病毒感染和哮喘急性发作.ppt

病毒感染与哮喘急性发作： 从发病机制到治疗理念的更新,浙江大学医学院附属儿童医院 呼吸科 汪天林,1,病毒性呼吸道感染是引起哮喘急性发作的主要原因,病毒感染造成哮喘急性发作的机制,2,3,4,5,抵御病毒感染影响的哮喘治疗策略,ICS/LABA治疗在病毒感染哮喘急性发作中的作用,未解决的问题和未来的展望,提 纲,早在12世纪,I conclude that this disorder starts with a common cold, especially in the rainy season, and the patient is forced to gasp for breath day and night,Maimonides M. Treatise on asthma. In: Muntner S, editor. Philadelphia: Lippincott;1963,著名医生和哲学家Moses Maimonides (1135-1204) 在描述哮喘这种疾病时说：,我认为这种疾病开始于一次平常的感冒，尤其是在雨季，患者开始日夜喘息,12世纪,早在12世纪， 临床医师就认识到： 上呼吸道感染 可使哮喘病情恶化,1985年， 美国科学家 Kary Mullis 发明了PCR技术,1985年,1990年以来， 随PCR等技术 的应用，研究者才 明确病毒性呼吸道 感染是哮喘急性 发作的主要原因,1990年以来,病毒感染与哮喘关系的认识过程,Rosenthal AL. et al., Viral respiratory tract infections and asthma: The course ahead. J ALLERGY CLIN IMMUNOL 2010;125(6):1212-1217,80%-85%儿童哮喘急性发作 与病毒性呼吸道感染相关,Johnston SL, et al. Community study of role of viral infections in exacerbations of asthma in 9-11 year old children. BMJ 1995;310:1225-9.,社区的1年前瞻性研究，9-11岁儿童(N=108) 上下呼吸道病毒感染由PCR或传统方法检测,44%成人哮喘急性发作 与病毒性呼吸道感染相关,19-46岁成人(N=138) 以峰流速下降50L/min作为哮喘急性发作的客观判定标准,Nicholson KG. et al., Respiratory viruses and exacerbations of asthma in adults.BMJ. 1993;307(6910): 982986,引起哮喘急性发作的主要病毒种类,鼻病毒 (Rhinovirus) 最常见的类型， 约占病毒引起哮喘 发作的65%,此外还包括: 冠状病毒、人偏肺病毒、副流感病毒、腺病毒等.,呼吸道合胞病毒 respiratory syncytial virus,流感病毒 influenza viruses,Jackson DJ et al., The role of viruses in acute exacerbations of asthma. J ALLERGY CLIN IMMUNOL 2010; 125(6):1178-1187,病毒感染造成哮喘急性发作的机制,2,3,4,5,抵御病毒感染影响的哮喘治疗策略,吸入性ICS/LABA治疗在病毒感染哮喘急性发作中的作用,仍未解决的问题和未来的研究展望,提 纲,GINA2010: 哮喘的急性加重往往与上呼吸道的病毒感染有关(尤其是鼻病毒)。 机制主要是增加了下呼吸道的炎症反应,GINA Pocket Guide updated 2010..,GINA：病毒与哮喘急性发作的关系,屏障破坏,气道上皮细胞是病毒感染的主要场所，病毒感染后：,纤毛倒伏,纤毛脱落,Thornton DJ, et al., Structure and function of the polymeric mucins in airways mucus. Annu Rev Physiol 2008;70:459-86,但这种机制还不是造成哮喘加重的首要机制,炎性细胞侵润,细胞碎片堆积,气道上皮受损造成炎性因子释放,Papadopoulos NG, et al. Rhinovirus infection up-regulates eotaxin and eotaxin-2 expression in bronchial epithelial cells. Clin Exp Allergy 2001;31:1060-6,鼻病毒感染支气管上皮细胞的体外试验 支气管细胞系BEAS-2B与2种鼻病毒RV1b和RV16共浴后，检测mRNA水平 监测的四种炎性因子在感染后均有大量表达,60,100,120,140,160,6h,24h Time,48h,白细胞介素-8 (IL-8),*,*,*,*,*,% actin,40,60,6h,24h Time,48h,*,*,% actin,80,30,60,90,120,150,180,6h,24h Time,48h,巨噬细胞炎性蛋白1 (MIP-1),*,*,% actin,0,嗜酸粒细胞趋化蛋白-2 (Eotaxin-2),20,0,40,80,100,120,140,6h,24h Time,48h,调解活化正常T细胞表达和分泌的趋化因子(RANTES),*,*,% actin,60,20,80,Control,RV1b,RV16,Control,RV1b,RV16,Control,RV1b,RV16,Control,RV1b,RV16,* P0.05 vs. 