IL-33、IL-8和NETs在慢性阻塞性肺疾病患者肺组织中的表达及其意义

doi:10.13481/j.1671-587X.20240224

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨白细胞介素33（IL-33）、白细胞介素8（IL-8）和中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）的主要成分髓过氧化物酶（MPO）及瓜氨酸化组蛋白3（CitH3）在慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者肺组织中的表达情况，阐明IL-33、IL-8和NETs对COPD发生发展的影响。方法选取因肺部结节或肺部肿瘤行肺叶切除术的77例患者作为研究对象，分为不吸烟对照组20例、吸烟对照组18例，不吸烟COPD组19例和吸烟COPD组20例。收集研究对象的肺组织标本，HE染色观察各组患者肺组织病理形态表现，免疫组织化学染色检测各组患者肺组织中IL-33、IL-8、CitH3和MPO蛋白的表达。采用 Spearman 相关分析COPD组患者肺组织中IL-33、IL-8、CitH3和MPO的蛋白表达水平之间及其与肺功能指标、平均内衬间隔（MLI）、平均肺泡数（MAN）和Bosken评分的相关性。结果吸烟对照组患者气道Bosken评分明显高于不吸烟对照组（P<0.001）；不吸烟COPD组患者气道Bosken评分和MLI明显高于不吸烟对照组和吸烟对照组（P<0.05），MAN明显低于不吸烟对照组和吸烟对照组（P<0.05）；吸烟COPD组患者气道Bosken评分明显高于不吸烟对照组、吸烟对照组和不吸烟COPD组（P<0.05），MLI明显高于不吸烟对照组和吸烟对照组（P<0.05），MAN明显低于不吸烟对照组和吸烟对照组（P<0.05）。免疫组织化学染色，吸烟COPD组患者肺组织中IL-33蛋白表达水平明显高于不吸烟对照组、吸烟对照组和不吸烟COPD组（P<0.05），IL-8、CitH3和MPO蛋白表达水平明显高于不吸烟对照组和吸烟对照组（P<0.05）；不吸烟COPD组患者肺组织中IL-33、IL-8、CitH3和MPO蛋白表达水平明显高于不吸烟对照组和吸烟对照组（P<0.05）；Spearman相关性分析，COPD组患者肺组织中IL-33蛋白表达水平与第1秒用力呼气容积占用力肺活量的百分比（FEV1/FVC）、第1秒用力呼气容积占预计值百分比（FEV1%pred）和MAN等呈负相关关系（r=－0.406，P<0.05；r=－0.493，P<0.01；r=－0.567，P<0.05），与Bosken评分和MLI等呈正相关关系（r=0.935，P<0.001；r=0.590，P<0.001）；COPD组患者肺组织中IL-8蛋白表达水平与FEV1/FVC、FEV1%pred和MAN等呈负相关关系（r=－0.527，P<0.01；r=－0.497，P<0.01；r=－0.463，P<0.01），与Bosken评分和MLI等呈正相关关系（r=0.557，P<0.001； r=0.486， P<0.01）； COPD组患者肺组织中 CitH3 蛋白表达水平与 FEV1/FVC、FEV1%pred和MAN等呈负相关关系（r=－0.527，P<0.01；r=－0.640，P<0.001；r=－0.531，P<0.01），与Bosken评分和MLI等呈正相关关系（r=0.565，P<0.001；r=0.585，P<0.001）；COPD组患者肺组织中MPO蛋白表达水平与FEV1/FVC呈负相关关系（r=－0.329，P<0.05），与Bosken评分呈正相关关系（r=0.410，P <0.05）；COPD组患者肺组织中IL-8蛋白表达水平与CitH3和MPO蛋白表达水平呈正相关关系（r=0.390，P<0.05；r=0.349，P<0.05）；COPD组患者肺组织中IL-33蛋白表达水平与IL-8、CitH3和MPO蛋白表达水平呈正相关关系（r=0.602，P<0.001；r=0.616，P<0.001；r=0.387，P<0.05）。结论 IL-33、IL-8 和 NETs在COPD 患者肺组织中的表达水平升高，三者可能参与COPD的慢性炎症，并与疾病严重程度相关。

关键词: 慢性阻塞性肺疾病, 白细胞介素33, 白细胞介素8, 中性粒细胞胞外诱捕网, 吸烟

Abstract:

