谈病毒感染引起喘息发作的可能机制
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疾病名:喘息样支气管炎英文名:asthmatoid bronchitis缩写:别名:喘息性气管炎;喘息性支气管炎疾病代码:ICD:J20.8概述:喘息样支气管炎(asthmatoid bronchitis)仅系一临床概念,是指一组有哮喘表现的婴幼儿下呼吸道感染而言,是一临床综合征,泛指一组有喘息表现的婴幼儿急性支气管感染。
肺实质很少受累,其中部分病儿可发展为支气管哮喘。
由于乳幼儿气管、支气管比较狭小,易因感染或其他刺激而加重。
另外,患儿有过敏体质因素,在上呼吸道感染后,引起小支气管痉挛或肿胀,而产生喘鸣。
因此,有人认为本病患儿有一部分是婴儿期支气管哮喘(以下简称哮喘) 或轻型哮喘。
流行病学:部分病例远期发展为支气管哮喘。
北京儿童医院于 1987~1989 年对594 例喘息样支气管炎进行了 4~21 年回顾性追踪,结果 41%转为哮喘,其中61.8%已经痊愈,尚有38.2%仍有哮喘发作。
有过敏史、嗜酸细胞较高以及血清IgE 升高者,往往发展为支气管哮喘症。
根据天津医学院儿科等单位对 146 例喘息样支气管炎的5~15 年随访观察,认为喘息样支气管炎与支气管哮喘是同一种疾病,因为两者的遗传史、过敏史、血清 IgE 及肺功能均甚相似。
西安医科大学儿科也认为对3 岁以下不明原因的反复喘息儿应考虑为婴幼儿哮喘,它与儿童哮喘可能是一种病在两个年龄阶段的不同表现。
病因:可有以下几方面的发病因素:1.感染因素多种病毒和细菌感染均可引起。
较常见的有合胞病毒、腺病毒、鼻病毒和肺炎支原体等。
大多数病例可在病毒感染基础上并发细菌感染。
2.解剖特点婴幼儿的气管和支气管都比较狭小,其周围弹力纤维发育不完善,故其黏膜易受感染或其他刺激而肿胀充血,引起管道狭窄,分泌物黏稠不易排出,从而产生喘鸣音。
3.过敏体质因素婴幼儿患病毒感染者甚多,仅一小部分患儿呈喘息样支气管炎表现,提示同一病毒在不同个体中所产生的不同病理生理改变和临床表现,与机体内在因素密切相关,如近年发现合胞病毒引起的喘息样支气管炎患儿出现特异性 IgE 抗体,其鼻咽分泌物中组胺浓度明显高于同样感染而无喘息表现的患儿。
呼吸道疾病的发病机制和病理生理特征呼吸道疾病是指影响呼吸道正常功能的各种疾病,包括上呼吸道感染、慢性阻塞性肺疾病、哮喘、肺癌等。
这些疾病给患者的健康和生活产生了严重的影响。
了解呼吸道疾病的发病机制和病理生理特征有助于我们更好地认识和应对这些疾病,下面将对此进行详细探讨。
一、发病机制呼吸道疾病的发病机制十分复杂,涉及多个因素的相互作用。
以下是几种常见的呼吸道疾病发病机制的介绍。
1. 上呼吸道感染上呼吸道感染是最常见的呼吸道疾病之一。
它主要由病毒、细菌等致病微生物引起,通过空气飞沫传播。
当人体免疫力较低时,这些病原体容易侵入上呼吸道黏膜,引发感染。
上呼吸道感染的发病机制主要包括病原体侵入、黏膜炎症反应和免疫应答等环节。
2. 慢性阻塞性肺疾病(COPD)COPD是一种以气流阻塞为特征的慢性疾病,主要由吸烟引起。
吸入的烟草中的有害物质导致支气管炎和肺气肿,从而造成呼吸道阻塞。
此外,持续的炎症反应、氧化应激和自由基对气道的损伤也是COPD发展的重要机制。
3. 哮喘哮喘是一种慢性呼吸道疾病,其特点是气道高反应性和气流受限。
哮喘发病机制主要包括气道炎症反应、支气管平滑肌收缩和黏膜水肿等。
过敏原、感染和刺激物等会引起气道炎症,导致气道狭窄和呼吸困难。
4. 肺癌肺癌是最常见的恶性肿瘤之一,也是导致死亡的主要原因。
吸烟是肺癌的主要危险因素,其他因素还包括空气污染、职业暴露等。
肺癌的发病机制涉及基因突变、细胞增殖和分化异常、基质降解和转移等多个过程。
二、病理生理特征不同的呼吸道疾病具有各自特定的病理生理特征。
以下为几种常见呼吸道疾病的病理生理特征的简要介绍。
1. 上呼吸道感染上呼吸道感染主要表现为鼻塞、咳嗽、咽痛等。
病理上可见鼻腔和咽喉黏膜出现充血、水肿和炎症细胞浸润,病毒颗粒或细菌沉积于黏膜上。
2. 慢性阻塞性肺疾病(COPD)COPD患者常常出现气短、咳嗽和咳痰等症状。
病理学上,可观察到肺组织中存在气道炎症,伴有黏液高度增多和纤毛受损。
哮喘发病机制的新认识郑涛;赵顺英【摘要】@@ 赵顺英教授 2009年7~10月作为访问学者在Johns Hopkins医学院学习,学习期间得到了郑涛教授的热情接待和悉心指导.郑涛教授对哮喘发病机制做了很有意义的研究.行前受<中国循证儿科杂志>编辑部的委托,以儿童哮喘发病机制为题做一期专家对谈录,感谢郑涛教授欣然接受邀请.【期刊名称】《中国循证儿科杂志》【年(卷),期】2010(005)003【总页数】3页(P161-163)【作者】郑涛;赵顺英【作者单位】美国Johns Hopkins医学院过敏和临床免疫科;首都医科大学附属北京儿童医院呼吸科,北京,100045【正文语种】中文郑涛教授赵顺英教授赵顺英教授 2009年7~10月作为访问学者在Johns Hopkins医学院学习,学习期间得到了郑涛教授的热情接待和悉心指导。
郑涛教授对哮喘发病机制做了很有意义的研究。
行前受《中国循证儿科杂志》编辑部的委托,以儿童哮喘发病机制为题做一期专家对谈录,感谢郑涛教授欣然接受邀请。
