汪潤民 高 萍 楊吉鄉(xiāng) 劉雪燕 李 鶴

(深圳市人民醫(yī)院急診科，深圳518020)

膿毒癥的免疫學(xué)發(fā)病機制及對策①

汪潤民 高 萍 楊吉鄉(xiāng) 劉雪燕 李 鶴

(深圳市人民醫(yī)院急診科，深圳518020)

膿毒癥是感染誘發(fā)的全身嚴重炎癥反應(yīng)。膿毒癥是導(dǎo)致危重患者死亡的首要原因，在美國每年膿毒癥死亡的人數(shù)和急性心肌梗死相同,估計占住院患者病死率的30%[1]。膿毒癥的病理生理學(xué)特點早期主要表現(xiàn)為大量炎癥細胞激活和促炎介質(zhì)釋放，隨后機體由于炎癥介質(zhì)的耗竭及免疫細胞的凋亡而進入免疫抑制狀態(tài)[2]。目前針對膿毒癥的治療仍以控制感染、液體復(fù)蘇及生命支持為主，尚缺乏調(diào)控炎癥反應(yīng)的有效手段。最早人們試圖通過抑制炎癥因子表達來減輕膿毒癥患者的炎癥反應(yīng)，但臨床研究發(fā)現(xiàn)，單純的抑制某種炎癥介質(zhì)的表達并不能減輕炎癥反應(yīng)、改善預(yù)后[3,4]。 越來越多的研究提示，膿毒癥后期的免疫抑制是導(dǎo)致膿毒癥患者病死率居高不下的主要原因[5,6]。因此人們嘗試以免疫刺激為主的免疫調(diào)節(jié)方式治療膿毒癥，并取得了一定的療效[7]。通過對免疫調(diào)節(jié)的可能機制進行回顧，總結(jié)并探索膿毒癥治療的新策略。

1 膿毒癥的免疫學(xué)發(fā)病機制

膿毒癥時，受病原微生物的致病力、數(shù)量、耐藥性及個體基因多態(tài)性的影響，其免疫系統(tǒng)的病理生理學(xué)特點多種多樣。在動物模型中膿毒癥早期主要表現(xiàn)為大量炎癥細胞激活和促炎介質(zhì)釋放，隨后機體由于炎癥介質(zhì)的耗竭及免疫細胞的凋亡而進入免疫抑制狀態(tài)[2]。對膿毒癥死亡患者進行病理解剖研究發(fā)現(xiàn)，其先天性及獲得性免疫系統(tǒng)均存在顯著的免疫抑制。這類患者的典型特征是促炎因子及抗炎因子分泌明顯減少，抑制因子PD-1的表達增加、調(diào)節(jié)T細胞等抑制細胞克隆增加[8]。

1.1TLRs的作用 嚴重膿毒癥是致病微生物和復(fù)雜的機體防御性反應(yīng)相互作用的結(jié)果。感染的病原微生物與機體應(yīng)答反應(yīng)交互作用的結(jié)果是決定膿毒癥預(yù)后的關(guān)鍵因素。機體對感染的免疫反應(yīng)通過兩種途徑發(fā)生：先天性免疫系統(tǒng)和獲得性免疫系統(tǒng)。先天性免疫系統(tǒng)在感染后數(shù)分鐘至數(shù)小時內(nèi)即對機體提供保護作用。最初人們認為先天性免疫系統(tǒng)是非特異性反應(yīng)，研究表明先天性免疫系統(tǒng)通過模式識別受體(Toll like receptors,TLRs)與病原微生物高度保守的模式片段結(jié)合，這個模式片段細菌很難改變，并且在廣泛的病原微生物中表達。免疫系統(tǒng)通過不同的TLRs來感受病原微生物的存在，通過獲得的綜合信息對侵入的病原體產(chǎn)生一個適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)[9]。TLRs通過微生物活化信號通路激活，促進促炎細胞因子(TNF-ɑ、IL-1β、NF-κB)和抗炎細胞因子(IL-10)的產(chǎn)生[9,10]。TLRs的激活也可以導(dǎo)致機體殺傷細菌能力的上調(diào)[11]。TLRs的活性下降可能導(dǎo)致感染的遷延及擴散，TLRs在過度激活則可導(dǎo)致SIRS及自身免疫性疾病的發(fā)生。應(yīng)用TLRs的抑制劑及敲除TLRs活化通路的TNF受體相關(guān)因子可以調(diào)節(jié)膿毒癥的炎癥反應(yīng)，降低膿毒癥的病死率[12,13]。

