咳嗽变异性哮喘的发病机制及研究进展

孙婧怡 马礼兵

桂林医学院附属医院呼吸与危重症医学科，桂林医学院呼吸疾病研究所，广西壮族自治区教育厅高校呼吸疾病重点实验室（广西桂林 541001）

哮喘是一种常见、多发的慢性呼吸系统疾病［1］。其咳嗽、咳痰、喘息的临床症状是由于炎症反应和气道收缩所导致。有一种非典型表现的哮喘，仅以咳嗽为唯一或主要的临床表现，无明显喘息、气促等症状，在临床上被认为是一类变异的哮喘。1979年，CORRAO等［2］为其重新命名为“咳嗽变异性哮喘”（cough variant asthma，CVA），其缺乏哮喘的典型表现，但呈现出气道高反应性和支气管舒张反应性咳嗽［3］。近年来CVA的发病率呈上升趋势，但其机制尚未完全阐明。为了更系统了解CVA的发病机制，以及与典型哮喘（classic asthma，CA）发病机制的关联与区别，本文将综述目前CVA发病机制的研究进展及其与CA的可能关系。

1 CVA的概述

CVA是一种非典型表现的哮喘类型，咳嗽为其唯一或主要的临床症状，不伴有呼吸困难或喘息［2］。目前多数研究表明CVA在病理生理学特征及相关的免疫-炎症反应机制与典型哮喘具有相似性［4］。最新研究表明CVA是CA的早期阶段，不受控制的、反复发作的CVA可能进一步损伤小气道功能和肺功能，并最终发展为CA［5］。据统计约有30%～40%的CVA患者未得到早期诊断和充分治疗而进展为CA［6］。吸入皮质类固醇是CVA的一线用药，早期ICS治疗不仅可改善控制咳嗽，且可通过预防气道重塑等降低其进展为CA的风险［6］。CVA患者咳嗽受体敏感性可随着使用白三烯受体拮抗剂治疗而降低，而在ICS治疗中保持不变［7］。这可能与前一类药物的有效镇咳作用有关［8］，其作用机制细节仍有待研究。

2 CVA与气道炎症

气道慢性炎症反应涉及多种炎症细胞、炎症介质和细胞因子共同参与和相互作用。CVA的主要病理特点是以嗜酸粒细胞（Eos）浸润为特征的气道炎症性疾病［4］。

2.1 炎性标志物大量研究显示CVA的炎性标志物与典型哮喘相似。DE DIEGO等［9］对受试者进行辣椒素刺激，通过组胺支气管释放试验、呼出气一氧化氮水平测定和痰诱导实验发现CA和CVA的炎症标志物IL⁃8和TNF⁃α浓度无显著性差异。同时CAO等［10］通过质谱法对CVA组和CA组患者的诱导痰上清液进行蛋白质组学分析，发现较健康对照组哮喘组患者血清IgE、痰嗜酸性粒细胞百分比、FeNO、焦虑和抑郁评分均显著增高，但CVA与CA组间无差异。为进一步评估其细微差异，在蛋白质组学分析中另外发现了痰液中独特的生物标志物：CA组有AGT，APOA1，C5，CHI3L1，FGA，FGB，HPX，ITIH4，ORM1，PRG2和SERPINF2；CVA组有APOA1，CHI3L1，FGB，HPX，IL1RN，ITIH4和ORM1［10］。这些新型生物标志物及其亚型的发现可能更有助于未来哮喘及其表型鉴别诊断，同时作为生物标志物和潜在治疗靶点，值得进一步研究。

在治疗反应方面，CVA和CA炎性标志物的变化存在差异［4］。CVA中的炎症亚型水平与ICS维持剂量有关，嗜酸性粒细胞亚型需要较高的ICS维持剂量［11］。IL⁃5是与嗜酸性粒细胞炎症相关的重要细胞因子，它可诱导骨髓产生嗜酸性粒细胞（Eos），导致组织Eos增多并诱导气道重塑［12］。IL⁃10是一种主要由肺内免疫调节细胞分泌的抗炎细胞因子［13］，具有与抑制哮喘炎症机制有关的广泛的免疫抑制作用和抗炎作用［14］。LIU等［4］通过研究长期吸入糖皮质激素治疗过程中CVA患者诱导痰和气道高反应性（AHR）炎症介质水平的改善，并用ELISA法检测受试者IL⁃5和IL⁃10发现，与对照组相比，CVA患者和轻度CA患者诱导痰中IL⁃10浓度较低，表明在CVA以及典型哮喘中存在免疫调节缺陷；IL⁃5浓度水平和Eos百分比较高，但两个哮喘组间没有显著差异。ICS治疗后的整个观察期间，CVA组IL⁃5水平以及EOS百分比先于CA组下降，且CVA组检测到更高水平的IL⁃10［4］。研究提示，ICS用药期间两组诱导痰标志物水平明显不同，CVA患者的气道炎症较轻度CA组有更大的改善［4］。说明CVA的气道炎症对早期ICS治疗高度敏感，获益更大。最新研究显示苏黄止咳胶囊联合舒利迭可有效地降低FeNO、Eos、IL⁃6、及TNF⁃α的水平，调节Th1/Th2的失衡状态，进而更好的缓解CVA患者气道慢性炎症反应［15］。据以上研究得出联合用药治疗不仅可改善气道慢性炎症反应，还可通过减少患者咳嗽的次数和程度来缓解症状降低复发率，疗效优于单独用药治疗。这对未来CVA的治疗提供了新疗法，不过其长期效果需要进一步的观察研究。