近年发现Th1/Th2细胞失衡机制不能完全阐明哮喘的发生,越来越多的研究证实哮喘是异质性疾病。
最近国外一项对哮喘患者支气管黏膜表达细胞因子的研究发现, 某些哮喘患者并非由Th2细胞驱动,这些患者对糖皮质激素的治疗反应不佳。
首都医科大学附属北京儿童医院曾对哮喘患儿痰液细胞进行了分析,结果发现哮喘患儿痰液中嗜酸粒细胞增多,而非哮喘患儿痰液的中性粒细胞增多。
根据这一研究结果以及Th1和Th2细胞各自不同的免疫作用,我们非常赞成哮喘是异质性疾病,因病毒感染、过敏原接触以及运动等不同诱因或在哮喘发病的不同阶段,机体的免疫应答各异,并非所有哮喘患者均为Th2细胞驱动的气道慢性炎症或在哮喘的发生和发展过程中并非均为Th2细胞免疫反应占优势。
目前,中国儿科医生对有关哮喘发病机制的研究仍围绕着Th1/Th2细胞失衡机制,郑教授对哮喘发病机制尤其是Th1/Th2细胞失衡的研究颇有造诣,您是如何评价Th1/Th2 细胞在哮喘发病中的作用及有何新的发现?郑涛教授尽管目前对于哮喘发病机制的研究和理解取得了很大进展,但对于哮喘尤其是哮喘不同亚群的发生机制仍然了解不透彻,哮喘的病因和发生机制的确具有异质性,传统认为哮喘是气源性致敏原诱导,Th2细胞免疫反应驱动,由细胞因子包括IL-4、IL-5及 IL-13介导的气道炎症,其中IL-13由Th2细胞、嗜酸粒细胞、嗜碱粒细胞以及肥大细胞等产生。
呼吸道疾病的病因与病理机制呼吸道疾病是指发生在呼吸道上的各种疾病,包括上呼吸道感染、哮喘、慢性阻塞性肺疾病等。
这些疾病给患者带来了极大的不便和痛苦,严重的情况可能威胁到生命安全。
了解呼吸道疾病的病因和病理机制对于预防和治疗这些疾病非常关键。
本文将探讨呼吸道疾病的病因和病理机制。
一、上呼吸道感染上呼吸道感染是最常见的呼吸道疾病之一,多数由病毒引起。
流感病毒、鼻病毒、腺病毒等是常见的病毒致病因素。
此外,细菌感染也是上呼吸道感染的原因之一,如链球菌、肺炎球菌等。
上呼吸道感染的主要传播途径是飞沫传播,患者咳嗽、打喷嚏时,病原体通过飞沫悬浮在空气中,当他人吸入感染者的飞沫时,就可能感染上呼吸道疾病。
上呼吸道感染的病理机制主要是病原体侵入上呼吸道黏膜,通过黏膜上的受体结合并侵入上皮细胞,感染病毒释放病毒颗粒。
病毒感染导致上呼吸道黏膜出现水肿、炎症反应,刺激黏膜神经,引起喉咙痛、鼻塞、打喷嚏等症状。
二、哮喘哮喘是一种慢性炎症性呼吸系统疾病,其病因较为复杂。
遗传因素对哮喘的发病具有重要影响。
研究发现,过敏基因和哮喘相关基因突变与哮喘的发生密切相关。
病理机制上,哮喘主要是由于呼气相阻塞引起的呼吸道阻力增加。
在哮喘发作期间,呼吸道黏膜发生痉挛,黏液分泌增多,支气管肌肉收缩,导致气流受阻。
此外,炎症细胞的浸润和黏膜水肿也是哮喘病理机制的重要组成部分。
三、慢性阻塞性肺疾病(COPD)COPD是一种慢性进行性呼吸系统疾病,主要包括慢性支气管炎和肺气肿两个组成部分。
吸烟是主要的COPD发病原因,吸入有害气体和颗粒物质也会增加患病风险。
COPD的病理机制主要涉及气道炎症和肺组织重塑。
长期吸烟引起的气道炎症导致气道黏膜水肿,炎症细胞浸润以及黏液分泌增加,导致气道狭窄。
同时,肺组织受到炎症的刺激,产生胶原沉积,导致肺组织弹性减弱,肺气肿形成,进一步影响气道通畅。
综上所述,呼吸道疾病的病因涉及病原体感染、遗传因素、吸烟等多个方面,而其病理机制主要涉及炎症反应、黏膜水肿和气道阻塞等。
㊃综述㊃人类鼻病毒在哮喘患者气道重塑中的作用机制及临床意义谭漫琳㊀李树钧DOI:10.3877/cma.j.issn.1674⁃6902.2020.01.023基金项目:南方医科大学深圳医院新技术新业务XJGX15Y35作者单位:518100深圳,南方医科大学深圳医院呼吸内科通信作者:李树钧,Email:lishujun@fmmu.edu.cnʌ关键词ɔ㊀支气管哮喘;㊀人类鼻病毒;㊀气道重塑;㊀临床意义中图法分类号:R562文献标识码:A㊀㊀在健康的个体中,人类鼻病毒(Humanrhinovirus,HRV)感染是普通感冒主要的原因,然而,在支气管哮喘(哮喘)患者中,HRV感染可以对疾病的发生和发展产生重大影响㊂哮喘是一种常见的慢性气道炎症性疾病,具有明显的异质性和复杂的病理生理特征㊂在幼年时期,HRV诱发的喘息性疾病是哮喘后续发展的一个重要危险因素,越来越多的证据表明,反复HRV感染在哮喘气道重塑多个方面的发生发展中起着重要的作用㊂近年来,哮喘病死率有所下降,但发病率仍不断上升,且至今尚无有效治愈的方法,不易控制的重症哮喘是致命性过敏反应的危险因素,哮喘急性发作给全球的卫生保健系统带来了巨大的经济负担,成为哮喘患者住院和死亡的主要原因㊂众多研究发现,HRV感染是哮喘急性发作常见的诱因之一㊂因此,更好地了解HRV在哮喘中的作用显得尤为重要㊂过去十余年的研究对HRV感染所致哮喘患者气道重塑的发生发展有了新的认识,现就目前关于HRV感染在哮喘发生及气道重塑中的作用机制加以综述,并提出相关治疗策略,以限制HRV感染对哮喘的影响㊂一㊁HRV分类HRV是一种单股正链RNA病毒,基因组约7200个bp,被蛋白质衣壳包裹,其病毒蛋白(virusprotein,VP)分别是VPl㊁VP2㊁VP3和VP4㊂VPl㊁VP2及VP3位于病毒颗粒表面,而VP4位于内