宋玉萍罗蓉

重庆医科大学附属儿童医院呼吸科儿童发育疾病研究教育部重点实验室国家儿童健康与疾病临床医学研究中心儿童发育重大疾病国家国际科技合作基地儿科学重庆市重点实验室

引用本文:宋玉萍, 罗蓉. 儿童支气管哮喘外周血生物标志物的研究进展 [J] . 国际儿科学杂志, 2024, 51(6) : 369-372. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-4408.2024.06.003.

《国际儿科学杂志》创刊于1974年，由国家卫生健康委员会主管，是中华医学会系列杂志。

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摘要

支气管哮喘是儿童常见的慢性呼吸道疾病之一，主要表现为气道高反应性和慢性气道炎症，该病在表型、临床表现、病程及治疗反应上均存在差异。因此，需要更精确、易获取的生物标志物来进行诊断和评估。外周血生物标志物只需采集血液样本，可进行重复抽取且易于定量，有望提高哮喘的诊治效率，成为临床诊疗的一种选择。该文就近年发现的外周血生物标志物在识别儿童哮喘表型、评估严重程度以及预测治疗效果等领域的研究进展进行综述，以期为哮喘患儿提供个体化医疗策略。

Progress on peripheral blood biomarkers in children with bronchial asthma

ABSTRACT

Bronchial asthma is one of the common chronic respiratory diseases in children，mainly manifested as airway hyperresponsiveness and chronic airway inflammation.The disease varies in phenotype，clinical presentation，course and response to treatment.Therefore，more precise and accessible biomarkers are needed for diagnosis and evaluation.Clinical assay of peripheral blood biomarkers only requires blood samples to be collected，can be repeatedly extracted and easily quantified，and are expected to improve the efficiency of asthma diagnosis and treatment，becoming a choice for clinical diagnosis and treatment.This article reviews the research progress of peripheral blood biomarkers in identifying the phenotype of childhood asthma，evaluating the severity，and predicting the therapeutic effect in recent years，with the aim to provide personalized medical strategies for children with asthma.

支气管哮喘（以下简称哮喘）是以气道高反应性及慢性气道炎症为主要特征的异质性疾病，该病在表型、临床表现、病程及治疗反应上均存在差异。我国第三次哮喘流行病学调查发现主要城市儿童哮喘总患病率为3.02％，近1/3患儿未得到及时准确的诊断［1］。目前针对哮喘的诊治主要根据临床表现、肺功能及呼出气一氧化氮（fractional exhaled nitric oxide，FeNO）等指标，但由于儿童群体的特殊性，部分患儿不能很好配合肺功能检查，导致检查结果准确性降低。因此，需要探索更准确、易获得的生物标志物来评价疾病的性质和严重程度等。外周血生物标志物只需采集血液样本，可进行重复抽取且易于定量，有望提高哮喘的诊治效率，成为临床诊疗的一种选择。本文就近年发现的外周血生物标志物在识别儿童哮喘表型、评估严重程度以及预测治疗效果等领域的研究进展进行综述。

1 与哮喘表型有关的生物标志物

哮喘分型根据气道炎症的不同，可将其划分为嗜酸性粒细胞哮喘、中性粒细胞哮喘、混合粒细胞哮喘及寡粒细胞哮喘四种。按其临床症状及对激素的反应可分为激素依赖型哮喘、激素抵抗型哮喘、脆性型哮喘和致死型哮喘。

1.1 CD4+T细胞

CD4+T细胞是哮喘表型的主要决定因素。根据气道炎症，辅助性T细胞2（T helper cell 2，Th2）、Th9和滤泡性辅助性T细胞（follicular helper T cell，Tfh）介导嗜酸性粒细胞哮喘的发展，而Th1和Th17细胞介导中性粒细胞哮喘的发展［2］。根据血清中细胞因子的浓度，可将哮喘分为两组：高Th2型哮喘和低Th2型哮喘。白细胞介素-4（interleukin-4，IL-4）、IL-5、IL-13和IL-9是高Th2型哮喘的生物标志物，IL-17则在低Th2型哮喘中发挥重要作用。不同的哮喘表型，有着不同的治疗方法。对于高Th2型哮喘，目前已有高效的新型生物疗法，如度普利尤单抗（Dupilumab）作为IL-4和IL-13的拮抗剂，因为其有效性和安全性，现已被批准用于严重高Th2型哮喘患儿的治疗［3］。通过CD4 +T细胞亚群准确分类哮喘表型可为哮喘患儿制定最佳治疗方案。