2.2 T淋巴细胞介导的免疫调节失衡哮喘是主要以T辅助细胞2（Th2）效应细胞活化，IgE的生成和嗜酸性粒细胞增多为特征的气道慢性炎性疾病［16］。Th2免疫应答占优势的Th1/Th2免疫失衡是哮喘重要的发病机制之一［17］。各种调节性或抑制性T细胞（Treg）亚群可通过释放多种抗炎细胞因子（包括IL⁃10和TGF⁃β）来抑制潜在有害的免疫应答［18］。但调节性T细胞的特异性作用在CVA患者中尚未检测到。CAO等［10］通过诱导痰上清液蛋白质组学分析中发现CVA和CA患者中GPI和S100A12蛋白的表达与痰嗜酸性粒细胞计数增高相关，提示Th2依赖性应答。故推测CVA与CA具有相似的与嗜酸性粒细胞增多相关的Th2优势增强应答的发病机制。随着目前生物制剂的研发，Th2细胞及哮喘相关趋化因子的靶向治疗潜能将不断被挖掘［19］，这对未来哮喘的个体化治疗有重要的意义。

也有不少研究表明，并不是所有的哮喘都是通过活化的Th2和嗜酸性粒细胞炎症反应来引起［20］。Th17细胞主要产生IL⁃17A/F和IL⁃22，可促进气道成纤维细胞、上皮细胞和气道平滑肌细胞活化，从而使这些细胞高表达IL⁃6、IL⁃8、G⁃CSF等因子促进粒细胞增殖、诱导炎症反应。这些均证明了Th17细胞和Th17细胞因子也参与了哮喘炎症的调节［21］。实验提示，CVA和轻度哮喘患者中痰IL⁃5和Eos百分比升高，这可能仅是支持在疾病的轻度阶段时嗜酸性粒细胞炎症占优势［4］，推测Th2和Th17细胞的作用可能与哮喘的严重程度有关，这也已经在不少动物实验中得到证实。

2.3 呼出气一氧化氮浓度（FeNO）的价值一氧化氮（NO）是具有许多生理功能的细胞间信使。在炎症过程中其合成显著增加，因此NO可用于急性或慢性炎症的替代观察指标［22］。呼出气一氧化氮浓度（FeNO）是哮喘气道嗜酸性粒细胞炎症敏感的标志物［23］，对FeNO的定量分析研究气道炎症反应可使治疗更加个体化［22］。FeNO的测量是一种非侵入性的可区分CVA患者和NCVA患者的方法，可作为CVA早期诊断和鉴别诊断的有力工具，具有可重复性、敏感性、特异性及易操作的特点［24］。研究显示25ppb的FeNO水平可与小气道功能异常结合提示CVA可能性较高，可用于CVA的快速诊断［25］。同时有报道称FeNO水平和脉冲振荡法（IOS）指数两者结合可用于CVA患者的筛查，对诊断CVA有较好的价值［26］。最新研究表示CVA患者根据FeNO水平不同显示异质性，FeNO水平高的患者更易出现与过敏相关的症状［27］。根据患者报告症状可能由过敏源暴露诱导，这与儿童和成人在过敏性疾病中的FeNO水平高于非过敏性疾病相一致［28］。因此伴有过敏性疾病家族史的患者是CVA患者中高FeNO水平的高危因素，对CVA的筛查和预防具有指导作用。这些都为CVA患者的诊断和预防提供了新的视角。

FANG等［29］研究区分CVA与慢性咳嗽时得出FeNO的最佳截止点为33.5 ppb（敏感性为69.6%，特异性为85.1%）。而在ICS的指导治疗中，33.9 ppb的FeNO水平是慢性咳嗽患者使用ICS的最佳临界值（敏感性94.7%，特异性76.3%）［30］。因此FeNO不仅可以用于CVA患者的筛查与诊断，也可对吸入ICS治疗的患者有着针对性指导作用，极具研究价值。

