气道重构临床意义和干预措施-课件.pptx

1、气道重构临床意义和干预措施l参与气道重构的细胞估计有嗜酸粒细胞、T淋巴细胞、上皮细胞、巨噬细胞、ASM细胞、成纤维细胞/肌成纤维细胞l气道重构几乎累计气道壁的所有部分和整个支气管树l上皮细胞在哮喘气道炎症和重构过程中均发挥重要的作用。上皮受损引起上皮-间充质转换单元(EMTU)持续激活从而启动气道重构。l上皮受损还可增加胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP)、IL-33和IL-25的表达,继而引起Th2 记忆细胞扩增和细胞因子释放。支气管粘膜活检。随着哮喘严重程度增加l网状层(LR)和上皮(Epi)均增厚。l抗视网膜母细胞瘤(anti-Rb)抗体染色。Rb-阳性细胞为棕色。哮喘严重程度增加,Rb阳

2、性细胞显著增加l杯状细胞数量和尺寸显著增加。Cohen L,et al、Epithelial cell proliferation contributes to airway remodeling in severe asthma、American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine、2007;176(2):138145、l加重气道高反应性l气道弹性/舒张能力下降l日间/夜间症状加重l哮喘急性发作增加/加重l不可逆性气流受限l加速肺功能下降Remodeling in asthma JACI 2011l气道重构引起的结构改变可导致不

3、可逆气道阻塞,也可加重AHR。lASM体积增加、收缩力增强是AHR的主要原因,另一种解释是ASM细胞缩短的最大速率增加。l气道重构的非收缩成分如细胞外基质成分也与AHR有关,ECM可降低气道的扩张能力(distensibility),加重不可逆气道阻塞。l气道重构的收缩和非收缩成分相互作用加重气道阻塞和AHR。Adrian Shifren,et al、Mechanisms of Remodeling in Asthmatic Airways、J Allergy(Cairo)、2012;2012:316049、L、Manso et al、Diagnostic tools assessing ai

4、rway remodelling in asthma、Allergol Immunopathol (Madr)、2012有创技术 支气管活检 支气管肺泡灌洗无创技术 诱导痰 呼出气NO(FeNO)呼出气冷凝液(EBC)其他体液影像技术 高分辨CT 支气管内超声肺功能测试 通气功能测试 气道反应性测试Regamey N,et al、Increased airway smooth muscle mass in children with asthma,cystic fibrosis,and non-cystic fibrosis bronchiectasis、Am J Respir Crit Ca

5、re Med、2008 15;177(8):837-43、78N271611CFCF:囊性纤维化BXBX:非囊纤支扩VvVv:气道平滑肌占上皮下组织的体积78个患者(11、3岁)209次活检Payne DN,et al、Early thickening of the reticular basement membrane in children with difficult asthma、Am J Respir Crit Care Med、2003 Jan 1;167(1):78-82、19名重度儿童哮喘,至少吸入ICS 1,600 g/dl众多研究证实CT扫描通过测量气道壁增厚可用于评估气道

6、重构。最近一项回顾性研究定量分析了99个重度哮喘患者和11个正常对比者,发现哮喘患者右上尖段支气管(RB1)WA%增加,而管腔/体表面积比值降低,且 WA%增加与肺功能损害和痰中 中性粒细胞炎症相关。l超极化气相MRI显示哮喘患者通常存在通气缺损区,其大小和程度与局部气道阻塞和气体陷闭的程度相关。依照半峰宽原则测量气道口径(A)CT图像。(B)气道放大图像。在气道壁的内和外界可见射线。部分射线扩散到肺动脉。人工去除这部分射线,从而估算出气道口径。(C)图示x-ray 通过气道壁,从气道腔到肺实质的衰减特征。在X-射线衰减值分别为局部最大值和局部最小值的一半处估算气道壁的内界和外界。lEBUS能

7、够探测出支气管壁35层结构l2004年Shaw首次用EBUS测量支气管壁的厚度l2009年 Soja用 EBUS 测量哮喘患者支气管壁,其结果与HRCT不完全一致l鉴于EBUS无放射性,未来有估计在气道重构的评估中发挥重要作用Soja J,et al、The use of endobronchial ultrasonography in assessment of bronchial wall remodeling in patients with asthma、Chest、2009;136:797-804l双盲随机安慰剂对比临床试验,大剂量氟替卡松(1500 g/d)治疗l氟替卡松治疗12月

