近日,由北京大学第三医院呼吸与危重症医学科、北京大学医学部慢性气道疾病研究中心联合举办的2025北大慢性气道疾病论坛顺利召开。与会专家就慢性阻塞性肺疾病(COPD,慢阻肺病)相关前沿讲题展开分享,慢阻肺病的气道炎症与黏液高分泌相关讲题引发关注。近年来,研究发现黏液栓在COPD患者中发生率高,且与急性加重、肺功能快速下降及死亡风险显著相关。本文系统梳理了慢阻肺病炎症与黏液高分泌的病理生理进程、流行病学、分子调控机制及相关靶向治疗新进展,重点探讨黏液栓作为可治疗特质(TT)的临床价值与未来研究方向。
炎症和黏液高分泌:隐藏在气道中的“沉默杀手”
慢阻肺病的病理生理核心特征包括气道慢性炎症、气道重塑和黏液高分泌1,2。在香烟烟雾、感染源、环境污染等的刺激下,上皮屏障功能受损,诱发黏液高分泌和炎症反应2。与此同时,受损的上皮会导致纤毛清除功能障碍,进而形成黏液栓导致气道阻塞,致使慢阻肺病持续恶化,影响患者预后3。
研究数据显示,在COPD患者中,CT扫描检测到的黏液栓发生率达67%,中国COPD患者的黏液栓发生率更高,达到78%4,5。气道黏液高分泌的慢阻肺病患者,临床常表现为反复慢性咳嗽、咯痰和黏液堵塞。然而值得注意的是,在无咳嗽咳痰症状的患者中,仍有36%通过CT扫描发现存在黏液栓,提示临床医生应重视“沉默的黏液栓”的潜在影响6。
黏液高分泌带来的不只是症状方面的负担,更与患者生存预后密切相关。与无黏液栓的患者相比,存在黏液栓患者的中重度急性加重年发生率显著升高,FEV1下降更快7。一项观察性回顾性研究共纳入4363例COPD患者,2118例患者具有5年CT和肺功能检测的随访数据,根据黏液栓存在情况将患者分为4组:无黏液栓组(基线和5年随访无黏液栓),黏液栓消退组(基线有,5年随访无),新形成黏液栓组(基线无,5年随访有),持续存在黏液栓组(基线和5年随访均有),评估了黏液栓的存在与FEV1下降的相关性。结果显示,持续存在黏液栓的COPD患者FEV1下降速度更快,达60.4mL/年8。
图. 慢阻肺病患者不同黏液栓状态与FEV1下降的关系8
一项发表于《JAMA》观察性回顾性研究共纳入4483名慢阻肺病患者,其中4363例纳入主要分析。研究通过胸部CT识别中到大型气道(管腔直径约2至10毫米)的完全阻塞性黏液栓,并根据黏液栓累及肺段的数量进行分层(累及0个、1-2个、3个及以上),旨在评估胸部CT识别的气道黏液栓是否与慢阻肺病全因死亡率增加相关,结果显示:与未观察到黏液栓的慢阻肺病患者相比,1-2个肺段观察到黏液栓的患者死亡风险显著升高51%,3个及以上肺段观察到黏液栓的患者死亡风险显著升高98%9。
目前,黏液栓已被确认为一种新型的可治疗特质(TT),其符合全部核心特征:可识别(影像学评估)、可测量(黏液栓评分)、与临床相关(急性加重、肺功能、死亡风险),且可治疗(针对黏液的相关治疗)10,11,为慢阻肺病的治疗带来了全新视角,针对黏液栓/黏液高分泌成因的治疗方案目前已经有大量研究进行中。
聚焦炎症和黏液高分泌的新型治疗靶点解析
在分子机制层面,炎症与气道黏液分泌既作为相对独立的病理过程存在,又通过复杂的信号通路形成动态交互网络,二者相互驱动和影响,贯穿慢阻肺病发生发展的全程。炎症相关的信号通路、细胞因子在气道黏液分泌的过程中发挥着重要作用。目前的研究靶点聚焦上皮警报素、2型炎症、1/3型炎症、黏液高分泌状态几方面12。
图. 当前处于慢阻肺病临床试验阶段的药物靶点12
上皮警报素相关靶点:IL-33、TSLP
IL-33与慢阻肺病严重程度相关,以独特的双分子形态发挥作用,还原型IL-33RED作用于广泛的1/2/3型炎症,氧化型IL-33OX增加黏液分泌
IL-33是一种同时与慢阻肺病严重程度、急性加重风险及气流受限水平都相关的细胞因子。一项临床观察型研究纳入了62例慢阻肺病患者,在疾病稳定期检测了其血浆IL-33水平,对患者进行了为期1年的前瞻性随访,并对其中38例接受手术治疗患者的肺组织样本进行了IL-33表达水平检测,旨在分析血浆IL-33水平与COPD急性加重之间的关联。结果显示:血浆高IL-33水平与急性加重风险增加独立相关(IRR = 2.166, P = 0.043)13。IL-33的表达量与FEV1占预计值百分比呈负相关(R = -0.58, P < 0.01)13。
除了与疾病临床表现的高度关联外,IL-33的分子形态也非常特殊,在体内存在还原型IL-33RED和氧化型IL-33OX两种形态14,15。还原型IL-33RED储存于上皮细胞、内皮细胞等结构细胞的细胞核内,还原型IL-33RED暴露于细胞外环境后,会发生构象转换,生成氧化型IL-33OX 14,15。