部并掩藏病毒核酸㊂HRV属于病毒科,肠道病毒属,根据其病毒壳蛋白核苷酸序列分为3型:HRV⁃A㊁HRV⁃B和HRV⁃C㊂HRV⁃A㊁HRV⁃B分别含74㊁25个亚型,余下的属于自2009年后才确认的HRV⁃C[1]㊂HRV也可根据其结合受体分类,其中88种HRV⁃A㊁HRV⁃B通过与细胞间黏附分子⁃1(ICAM⁃1)受体黏附到细胞表面,11种HRV⁃A与极低密度脂蛋白受体相结合入侵机体[1⁃2],HRV⁃C主要感染纤毛气道上皮细胞,哮喘易感基因产物钙黏蛋白相关家族成员3(CDHR3)可以介导HRV⁃C的结合和复制,CDHR3主要在纤毛气道上皮细胞表达,调节CDHR3表达或纤毛细胞分化的因子可能影响对HRV⁃C的易感性[3⁃4]㊂研究表明,5岁以下与HRV⁃C感染相关的急性哮喘患儿中,男性患儿中度/重度恶化的几率显著增加[5],而住院成年哮喘患者疾病严重程度则与HRV类型无关,但总的来说,无论是何种亚型,HRV感染与哮喘的发生发展㊁急性加重联系紧密[6]㊂二㊁HRV感染与哮喘发生发展的关系病毒性呼吸道感染所致喘息性疾病的致病原(尤其是HRV)和严重程度可以显著预测高危人群的哮喘发展,与没有喘息性疾病的人相比,在3岁以内有HRV诱导喘息性疾病的儿童哮喘发病率为9.8%[7]㊂很少有报道描述病毒性呼吸道感染在成人患者哮喘急性发作中的重要性,但Takeshi等[8]的研究首次表明,各种呼吸道病毒如HRV,hMPV,Inf⁃V和RSV与成人患者的哮喘发作有关,且HRV⁃A和HRV⁃C具有广泛的遗传差异性,具有季节性变化,HRV是秋季哮喘发作的常见原因㊂也有研究表明,上呼吸道病毒感染所致哮喘急性发作者,患儿高达85%,成年人大约50%,在这些研究检测到的病毒中,HRV占60%,是主要的病原体[9]㊂Yutaka等[10]也有报道,通过实时PCR技术检测成人支气管哮喘急性发作感染性病原体,流感嗜血杆菌为最常检测到的微生物(26.6%),其次为HRV(15.6%)㊂另外,Öhrmalm等[11]研究了一项无感染症状的稳定型哮喘患者与健康人群的对照实验(纳入研究人员年龄为10岁 35岁),采用PCR分析鼻咽吸出物中常见呼吸道病毒RNA的存在情况,显示HRV是唯一检测到的病毒(哮喘患者4.5%,对照组0.9%),并提示HRV似乎在哮喘和空气过敏原IgE致敏的青年人气道中更普遍㊂1.HRV感染与遗传背景:基因⁃环境的相互作用被认为是哮喘发展的关键环节,全基因组关联研究已经确定了一些与哮喘进展相关的候选基因和基因位点,譬如17q21位点的变异可以影响GSDMB和ORMDL3基因的表达,在HRV诱导喘息性哮喘疾病过程中这两种基因表达水平增加,GSDMB基因特异位点的纯合子单核苷酸多态性可使存在HRV感染史的人群哮喘风险增加26倍[12⁃13]㊂一项特定哮喘表型的全基因组关联研究发现新的易感基因CDHR3在气道上皮高表达,是早期儿童哮喘急性发作的易感位点,其单核苷酸多态性导致529位置的半胱氨酸残基突变为酪氨酸残基,与HRV的结合及子代数量增加和哮喘患者病情加重有关[14],日本一项关于成人候选基因的两独立样本病例对照研究也显示,CDHR3变异是严重成人哮喘的重要易感因素,与以特应性㊁早发性和低肺功能为特征的哮喘表型有显著关联性[15]㊂2.HRV感染与过敏反应:过敏反应和病毒诱导喘息都是哮喘发展的独立危险因素,在一个高危的新生儿队列研究中,马尔科夫模型显示,过敏反应增加了后续病毒诱导喘息的风险[16],一项基于阳性家族史的儿童哮喘队列研究表明,早期的HRV感染可使患哮喘的风险增加10倍,提示在有阳性家族史的儿童群体中,早期HRV感染和哮喘的发生密切相关[13]㊂3.HRV感染与哮喘气道重塑的关系:哮喘患者呼吸道的特征性结构变化,统称为气道重塑㊂这些变化包括网状基底膜增厚㊁平滑肌增生㊁血管生成及上皮表型转变等,这些变化会缩小气道管腔并导致气道壁增厚,被认为是气道高反应性的发展和持续的基础[17],早期气道上皮网状基底膜增厚㊁嗜酸性粒细胞和辅助(CD4)淋巴细胞浸润是哮喘的特征性改变,重型哮喘患者气道壁明显增厚,其气管壁炎性分泌物和黏液混合后所致支气管阻塞是患者死亡的主要原因[18]㊂传统认为气道重塑发生在多年的慢性气道炎症,最近对患有新发呼吸道症状的学龄前儿童进行的支气管活检研究表明,即使在确诊哮喘之前,也存在气道重塑的特征,如网状基底膜增厚㊁嗜酸性粒细胞浸润及气道平滑肌增生,这暗示着气道重塑与炎症同步发生[19⁃20]㊂许多研究表明HRV可通过很多方面影响气道重塑,如下所述:(1)增加黏蛋白MUC5AC基因的表达:气道黏液分泌过多是哮喘的重要病理生理特征,黏蛋白是气道黏液的主要成分,MUC5AC主要分布在细胞质或液泡膜中,哮喘患者MUC5AC基因表达增加,气道上皮杯状细胞数量随之增加,分泌过多黏蛋白,其在短时间内大量进入呼吸道,可能导致严重气道阻塞,气道阻力增加,甚至导致患者死亡[21⁃22]㊂HRV感染人体后,人体通过模式识别受体TLR3特异性识别病毒,多种表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)配体的转录激活,随后EGF通过自分泌/旁分泌激活细胞外信号调节激酶(extracellularsignalregulatedproteinkinase,EKR),EKR进入细胞核