Objective To discuss the expression levels of interleukin-33 （IL-33）， interleukin-8 （IL-8）， and the major components of neutrophil extracellular traps （NETs）-myeloperoxidase （MPO） and citrullinated histone H3 （CitH3） in lung tissue of the patients with chronic obstructive pulmonary disease （COPD）， and to clarify the effects of IL-33， IL-8， and NETs on the occurrence and development of COPD. Methods Seventy-seven patients underwent lobectomy due to pulmonary nodules or lung tumors were selected as the subjects and divided into non-smoking control group （20 cases）， smoking control group （18 cases）， non-smoking COPD group （19 cases）， and smoking COPD group （20 cases）.The lung tissue samples from the subjects were collected.HE staining was used to observe the pathomorphology of lung tissue of the patients in various groups；immunohistochemisty staining was used to detect the expression levels of IL-33， IL-8， CitH3， and MPO proteins in lung tissue of the patients in various groups； Spearman correlation analysis was used to detect the relationship between expression levels of IL-33， IL-8， CitH3， and MPO proteins in lung tissue of the patients in COPD groups and their correlations with lung function index， mean linear intercept （MLI）， mean alveolar number （MAN）， and Bosken score. Results Compared with non-smoking control group， the airway Bosken score of the patients in smoking control group was significantly increased （P<0.001）； compared with non-smoking control and smoking control groups， the airway Bosken score and MLI of the patients in non-smoking COPD group were significantly increased （P<0.05）， while the MAN was significantly decreased （P<0.05）； compared with non-smoking control group， smoking control group， and non-smoking COPD group， the airway Bosken score of the patients in smoking COPD group was significantly increased （P<0.05）； compared with non-smoking control group and smoking control group， the MLI of the patients in smoking COPD group was significantly increased （P<0.05）， and the MAN was significantly decreased （P<0.05）. The immunohistochemisty staining results showed that compared with non-smoking control group， smoking control group， and non-smoking COPD group，the expression level of IL-33 in lung tissue of the patients in smoking COPD group was significantly increased （P<0.05）； compared with non-smoking control group and smoking control group，the expression levels of IL-8， CitH3， and MPO proteins in lung tissue of the patients in smoking COPD group were significantly increased （P<0.05）. Compared with non-smoking control group and smoking control group， the expression levels of IL-33， IL-8， CitH3， and MPO proteins in lung tissue of the patients in non-smoking COPD group were significantly increased （P<0.05）.The Spearman correlation analysis results showed that there was a negative correlation between the expression level of IL-33 protein and forced expiratory volume in first second/forced vital capacity （FEV1/FVC）， the forced expiratory volume in first second predicted FEV1 （FEV1%pred）， and MAN （r=－0.406， P<0.05； r=－0.493， P<0.01； r=－0.567， P<0.05） in lung tissue of the patients in COPD group， and there was a positive correlation with Bosken score and MLI （r=0.935， P<0.001； r=0.590， P<0.001）；the expression level of IL-8 protein in lung tissue of the patients in COPD group was negatively correlated with the FEV1/FVC， FEV1%pred， and MAN （r=－0.527， P<0.01； r=－0.497， P<0.01； r=－0.463， P<0.01）， and was positively correlated with the Bosken score and MLI （r=0.557， P<0.001； r=0.486， P<0.01）； the expression level of CitH3 protein in lung tissue of the patients in COPD group was negatively correlated with the FEV1/FVC， FEV1%pred， and MAN （r=－0.527， P<0.01； r=－0.640， P<0.001； r=－0.531， P<0.01）， and was positively correlated with the Bosken score and MLI （r=0.565， P<0.001； r=0.585， P<0.001）；the expression level of MPO protein in lung tissue of the patients in COPD group was positively correlated with the FEV1/FVC （r=－0.329， P<0.05）， and was positively correlated with the Bosken score （r=0.410， P<0.05）； the expression level of IL-8 protein was positively correlated with the expression levels of CitH3 and MPO proteins （r=0.390，P<0.05； r=0.349， P<0.05）； the expression level of IL-33 protein was positively correlated with the expression levels of IL-8， CitH3， and MPO proteins （r=0.602，P<0.001； r=0.616，P<0.001； r=0.387， P<0.05）. Conclusion The expression levels of IL-33， IL-8， and NETs in lung tissue of the COPD patients are increased， and they may be involved in the chronic inflammation of COPD and correlated with the severity of the disease.