对炎症的影响:IL-33对炎症的影响主要由还原型IL33RED介导。对于2型炎症,还原型IL-33RED可促进ILC1向ILC2转化,刺激分化后的Th2细胞,促进下游炎症因子表达16。此外16,还原型IL-33RED能与肥大细胞、嗜碱性粒细胞与嗜酸性粒细胞表面的ST2受体结合促进2型炎症反应17;亦可与中性粒细胞和巨噬细胞表面的ST2受体结合,激活下游1/3型炎症反应14,18
对黏液的影响:IL-33对黏液分泌的影响主要由氧化型IL-33OX介导15。氧化型IL-33OX可与调节上皮稳态的RAGE/EGFR形成复合物,破坏气道稳态,增加黏液分泌15
对于慢阻肺病,TSLP以驱动2型炎症为主,同时诱导上皮细胞黏液蛋白基因表达
对炎症的影响:TSLP可驱动以2型炎症为主的下游各类炎症。对于2型炎症,TSLP可诱导T细胞向Th2型分化,促进T2型炎症的发生,可直接激活ILC2,促进相关2型细胞因子释放,导致嗜酸性粒细胞募集19,20;对于1/3型炎症,TSLP可诱导产生Th1趋化因子(如CXCL10、CXCL11),介导T1型炎症反应14,也可诱导T细胞向Th17型分化,促进T3型炎症的发生19
对黏液的影响:TSLP可诱导气道上皮细胞黏蛋白基因表达,与黏液栓评分升高相关21
2型炎症相关靶点:IL-4/IL-13、IL-5
IL-4/IL-13仅作用于2型炎症通路,其中IL-13可介导黏液分泌
对炎症的影响:仅2型炎症,IL-4/IL-13可促进Th2细胞分化和ILC2细胞活化,增加2型细胞因子的产生,同时,也可促进嗜酸性粒细胞募集、成熟和存活,并向气道迁移和浸润,促进B细胞IgE产生,介导过敏反应22
对黏液的影响:IL-13起主导作用,可增加黏蛋白MUC5AC表达,诱导杯状细胞增生,黏液纤毛功能障碍,导致黏液高分泌和气道阻塞23
IL-5仅作用于2型炎症通路,可增强黏液合成、介导黏液分泌
对炎症的影响:仅2型炎症,IL-5调控嗜酸性粒细胞的骨髓生成、释放、组织迁移、活化及存活24
对黏液的影响:可激活GRB2/SOS通路,激活气道上皮细胞的黏液基因(MUC5AC、MUC5B、MUC1/2/4),增强黏液合成,导致黏液高分泌25
1/3型炎症相关靶点:MPO
MPO可介导慢阻肺病的中性粒细胞炎症和氧化应激,并增加黏液的黏稠度
对炎症的影响:髓过氧化物酶(MPO)是中性粒细胞颗粒的主要成分,在正常情况下,MPO存在于细胞内,并在吞噬作用后通过产生氧化剂、杀灭吞噬体内的病原体,在抗菌活动中发挥关键作用。在疾病状态下,MPO可释放至细胞外,导致局部气道炎症、氧化应激26
对黏液的影响:在气道炎症环境下,MPO可以诱导黏蛋白之间形成额外的二硫键交联,增加黏液的黏稠度,可与DNA、黏蛋白结合形成复合物,增加黏液结构稳定性,阻碍黏液清除27
黏液高分泌相关靶点:CFTR
CFTR主要介导黏液的分泌和转运,亦可影响免疫细胞的功能,间接驱动气道炎症
对黏液的影响:囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)是一种主要位于上皮细胞顶膜表面的膜蛋白,CFTR功能受损会导致气道表面液减少及黏液纤毛转运功能下降28
对炎症的影响:CFTR不仅在上皮细胞表达,也在多种免疫细胞中表达。CFTR功能障碍时可导致免疫细胞功能缺陷、促炎信号过度激活、抗炎机制受损,从而间接驱动和放大气道炎症29
新兴治疗未来可期,个别靶向IL-33的药物观察到急性加重和黏液双重改善
上述的各个关键靶点,目前处于不同的临床研究阶段,具体结果如下。
2型炎症相关的靶点(IL-5、IL-4Rα)研究进展最快,目前已有相关生物制剂获批上市,但仅适用于部分EOS升高的2型炎症慢阻肺病患者。对于慢阻肺病黏液栓的相关研究尚未有结果,评估靶向IL-4Rα治疗对黏液栓相关疗效的Ⅳ期临床研究进行中30。
上皮警报素类的靶点,仅个别靶向IL-33的药物取得了阳性结果31-36。
相关新锐靶点MPO、CFTR目前研究进展至临床Ⅱ期阶段,针对MPO的药物Ⅱ期临床进行中,尚未有结果26,主要针对黏液分泌相关靶点CFTR的药物,在改善肺功能和黏液相关参数时未能显示出一致的疗效28,尚需更多的时间来观察其临床疗效。
综上,慢阻肺病的“黏液危机”并非孤立事件,而是气道炎症级联反应的关键环节,二者互为因果,共同驱动疾病进展。当前,尽管传统吸入治疗与部分获批生物制剂存在疗效局限,但“黏液栓”作为一种新型可治疗特质,为临床提供了全新干预思路。未来,精准靶向的药物,有望在抑制气道炎症的同时,从源头破解黏液高分泌的困局,为慢阻肺病患者带来症状控制与远期预后的双重改善。
本期调研问题
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