1.2 骨膜蛋白

骨膜蛋白是IL-4、IL-13下游的一种细胞外基质蛋白，参与了Th2型免疫应答［4］，可作为嗜酸性粒细胞哮喘的生物标志物。骨膜蛋白在哮喘患者气道上皮细胞中的表达与气道基底膜的厚度相关，可促进哮喘患者的气道重塑，与激素抵抗和肺功能降低相关［5］。血清骨膜蛋白还可以预测抗IL-13抗体和抗免疫球蛋白E（immunoglobulin E，Ig E）抗体的有效性［6］，这种有效性还可能会扩展到其他2型哮喘拮抗剂，有助于以更精准化的方式指导高Th2型哮喘的治疗。值得注意的是，在评估儿童血清骨膜蛋白水平时，应谨慎选择界值，因为不同年龄组儿童的正常范围不同。

1.3 OX40配体（OX40 ligand，OX40L）

OX40L是肿瘤坏死因子受体超家族的成员，OX40L在哮喘患者的气道固有层和外周血单核细胞中表达增加，可促进幼稚T细胞活化，产生大量细胞因子。Ma和Zhang ［7］研究表明激素抵抗型哮喘患儿血清OX40L水平［（791.2±167.9）ng/L］明显高于激素敏感型哮喘［（655.6±138.8）ng/L］，该研究证实了血清OX40L是激素抵抗型哮喘的独立风险预测因子，因此推测OX40L可能参与了糖皮质激素抵抗的发病机制。针对激素抵抗型哮喘的治疗，除需要更高剂量的吸入性糖皮质激素（inhaled corticosteroid，ICS）进行初始治疗外，还可针对OX40L的发病机制进一步研究出靶向治疗药物。有研究指出OX40L通过PI3K/Akt信号通路诱导了Th2和Th17细胞的分化，目前通过动物实验发现抗小鼠OX40L单抗和PI3K/Akt抑制剂在哮喘辅助治疗中的有效性［8,9］，为今后激素抵抗型哮喘患儿的靶向治疗提供了新的研究方向。

2 与哮喘严重程度有关的生物标志物

哮喘急性发作是患儿到医院就诊的主要原因，如何快速准确地评估病情严重程度，及时、合理地制订救治计划至关重要。受儿童年龄、配合程度及临床医生主观性等因素的影响，为了更加准确判断出哮喘严重程度，可将现有方法与外周血生物标志物相结合进行综合评估。

2.1 中性粒细胞淋巴细胞比值（neutrophil lymphocyte ratio，NLR）

NLR反映疾病和各种病理状态下固有和适应性细胞免疫反应之间的动态关系，NLR与哮喘急性加重的严重程度有关。Esmaeilzadeh等［10］研究发现与急诊非住院患儿相比，在哮喘急性加重的住院儿童中血NLR更高，故NLR有助于评估急诊室患儿是否需要进一步住院治疗。此外NLR+ CRP、NLR-丙氨酸氨基转移酶比和NLR-白蛋白比都可用于判断儿童哮喘的严重度［11,12］，其敏感度及特异度高于单一指标的评估。尽管NLR在临床工作中容易获取，但目前尚无可靠的界值用于哮喘严重程度分层，仍需在临床实践中进一步研究。

2.2 YKL-40

YKL-40属于甲壳质酶样蛋白家族成员之一，可作为评估儿童哮喘严重程度、肺功能受损程度和疾病恶化的血清生物标志物。Jin等［13］的一项荟萃分析结果表明，不论年龄和地区，哮喘患者的YKL-40水平明显高于正常组，并随着严重程度和急性恶化而增加。同时，血清YKL-40还有助于早期识别肺功能损害，这种损害主要集中在小气道上，且通过常规肺功能检查很难被发现［14］。尽管血清YKL-40水平升高与哮喘严重程度密切相关，但由于其特异性低，故YKL-40的实际应用仍不确定，推测其可能在表型识别方面有一定作用。高血清YKL-40可能与非2型炎症通路的激活相关。Specjalski等［15］认为YKL-40是中性粒细胞哮喘、肥胖相关哮喘的候选生物标志物。

2.3 循环外泌体微RNA（micro RNA，miRNA）

循环外泌体miRNA在2008年首次在人体外周血中被发现，部分循环外泌体miRNA的表达水平与哮喘的严重程度呈正相关。miR-21和miR-146a表达与第一秒用力呼气容积（forced expiratory volume in one second，FEV 1）之间呈线性关联，故推测其可用于评估哮喘严重程度及监测ICS的治疗效果［16］。Eldosoky等［17］研究发现miR-210-3p是儿童哮喘严重程度的独立危险因素，而miR-146a-5p是保护因素。miRNA不仅可判别哮喘严重程度，还与季节性哮喘相关。Tiwari等［18］报道了季节性过敏性哮喘儿童血清中miRNA差异表达的现象，其中let-7d-3p的减少与春季哮喘症状的加重有关，miR-328-3p在桑树致敏的哮喘儿童中具有有害作用。目前，循环外泌体miRNA在哮喘病情严重程度、分型及治疗效果评价方面发挥着一定作用，但其导致气道高反应的机制及作为哮喘治疗靶点的价值仍待进一步研究。

