冀威臣 趙紅亮

1 長治醫(yī)學(xué)院,山西省晉城市 048026; 2 晉城市人民醫(yī)院

膿毒癥是指因機體對感染產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)失調(diào)而引起的器官功能障礙的臨床綜合征(Sepsis 3.0)。盡管在膿毒癥的早期識別、預(yù)防和治療方面取得了顯著成效,但膿毒癥在發(fā)病率和死亡率方面仍居高不下。據(jù)報道,全世界每年膿毒癥病人總數(shù)很可能要超過1 900萬,其中每年至少有600萬人的重癥患者要面臨著死亡,病死率在1/6～1/3,而且存活的患者數(shù)量中每年約有300萬人伴隨著神經(jīng)認(rèn)知系統(tǒng)功能障礙問題[1]。

膿毒癥的發(fā)病機制相對復(fù)雜,對其深層機制的進一步探索是全球的共同研究熱點。關(guān)于膿毒癥病因的最早思考來自William Osler(1849—1919),其發(fā)現(xiàn)某些感染患者顯然死于身體對感染的反應(yīng),而不是感染本身。隨后,許多研究又發(fā)現(xiàn),患者本身的異常免疫抑制狀態(tài)將影響到膿毒癥早期的炎癥發(fā)生或發(fā)展階段[2],特別可能是由參與免疫反應(yīng)過程的免疫細胞出現(xiàn)大量異常凋亡而引起免疫抑制反應(yīng)。膿毒癥進展期間的免疫抑制會干擾先天性免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng),但已知T淋巴細胞功能在膿毒癥進展期間受到最嚴(yán)重的損害。T淋巴細胞作為影響機體免疫應(yīng)答反應(yīng)的關(guān)鍵細胞,T淋巴細胞功能紊亂及數(shù)量變化在膿毒癥發(fā)展過程中的作用不可忽視。所以深入了解膿毒癥疾病過程中的免疫功能,尤其是T淋巴細胞亞群,將深入了解其機制以及臨床對該病的治療提供理論基礎(chǔ),也有助于提出新的治療方案。

1 膿毒癥與免疫紊亂

為了抵制致病菌的入侵和維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定,機體免疫系統(tǒng)進化出精密且合理的自我免疫防御體系:生理屏障和免疫防御體系。生理屏障主要由皮膚及黏膜組成,免疫防御反應(yīng)則根據(jù)應(yīng)答方式的區(qū)別,分為固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答。固有免疫包括細胞免疫和體液免疫。單核/巨噬細胞、樹突狀細胞、自然殺傷細胞、中性粒細胞等參與細胞免疫的細胞,能夠選擇性通過模式識別受體(Pattern recognition receptors,PRRs)分泌一些促炎細胞因子,誘導(dǎo)激活T淋巴細胞,進一步使得適應(yīng)性免疫應(yīng)答出現(xiàn)[3]。另一方面,內(nèi)源性細胞及組織的損傷成分構(gòu)成了損傷相關(guān)分子模式(Damage-associated molecular patterns,DAMPs),PRRs和DAMPs互相作用,進一步使免疫應(yīng)答激活,促進炎癥反應(yīng)的激活。同時為了避免炎癥反應(yīng)過強,抗炎反應(yīng)也發(fā)揮重要作用,因此免疫應(yīng)答的結(jié)果取決于促炎反應(yīng)與抗炎反應(yīng)相互的平衡與約束。

膿毒癥本質(zhì)上是一種炎癥反應(yīng)引起的應(yīng)激性疾病,促炎與抗炎反應(yīng)貫穿疾病過程,與此同時也與機體免疫狀態(tài)息息相關(guān)[4]。目前普遍認(rèn)為膿毒癥是一種低免疫麻痹狀態(tài)。因此免疫失衡是膿毒癥發(fā)生與發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。雖然免疫失調(diào)機制尚未完全闡明,但全身炎癥反應(yīng)綜合征(Systemic inflammatory response syndrome, SIRS)/代償性抗炎反應(yīng)綜合征(Compensatory antiinflammatory response syndrome, CARS)與免疫失衡密切相關(guān)[5]。T淋巴細胞可參與調(diào)控機體各種免疫應(yīng)答、全身炎癥免疫反應(yīng)過程等過程,不僅其在SIRS/CARS應(yīng)答水平的維持系統(tǒng)中具有很重要的作用,而且在抑制免疫麻痹中也發(fā)揮重要作用。