Key words: Chronic obstructive pulmonary disease, Interleukin-33, Interleukin-8, Neutrophil extracellular traps, Smoking

中图分类号:

R563.9

张妤,卢献灵. IL-33、IL-8和NETs在慢性阻塞性肺疾病患者肺组织中的表达及其意义[J]. 吉林大学学报(医学版), 2024, 50(2): 498-507.

Yu ZHANG,Xianling LU. Expressions of IL-33, IL-8, and NETs in lung tissue of patients with chronic obstructive pulmonary disease and their significances[J]. Journal of Jilin University(Medicine Edition), 2024, 50(2): 498-507.

图/表 5

表1

图1

表2

图2

表3

参考文献 26

1	CELLI B， FABBRI L， CRINER G， et al. Definition and nomenclature of chronic obstructive pulmonary disease： time for its revision［J］. Am J Respir Cri Care Med，2022， 206（11）： 1317-1325.
2	HERRERO-CERVERA A， SOEHNLEIN O， KENNE E.Neutrophils in chronic inflammatory diseases［J］. Cell Mol Immunol， 2022， 19（2）： 177-191.
3	LI T， ZHANG Z， LI X， et al. Neutrophil extracellular traps： signaling properties and disease relevance［J］. Mediators Inflamm， 2020， 2020： 1-14.
4	DÖRING Y， SOEHNLEIN O， WEBER C. Neutrophil extracellular traps in atherosclerosis and atherothrombosis［J］. Circ Res， 2017， 120（4）： 736-743.
5	林笑颖，周明倩，李海昌. 中性粒细胞胞外诱捕网在系统性红斑狼疮发病机制中作用的研究进展［J］. 吉林大学学报（医学版）， 2018， 44（4）： 886-890.
6	GRABCANOVIC-MUSIJA F， OBERMAYER A， STOIBER W， et al. Neutrophil extracellular trap （NET） formation characterises stable and exacerbated COPD and correlates with airflow limitation［J］. Respir Res， 2015， 16（1）： 59.
7	AN Z， LI J， YU J， et al. Neutrophil extracellular traps induced by IL-8 aggravate atherosclerosis via activation NF-κB signaling in macrophages［J］. Cell Cycle， 2019， 18（21）： 2928-2938.
8	SHANG J， ZHAO J， WU X， et al. Interleukin-33 promotes inflammatory cytokine production in chronic airway inflammation［J］. Biochem Biol， 2015， 93（4）： 359-366.
9	范傲，黄钟，段宇清，等.慢性阻塞性肺疾病患者血浆中性粒细胞胞外诱捕网和白细胞介素-8及白细胞介素-33的表达水平及其临床意义［J］. 中国呼吸与危重监护杂志， 2022， 21（2）： 84-89.
10	SANTOS A， MARTíN P， BLASCO A， et al. NETs detection and quantification in paraffin embedded samples using confocal microscopy［J］. Micron， 2018， 114： 1-7.
11	SHENG H， ZHANG Y， SHI X， et al. Functional， ultrastructural， and transcriptomic changes in rat diaphragms with different durations of cigarette smoke exposure［J］. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis， 2020， 15： 3135-3145.
12	ZHENG X R， ZHANG L Y， CHEN J， et al. Dendritic cells and Th17/Treg ratio play critical roles in pathogenic process of chronic obstructive pulmonary disease［J］. Biomedicine Pharmacother， 2018， 108： 1141-1151.
13	HIKICHI M， MIZUMURA K， MARUOKA S， et al. Pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease （COPD） induced by cigarette smoke［J］. J Thorac Dis， 2019， 11（）： S2129-S2140.
14	PÉREZ-RUBIO G， CÓRDOBA-LANÚS E， CUPERTINO P， et al. Role of genetic susceptibility in nicotine addiction and chronic obstructive pulmonary disease［J］. Rev Invest Clín， 2019， 71（1）：36-54.
15	DICKER A J， CRICHTON M L， PUMPHREY E G， et al. Neutrophil extracellular traps are associated with disease severity and microbiota diversity in patients with chronic obstructive pulmonary disease［J］. J Allergy Clin Immunol， 2018， 141（1）： 117-127.
16	PEDERSEN F， MARWITZ S， HOLZ O， et al. Neutrophil extracellular trap formation and extracellular DNA in sputum of stable COPD patients［J］. Respir Med， 2015， 109（10）： 1360-1362.
17	ZHANG H， QIU S L， TANG Q Y， et al. Erythromycin suppresses neutrophil extracellular traps in smoking-related chronic pulmonary inflammation［J］. Cell Death Dis， 2019， 10（9）： 678.
18	MATSUSHIMA K， YANG D， OPPENHEIM J J. Interleukin-8： an evolving chemokine［J］. Cytokine， 2022， 153： 155828.
19	NIE M， YANG L B， BI X W， et al. Neutrophil extracellular traps induced by IL8 promote diffuse large B-cell lymphoma progression via the TLR9 signaling［J］. Clin Cancer Res， 2019， 25（6）： 1867-1879.
20	HUDOCK K M， COLLINS M S， IMBROGNO M，et al.Neutrophil extracellular traps activate IL-8 and IL-1 expression in human bronchial epithelia［J］. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol， 2020， 319（1）： L137-L147.
21	WU H X， YANG S F， WU X J， et al. Interleukin-33/ST2 signaling promotes production of interleukin-6 and interleukin-8 in systemic inflammation in cigarette smoke-induced chronic obstructive pulmonary disease mice［J］. Biochem Biophys Res Commun，2014，450（1）： 110-116.
22	WANG X D， LI X Y， CHEN L Y， et al. Interleukin-33 facilitates cutaneous defense against Staphylococcus aureus by promoting the development of neutrophil extracellular trap［J］. Int Immunopharmacol， 2020， 81： 106256.
23	TEMBHRE M K， SRIWASTVA M K， HOTE M P， et al. Interleukin-33 induces neutrophil extracellular trap （NET） formation and macrophage necroptosis via enhancing oxidative stress and secretion of proatherogenic factors in advanced atherosclerosis［J］. Antioxidants， 2022， 11（12）： 2343.
24	GEORGAKIS S， GKIRTZIMANAKI K， PAPADAKI G， et al. NETs decorated with bioactive IL-33 infiltrate inflamed tissues and induce IFN-α production in patients with SLE［J］. JCI Insight， 6（21）： e147671.
25	KEARLEY J， SILVER J S， SANDEN C， et al. Cigarette smoke silences innate lymphoid cell function and facilitates an exacerbated type Ⅰ interleukin-33-dependent response to infection［J］. Immunity， 2015， 42（3）： 566-579.
26	XIA J， ZHAO J L， SHANG J， et al. Increased IL-33 expression in chronic obstructive pulmonary disease［J］. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol， 2015， 308（7）： L619-L627.