后诱导MUC5AC基因表达增加,气道黏液黏蛋白含量随之增加,其信号传导过程为HRVңNK⁃κB(核因子⁃κB)ңMMP(基质金属蛋白酶)ңTGF⁃ɑ(转录生长因子ɑ)ңEGFRңMAPK(丝裂原活化蛋白激酶)ңERKңSp1(特异性蛋白1)ңMUC5AC基因ңMUC5AC黏蛋白[23⁃24]㊂(2)减少紧密连接的表达:肺内部环境与外界物质的交界面由多种类型细胞构成的假复层黏膜屏障构成,一系列连接复合物包括紧密连接㊁粘附连接㊁间隙连接㊁桥粒和连接蛋白维持这种保护屏障,紧密连接通常位于相邻上皮细胞的顶端,调节离子和溶质的选择性通过,防止病原体及其产物进入肺间质㊂Looi等[25]的研究首次证明了在HRV感染后紧密连接蛋白表达改变与上皮功能受损之间的直接关联,影响大分子物质通透性㊂claudin⁃1㊁occludin㊁ZO⁃1是紧密连接的重要组成蛋白,在HRV感染后,哮喘患者的气道上皮细胞中claudin⁃1和occludinmRNA明显增加,但claudin⁃1,occludin和ZO⁃1蛋白表达显著降低,这种转录与表达的不平衡性原因尚不清楚,可能与多种因素有关,如多效转录抑制因子Snail,其参与转录后过程,导致claudin⁃1蛋白合成减少㊂确定的是,HRV感染导致紧密连接解离,从而导致哮喘患者气道上皮细胞通透性增加和上皮抗性丧失,大分子物质通透性增加提示,HRV感染有助于过敏原或病原体穿过上皮细胞,促进其与气道内部环境的相互作用,从而进一步加重气道炎症和结构重塑[26]㊂(3)促进平滑肌增厚及上皮下纤维化:①肿瘤坏死因子(tumornecrosisfactor,TNF)超家族成员14(TNFSF14),也称为LIGHT或CD258,是过敏原诱发的严重哮喘模型中气道重塑的强大驱动力,肺泡上皮细胞和中性粒细胞是LIGHT的潜在来源,Mehta等[27]进行了一项HRV多次感染小鼠评估气道重塑的实验,结果证明,反复HRV感染可诱导小鼠肺中LIGHT表达,引起小鼠支气管周围平滑肌增厚和上皮下纤维化的增加,产生以中性粒细胞增加为主的支气管血管炎㊂但LIGHT究竟如何促进肺组织重塑仍在探索中,目前已经证明,它可以诱导肺巨噬细胞和上皮细胞中的几种炎症分子,如转化生长因子⁃β(transforminggrowthfactor⁃β,TGF⁃β),胸腺基质淋巴细胞生成素(thymicstromallym⁃phopoietin,TSLP)和MMP⁃9,间接地增强肺重塑反应[27⁃28],CXCL1㊁3㊁5等趋化因子是支气管上皮细胞中LIGHT的靶标,LIGHT可能通过诱导各种趋化因子进一步扩增重塑表型,此外,LIGHT还可以驱动肺成纤维细胞/肌成纤维细胞的增殖,这可能有助于增加平滑肌质量,因此,LIGHT有可能以多种方式促进气道重塑[29]㊂IL⁃1β也可能诱导小鼠肺气道重塑,若在每次HRV感染前24h给予小鼠IL⁃β中和抗体,小鼠支气管周围平滑肌和上皮下纤维化显著减少,支气管肺泡灌洗液中的中性粒细胞亦明显降低㊂另外,TGF⁃β是由许多刺激驱动的肺气道重塑的核心,主要与胶原蛋白的产生有关,有助于增加平滑肌质量,LIGHT可以在肺巨噬细胞中上调TGF⁃β表达,LIGHT㊁IL⁃1β以及TGF⁃β可产生协同作用,促进肺HRV反复感染后气道重塑[27];②气道上皮中EGFR在环境屏障和气道炎症诱发方面起着核心作用,EGFR的天然配体包括EGF㊁TGF⁃α㊁肝素结合表皮生长因子(heparin⁃bindingepidermalgrowthfactor,HB⁃EGF)㊂双调蛋白等,双调蛋白来源于气道平滑肌细胞,具有促进细胞生长和促炎作用,其分泌依赖于缓激肽(bradykinin,BK)诱导COX⁃2表达㊁PGE2分泌增加,即通过BKңCOX⁃2/PGE2自分泌环从气道平滑肌细胞中表达并分泌㊂HRV可增加哮喘肺中BK释放的激肽释放酶活性,从而使双调蛋白的分泌增加,促进气道上皮下纤维化,HRV也可诱导具有相似活性的生长因子(如成纤维细胞生长因子2和HB⁃EGF)的基因表达增加[30⁃32]㊂(4)促进气道壁血管增生:气道壁血管数量及大小增加是气道重塑的重要特征,血管生成有赖于血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)的生物效应,其通过与细胞表面上的酪氨酸激酶受体结合来刺激细胞应答㊂HRV感染后早期即可显著上调VEGF的表达,主要通过p38丝裂原活化蛋白激酶和ERK1/2途径[31],介导气道平滑肌细胞的促血管生成能力,并可能通过黏膜充血导致气道狭窄来促进气道重塑[33]㊂(5)调节气道平滑肌细胞迁移:Shariff等[17]近期的研究显示,HRV感染气道上皮细胞后可上调趋化因子的表达,如CCL5㊁CXCL8㊁CXCL10等,并证实CCL5㊁CXCL8可导致气道平滑肌细胞向上皮细胞定向迁移,从而促进气道重塑过程㊂其中CCL5是最有效的趋化因子,而趋化因子CXCL10的水平则与呼吸道分泌物中观察到的淋巴细胞的数量增加相关[34]㊂细胞迁移通过激活受体而启动,如G蛋白偶联受体(G⁃protein⁃coupledreceptor,GPCR),酪氨酸激酶受体(receptortyrosinekinase,RTK)和整联蛋白(integrin)等,受体激活后其触发下游细胞内信号传导,导致气道平滑肌