对照组,气道上皮受损还直接造成气道高反应,病毒感染，气道上皮裂解,气道上皮裂解，上皮细胞舒张因子减少不能对抗气道平滑肌的收缩，造成气道狭窄,一氧化氮合酶表达，大量NO产生细胞毒作用，使血管扩张、血浆渗出增多,Jackson DJ et al., The role of viruses in acute exacerbations of asthma. J ALLERGY CLIN IMMUNOL 2010; 125(6):1178-1187,炎性细胞浸润-巨噬细胞的作用,巨噬细胞是呼吸道的主要淋巴细胞，分布广泛 巨噬细胞与鼻病毒相互作用，可以产生IL-1, IL-8, IFN-和MIP1a(趋化因子）等炎性因子，加重气道炎症 其中TNF-格外受人关注,Laza-Stanca V, et al., Rhinovirus replication in human macrophages induces NF-kappaB-dependent tumor necrosis factor alpha production. J Virol 2006;80:8248-58,TNF-是一种强炎性因子 鼻病毒可刺激巨噬细胞产生NF-B，诱导产生TNF-，如红色荧光显示 研究表明， TNF-还可促进病毒的复制，造成恶性循环,炎性细胞浸润-嗜酸性粒细胞的作用,病毒加速嗜酸性粒细胞的成熟、活化和侵入气道参与发病,释放具有细胞毒性的阳离子蛋白(ECP) BALF中ECP的浓度与哮喘病情恶化相关,脱颗粒 作用,Jackson DJ et al., The role of viruses in acute exacerbations of asthma. J ALLERGY CLIN IMMUNOL 2010; 125(6):1178-1187,病毒感染使血管通透性增加,病毒感染情况下，血管通透性增加，该区域水肿，体积增加50% 此时遇刺激平滑肌收缩，其长度仍缩短30%，气道阻力将是原来的80倍,Hegele RG et al. Mechanisms of airway narrowing and hyperre o ivene in viral reiratory tract infectio . Am J Re ir Crit Care med， 1995; 151: 1659-1664,正常情况下气道平滑肌收缩： 长度缩短30%，气道阻力增加8倍,反复病毒感染加重气道重构,病毒对气道上皮不仅有直接损伤作用，还可致TGF-（转化生长因子）、MMP（金属蛋白酶）等多种细胞因子和炎症介质释放，引发气道重构。气道重构被认为是哮喘反复发作的主要原因。,Leigh R, et al. Human rhinovirus infection enhances airway epithelial cell production of growth factors involved in airway remodeling. J Allergy Clin Immunol 2008;121:1238-45.,TGF-可导致血管平滑肌细胞增生和肥大， 促进细胞外基质如氨基聚糖及胶原的形成,小 结,病毒感染造成哮喘急性发作的病理生理机制复杂，病毒诱导的炎性反应是主要因素,3,4,5,抵御病毒感染影响的哮喘治疗策略,ICS/LABA治疗在病毒感染哮喘急性发作中的作用,未解决的问题和未来展望,提 纲,诱发哮喘急性发作的防治策略,无论使用何种药物，都需要强调早期治疗，在炎性反应恶性循环的起始阶段进行遏制，以求达到最好的疗效。,1.预防：通过疫苗或单克隆抗体预防鼻病毒、RSV等病毒感染,2.抗病毒治疗：病毒粘附抑制剂,3.抗炎治疗：吸入性 ICS/LABA,4.免疫调节：如干扰素,Jackson DJ et al., The role of viruses in acute exacerbations of asthma. J ALLERGY CLIN IMMUNOL 2010; 125(6):1178-1187,预 防,鼻病毒的血清型基因树 Stephen Liggetts机构已经分离出99种不同 鼻病毒血清型,Jackson DJ et al., The role of viruses in acute exacerbations of asthma. J ALLERGY CLIN IMMUNOL 2010; 125(6):1178-1187,预 防,RSV单抗 是人源化呼吸道合胞病毒 (RSV) 单克隆抗体(palivizumab) 美国FDA批准的唯一的RSV单抗 上市资料表明，可降低55%因呼吸道合胞体病毒(RSV)感染而住院的高危儿科病人。 