Group	n	Age(year)	Gender（Male/female）	BMI (kg·m^－2)	SI	FEV1/FVC	FEV1%pred
Non-smoking control	20	58.40±4.17	11/9	24.20±2.38	－	81.60±3.82	102.85±9.38
Smoking control	18	59.00±4.52	11/7	23.72±3.21	650.00±247.93	74.06±2.71^*	93.78±9.83^*
Non-smoking COPD	19	58.53±4.49	11/8	22.34±2.01	－	63.63±3.18^*△	78.68±9.02^*△
Smoking COPD	20	58.85±3.80	15/5	23.10±2.47	647.50±246.81	63.70±3.28^*△	78.05±9.11^*△
F/χ²		0.082	1.996	1.934	89.482	139.140	33.054
P		0.970	0.573	0.132	<0.001	<0.001	<0.001

Group	n	Bosken score	MLI（l/mm）	MAN(S/mm²)
Non-smoking control	20	1.95±1.28	0.10±0.47	45.15±3.82
Smoking control	18	7.28±1.68^*	0.12±0.05	44.75±4.55
Non-smoking COPD	19	12.11±1.79^*△	0.23±0.04^*△	30.72±3.01^*△
Smoking COPD	20	19.85±1.90^*△#	0.25±0.06^*△	29.53±3.07^*△
F		409.073	46.556	106.886
P		<0.001	<0.001	<0.001