2.4 代谢组学

代谢组学是对生物体内的小分子或代谢产物进行定量分析，并寻找代谢物与生理机制之间关系的一种研究方式。通过高分辨率代谢组学分析发现急性加重期哮喘患儿和缓解期患儿之间共有103种独特的代谢物存在差异，其中确定了8种通路存在显著差异，这些通路主要与精氨酸、苯丙氨酸和甘氨酸的代谢有关［19］。Fitzpatrick等［20］对儿童血浆样本进行代谢组学分析区分了轻度和重度哮喘，发现儿童重度激素抵抗型哮喘与氧化应激相关的代谢紊乱有关，其中甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸是关系最密切的氨基酸。目前大规模的代谢组学分析为分子水平的哮喘研究提供了依据，同时为实现基于代谢组学的精准医疗提供了新的研究方向。

3 与哮喘治疗有关的生物标志物

随着对哮喘表型及内型的深入研究，通过病理生理学、炎性因子等多角度探索出了针对哮喘患儿个体化的精准医疗模式。目前针对高Th2型哮喘的生物制剂已取得显著疗效，而对于低Th2型哮喘患儿尚无有效的治疗方法，仍需进一步研究。

3.1 嗜酸性粒细胞

外周血嗜酸性粒细胞是高Th2型哮喘的生物标志物，IL-5是嗜酸性粒细胞分化、成熟、激活的关键细胞因子。目前研究发现以IL-5为靶点的生物制剂是重度哮喘患儿的有效治疗药物［21］，该生物制剂利用了嗜酸性粒细胞对IL-5的依赖性，一类依赖于中和循环IL-5的单克隆抗体，包括美泊利单抗和瑞利珠单抗。Yancey等［22］在一项美泊利单抗治疗研究中指出，与痰嗜酸性粒细胞比较，血嗜酸性粒细胞更能有效识别出在美泊利单抗治疗中获益的患者。Castro等［23］研究表明瑞利珠单抗可显著降低哮喘发作频率及改善肺功能；另一类依赖于与细胞表面IL-5受体的α亚基结合，并引起抗体依赖性细胞毒性，如贝那利珠单抗。一项随机、双盲、对照的Ⅲ期试验发现使用贝那利珠单抗可以降低嗜酸性粒细胞哮喘患者的恶化率［24］。综上所述，外周血嗜酸性粒细胞有望成为重度哮喘患者治疗药物选择及治疗反应评估的生物标志物之一。但值得注意的是，外周血嗜酸性粒细胞最佳临界值尚未确定，因其水平可能会受寄生虫感染等其他因素影响，应用时需排除干扰因素。

3.2 IgE

在儿童过敏性哮喘中，总IgE和变应原特异性IgE（specific IgE，sIgE）是鉴别过敏状态及致敏源的关键指标，与哮喘病情严重程度密切相关。对重症哮喘患儿进行IgE检测，可判断是否需用奥马珠单抗进行哮喘治疗。奥马珠单抗可降低中度至重度哮喘儿童的恶化率和ICS的使用率。Corren等［25］通过系统回顾证实了奥马珠单抗作为6岁以上患有严重持续性过敏性哮喘儿童的附加治疗是有效和安全的。除生物制剂靶向治疗外，sIgE检测还能提示患儿有针对性地规避某种过敏原和及时开展脱敏治疗。除了评估治疗，IgE水平还可预测儿童哮喘的发生率，有研究指出脐带血总IgE≥0.24 kU/L可预测亚洲儿童FeNO升高和哮喘的发生［26］。

3.3 胸腺基质淋巴生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）

TSLP是一种上皮细胞衍生的细胞因子，涉及哮喘气道炎症的开始和持续，与重度哮喘患儿激素抵抗相关［27］。特泽鲁单抗是一种人类单克隆抗体，可阻断TSLP的活动。无论Th2炎症生物标志物（如血嗜酸性粒细胞、IgE、IL-5、IL-13、骨膜蛋白以及TSLP）的基线水平如何，使用特泽鲁单抗治疗都会降低各炎症介质水平，从而减轻气道炎症［28］。迄今为止，药物临床试验提示特泽鲁单抗在不同表型哮喘的患者中都产生了一定的疗效，这些患者的恶化率明显下降，肺功能、临床症状和生活质量都有所改善。进一步深入研究特泽鲁单抗在哮喘治疗中的作用有望为低Th2型哮喘患儿提供一个可选择的靶向治疗方案。

4 小结

尽管目前发现了许多潜在生物标志物未来可能应用于哮喘的诊断、分型、严重程度评估及疗效评价等方面，但由于受限于敏感度及特异度，迄今尚无任何生物标志物被批准用于临床诊疗实践或写进哮喘诊疗指南中。未来，临床上会出现利用多种生物标志物的联合检测，结合哮喘常规检查，全面分析患儿病情，更好地做到个体化诊治。

参考文献（略）