8、之后RBM 增厚有所改善,而2/3 AHR的改善与气道重构指标的改善相关,提示气道重构对AHR的影响大于气道炎症。Ward C,et al、Airway inflammation,Basement membrane thickening and bronchial hyperresponsiveness in asthma、Thorax 2002;57:309-16lICS可通过数种机制影响哮喘患者的血管重构,如抑制血管收缩反应,抑制促血管生长细胞因子/趋化因子(IL-8,GM-CSF和TNF-a),抑制表达促血管生长分子的免疫细胞的功能(嗜碱细胞、嗜酸粒细胞、肥大细胞)l更重要的是,ICS可

9、降低VEGF的表达。数个临床试验证实大剂量ICS能够降低VEGF表达,减少上皮下血管数量。Chetta A,et al、Vascular ponen t of airway remodeling in asthma is reduced by high dose of fluticasone、Am J Respir Crit Care Med 2003;167:751-7、lDe Kluijver 等发现,吸入低剂量布地奈德(400g/d)2周,气道杯状细胞数量减少。l大鼠哮喘模型也发现ICS可抑制杯状细胞化生。lKelly等在14个哮喘患者中,行抗原激发,并在激发后24小时作支气管活检,发现

10、布地奈德(400g BD)能够减少ASM面积,但不能减轻抗原诱发的成肌纤维细胞增生。lKelly进一步研究发现,布地奈德/福莫特罗(400/12 g BD)既能显著减少ASM面积,也能减少成肌纤维细胞数量,提示ICS/LABA有更强的抗炎和抗重构的作用。Kelly M M,et al、Effects of budesonide and formoterol on allergen-induced airway responses,inflammation,and airway remodeling in asthma、J Allergy Clin Immuno l 2010;125:349-5

11、6l糖胺聚糖(Glycosaminoglycans,GAG)特别是透明质酸(HA)可调节组织伸缩性、细胞运动和炎症反应。哮喘患者ASM细胞HA代谢异常与气道炎症和重构有关。l一项研究分离哮喘患者和正常人的ASM细胞,在体外原代培养,予布地奈德、福莫特罗或二者的联合制剂,以及特异性受体拮抗剂进行干预,用 3 H-糖胺聚糖掺和法测定GAG分泌和沉积,EILSA的电泳法测定特定的GAG,PCR法、免疫印迹法测定HA 合成酶、HA分解酶和HA受体 CD44表达水平。l结果发现对哮喘患者ASMC,布地奈德和福莫特罗显著抑制总GAG的分泌和沉积,但可刺激大分子HA的分泌和沉积,与诱导HAS-1 mRNA

12、和蛋白质表达增加,降低HYAL-1表达有关。此外,药物干预还可诱导哮喘患者ASMC表达CD44 受体。结果表明ICS/LABA联合干预可阻止HA的病理性降解,降低哮喘患者ASMS的促炎症反应能力。Eleni Papakonstantinou,et al、Steroids and 2 agonists regulate hyaluronan metabolism in asthmatic airway smooth muscle cells、AJRCMB Published on August 3,2012布地奈德和福莫特罗抑制正常人和哮喘患者ASMC总GAG的分泌和沉积lBurgess 等发现

13、,在体外模型,单用ICS或LABA均不能抑制TGF-刺激的ECM蛋白质和细胞因子释放。而近期的一项体外实验发现,ICS联合LABA对人类成纤维细胞产生过多的基质蛋白的抑制作用强于单用ICS或LABA。l一项平行对比随即双盲临床试验中,哮喘患者用布地奈德/福莫特罗200/6 g BID 加按需使用,或布地奈德/福莫特罗400/12 g BID,均可显著减少RMB厚度,二组间无显著差异。lICS/LABA联合治疗对气道重构的作用优于ICS,除二者有协同抗炎作用外,LABA解除反复的支气管收缩,去除机械性应力刺激ASM增生肥厚以及胶原沉积估计是另外一种解释。Pavord ID,et al、Airwa