2 膿毒癥與T淋巴細胞亞群

T淋巴細胞在人體免疫方面起著核心作用,其在胸腺中生長成熟,占外周血淋巴細胞總數(shù)的65%～75%[6]。根據(jù)T淋巴細胞不同的標(biāo)記特征和功能可分為CD3+、CD4+、CD8+亞群。其中CD3+是所有T細胞的表面標(biāo)志,是免疫調(diào)節(jié)與機體細胞產(chǎn)生自身免疫的基礎(chǔ),可代表T淋巴細胞的數(shù)量;CD4+是輔助T細胞(TH)和效應(yīng)T細胞的表面標(biāo)志, TH細胞可以直接刺激B淋巴細胞迅速產(chǎn)生抗體,而且可以誘導(dǎo)T淋巴細胞成熟轉(zhuǎn)變或增殖轉(zhuǎn)變?yōu)樾?yīng)細胞,將會增強機體的免疫;CD8+是細胞毒T細胞和抑制T細胞的表面標(biāo)志。據(jù)報道,T淋巴細胞最早在膿毒癥發(fā)病3h就受到嚴(yán)重影響[7]。當(dāng)不同T淋巴細胞亞群(CD4+、CD8+)的分布數(shù)量及功能代謝變化時,人體會發(fā)生免疫失衡,進一步導(dǎo)致膿毒癥的發(fā)生與發(fā)展。因而,從不同T細胞亞群功能來討論其對膿毒癥嚴(yán)重程度及預(yù)后判斷中的作用,將更廣泛、更深入理解膿毒癥發(fā)生免疫反應(yīng)的機制。

2.1 CD4+T淋巴細胞亞群 CD4+T淋巴細胞在受多種細胞因子、抗原特性變異過程和多種內(nèi)分泌激素等多方面作用下,分化成幾個不同分子形態(tài)類型的細胞亞群,主要有Th1、Th2、Th3、Th9、Th17、Th22、調(diào)節(jié)性T淋巴細胞(Treg)和濾泡性輔助性T淋巴細胞(follicular helper T, Tfh)等。它們介導(dǎo)的免疫應(yīng)答主要是通過分泌細胞因子來發(fā)揮作用的。這些T細胞亞群則由其分化產(chǎn)生出來的細胞因子不同便分別具有各自的生化特性。而且并不是僅僅通過其亞群細胞的絕對數(shù)來代表人體免疫情況,比例的失衡如:Th1/Th2、Th17/Treg也與膿毒癥的預(yù)后顯著相關(guān)。本文主要選取Th1、Th2、Th17、Th22、Treg來進行綜述。