1.2炎癥介質(zhì)誘導(dǎo)免疫細胞的凋亡 免疫細胞的凋亡是導(dǎo)致膿毒癥免疫抑制的病理生理機制之一。膿毒癥時，大多數(shù)的免疫細胞如樹突狀細胞、未成熟的巨噬細胞、NK細胞發(fā)生細胞凋亡，而中性粒細胞則表現(xiàn)為延遲的細胞凋亡[14]。嚴重感染時體內(nèi)Caspase-3和Caspase-9等表達增加，抗原提呈細胞提呈抗原能力下降和CD4細胞激活障礙，抗原提呈細胞、CD4細胞、大量B淋巴細胞的凋亡導(dǎo)致抗體的產(chǎn)生減少。免疫細胞的凋亡不僅僅導(dǎo)致機體對病原微生物清除障礙，存活的免疫細胞由于細胞因子的缺乏不能進行有效的克隆增殖,進而對病原體產(chǎn)生有效的免疫應(yīng)答而表現(xiàn)為免疫耐受[15]。進一步的研究也證實，通過拮抗Caspase的活性及封閉凋亡的受體均可減少細胞凋亡，提高膿毒癥模型的存活率[16]。

2 膿毒癥的免疫調(diào)節(jié)治療

2.1粒細胞-巨噬細胞的生成及釋放 IL-3及粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(Macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)是能激活并誘導(dǎo)產(chǎn)生中性粒細胞、單核細胞/巨噬細胞的細胞因子。炎癥反應(yīng)早期，IL-3是促進骨髓產(chǎn)生大量中性粒細胞，加重全身嚴重反應(yīng)的關(guān)鍵細胞因子，抑制IL-3的表達可以改善膿毒癥患者的預(yù)后[17]。而GM-CSF則很少參與炎癥反應(yīng)早期的全身炎癥反應(yīng)，在膿毒癥免疫抑制的患者中應(yīng)用GM-CSF，可以改善單核細胞HLA-DR表達下降患者的預(yù)后[18]。TNF-ɑ產(chǎn)生減少的、免疫功能低下的兒科膿毒癥患者應(yīng)用GM-CSF后，TNF生成恢復(fù)，新發(fā)院內(nèi)感染明顯減少[19]。

2.2IL-7 膿毒癥時淋巴細胞的耗竭是免疫抑制的重要原因[20]。IL-7能夠誘導(dǎo)幼稚T細胞和記憶T細胞的增殖，增加淋巴細胞的補充。有研究發(fā)現(xiàn)，IL-7能夠使CD4和CD8細胞數(shù)量倍增，脾和外周淋巴結(jié)大小增加50%，逆轉(zhuǎn)膿毒癥的病理過程中的淋巴細胞減少[21]。另外，IL-7能夠增強T細胞活化的能力，有助于改善膿毒癥時的T細胞應(yīng)答功能低下及耗竭；增加細胞黏附分子的表達，增強T細胞向感染部位運動的能力；增加T細胞受體的多樣性，使抵抗病原體的免疫反應(yīng)增強。研究發(fā)現(xiàn)將膿毒性休克患者的T淋巴細胞在體外用IL-7誘導(dǎo)后，其CD4和CD8細胞增殖、干擾素-γ生成、Bcl-2表達等恢復(fù)正常[22,23]。IL-7在細菌、真菌、動物膿毒癥模型中都顯示出良好的療效，可能成為膿毒癥治療的一個重要靶點。

2.3T細胞負性共刺激分子PD-1 細胞負性共刺激分子抑制劑是另外一種重要免疫調(diào)節(jié)因子。細胞負性共刺激分子(Programmed death-1，PD-1)經(jīng)誘導(dǎo)表達在CD4和CD8細胞上，通過PD-1信號通路可以抑制T細胞的增殖、細胞因子生成及細胞毒作用。慢性病毒感染中發(fā)生的持續(xù)抗原暴露可能導(dǎo)致PD-1表達過度及T細胞耗竭。利用特異性抗體阻斷PD-1或其與配體的結(jié)合，可以逆轉(zhuǎn)T細胞功能障礙，誘導(dǎo)病原體的清除[24]。在臨床相關(guān)的細菌和真菌膿毒癥動物模型中，阻斷PD-1通路可以改善其生存[25]。膿毒癥患者T細胞上PD-1過度表達與T細胞增殖能力下降、繼發(fā)院內(nèi)感染和病死率增加有關(guān)。

2.4干擾素-γ 干擾素-γ是強效單核細胞/巨噬細胞活化因子。Docke及其同事在單核細胞HLA-DR表達減少的膿毒癥患者中，應(yīng)用INF-γ可以明顯改善其預(yù)后。Nalos在持續(xù)金黃色葡萄球菌膿毒癥患者中應(yīng)用IFN-γ，可以增加單核細胞的HLA-DR的表達，增加產(chǎn)生IL-17的CD4 T細胞數(shù)目[26]。IFN-γ可以逆轉(zhuǎn)膿毒癥導(dǎo)致的單核細胞功能障礙，已經(jīng)被批準應(yīng)用于慢性肉芽腫患者的真菌膿毒癥。

2.5IL-15 IL-15是一種與IL-7密切相關(guān)的多能性細胞因子[27]，它同樣作用于CD4和CD8細胞，誘導(dǎo)細胞增殖并阻止細胞凋亡。與IL-7相比，IL-15對NK細胞和樹突狀細胞具有較強的免疫刺激作用。Inoue發(fā)現(xiàn)IL-15能夠阻斷膿毒癥誘導(dǎo)的CD8細胞、NK細胞和樹突狀細胞凋亡，并改善膿毒癥患者的預(yù)后[27]。

3 清除炎癥介質(zhì)