Group	IL-33	IL-8	CitH3	MPO
Non-smoking control	0.30(0.05, 0.55)	0.00(0.00, 0.40)	0.00(0.00, 0.60)	0.40(0.00, 0.75)
Smoking control	0.60(0.35, 0.80)	0.10(0.00, 0.40)	0.80(0.30, 1.45)	0.70(0.15, 1.05)
Non-smoking COPD	6.00(4.80, 7.20)^*△	5.20(1.60, 8.40)^*△	2.80(2.00, 3.60)^*△	2.40(2.00, 3.00)^*△
Smoking COPD	10.20(8.55, 11.40)^*△#	8.10(6.50, 10.05)^*△	3.70(3.30, 4.60)^*△	3.20(2.20, 4.00)^*△
H	64.475	60.410	51.408	53.504
P	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001

[1]	李金玉,李忠辉,程爱斌,部璇,白静,王建军. TREM-1抑制肽LR12对脓毒症小鼠心肌损伤的改善作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2026, 52(2): 366-374.
[2]	尤久琳,冯良枢,李鑫,王新宇,王爽,朱明勤,赵灵敏,苏醒麒,王晶,冯加纯,王川,马迪. 急性缺血性卒中患者血清中细胞因子水平和免疫状态变化及危险因素分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2026, 52(2): 499-506.
[3]	沈维高,刘雨齐,张骏,林珈羽,崔航,刘艳波. 白细胞介素33对恶性脑胶质瘤发生发展影响的生物信息学分析及其实验验证[J]. 吉林大学学报(医学版), 2025, 51(5): 1318-1332.
[4]	蒋先伟,王明航,李慧茹,董晓升,刘元元. 基于慢性阻塞性肺疾病潜在治疗靶点的孟德尔随机化和GEO数据库识别分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2025, 51(4): 1072-1083.
[5]	李亮,周向东,王杰,徐超群,朱梦霞,余善君,李琪. 苦味受体T2R38激活对香烟烟雾暴露诱导人气道上皮NuLi-1细胞铁死亡的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2025, 51(2): 333-340.
[6]	蒋佩芩,张政,黄钟,卢献灵. 自分泌运动因子和溶血磷脂酸受体3在慢性阻塞性肺疾病患者血清及肺组织中的表达及其意义[J]. 吉林大学学报(医学版), 2025, 51(1): 191-201.
[7]	吴维超,郭燕,赵祥凯,谷志广,郭怡佳,蓝子鹏,黄惠,匡蕾,张明,胡东生,杨永利,王威,陈金茹. 职业酸雾暴露与作业工人生物衰老加速的关联性分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2024, 50(6): 1741-1750.
[8]	王侨,曾紫菱,王星,马宁,王志彬,徐国锋,袁谢芳,王孝芸,李月蛟,唐红梅,张沄. 烟曲霉对人支气管上皮细胞DNA损伤和IL-33表达的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2024, 50(5): 1205-1216.
[9]	陈家亮,李琪,周向东,陈小妹,刘峰,刘畅,钟有清,李亮. 川陈皮素对慢性阻塞性肺疾病模型大鼠气道黏液高分泌的抑制作用及其分子机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2024, 50(2): 295-302.
[10]	李明,王秋婷,陈山,石慧芳. p38 MAPK抑制剂通过抑制NLRP3途径介导的细胞焦亡对小鼠慢性阻塞性肺疾病损伤的改善作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(3): 744-754.
[11]	侯从岭, 芦晓帆, 雷小婷, 李彬, 赵润杨. 异钩藤碱上调miR-192-5p对TNF-α诱导的人支气管上皮细胞凋亡和炎症因子释放的作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 595-607.
[12]	黄静,丁明,朱晓莉,陈平圣,韩淑华. 肺上皮样血管内皮瘤并发慢性阻塞性肺疾病1例报告及文献复习[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(1): 196-202.
[13]	梁小波, 吴德洪, 王星, 张沄, 王孝芸, 李国平. 鼻内滴注烟草提取物和脂多糖建立慢性阻塞性肺疾病小鼠模型的评价[J]. 吉林大学学报(医学版), 2019, 45(06): 1454-1458.
[14]	任芳萍, 蒋延文. 雾化吸入N-乙酰半胱氨酸在老年慢性阻塞性肺疾病急性加重患者治疗中的应用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2019, 45(05): 1141-1145.
[15]	侯海龙, 唐颖, 曲兴龙, 华树成. 右美托咪定联合无创通气治疗AECOPD并发肺性脑病患者的临床疗效及安全性评价[J]. 吉林大学学报(医学版), 2018, 44(05): 1014-1019.