2.1.1 Th1、Th2細胞與Th1/Th2:CD4+T細胞亞群中最先發(fā)現(xiàn)Th1和Th2細胞,Th1細胞在細胞免疫和超敏反應(yīng)中發(fā)揮作用,Th2細胞主要參與體液免疫,二者處于動態(tài)平衡。其中,白細胞介素12(IL-12)通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)從而轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT-4)傳遞信號影響Th1,而IL-4通過STAT-6傳遞信號影響Th2。膿毒癥的初始階段Th1細胞增多,在膿毒癥的晚期,Th2細胞增多,并且機體表現(xiàn)為抗炎狀態(tài)。Gupta等[8]在創(chuàng)傷后膿毒癥患者的研究中發(fā)現(xiàn),Th2細胞增多可能提示病情更重且預(yù)后不良。早在1995年,O’Sullivan等就發(fā)現(xiàn)[9]膿毒癥導(dǎo)致CD4 T細胞從Th1表型轉(zhuǎn)換為Th2表型,這種膿毒癥患者血清中Th1 百分率下降, Th2 百分率升高,Th1/ Th2 比值下降的現(xiàn)象又叫做Th1/Th2 漂移現(xiàn)象。據(jù)推測,這種漂移現(xiàn)象可能有助于CARS的發(fā)展,從而導(dǎo)致過度炎癥和隨后的SIRS。Tan等[10]研究發(fā)現(xiàn),由于Th1/Th2比率的偏離可能使膿毒癥患者局部炎癥加重而導(dǎo)致腦功能障礙。Xue等[11]研究也得出了同樣的結(jié)論,膿毒癥病程中Th2/Th1的升高與預(yù)后密切相關(guān),成反比關(guān)系,若患者Th2/Th1比值升高持續(xù)不降,28d病死率可以達到47.1%。不僅膿毒癥患者與健康人相比有差異,許多研究發(fā)現(xiàn),膿毒癥休克組患者與普通膿毒癥組也有明顯差異。穆雪鹍等[12]研究發(fā)現(xiàn),重度膿毒癥組患者的Th1百分率、Th1/Th2比值顯著低于膿毒癥組患者,而Th2百分率顯著高于膿毒癥組。因此,T淋巴細胞中Th1向Th2轉(zhuǎn)化可使患者發(fā)生免疫抑制,且往往與患者預(yù)后差相關(guān)。

2.1.2 Th17、Treg細胞與Th17/Treg:Th17細胞可以引起促炎癥反應(yīng),因其可以分泌IL-17和IL-6。值得關(guān)注的是,Th17細胞主要與幾種自身免疫性疾病有關(guān),包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和多發(fā)性硬化癥等疾病。然而,Th17細胞也可以抵御病原體,包括真菌和細菌在黏膜表面的定植。Brunialti等[13]通過臨床觀察發(fā)現(xiàn),膿毒癥患者入院時Th17細胞數(shù)量較高,但第7天時其數(shù)量減少。研究進一步發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重膿毒癥期間Th17免疫反應(yīng)減弱與死亡率增加有關(guān)。因此,在膿毒癥的過程中,Th17的缺失對患者有害。

Treg占外周血 CD4+T 細胞的 5%～10%,可以引起抗炎癥反應(yīng),因其可以分泌大量的TGF-β和IL-10[14]。Treg細胞還可以抑制T淋巴細胞的增殖分裂,導(dǎo)致細胞凋亡延遲和活性增強,是膿毒癥后期免疫抑制階段產(chǎn)生的原因。Treg細胞不僅能在膿毒癥患者早期免疫失衡中起到作用,而且其在膿毒癥恢復(fù)后也存在,這表明Treg細胞貫穿人體膿毒癥的整個過程。因此,對膿毒癥患者Treg細胞持續(xù)關(guān)注,有助于對患者病情狀態(tài)的定量評估和臨床預(yù)后變化的準(zhǔn)確判斷。

許多研究指出,膿毒癥患者外周的Treg細胞增加,但使其增加的主要原因目前尚無統(tǒng)一結(jié)論。Cavassani等[15]認(rèn)為是其他亞群(即Th1、Th2、Th17和Tfh)優(yōu)先丟失的結(jié)果,但Nascimento等[14]發(fā)現(xiàn)膿毒癥存活患者的外周循環(huán)中存在較高水平的Tregs、IL-33和IL-10,認(rèn)為IL-33增加了Treg的數(shù)量。總之,關(guān)于Treg細胞數(shù)量的增多原因仍需進一步深入研究,包括受體和細胞因子方面,甚至可能是免疫代謝方面可以解釋這個問題。

