城市兒童氣道阻塞性哮喘的不同表型分析

1、城市兒童氣道阻塞性哮喘的不同表型分析研究背景近年來兒童哮喘發(fā)病率不斷上升，這與生活方式和環(huán)境因素密切相關(guān)。盡管藥物、環(huán)境和生活方式的改變可以幫助控制哮喘，治療哮喘的方法仍然沒有定論。盡管多個出生隊列研究已經(jīng)確定了兒童哮喘的不同表型，但是，對這些表型和相關(guān)風(fēng)險因素的分子機(jī)制基礎(chǔ)的理解尚不完善，限制了后續(xù)預(yù)防哮喘的發(fā)展1。2型炎癥反應(yīng)、變應(yīng)性致敏以及生命早期病毒性喘息與哮喘發(fā)展關(guān)系密切，這表明免疫發(fā)育異常影響著哮喘表型。與外周血相比，氣道黏膜免疫的檢測可能與兒童哮喘的發(fā)病機(jī)制更密切。在城市貧困區(qū)長大的兒童患喘息性疾病和哮喘的幾率是最高的。URECA(城市環(huán)境與兒童)的出生隊列研究擴(kuò)展了表型定義，包

2、括喘息，特異性IgE 和從出生到10歲肺功能數(shù)據(jù)。然后，驗證早期生命暴露與呼吸表型差異相關(guān)的假設(shè)，并分析這些表型是否與11歲兒童獲得的鼻腔上皮細(xì)胞中不同的基因表達(dá)模塊相關(guān)。方法該出生隊列研究于 2005 年在巴爾的摩、波士頓、紐約市和圣路易斯的社區(qū)開始招募。子女有發(fā)展成哮喘的危險因素的孕婦在產(chǎn)前被招募。對產(chǎn)前孕婦進(jìn)行問卷調(diào)查，產(chǎn)后每3個月進(jìn)行一次兒童健康問卷調(diào)查，直至 10 歲。年度訪問包括問卷調(diào)查、擬人測量、肺功能測試和靜脈采樣。在 1、2、3、5、7 和 10 歲時檢測吸入性過敏原的特異性IgE水平。從3歲開始，每年進(jìn)行肺功能和脈沖振蕩測定。在出生后第一年、第二年、第三年分別收集家庭灰塵樣

3、本并分析其致敏蛋白。計算前3年過敏原暴露指數(shù)(包括室內(nèi)蟑螂、老鼠和貓的蛋白質(zhì)含量)，使用16S核糖體RNA生物標(biāo)記物測序?qū)Τ錾笠荒陜?nèi)獲得的室內(nèi)灰塵樣本進(jìn)行細(xì)菌微生物區(qū)系分析，并計算多樣性指數(shù)。在 11 歲時通過用細(xì)胞刷刷前鼻甲獲取鼻黏膜細(xì)胞，提取RNA并測序分析基因表達(dá)。表型鑒定表型是通過評估縱向數(shù)據(jù)集來確定的，這些數(shù)據(jù)集包含喘息的次數(shù)，對吸入性過敏原敏感性及肺功能(FEV1/ FVC和脈沖振蕩法測定的電抗面積XA)。結(jié)果URECA 隊列發(fā)現(xiàn)10 歲時，入組人群中哮喘的總體患病率為 29.7%（124/418）。研究共確定了 6 種不同的呼吸表型，其中三種表型很少或沒有特應(yīng)性，因喘息模式而異

4、。在這三種低特應(yīng)性的表型中，病人最多的一組的喘息次數(shù)最少（低喘息，低特應(yīng)性 LW-LA；n=95）；第二組在早年有喘息，一般在 3 至 4 歲時消退（暫時性喘息，低特應(yīng)性 TW-LA；n = 75）；第三組在嬰兒期的喘息率高，并在 10 歲時穩(wěn)步減少（中度喘息，低特應(yīng)性 MW-LA；n = 54）。另外3個表型具有顯著的特應(yīng)性，表現(xiàn)為不同的喘息模式和肺功能。這包括很少或沒有喘息的組（低喘息，高特應(yīng)性 LW-HA；n= 86）；嬰兒期喘息率高且隨年齡穩(wěn)定減少的組（中度喘息，高特應(yīng)性 MW-HA ；n= 76)；第六組也是最嚴(yán)重的疾病組，其變應(yīng)性、喘息率高且持續(xù) 10 年，肺功能測試顯示氣道阻塞和

5、小氣道功能障礙（高喘息、高特應(yīng)性、低肺功能 HW-HA-LF；n = 56)。與呼吸表型相關(guān)的宿主和生命早期環(huán)境因素母親診斷哮喘在MW-HA組最常見，LW-HA組頻率最低。MW-HA組早期患濕疹的比率也最高。HW-HA-LF 和 MW-LA 組的出生體重和胎齡最低。10歲時慢性鼻部癥狀在 MW-HA（58%）和 HW-HA-LF 組（48.8%）中最常見。HW-HA-LF組10歲時哮喘患病率最高(81.5%)，其次是MW-LA組(54.3%)和MW-HA(48.1%)組。生命最初3年的一些環(huán)境暴露與呼吸表型有關(guān)。MW-LA 組的母親抑郁得分最高，而MW-HA和MW-LA組的母親感知壓力最大。H

6、W-HA-LF組的累積過敏原暴露指數(shù)（生命前3年暴露于最常見室內(nèi)過敏原的總和）最低，LW-LA組最高。呼吸表型具有不同水平的 T2 免疫標(biāo)志物在高特應(yīng)性的 3 種表型中，血清總 IgE升高的程度相似。而對于血嗜酸性粒細(xì)胞， HW-HA-LF組從3歲開始時嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)始終高于其他2個高特應(yīng)性組。在7歲和10歲時測量的呼出氣一氧化氮在 HW-HA-LF 組中最高，在其他 HA 組和 MW-LA 組中也升高。HW-HA-LF 表型具有高 T2 炎癥和先天免疫受損的多個上皮基因特征HW-HA-LF 組的差異表達(dá)模塊數(shù)量最多。與其他五個表型相比，有6個模塊顯著增加，3個模塊顯著減少。增加的6個模塊通

7、常反映了與 T 2 炎癥相關(guān)的多個通路：（1）上皮IL-13應(yīng)答基因(POSTN、SERPINB2和CLCA1)；（2）黏膜肥大細(xì)胞基因(TPSAB1和CPA3)；（3）氣道嗜酸性粒細(xì)胞激活標(biāo)記物(IL5、CCL26、CCL13和SIGLEC8)；（4）“白三烯和脂質(zhì)代謝” 包括 ALOX15、LTC4S 和 PLCB4；（5）“MUC5AC 高分泌”代表一組調(diào)節(jié)杯狀細(xì)胞分化、粘液分泌過多和蛋白質(zhì)糖基化的功能上相互作用基因；（6）“緊密連接/纖毛”。這些結(jié)果證明了與纖毛上皮細(xì)胞以及肥大細(xì)胞相關(guān)的多種異常分子途徑，這些途徑對于在多種變應(yīng)性致敏情況下肺功能受損的兒童具有相對特異性。HW-HA-LF 組中與先天免疫反應(yīng)相關(guān)的3個模塊減少：（1）“先天免疫反應(yīng)/骨髓激活”包括參與巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞募集和激活的基因。（2）“溶酶體蛋白”包含 PTGES 和 PTGES2，表明前列腺素 E2 的產(chǎn)生減少。（3）