3.1持續(xù)腎臟替代治療(Continuous renal replace-ment treatment，CRRT)清除炎癥介質(zhì) 全身炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致膿毒癥患者出現(xiàn)休克及器官損害的主要原因[28]。促炎因子及抗炎因子的活化及表達增加與病死率之間存在明顯的相關(guān)性[29]。人們試圖通過CRRT來清除體內(nèi)過度釋放的炎癥介質(zhì)，調(diào)節(jié)機體的炎癥反應(yīng)，也是我們應(yīng)用CRRT治療膿毒癥的理論依據(jù)。

動物實驗及早期的臨床研究中發(fā)現(xiàn)，CRRT可以改善膿毒癥的預(yù)后[30,31]。但隨后的多中心隨機對照臨床研究顯示，CRRT不能降低膿毒癥患者的病死率[32]。對老年膿毒癥急性腎損傷患者進行的多中心隨機對照研究觀察到，盡早實施CRRT可以降低病死率，改善預(yù)后[33]。目前的動物實驗及早期臨床研究中，發(fā)現(xiàn)CRRT可以改善膿毒癥的預(yù)后，但在多中心臨床試驗中結(jié)果多不如人意，考慮其主要原因可能是實驗條件的不一致：在動物實驗中，實驗動物的病理生理特點、干預(yù)方式、干預(yù)時間等因素相對一致，而多中心臨床實驗中，就診時間、干預(yù)方式、機體所處的免疫狀態(tài)及病理生理狀況等方面都存在差異。CRRT可以清除小分子的炎癥介質(zhì)，部分清除中分子的炎癥介質(zhì)，但對大分子的炎癥介質(zhì)清除作用差。有研究發(fā)現(xiàn)CRRT前后體內(nèi)TNF-α、IL-1β、 IL-6、IL-10等炎癥因子水平無明顯變化，甚至有人發(fā)現(xiàn)MIF表達增加[34，35]。但是CRRT可以通過清除大分子炎癥介質(zhì)活化必需的配體及小分子炎癥介質(zhì)，而調(diào)節(jié)大分子炎癥介質(zhì)在炎癥反應(yīng)中的作用。目前多數(shù)學(xué)者就CRRT對大分子炎癥介質(zhì)水平的變化作為觀察指標，但鮮有人對CRRT后大分子炎癥介質(zhì)的活性及全身炎癥反應(yīng)的狀態(tài)進行研究。目前CRRT對膿毒癥的治療作用機制存在較大的爭議，原因可能是CRRT對炎癥介質(zhì)的清除是非特異性的，對于炎癥反應(yīng)的不同病理生理階段，其調(diào)節(jié)的方向是不確定的，因此結(jié)果存在較大的差異，目前有人試圖通過分離特定的細胞并對其分泌的炎癥介質(zhì)進行清除，從而相對特異的調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，在實驗中取得了較好的臨床結(jié)果，目前尚需進一步的臨床實驗進行驗證。針對機體所處的炎癥反應(yīng)及免疫狀態(tài)，對某一類細胞進行相對特異的免疫調(diào)節(jié)治療，可能是今后膿毒癥血液凈化治療的一個方向[36]。

3.2多黏菌素B吸附內(nèi)毒素對膿毒癥的治療作用 多黏菌素B由多黏芽孢桿菌產(chǎn)生，是一種與內(nèi)毒素親和力很高的陽離子多肽。由于全身應(yīng)用存在較高的腎毒性及神經(jīng)毒性，多黏菌素B的臨床應(yīng)用受到很大限制。1994年日本學(xué)者首先嘗試用多黏菌素B包被樹脂吸附內(nèi)毒素來治療膿毒癥。隨后在歐洲及亞洲其他地區(qū)進行了多個多中心隨機對照實驗，研究發(fā)現(xiàn)多黏菌素B包被樹脂可以顯著降低血液循環(huán)中內(nèi)毒素水平，可以顯著改善對腹部術(shù)后膿毒癥患者的平均動脈壓、左室射血分數(shù)、氧合指數(shù)、SOFA評分，降低病死率[37-41]。

不同膿毒癥患者機體的免疫狀態(tài)存在很大差異，我們需要一系列行之有效的監(jiān)測手段來評估每一個患者的免疫狀態(tài)，進行針對性的干預(yù)治療。既往對機體抗炎或促炎介質(zhì)的調(diào)節(jié)治療并未對膿毒癥患者的免疫狀態(tài)進行分層，可能是其治療效果不佳的主要原因。未來膿毒癥的免疫調(diào)節(jié)治療，將以特定的實驗室和臨床檢查結(jié)果為基礎(chǔ)，依據(jù)個體不同免疫細胞的功能狀態(tài)，制定個體化的免疫調(diào)節(jié)方案，以期為膿毒癥患者帶來較好的預(yù)后。

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[收稿2017-01-14]

(編輯 張曉舟)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.09.033

汪潤民(1963年-)，男，碩士，副主任醫(yī)師，主要從事急診重癥的研究。

R593

A

1000-484X(2017)09-1426-04

①本文為深圳市科技計劃項目(20140416122812041)。