细胞迁移[35]㊂(6)诱导上皮⁃间质转化(epithelial⁃stromatransformation,EMT):EMT是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型特征的细胞生物学过程,细胞在EMT过程中发生一系列改变,如失去细胞极性㊁丧失上皮标志㊁丢失细胞间的紧密连接和黏附连接㊁使细胞骨架重排以及失去间质标志表达等[36]㊂EMT是目前研究哮喘气道重塑机制的重点,E⁃钙黏蛋白和波形蛋白分别代表上皮和间皮特征,E⁃钙黏蛋白的表达降低,波形蛋白的表达增加以及从上皮细胞到间充质细胞(成纤维细胞/肌成纤维细胞)形态的转变是EMT过程的重要表现[37]㊂Fischer等[38]在尘螨诱导小鼠哮喘发作的研究中,发现哮喘小鼠气道上皮细胞E⁃钙黏蛋白表达降低,波形蛋白表达增加,提示哮喘发病与EMT相关㊂哮喘患者气道上皮下区域中活化的间充质细胞数量增加,被认为是基质蛋白沉积导致网状基底膜增厚的主要原因㊂Minor等[39]在研究HRV与哮喘EMT关系的实验中,也发现HRV能够诱导与EMT一致的支气管上皮细胞的表型和形态学变化㊂HRV似乎在上皮标志物的丧失中发挥更大作用,且经TGF⁃β1处理后,HRV可明显诱导上皮和间充质标志物的变化并改变其形态,诱导上皮细胞E⁃钙黏蛋白表达显著降低,间充质标记物纤连蛋白表达增加,间充质细胞数量增加,促进气道重塑,此过程似乎涉及MAPK途径及转录阻遏物SLUG的激活㊂由此可见,HRV感染在气道重塑发生发展中发挥着重要作用,上皮细胞的HRV感染引起上皮表型的改变,并触发与气道重塑的各个方面有关的基质蛋白和介质的释放,在易感个体中,反复HRV感染可导致上皮表型的永久改变,介导杯状细胞增生和黏液分泌增加,上皮下纤维化,血管生成和平滑肌增加等,从而促进气道重塑的进展[40]㊂4.对临床实践的启示:支气管哮喘的防治给全球的卫生保健系统带来了巨大的经济负担,HRV感染在哮喘发生发展和急性发作㊁恶化中起着重要的作用,因此,找到有效限制HRV对哮喘影响的药物显得十分重要,而目前包括皮质类固醇激素在内的减轻哮喘恶化的抗炎药物,没有证据表明这些药物能直接治疗HRV诱导的炎症,由于HRV变异度很高,疫苗的开发亦很难实现,因此,抗病毒药物治疗是减少HRV感染负担所必需的[41]㊂就目前的研究来看,可从两个方向出发:(1)抑制HRV感染和复制:①防止病毒与其受体结合,部分HRV⁃A及HRV⁃B通过与ICAM⁃1受体黏附到细胞表面,吸入性重组可溶性ICAM⁃1在实验性治疗中显示可减少HRV感染,使症状严重程度显著降低,但研究中使用的可溶性ICAM⁃1的成本和剂量方案不适用于广泛的临床治疗[42]㊂衣壳结合药物如pleconaril㊁pirodavir㊁vapendavir等可结合病毒衣壳以限制其与细胞受体结合,Pleconaril具有包括HRV在内的广谱抗病毒活性,但因其副作用尚未获得FDA批准㊂Pirodavir是HRV⁃A和HRV⁃B的有效体外抑制剂,但在天然HRV感染的治疗中未产生明显临床效益[43];②开发蛋白酶抑制剂:HRV的持续复制及后代病毒的组装依赖于病毒蛋白酶3C(3Cpro)进行蛋白水解自我切割,现已开发不可逆HRV3Cpro抑制剂Rupintrivir及新型肠道病毒蛋白酶抑制剂SG85㊂其被证实可有效限制HRV的复制,现蛋白酶抑制剂正成功用于治疗HIV和丙型肝炎病毒感染,可进一步考虑新型HRV3Cpro抑制剂的开发[41];③蛋白激酶D(PKD)抑制剂:HRV感染可导致PKD磷酸化,PKD抑制剂可有效阻断病毒蛋白和RNA表达,从而阻断HRV复制,研究小分子靶向PKD不失为抑制HRV复制的一个选择[44]㊂(2)减少HRV诱导的炎症:①热休克蛋白90(heatshockprotein,Hsp90)抑制剂pochoninD:Hsp90是一种分子伴侣,是许多病毒在其生命周期多个阶段所需的关键宿主因子,包括病毒进入㊁核输入㊁转录及复制㊂PochoninD是具有潜在Hsp90抑制能力的根赤壳菌素类似物,具有作为广谱抗病毒剂的潜力㊂一项用pochoninD处理的HRV感染小鼠的实验表明,pochoninD显著降低小鼠肺裂解物和肺RNA中促炎趋化因子/细胞因子(CCL2,CXCL1,TNF⁃α,IL⁃6和IL1β)水平,减少中性粒细胞向炎症部位的浸润,并改善HRV感染所致肺和气道的病理损伤;②吉西他滨:吉西他滨作为肠道病毒71的新型抑制剂,在体外也具有抗HRV活性㊂一项评估吉西他滨对HRV感染治疗作用的小鼠模型实验表明,鼻内给予吉西他滨可减少TNF⁃α和IL⁃1β等促炎细胞因子及肺浸润淋巴细胞数量,显着降低肺HRV载量,其抗病毒活性可能与CTP合成酶的抑制有关,也许可以把吉西他滨重新定位为抗病毒药物,以抑制HRV感染;③白藜芦醇:白藜芦醇(3,4ᶄ,5⁃三羟基⁃反式⁃二苯乙烯)是一种天然多酚,葡萄㊁花生㊁浆果中含量较多,具有抗氧化㊁抗炎㊁抗癌㊁心脏保护和神经保护等作用,通过抑制促炎介质的合成㊁抑制活化蛋白⁃1(activatingprotein⁃1,AP⁃1)和NF⁃κB及调节丝裂原活化蛋白激酶/血红素氧合酶下调炎症反应,显着降低TNF⁃α和hs⁃CRP水平㊂相关研究表明,白藜芦醇可抑制HRV⁃16诱导的ICAM⁃1的表达,减少ICAM⁃1糖基化以抑制HRV进入细胞,并可以减弱气道重塑相关的纤维化反应㊁上皮下胶原沉积和黏液分泌㊁肥大细胞脱颗粒反应,白藜芦醇水性制剂与羧甲基β葡聚糖(carboxymethylbetaglucan,CMG)组合的鼻喷雾剂可降低儿童呼吸道感染,缓解患儿鼻部症状和呼吸道感染后遗症,白藜芦醇的运用可能是理想的治疗方法,对于治疗HRV感染和预防并发症可能具有重要意义;④奥马珠单抗:奥马珠单抗是一种抗IgE人源化单克隆抗体,与IgE的Cε3区域特异性结合,剂量依赖性降低游离IgE水平,抑制IgE与效应细胞(肥大细胞㊁嗜碱粒细胞)表面的高亲和力受体FcεRI的结合,减少炎症细胞的激活(如肥大细胞的脱颗粒)和多种炎性介质释放㊂一项研究表明奥马珠单抗可通过抑制IgE介导的炎症,减少HRV感染期间病毒脱落的持续时间和峰值水平,并降低HRV感染相关疾病的发生频率和严重程度㊂奥马珠单抗已于2017年8月24日获中国国家食品药品监督管理总局(CFDA)批准上市㊂综上所述,HRV感染在哮喘的发病㊁急性发作和加重中扮演重要角色,总结HRV感染导致哮喘发生和恶化的机制,归纳HRV感染所致的哮喘急性和加重的治疗前沿和研究热点,有助于深入了解HRV的生物学特点及其致病机制㊂但是,仍需要进一步的研究,才能充分确定宿主对HRV感染抗病毒免疫反应的关键方面,并探索出减轻HRV感染对哮喘进展的方法,为未来哮喘精准治疗提供更多靶点㊂如调节过敏性气道炎症以确保对疾病的最佳控制,阻断关键炎症途径或增强抗病毒反应等,确定潜在的治疗方法并在合适的模型中进行评估,评价安全性及有效性后充分应用于临床,是控制HRV感染相关哮喘的关键目标㊂参㊀考㊀文㊀献1㊀PalmenbergAC,RatheJA,LiggettSB.Analysisofthecompletegenomesequencesofhumanrhinovirus[J].JAllergyClinImmunol,2010,125(6):1190⁃1199.2㊀SajjanU,WangQ,ZhaoY,etal.Rhinovirusdisruptsthebarrierfunctionofpolarizedairwayepithelialcells[J].AmJRespirCritCareMed,2008,178(2):1271⁃1281.3㊀BochkovYA,WattersK,AshrafS,etal.Cadherin⁃relatedfamilymember3,achildhoodasthmasusceptibilitygeneproduct,mediatesrhinovirusCbindingandreplication[J].ProcNatlAcadSciUSA,2015,112(17):5485⁃5490.4㊀GriggsTF,BochkovYA,BasnetS,etal.RhinovirusCtargetsciliatedairwayepithelialcells[J].RespirRes,2017,18(1):84.5㊀LambertKA,PrendergastLA,DharmageSC,etal.Theroleofhumanrhinovirus(HRV)speciesonasthmaexacerbationseverityinchildrenandadolescents[J].JAsthma,2018,55(6):596⁃602.6㊀McCullochDJ,SearsMH,JacobJT,etal.Severityofrhinovirusinfectioninhospitalizedadultsisunrelatedtogenotype[J].AmJClinPathol,2014,142(2):165⁃172.7㊀JacksonDJ,GangnonRE,EvansMD,etal.WheezingrhinovirusillnessesinearlylifepredictasthmaDevelopmentinhigh⁃riskchildren[J].AmJRespirCritCareMed,2008,178(7):667⁃672.8㊀SarayaT,KimuraH,KuraiD,etal.Themolecularepidemiologyofrespiratoryvirusesassociatedwithasthmaattacks[J].Medicine(Baltimore),2017,96(42):e8204.9㊀SongDJ.Rhinovirusandchildhoodasthma:anupdate[J].KoreanJPediatr,2016,59(11):432.10㊀YoshiiY,ShimizuK,MorozumiM,etal.Detectionofpathogensbyreal⁃timePCRinadultpatientswithacuteexacerbationofbronchialasthma[J].BMCPulmMed,2017,17(1):150.11㊀ÖhrmalmL,MalinovschiA,WongM,etal.Presenceofrhinovirusintherespiratorytractofadolescentsandyoungadultswithasthmawithoutsymptomsofinfection[J].RespirMed,2016,115:1⁃6.12㊀ÇalışkanM,BochkovYA,Kreiner⁃MøllerE,etal.RhinoviruswheezingillnessandgeneticriskofChildhood⁃onsetasthma[J].NEnglJMed,2013,368(15):1398⁃1407.13㊀马玉梅,张建华.