Clinical relevance of sputum bronchial epithelial cells: A retrospective cross-sectional study

Abstract

RATIONALE: Bronchial epithelium provides a physical barrier, facilitates mucociliary transport and is involved in regulating various immune responses. Bronchial epithelial cells (BECs) are quantified as part of sputum differential cell counts; however, significance of elevated BEC numbers is not known. We hypothesized that they may be higher in patients whose respiratory symptom is predominantly a cough.

OBJECTIVES: Our aim of the study was to characterize patients with increased sputum BECs based on clinical and inflammatory variables.

METHODS AND MEASUREMENTS: We conducted a retrospective cross-sectional study utilizing a database containing clinical and inflammatory characteristics of patients who underwent sputum differential cell counts at a tertiary care center in Hamilton, Ontario, Canada. Total and differential cell counts were performed on non-saliva contaminated, DTT-dispersed, sputum cytospins. The BEC high group includes patients with sputum BEC% ≥ 4.4% (90^th percentile of normal), whereas the control group includes patients with sputum BEC% < 4.4%.

MAIN RESULTS: A total of 7% (239/3420) of patient samples had increased epithelial cells in sputum. Compared to an equal number of control subjects, the patients with elevated BECs were younger, predominately had cough and wheezing, required higher dose of corticosteroids, had higher FEV₁ and FVC, and had either eosinophilic or paucigranulocytic inflammatory endotype. There was no significant difference in terms of airway hyperresponsiveness.

CONCLUSIONS: Elevated BECs are associated with younger age, higher corticosteroid dose, symptoms of cough and wheezing, and predominately an eosinophilic or paucigranulocytic inflammatory endotype. Mechanisms linking these need to be studied.

RÉSUMÉ

JUSTIFICATION: L'épithélium bronchique fournit une barrière physique, facilite le transport mucociliaire et participe à la régulation de diverses réponses immunitaires. Les cellules épithéliales bronchiques (CEB) sont quantifiées dans le cadre de la numération cellulaire différentielle des expectorations. Cependant, la signification d’un nombre élevé de CEB n'est pas connue. Nous avons émis l'hypothèse que ce nombre pourrait être plus élevé chez les patients dont les symptômes respiratoires sont principalement la toux.

OBJECTIFS: Notre objectif dans cette étude était de caractériser les patients présentant une augmentation des CEB des expectorations en fonction de variables cliniques et inflammatoires.

MÉTHODES ET MESURES: Nous avons mené une étude transversale rétrospective en utilisant une base de données contenant les caractéristiques cliniques et inflammatoires de patients ayant subi une numération cellulaire différentielle des expectorations dans un centre de soins tertiaires à Hamilton, Ontario, Canada. Des numérations cellulaires totales et différentielles ont été effectuées sur des cytospines d'expectoration non contaminées par la salive, dispersées par DTT. Le groupe CEB élevé comprenait les patients dont le taux de CEB des expectorations était ≥ 4,4 % (90^e percentile de la normale), tandis que le groupe témoin comprenait les patients dont le taux de CEB des expectorations est < 4,4 %.

PRINCIPAUX RÉSULTATS: 7% (239/3420) des échantillons de patients présentaient une augmentation des cellules épithéliales dans les expectorations. Par rapport à un nombre égal de sujets témoins, les patients présentant des CEB élevés étaient plus jeunes, avaient principalement une toux et une respiration sifflante, nécessitaient une dose plus élevée de corticostéroïdes, avaient un FEV1 et une FVC plus élevés et avaient un endotype inflammatoire éosinophile ou paucigranulocytaire. Il n'y avait pas de différence significative en termes d'hyperréactivité des voies aériennes.

CONCLUSIONS Un nombre élevé de CEB est associé à un âge plus jeune, à une dose de corticostéroïdes plus élevée, à des symptômes de toux et de respiration sifflante, et principalement à un endotype inflammatoire éosinophile ou paucigranulocytaire. Les mécanismes reliant ces éléments doivent être étudiés.

Keywords:

• Sputum cell counts
• bronchial epithelial cells
• airway inflammation