3 CVA与气道高反应性

气道高反应性（AHR）是指气道对多种刺激因素呈现的高度敏感状态，是哮喘的一个重要特征。气道炎症和气道重塑与AHR的发生紧密相关。研究表明CVA与CA的AHR和咳嗽敏感性的关系各不相同［9］。通过利用组胺支气管释放试验来测定气道高反应性的研究提示，在CVA患者中组胺与IL⁃5相关，而在CA患者中组胺与痰嗜酸粒细胞增多相关［9］。说明不同的表达受不同的炎症反应机制调节。气道平滑肌（ASM）增加被认为是导致气道高反应性的病理生理学原因［31］。ASM中含有多种收缩功能蛋白，当受到变应原或炎症因子刺激后，ASM收缩致使气道狭窄，进而气道反应性增高。ASM细胞具有生物活性可通过合成ECMs而参与生长因子（TGF⁃β，VEGF和CTGF）的重塑过程，ASM细胞向上皮细胞表达转化也是哮喘气道重塑的一个特征［32］。

ICS的早期充分治疗可以有效降低AHR，并抑制CVA患者的气道炎症［4］。研究表明，气道高反应性可通过短期的ICS治疗得到迅速改善，但气道炎症的完全控制需要长期的ICS治疗［4］。明确CVA中ICS治疗的有效维持时间和适宜剂量，还需要进一步的研究。

4 CVA与气道重塑

气道重塑也是哮喘的重要特征之一，气道的上皮-间质转化（EMT）在其中起重要作用。CVA患者慢性咳嗽的气道结构改变涉及许多类似于典型哮喘的气道重塑改变，包括轻度AHR和可变的气流阻塞［33］。MATSUMOTO等［3］对68例CVA患者、非哮喘性慢性咳嗽（NAC）患者以及健康受试者通过CT技术检查评估气道尺寸等CT参数与临床指标。发现CVA患者中央气道壁增厚，NAC（非哮喘性慢性咳嗽）患者中央气道壁较CVA患者增厚程度略小，两组气道管腔面积无差异。这些研究显示CVA患者具有气道基底膜增厚的特点。且CVA患者较健康对照组相比，血管、气道管径和杯状细胞面积均增加，推断CVA患者气道壁增厚的现象可能是由于这些结构改变而引起的［3］。

在治疗方面，有证据表明维生素D缺乏与哮喘严重程度相关，体外实验发现维生素D通过抑制ASM生长而对ASM重塑起作用［34］。我们的实验结果显示过敏性哮喘小鼠的NPRA蛋白表达、肺泡灌洗液ANP水平较正常对照组高，而哮喘组小鼠在吸入外源性ANP后气道炎症会加重，前期给予ANP/NPRA信号阻断剂可基本抵消此现象［35］。进而表明ANP/NPRA信号通路可能参与了哮喘炎症恶化的过程，这为阻断ANP/NPRA信号通路来治疗哮喘开辟了潜在的途径。还有许多生长因子受体，包括EGFR、c⁃kit、PDGFR、VEGFR等，它们的配体是诱导哮喘气道修复和重塑的主要生长因子［36］。这些研究对探索CVA及CA的气道重塑机制及治疗措施具有一定价值。

5 CVA与表观遗传

哮喘复杂的发病机制与遗传因素密不可分，遗传因素可判断个体对哮喘的易感性。1942年CH Waddington第一次提出表观遗传，基因型和表型间的关系是其主要研究方向。研究表明，表观遗传机制参与了哮喘这种慢性疾病的发展［37］。JANSON等［38］得出启动子IL⁃4 发生去甲基化时，原始T细胞会向Th2方向分化，说明DNA甲基化可能控制Th2的表达和Th细胞的发育。TOBEN等［39］者发现，哮喘患者与正常人相比，外周血T细胞表达T细胞衔接活化因子（LAT）的mRNA降低；而LAT启动子组蛋白的低乙酰化可抑制LAT的表达和增强Th2的分化。CHILBA等［40］通过关于miR⁃133a与支气管平滑肌（ASM）收缩实验发现：IL⁃13可通过下调ASM细胞表达miR⁃133a进而促进蛋白RhoA的表达引起平滑肌收缩。目前，关于CVA的表观遗传学研究尚罕见报道，我们推测其特点是否与CA具有相似性，或者存在预测CVA是否进展为CA的价值，这些均有待进一步深入研究。

6 总结与展望

CVA被认为是CA的前兆或某一阶段，具有相似的嗜酸性粒细胞增多及相关的Th2细胞增强应答的发病机制，是慢性咳嗽最常见的原因之一。CVA患者发生气道上皮下层增厚是其病理表现之一，但程度低于CA患者。呼出气一氧化氮检测有助于对CVA患者作筛查和早期诊断，从而早期充分吸入糖皮质激素或有必要时进行联合治疗可减少CVA向CA的发展。

然而，CVA具体发病机制并不清楚，免疫学机制研究只局限在与CA相似的几种炎性介质及单一通路的相关研究。有关CVA的表观遗传学研究更是罕见报道。因此，基于大量临床数据和实验研究基础上，进一步发掘CVA相关特异性炎症因子及深入探讨其发病机制，同时开展CVA的表观遗传机制研究，将环境、过敏因素等纳入其中，建立CVA患者样本数据库，这可能对推进CVA发病机制研究及挖掘诊治新靶点有益，更有助于未来CVA患者的个体化预防和治疗。