鼻病毒感染与支气管哮喘研究进展[J].中华实用儿科临床杂志,2016,31(21):1678⁃1680.14㊀BønnelykkeK,SleimanP,NielsenK,etal.Agenome⁃wideassociationstudyidentifiesCDHR3asasusceptibilitylocusforearlychildhoodasthmawithsevereexacerbations[J].NatGenet,2014,46(1):51⁃55.15㊀KanazawaJ,MasukoH,YatagaiY,etal.GeneticassociationofthefunctionalCDHR3genotypewithearly⁃onsetadultasthmainJapanesepopulations[J].AllergolInt,2017,66(4):563⁃567.16㊀JacksonDJ,EvansMD,GangnonRE,etal.EvidenceforaCausalRelationshipbetweenAllergicSensitizationandRhinovirusWheezinginEarlyLife[J].AmJRespirCritCareMed,2012,185(3):281⁃285.17㊀ShariffS,ShelfoonC,HoldenNS,etal.Humanrhinovirusinfectionofepithelialcellsmodulatesairwaysmoothmusclemigration[J].AmJRespirCellMolBiol,2017,56(6):796⁃803.18㊀JefferyPK.RemodelingandInflammationofbronchiinasthmaandchronicobstructivepulmonarydisease[J].ProcAmThoracSoc,2004,1(3):176⁃183.19㊀SaglaniS,PayneDN,ZhuJ,etal.Earlydetectionofairwaywallremodelingandeosinophilicinflammationinpreschoolwheezers[J].AmJRespirCritCareMed,2007,176(9):858⁃864.20㊀OᶄReillyR,UllmannN,IrvingS,etal.Increasedairwaysmoothmuscleinpreschoolwheezerswhohaveasthmaatschoolage[J].JAllergyClinImmunol,2013,131(4):1024⁃1032.21㊀HaoWM,SunSF,TangHP.TherelationshipbetweenMuc5achighsecretionandMunc18bupregulationinobeseasthma[J].EurRevMedPharmacolSci,2018,22(5):1409⁃1414.22㊀BonserL,ErleD.Airwaymucusandasthma:TheroleofMUC5ACandMUC5B[J].JClinMed,2017,6(12):E112.23㊀ZhuL,LeeP,LeeW,etal.Rhinovirus⁃inducedmajorairwaymucinproductioninvolvesanovelTLR3⁃EGFR–dependentpathway[J].AmJRespirCellMolBiol,2009,40(5):610⁃619.24㊀HewsonCA,HaasJJ,BartlettNW,etal.RhinovirusinducesMUC5ACinahumaninfectionmodelandinvitroviaNF⁃κBandEGFRpathways[J].EurRespirJ,2010,36(6):1425⁃1435.25㊀LooiK,TroyNM,GarrattLW,etal.Effectofhumanrhinovirusinfectiononair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谈病毒感染引起喘息发作的可能机制病毒感染与喘息密切相关,很多有急性喘息症状的患儿有流涕、低热等其他的急性呼吸道病毒感染典型表现。
几个大的流行病学调查提示大多数有喘息发作的婴幼儿被证实有病毒感染,尤其是呼吸道合胞病毒、副流感病毒,以及近年来更重视的鼻病毒。
病毒感染可直接导致喘息发作,并可能是哮喘的激发因素。
早期儿童中喘息很常见,美国tucson儿童呼吸研究调查资料显示,全部儿童中20%以上在生后第1年至少有1次伴喘息的下呼吸道疾病,其中2/3
被证实是病毒感染,以rsv最常见。