早产儿 合并慢性肺部疾病 合并先天性心脏病 第二代效果更强的RSV单抗Motavizumab正在等待FDA批准,Jackson DJ et al., The role of viruses in acute exacerbations of asthma. J ALLERGY CLIN IMMUNOL 2010; 125(6):1178-1187,抗病毒治疗,抗病毒治疗药物的研发进展缓慢，尤其是针对鼻病毒、RSV病毒的药物,鼻病毒主要通过ICAM-1(细胞间粘附分子）进入细胞 Boehringer-Ingelheim公司开发了鼻腔给药的ICAM-1受体曲马拉奇（tremacamra），在活性测试过程中表现出了较好的抗HRVs活性 但是每天需要给药56 次，且只在感染12小时内给药方才有效，限制了应用,时间,0,1,2,3,4,5,6,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,每日症状评分,安慰剂（n=96）,曲马拉奇（n=81）,病毒粘附抑制剂,Jackson DJ et al., The role of viruses in acute exacerbations of asthma. J ALLERGY CLIN IMMUNOL 2010; 125(6):1178-1187,Wark等人观察到,鼻病毒感染后支气管上皮细胞缺乏分泌干扰素的反应,鼻腔吸入干扰素,目前正在进行2期临床试验 已经观察到的证据表明，对于激素抵抗的哮喘患者， 使用IFN-后，可能改善肺功能，减少糖皮质激素的使用 但是干扰素引起的流感样副作用限制了临床的应用,免疫调节剂,Wark PA, et al. Asthmatic bronchial epithelial cells have a deficient innate immune response to infection with rhinovirus. J Exp Med 2005;201:937-47.,抗炎治疗,David J. Jackson, The role of viruses in acute exacerbations of asthma J ALLERGY CLIN IMMUNOL VOLUME 125, NUMBER 6,通过对病毒感染导致哮喘急性发作的病理生理机制的研究发现，病毒感染只是始动环节，炎症因子、炎性细胞的参与和相互促进才是导致哮喘加重的主要因素。抗炎治疗是预防病毒导致的哮喘急性发作的治疗核心。,4,5,ICS/LABA治疗在病毒感染哮喘急性发作中的作用,未解决的问题和未来展望,提 纲,布地奈德和福莫特罗对鼻病毒呼吸道 感染炎症因子的抑制作用,鼻病毒是造成哮喘急性发作的主要原因， 诱导产生的炎症因子是哮喘急性发作的主要致病因素。 ICS/LABA一线药物布地奈德/福莫特罗能否抑制病毒诱导的炎症反应？ 布地奈德/福莫特罗能否抑制病毒诱导的气道重构因子？,Skevaki CL, Christodoulou I, Spyridaki IS, Tiniakou I, Georgiou V, Xepapadaki P, et al. Budesonide and formoterol inhibit inflammatory mediator production by bronchial epithelial cells infected with rhinovirus. Clin Exp Allergy 2009;39:1700-10.,鼻病毒感染模型：BEAS-2B气道上皮细胞株和正常人气道上皮,观察指标,炎症因子,1.CCL5 (募集嗜酸粒细胞) 2.CXCL8 (募集中性粒细胞) 3.CXCL10 (募集淋巴细胞) 4.IL-6 (募集单核巨噬细胞),重构因子,1.VEGF (血管内皮生长因子) 2.bFGF (成纤维细胞生长因子),观察指标,分别观察布地奈德、福莫特罗和布地奈德/福莫特罗的作用,25,布地奈德可抑制所有观察的炎性因子 和气道重构因子，且呈剂量依赖性,Skevaki CL, et al. Budesonide and formoterol inhibit inflammatory mediator production by bronchial epithelial cells infected with rhinovirus. Clin Exp Allergy 2009;39:1700-10.,CCL5 （pg/mL),CXCL8 (pg/mL),IL-6 (pg/mL),CXCL10 (pg/mL）,bFGF (pg/mL),VEGF (pg/mL),0,1000,2000,3000,Medium RV,B10,B9,B8,B7,B6,*,*,*,*,(a),0,1000,3000,4000,Medium RV,B9,B8,B7,*,*,*,*,(b),2000,*,B10,B6,0,1000,2000,3000,B9,B8,B7,*,*,*,(c),B10,B6,*,0,100,125,Medium RV,B9,B8,B7,*,*,*,(f),B10,B6,75,50,*,0,50,60,Medium RV,B9,B8,B7,*,*,*,(e),B10,40,30,10,20,*,*,B6,0,4000,5000,Medium RV,B9,B8,B7,*,(d),B10,3000,2000,1000,*,B6,Medium RV,CCL5,CXCL8,IL-6,CXCL10,bFGF,VEGF,* P0.05,* * P0.01,* * *P0.001,(vs. 