膿毒癥Treg細胞數(shù)量增加與預(yù)后的關(guān)系一直存在爭議。Heuer等[16]在膿毒癥小鼠模型中發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)移體外刺激增加的Treg細胞可以加快毒素的清除,進而小鼠存活率將會有所提高,這可能與腹膜中TNF-α產(chǎn)生增加有關(guān)。Venet等[17]通過siRNA下調(diào)Foxp3表達的研究發(fā)現(xiàn),減少感染宿主的Treg數(shù)量和功能可以改善整體免疫功能,但是Kimura等[18]研究發(fā)現(xiàn),減少Treg數(shù)量并沒有導(dǎo)致生存率的提高。也有研究發(fā)現(xiàn)Treg淋巴細胞與死亡率沒有直接關(guān)系,如Wu等發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重膿毒癥存活組第1天的Treg淋巴細胞計數(shù)高于死亡組,然而,在第1天和第7天,存活組和死亡組的Treg/CD4百分比和Treg淋巴細胞計數(shù)沒有差異,這說明存活組中可能是由于較高的CD4淋巴細胞計數(shù)導(dǎo)致較高的Treg淋巴細胞計數(shù)?？傊?筆者認(rèn)為Treg細胞在判斷預(yù)后作用差異可能是與分析時間有關(guān),Treg細胞在膿毒癥早期研究更加有助于取得積極的結(jié)果。

目前研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β參與Th17細胞的分化,而Treg可以分泌TGF-β,這表明Th17細胞與Tregs之間存在密切關(guān)系。隨后,越來越多的相關(guān)研究關(guān)注Th17/Treg,并且研究Th17細胞和Treg細胞之間存在的競爭性作用也是目前國內(nèi)外細胞免疫功能損傷機理的研究熱點。Guo等[19]發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者的Th17/Treg細胞比率降低。Gupta等[8]通過研究創(chuàng)傷后膿毒癥患者發(fā)現(xiàn),膿毒癥休克患者的Th17/Treg比例與膿毒癥無休克患者有統(tǒng)計學(xué)意義,總結(jié)出Th17/Treg比例與患者預(yù)后呈正相關(guān)。因此,Th17/Treg細胞的失衡是膿毒癥的重要病因之一,維持血清中Th17細胞和Treg細胞的數(shù)量及比例平衡對自身免疫功能有重要意義。

然而,關(guān)于如何平衡Th17/Treg細胞的比值,目前尚沒有統(tǒng)一建議。Chen等[20]通過小鼠模型研究發(fā)現(xiàn),Treg和Th17細胞的平衡可以通過血必凈注射液來進行調(diào)節(jié),可以降低膿毒性休克的死亡率。Guo等[19]研究發(fā)現(xiàn),膿毒癥患者的Th17/Treg細胞失衡可以通過血液濾過來減輕。Sun的一項回顧性研究[21]發(fā)現(xiàn)早期腸內(nèi)營養(yǎng)(EEN)可以降低Th17淋巴細胞百分比、Th17/Treg細胞比率,從而抑制膿毒癥早期的免疫過度激活。這些發(fā)現(xiàn)為治療Th17/Treg細胞失衡提供了許多方向與策略。

2.1.3 Th22 Th22是近年來找到的輔助T淋巴細胞,目前還主要集中在皮膚病研究,而與膿毒癥的研相關(guān)究比較少。Th22可以分泌IL-22,在許多腫瘤及自身免疫性疾病中起到促炎的作用。研究表明,Th22 細胞對其他免疫細胞直接影響較小。鄧欣雨等[22]在對膿毒癥急性肺損傷患者研究中發(fā)現(xiàn),外周血Th22細胞明顯升高,表明Th22在膿毒癥急性肺損傷方面有診斷意義。因此,研究Th22與膿毒癥發(fā)生發(fā)展的關(guān)系將會是膿毒癥研究的新方向。

2.2 CD8+T淋巴細胞亞群 CD8+T細胞中的細胞毒性CD8+T細胞可以發(fā)揮細胞毒作用。Zhang等[23]研究發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者CD8+T淋巴細胞下降,可能與T淋巴細胞表面程序性死亡因子-1(PD-1)表達顯著上調(diào)可有關(guān)。Tian等通過盲腸穿孔的膿毒癥大鼠模型中發(fā)現(xiàn)T淋巴細胞亞群中CD3+、CD4+、CD4+/CD8+下降,但CD8+T淋巴細胞仍保持在正常水平。陳俊杰等[24]研究也發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者血清中CD8與健康對照組之間無明顯差異?？傊?對于CD8+T細胞在膿毒癥患者中的意義遠不如CD4+T細胞,需要更多的關(guān)注與研究。