14、y in-flammation in patient s with asthma with high-fixed or low-fixed plus as-needed bu-desonide/formoterol、J Allergy Clin Immu nol 2009;123:1083-9l50个哮喘患者随机予布地奈德/福莫特罗(200/6 g,2吸 BID)或布地奈德(200g,2吸 BID)治疗24周。l与单用布地奈德比较,布地奈德/福莫特罗组(1)诱导痰嗜酸粒细胞降低和FEV1改善更明显;(2)WA/BSA、WA%和壁厚度/BSA平方根的降低以及Ai/BSA的增加更明显。Ai,支气管

15、腔面积;BSA,体表面积;T,壁厚度;WA,气道壁面积Makoti Hoshina and Junichi、Effects of budesonide/formoterol bination therapy versus budesonide alone on airway dimensions in asthma Respirology(2012)17,639646l在布地奈德/福莫特罗组,WA%的改变与诱导痰嗜酸粒细胞和FEV1显著相关(r=0、84,0、64)。l结论:不管是对气道炎症依然气道壁增厚,布地奈德/福莫特罗的作用均显著强于布地奈德,提示布地奈德/福莫特罗对哮喘气道炎症和重构的

16、进展性特征估计有修饰作用。l纳入30个哮喘患者和30个正常对比。哮喘患者予布地奈德/福莫特罗160/4、5 g BID治疗1年。采纳HRCT评价气道重构,测定诱导痰炎性细胞、细胞因子和生长因子的水平。l予布地奈德/福莫特罗治疗后,哮喘患者症状和肺功能显著改善。HRCT显示WT 和 WA%降低。诱导痰MMP-9,TIMP-1 和TGF-1表达水平降低。WT 和WA%与诱导痰细胞因子、生长因子和炎性细胞数量正相关,与FEV1/FVC和FEV1%负相关。l研究结果提示布地奈德/福莫特罗能够影响哮喘患者的气道炎症和重构过程。Wang K,Liu CT,Wu YH,et al、Effects of fo

17、rmoterol-budesonide on airway remodeling in patients with moderate asthma、Acta Pharmacol Sin 2011;32(1):126-32、lHRCT在5个水平上评估气道重构,采纳指标包括管腔面积(LA)、气道总面积(TA)、管腔短轴(LSD)、总气道短轴(TSD)、气道壁面积(WA)和气道壁厚度(WT)lWA=TA-LAlWT=TSD-LSD/2lWA%=WA/TA100%lWT/D=WT/TSD 对比组 哮喘治疗前 哮喘治疗后HRCT 测定气道口径lHenderson在小鼠哮喘模型中发现孟鲁司特可降低气道嗜酸

18、粒细胞浸润、杯状细胞化生,逆转ASM体积增加和上皮下胶原沉积。lMuz在小鼠模型中也有类似发现,且发现孟鲁司特可显著减轻气道上皮脱落。Hende rson WR Jr,et al、Reversal of allergen-induced air-way remo deling by CysLT1 receptor blockade、Am J Respir Crit Care M ed 2006;173:7 18-28Muz MH,et al、The effect s of low dose leukotriene receptor antagonist therapy on airway re

19、modeling and cysteinyl leukotriene expression in a mouse asthma model、Exp Mol Med 2006;38:109-18、Reversal of Allergen-Induced Airway Remodeling by CysLT1 Receptor Blockade、Am J Respir Crit Care Med 2006-小鼠模型试验 MK=孟鲁司特;DEX=地塞米松;OVA=卵清蛋白Day 73Day 163上皮下纤维化(04+)SalineOVA/saline01234气道平滑肌厚度(m)OVASaline/

20、salineOVA/MKOVA/DEXOVA/MK+DEX051525301020p0、0001p0、0001p0、0001p0、0001p0、0001p0、0001p0、0001p0、0001(n=4)(n=4)(n=7)(n=6)(n=8)(n=6)(n=4)(n=4)(n=4)(n=7)(n=6)(n=8)(n=6)(n=4)LTRA抑制变应原诱导的气道重构Margaret M、Kelly et al、Montelukast Treatment Attenuates the Increase in Myofibroblasts Following Low-Dose Allergen Ch