年龄分布很具特征性,第1个发作高峰是生后2~4个月,6个月后显著减少。
生后4~6周婴儿喘息很罕见,该年龄段的rsv感染常表现为肺炎和呼吸暂停,研究还证实儿童早期的下呼吸道rsv感染对喘息的后续发展是一项独立危险因素。
1.病毒直接损伤上皮细胞
1.1 病毒感染促进炎症介质的产生和释放。
近年研究指出,当rsv感染不久后人的支气管上皮细胞产生白介素-8也产生白介素-6和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子,但仅仅发生在rsv复制期,即感染后96小时。
同样的研究也证实rsv感染后不久,鼻上皮细胞中il-8mrna的表达显著增加。
il-8是中性粒细胞的化学;导剂,并激活中性粒细胞,故il-8在rsv感染中可能是一种起决定性作用的炎症介质。
这些生物活性介质可侵入肺间质激活蛋白激酶c,具强烈的炎症细胞化学趋化性,这可能是rsv等呼吸道病毒感染引
发气道炎症的另一机制。
1.2 病毒感染促使神经源性炎症介质释放,加强神经源性炎症。
病毒感染后,坏死的上皮脱落,使炎症介质激活暴露的感觉神经末梢,使其释放速激肽、p物质以及神经激肽a和神经激肽b。
神经激肽通过刺激黏液分泌、增加血管通透性并使中性粒细胞黏附于血管内皮而产生急性气道炎性反应。
p物质、神经激肽a和神经激肽b则可使气道平滑肌收缩,从而加重了气道损伤,导致气道阻塞和气道高反应性形成。
2.病毒导致免疫损伤
2.1 病毒特异性ige:部分发生哮喘的患儿,其特异性的体质表现为总ige和特异性ige升高。
病毒特异性ige在受rsv感染的婴儿中对触发气道阻塞可能起到作用。
sigurs等首先报道在证实由rsv诱发的下呼吸道疾病患儿鼻分泌物中有rsv特异性19e,与无喘息的患儿相比,有喘息的患儿的rsv-ige滴度更高。
住院期间测得的最低动脉氧分压和鼻分泌物中最高的rsv-ige滴度呈显著相关。
还发现由rsv诱发的下呼吸道疾病患儿的呼吸道中的ltc4水平2倍于上呼吸道感染患儿,ltc4产生依赖于rsvige。
另有30%的婴儿被检出有一定水平的ltd4和ltb4。
有喘息的rsv感染婴儿ltc4水平显著高于非喘息婴儿。
以上研究提示病毒感染通过一种类似哮喘发作的ige介导的机制引起喘息:病毒直接损伤与嗜酸性粒细胞产物引起的毒性损伤共
同作用,并通过ltc4导致支气管黏膜水肿、分泌增加及支气管收缩从而引起气道阻塞,临床出现哮喘样症状。
2.2 细胞介导免疫:在免疫反应初期,呼吸道病毒通过存在于这些细胞表面的特殊受体而被联结于细胞表面。
联结的激发因素通过病毒被加工以及病毒抗原和组织相容性蛋白在细胞内表达,其最终结果是通过非特异的黏附分子,如淋巴细胞功能相关抗原-1联结到靶细胞表面。
这些黏附分子与靶细胞里的配体联结,细胞内的黏附分子-1是这类配体中的一个。
某些病毒,如鼻病毒和柯萨奇病毒,与icam-1联结,可以阻断t细胞与有抗原存在的细胞黏附,因此延迟了对病毒的免疫反应。
此外,病毒和淋巴细胞间的相互作用激活t细胞并促进细胞介质的释放,如ifn和tnf,从而增加了感染扩散和免疫炎症反应。
肺泡巨噬细胞对呼吸道病毒感染的免疫反应也具有重要作用。
受rsv感染的肺泡巨噬细胞可产生大量细胞介质如tnf、il-6、il-8等,这些细胞介质既在限制rsv感染中起重要作用,也是多核白细胞的强化学诱导剂,可增强气道的炎症反应,在婴儿急性下呼吸道感染发生支气管阻塞中起一定作用。
tnth2不平衡是目前对于婴幼儿发生病毒感染后是否发生持续
性喘息的免疫机制研究的一个热点,研究发现严重rsv感染婴儿、感染后持续发生喘息患儿在感染期间和感染后几个月ifn-y表达都有所下降,而il-10上升。
此外还发现rsv细支气管炎患儿鼻腔灌洗液中细胞趋化因子rantes和单核细胞趋化蛋白-10上升,该两种
趋化因子可募集嗜酸性粒细胞和(或)淋巴细胞到达炎症区域。
3.病毒相关性喘息的转归
早期儿童的病毒性下呼吸道感染会增加肺功能减低以及哮喘、慢性阻塞性肺疾病发生的危险。
welliver等曾随访rsv感染患儿43例,发现于6个月龄内患rsv感染并伴反复喘息发生者,喘息常持续至7~8岁,并直接与第1次发作时鼻咽分泌物中rsv特异性ige水平相关。
3.1 常可存在两种不同结果:
3.1.1 约1/3儿童于6岁后仍有反复喘息,常同时伴随特应性体质的其他表现,病情也较为严重。
其喘息性下呼吸道感染可能是哮喘的早期表现,病毒激发喘息的机制可能更类似于年长儿哮喘。
3.1.2 另外2/3儿童在3岁后不再有喘息,但早期婴儿阶段肺功能降低,其喘息发作可能与早期婴儿气道狭小有关。
3.2 martinez于1999年曾参照风湿病诊断的john标准提出发展为持续性喘息的高危因素,近年又进行了修正,分为主要高危因素与次要高危因素两大类:
3.2.1 主要高危因素:①曾因毛细支气管炎或严重喘息住院;
②6个月龄前至少3次喘息性下呼吸道感染;③父母哮喘;④异位性皮炎。
3.2.2 次要高危因素:①与感冒无关的流涕;②与感冒无关的咳嗽;③嗜酸性粒细胞≥5%;④有食物过敏史。
4.结语
显然,能诱导产生下呼吸道症状的呼吸道病毒感染具有使婴幼儿发生哮喘的潜在危险,病毒感染的种类、数量以及宿主相关因素(包括遗传易感性,或是以发育调节进程为基础的免疫学缺陷)对预后有重要影响。