3 CD4/CD8比值在膿毒癥中的臨床意義

一般情況下,外周血中CD4+T、CD8+T細胞和CD4+/CD8+比值在正常水平,且其代表的適應(yīng)性免疫應(yīng)答處于動態(tài)平衡。宋中海等[25]在對膿毒癥預(yù)后的分析中發(fā)現(xiàn),T淋巴細胞亞群中的CD4+/CD8+可以有效預(yù)測膿毒癥患者的預(yù)后。胡彩珍等[26]也得出同一結(jié)論,發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者入院第1天的CD4+/CD8+水平與死亡率呈正相關(guān),CD3+、CD4+、CD8+水平與預(yù)后無相關(guān)性。但張小彬等[27]的研究卻認(rèn)為T淋巴細胞亞群水平在預(yù)測膿毒癥患者預(yù)后無明顯相關(guān)性。因此,監(jiān)測膿毒癥患者T 淋巴細胞亞群仍需進一步精細化,以便判斷是早期免疫抑制還是免疫系統(tǒng)長期損害影響患者預(yù)后。

除了CD4+/CD8+比值與預(yù)后關(guān)系,目前研究熱點聚焦于膿毒癥后的腸道損傷。張立等[28]等研究結(jié)果顯示,僅存在于腸道黏膜的I-FABP與外周血CD3+及CD8+呈負相關(guān),說明膿毒癥患者T淋巴細胞亞群與患者腸道損傷情況有關(guān)。楊銀娟等[29]研究顯示膿毒癥患者腸道菌群與T淋巴細胞亞群有關(guān),表明膿毒癥患者腸道菌群失調(diào)會使患者發(fā)生炎癥反應(yīng),進而引起免疫抑制。駱付麗等[30]進一步研究發(fā)現(xiàn),不同細菌感染后,T淋巴細胞亞群會發(fā)生不同變化,比如對CD4+/CD8+比值來說,革蘭陰性菌感染患者低于革蘭陽性菌感染患者,可以推測膿毒癥患者T細胞亞群可以為早期鑒別革蘭陽性菌及革蘭陰性菌感染提供一定參考。因此,進一步研究CD4+/CD8+比值導(dǎo)致腸道損傷的機制,可以更好地指導(dǎo)臨床進行早期判斷并進行干預(yù),改善腸道微生態(tài),進一步提高膿毒癥的預(yù)后。

4 結(jié)語

T淋巴細胞亞群在膿毒癥早期免疫狀態(tài)調(diào)控、預(yù)測病情及其發(fā)展趨勢中占據(jù)一席之地,但Treg細胞增加原因以及對膿毒癥預(yù)后的影響尚無統(tǒng)一共識。因此,繼續(xù)深入研究T淋巴細胞亞群間復(fù)雜的相互調(diào)節(jié)機制,能夠更好地評估膿毒癥患者機體的炎癥反應(yīng)和免疫狀態(tài),進而有利于患者的治療和預(yù)后。目前關(guān)于膿毒癥的治療仍然是早期液體復(fù)蘇、抗感染等對癥治療,但按指南規(guī)范實施上述治療后,膿毒癥患者的預(yù)后仍然較差。隨著越來越多的對膿毒癥發(fā)生機制的深入認(rèn)識,免疫治療已成為膿毒癥的研究方向[7],這為膿毒癥患者的治療提供了新的方向,如免疫檢查點調(diào)節(jié)療法、細胞因子療法、以線粒體為靶點的抗氧化療法等。最讓人期待的是,隨著對嵌合抗原受體T細胞免疫療法(Chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy,CAR-T)研究的深入,CAR-T未來可能會在膿毒癥的免疫治療中占據(jù)一席之地。