞增多的COPD患者,特别是在冬季以外,是否应在COPD加重期口服糖皮质激素,需要通过精心设计的干预研究,以及其他分层模式进行进一步调查。
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确认
AERIS研究小组:J. Alnajar, R. Anderson, E. Aris, W.R. Ballou, A. Barton, S.C. Bourne, M. Caubet, S.C. Clarke, D. Cleary, C. Cohet, N.A. Coombs, K. Cox, J. m。德瓦斯特,V.迪瓦恩,N.德沃斯,E.狄宁,T.艾略特,R.格莱斯顿,S.杰弗瑞,V.L.金,S.梅西亚·贝拉,P.莫里斯,K.K.奥斯特里奇,T. g .帕斯卡尔,M.彼得斯,S.舍恩布罗特,K.J.斯台普斯,A.C.塔克,L.韦尔奇,V.韦南特,T.M.A.威尔金森,A.P.威廉姆斯,N.P.威廉姆斯,C.沃尔克,M.沃伊塔斯和S.A.伍顿。AERIS研究组的所有成员都参与了本文所述工作的规划、实施和/或报告。
作者要感谢所有研究志愿者对进一步了解COPD做出的宝贵贡献,以及每位团队成员在开展这项研究时提供的协助。我们感谢AERIS研究小组的所有成员。作者也要感谢Geraldine Drevon和Regis Azizieh (XPE Pharma & Science (Wavre, Belgium),代表GSK Vaccines (Rixensart, Belgium))的协调和编辑支持。
作者贡献:J-M。Devaster、E. Aris、S.C. Bourne、S.A. Wootton、A.C. Tuck、S.C. Clarke、V.L. Kim和T.M.A. Wilkinson参与了研究的概念和设计。J-M。Devaster, E. Aris, S.C. Bourne, S.A. Wootton, A.C. Tuck, N.P. Williams, K.K. Ostridge, K.J. Staples, S.C. Clarke, V.L. Kim和T.M.A. Wilkinson参与了数据的获取和生成。J-M。Devaster、E. Aris、S.C. Bourne、S.A. Wootton、N.P. Williams、K.K. Ostridge、K.J. Staples、S.C. Clarke、N.A. Coombs、V.L. Kim和T.M.A. Wilkinson参与了数据分析和数据解释。所有作者都对手稿的发展做出了重大贡献,并批准了最终版本。
脚注
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支持声明:研究资助者葛兰素史克生物制剂公司与研究人员合作设计了这项研究,并协调了数据的收集、分析和解释。调查人员获取数据并照顾研究参与者。作者可以完全访问研究中的所有数据,为报告的撰写做出了贡献,并对提交发表的决定负有最终责任。本文的资助信息已存入交叉参考基金注册.
利益冲突:可以在本文旁边的网站上找到信息披露www.qdcxjkg.com
- 收到了2017年4月24日。
- 接受2017年7月16日。
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