21、allenge、Chest 2006;130;741-75320名轻度哮喘患者分别分入安慰剂组,孟鲁司特组,进行8周的治疗,对比治疗前后患者在LDAC(低剂量变应原激发)后气道肌成纤维细胞的减少情况孟鲁司特安慰剂lOVA致敏的BALB/c小鼠以特异性白三烯受体D4拮抗剂 MK-679、强的松或安慰剂处理1527天。l研究发现OVA致敏引起明显的炎性细胞浸润、杯状细胞化生、粘液腺高分泌。MK-679抑制炎症反应的活性不如强的松,但对上皮下纤维化和气道成肌纤维细胞反应的抑制比强的松更明显。lBALF中的MMP-2、-9浓度随气道重构的程度成比例增高,在治疗后相应降低。Chia-Hsiu Hsu e

22、t al、Effect of Selective Cysteinyl Leukotriene Receptor Antagonists on Airway Inflammation and Matrix Metalloproteinase Expression in a Mouse AsthmaModel、Pediatrics and Neonatology(2012)53,235-244气道平滑肌层增厚(粗箭头)胶原沉积(细箭头)、杯状细胞(粗箭头)A:对比组;B:OVA组;C:强的松组;D:MK组选择性CysLT受体拮抗剂和糖皮质激素对气道周围胶原沉积的影响BALF MMP-9 和 MMP

23、-2 水平l在急性哮喘模型,噻托溴铵无抗炎活性。l在慢性哮喘模型,噻托溴铵显著减少平滑肌增厚和气道周围胶原沉积,抑制炎性细胞浸润和Th2细胞因子产生。噻托溴铵可抑制M3受体表达,上调M2受体表达。Ji Young Kang,et al、Effect of tiotropium bromide on airway remodeling in a chronic asthma model、Ann Allergy Asthma Immunol 109(2012)2935噻托溴铵对BALF细胞总数和分类细胞计数的影响慢性哮喘模型噻托溴铵对气道平滑肌面积的影响l参与气道重构的介质估计包括 TGF-、VE

24、GF、ADAM-33、MMP-9和 Th2 细胞因子(IL-5,IL-13,IL-4,和 IL-9)。近期发现的其他介质包括 LIGHT(TNFSF14)、TNF-以及bFGF。这些炎性细胞和介质有估计成为生物治疗的靶点Adrian Shifren,et al、Mechanisms of Remodeling in Asthmatic Airways、J Allergy(Cairo)、2012;2012:316049、l抗IgE抗体(omalizumab,Xolair):近期一项小鼠慢性哮喘模型动物实验显示抗IgE治疗可抑制气道炎症,同时改善部分重构指标如肺组织胶原、羟脯氨酸和平滑肌肌动蛋白含

25、量,但不能降低IL-10、TGF-及激活素A(activin A)表达。动物和临床试验提示 抗 IgE治疗估计是干预气道重构的较好的方法,但目前其习惯症仅限于高 IgE 的重度过敏性哮喘患者。l抗 IL-5抗体(mepolizumab,reslizumab,enralizumab):动物实验提示阻断IL-5有估计通过抑制嗜酸粒细胞分泌TGF-而干预气道重构。、l抗TNF-(etanercept,infliximab,and golimumab):尽管早期临床试验显示阻断 TNF-可减轻气道重构,但总体上这类制剂在哮喘中的疗效不满意,尚需进一步研究。l抗 IL-4 抗体(pascolizumab

26、和 Nuvance,后者为IL-4 受体拮抗剂):临床试验多为阴性结果,提示单独阻断IL-4不足以清除哮喘气道炎症 和重构。lIL-4和IL-13靶向药物(抗 IL4R-抗体AMG-317,重组人IL-4 a rebinant human IL-4 变异体pitrakinra):同时针对IL-4 和IL-13 的靶向治疗其效果估计由于单独使用抗IL-4治疗。l抗CD25抗体(daclizumab):一项12周临床试验用daclizumab 治疗115个中重度哮喘患者,发现FEV1有所改善,白天症状减轻,据报道有数种严重不良事件。l其他新的细胞因子疗法,包括抗 IL-9 抗体(Med-528),

27、抗CD23抗体(lumiliximab)和抗 TSLP抗体(AMG 157)正在进行临床试验。lc-kit/PDGF受体酪氨酸激酶抑制剂(imastinib):在小鼠哮喘模型,imatinib可减少支气管周围胶原沉积和平滑肌增厚。一项小样本临床试验发现,在重度哮喘中,imastinib 可降低哮喘控制评分、减少急性发作频率,但对肺功能无显著影响。lET-1 受体拮抗剂(sitaxentan):ASM上ET-1表达增加与气道阻塞强烈相关。另一项研究发现ET-1受体多态性与哮喘患者气道阻塞程度强烈相关。以 ET-1 通路为靶向的治疗有估计为激素抵抗性或不可逆气道阻塞的哮喘患者提供新的治疗选择。si