阳性对照),Medium (Hela细胞裂解物，阴性对照);,RV (鼻病毒RV1b，阳性对照),B (布地奈德，B10B6: 10-1010-6M),福莫特罗单药可抑制CXCL8（募集中性粒细胞） 和bFGF（ 成纤维细胞生长因子）),CCL5（pg/mL),CXCL8(pg/mL),0,1000,2000,3000,Medium RV,F10,F9,F8,F7,F6,*,(a),0,1000,3000,4000,Medium RV,F9,F8,F7,*,*,*,(b),2000,*,F10,*,*,F6,Medium RV,F8,F7,F10,F6,IL-6(pg/mL),0,1000,2000,4000,(c),3000,*,VEGF(pg/mL),0,125,Medium RV,F9,F8,F7,*,(f),F10,F6,75,50,25,100,bFGF(pg/mL),0,100,Medium RV,F9,F8,F7,*,*,*,(e),F10,50,25,*,*,75,F6,CXCL10(pg/mL）,0,4000,Medium RV,F9,F8,F7,*,(d),F10,3000,1000,5000,F6,2000,F9,CCL5,CXCL8,IL-6,CXCL10,bFGF,VEGF,* * *P0.001,(vs. 阳性对照),Medium (Hela细胞裂解物，阴性对照);,RV (鼻病毒RV1b，阳性对照),F (福莫特罗，F10F6: 10-1010-6M),Skevaki CL, et al. Budesonide and formoterol inhibit inflammatory mediator production by bronchial epithelial cells infected with rhinovirus. Clin Exp Allergy 2009;39:1700-10.,75,布地奈德/福莫特罗联合使用具有增加作用,布地奈德/福莫特罗联合使用可抑制所有观察的炎性因子和气道重构因子 布地奈德/福莫特罗联合使用对CCL5、CXCL8、CXCL10和VEGF的抑制具有协同作用，更强地抑制这些炎症因子的释放,%CXCL8 release,%CXCL10release,0,100,125,F8,F7,B9F7,B8F7,*,*,*,75,50,25,#,#,#,#,B8F8,B9F8,B8,0,100,125,*,*,*,75,50,25,#,#,#,*,#,%CXCL8 release,0,100,125,*,*,*,50,25,#,#,#,*,#,B9,F8,F7,B9F7,B8F7,B8F8,B9F8,B8,B9,F8,F7,B9F7,B8F7,B8F8,B9F8,B8,B9,CXCL8,CXCL10,VEGF,*,P0.05,* * P0.01,* * *P0.001,(vs. 阳性对照), P0.01, P0.001,P0.0001,(vs. 福莫特罗单药),#P0.05,# P0.01,#P0.001,#P0.0001,(vs. 布地奈德单药),B (布地奈德，B9B8: 10-910-6M),F (福莫特罗，F8F7: 10-810-7M),布地奈德/福莫特罗,Skevaki CL, et al. Budesonide and formoterol inhibit inflammatory mediator production by bronchial epithelial cells infected with rhinovirus. Clin Exp Allergy 2009;39:1700-10.,研究结论,布地奈德联合福莫特罗可抑制鼻病毒诱导的炎症因子和气道重构因子，两药联合作用呈协同作用和剂量相关性，这些数据支持联合使用布地奈德和福莫特罗治疗哮喘和COPD，以及其在急性发作期间的强化作用。,Skevaki CL, et al. Budesonide and formoterol inhibit inflammatory mediator production by bronchial epithelial cells infected with rhinovirus. Clin Exp Allergy 2009;39:1700-10.,From Bench to Bedside 布地奈德/福莫特罗的抗炎作用能否转化为临床获益？,布地奈德/福莫特罗对于感冒相关 哮喘严重发作风险的预防作用,研究对象来自5项多中心随机双盲对照试验(SMART相关研究) 纳入样本数为12,507例 哮喘严重急性发作的定义为：使用口服糖皮质激素或入院治疗 感冒定义为：试验不良反应记录中患者报告的感冒事件 评价布地奈德/福莫特罗维持缓解治疗与其它治疗方法对感冒相关哮喘严重发作的预防作用,Reddel HK et al., Effect of different asthma treatments on