28、taxentan治疗重度持续性哮喘的临床试验正在进行中。l钙通道抑制剂(methoxyverapamil,gallopamil):Gallopamil(加洛帕米)可使线粒体体积减小,导致ASM增殖受抑。Gallopamil 治疗重度持续性哮喘的临床试验正在进行中。l他汀类(辛伐他汀、阿托伐他汀、洛伐他汀):体外实验证实他汀类药物能够抑制平滑肌细胞增殖,诱导细胞凋亡。两个临床试验未证实辛伐他汀和阿托伐他汀对过敏性哮喘具有抗炎和改善肺功能的作用。另外一项临床试验正在研究洛伐他汀哮喘气道重构的作用。辛伐他汀对TNF-诱导的大鼠气道平滑肌细胞增殖和凋亡的影响l炎性细胞因子TNF-能够诱导大鼠ASMCs

29、增殖l辛伐他汀通过抑制Rho/ROCK信号转导通路、降低RhoA水平能够抑制TNF-诱导的大鼠ASMCs增殖,同时激活caspase-3,对已增殖的ASMCs以凋亡的方式加以清除l辛伐他汀有估计成为预防和减轻支气管哮喘气道重构新的干预策略。黄妮雯,刘春涛,等、辛伐他汀对TNF-诱导的大鼠气道平滑肌细胞增殖、凋亡的影响及其机制的研究 各组ASMCs增殖水平和凋亡率的比较Tab 1 Cell proliferation and apoptosis in ASMCs in three groups(xs、n=8)分组 细胞增殖率(value of A)凋亡率(%)对比0、2890、0524、2121

30、、027TNF-0、6470、108*4、4751、664TNF-+Sim0、3630、08113、4363、017*P 0、01 vs control group;P 0、01 vs TNF-group、图3 双变量流式细胞仪测定气道平滑肌凋亡细胞散点图A:control group;B:TNF-;C:TNF-+Sim、时间研究者对象例数方法观察时间结果不良反应2004Mille轻中度哮喘82周气道壁平滑肌数量显著减少2个气道内出现黏液过度分泌,未见瘢痕增生现象2005Cox轻中度哮喘1612周、1年、2年无哮喘症状天数、晨间和夜间PEF增加,气道高反应性都有明显改善未发现支气管扩张、气道壁

31、增厚和肺实质的异常改变2006Laviolette,Rubin中重度持续哮喘108ICS+LABA vs ICS+LABA+BT12周、26周、52周 PEF、无症状天数、缓解药物使用情况、AQLQ和ACQ评分显著改善,哮喘恶化率降低50%,FEV1改善不明显2007Cox:AIR研究中重度哮喘521年2010Castro:AIR II研究重度哮喘2881年Q WU,Y,et al、Meta-analysis of the Efficacy and Safety of Bronchial Ther moplasty in Patients with Moderate-to-severe Per

32、sistent Asthma、The Jour nal of Inter national Medical Research、2011;39:10-22 AQLQ BT治疗组优于药物治疗组和假对比组PEF BT治疗组优于药物治疗组和假治疗组治疗期间SAE所致住院BT组多于标准治疗组和假治疗组治疗后期间SAE所致住院BT组和其他组无显著性差异l哮喘气道重构是一种复杂的多细胞参与的病理过程。l气道重构可导致不可逆气流受限。l对婴幼儿和儿童哮喘的研究不支持长期慢性炎症导致气道重构的传统观念,而提示在哮喘的进程中,炎症和重构是两个平行的过程。l尽管一般认为气道重构是不可逆的,但确有证据显示现有的治疗(ICS、ICS/LABA、LTRA、LAMA、生物治疗等)能在一定程度上影响气道重构。l上述干预对哮喘的影响是多方面的,主要表现在抑制气道炎症,对气道重构的作用更多的是间接效应Sheharyar R、Durrani、What effect does asthma treatment have on airway remodeling?Current perspectives。J Allergy Clin Immunol 2011;128:439-48、感谢您的聆听！感谢您的聆听！