脓毒症患者免疫功能障碍研究进展

陈明祺，王醒

(1.南京中医药大学 第一临床医学院，江苏南京 210029;2.江苏省中医院重症医学科，江苏 南京 210029)

脓毒症是指由感染引起的全身炎症反应综合征，临床上证实有细菌存在或有高度可疑感染灶，是危重患者死亡的重要原因之一[1-3]。目前对脓毒症的认识及治疗已经取得显著的进展。然而，脓毒症的发病率及死亡率仍然居高不下。在美国，每年新增脓毒症患者超过75万例，并且每年至少有210 000人死于脓毒症，全球每天约14 000人死于其并发症[4-5]。对脓毒症时机体免疫反应的研究，为脓毒症的治疗开辟了新的方向。现就脓毒症时免疫功能障碍的研究进展作一综述。

1 脓毒症与宿主免疫反应之间的关系

目前，对脓毒症的研究[6-9]显示，脓毒症启动了促炎反应和抗炎反应。脓毒症发生后，机体促炎和抗炎反应启动并逐渐进展，其相互关系由多种因素决定，如病原菌毒力、细菌负荷、宿主遗传因素及并发症等。随着治疗措施的改进，绝大多数患者都能度过脓毒症起始的超炎反应阶段，进入脓毒症迁延期，此期表现为免疫抑制不断加重[9-10]。研究表明，脓毒症患者的重要免疫细胞存在缺失[11-13]。缺失的免疫细胞类型包括CD4 T细胞、CD8 T细胞、B细胞、树突状细胞以及单核细胞。严重感染时，这些免疫效应细胞的缺失显得更加明显。CD4 T细胞因其能够协调其他免疫细胞的活性而被称为“助手”细胞。在抗原刺激反应中，CD4 T细胞分泌细胞因子，如γ-干扰素等，可以诱导激活单核细胞或巨噬细胞。CD4 T细胞也可分泌能诱导B细胞扩增的细胞因子，从而导致抗体形成增多。CD8 T细胞通过识别并诱导宿主细胞溶解而发挥抗感染功能，在预防潜在的病毒激活方面也发挥了重要作用。巨噬细胞是成熟的单核细胞，它可以通过抗原提呈来激活T细胞。同时，巨噬细胞也是专门的吞噬细胞，它们可以吞噬和消灭病原体。这些免疫细胞的缺失将严重破坏宿主抵抗入侵病原体的能力。

此外，脓毒症时，免疫效应细胞发生凋亡并迅速被吞噬细胞吞噬。而机体对凋亡细胞的摄取过程，介导了一个免疫抑制反应，该反应通过诱导抗炎因子IL-10和肿瘤生长因子-β的释放来完成。宿主免疫防御功能的进一步损害加剧了重要免疫细胞的缺失。脓毒症时其他的免疫抑制机制包括细胞表面分子激活减少(如HLA-DR抗原表达减少、T细胞“耗竭”)，以及抑制细胞的增加(如调节性T细胞和髓源性抑制细胞增加)[14-19]。

2 脓毒症时免疫抑制的证据

Torgersen等[20]回顾性研究了235个外科重症监护病房死亡患者的尸检报告，发现约80%的患者在生前存在未能明确病灶的脓毒症。尸检证实的97例肺炎患者中，仅有52例在ICU期间得到确切诊断。很多患者在ICU没有能够恢复得更好，是因为感染仍在持续进展。即使应用广谱抗生素，并采取了积极控制原发病等治疗措施，许多患者的感染仍未得到有效控制，甚至出现了新的院内获得性感染。患者的免疫防御功能受损是清除致病菌失败的关键因素。因此，增强患者的免疫水平，帮助机体清除入侵致病菌并预防新的感染发生，可防止发生多器官功能衰竭，并改善生存率。明确继发感染常见的致病菌类型也有助于支持脓毒症患者存在免疫抑制。院内获得性继发感染的常见致病菌包括致命的金黄色葡萄球菌以及对非免疫抑制患者并不致命的嗜麦芽窄食单胞菌、鲍曼不动杆菌和白色念珠菌等[21]。事实上，许多ICU患者甚至最终死于相对并无致病力的微生物引起的脓毒症，这一结果证实了脓毒症患者存在的免疫抑制对最终生存率的影响。

支持脓毒症时免疫抑制的其他证据还包括普通隐匿病毒的复活。免疫功能低下的患者(如HIV-1患者或化疗患者)都出现过巨细胞病毒和单纯疱疹病毒的复活。大多数脓毒症患者也出现过病毒复活。Limaye等[22]观察了120例危重症患者巨细胞病毒复活的情况，发现其中大多数患者发生脓毒症，但此类人群在发病之前免疫功能均正常。Luyt等[23]报告单纯疱疹病毒支气管肺炎的发病率为21%，这类患者发病前免疫功能也正常，发病后发生病毒复活，最终发生脓毒症。以上研究表明，在入院前免疫功能正常的危重患者，在病程迁延中发生严重的免疫功能障碍，隐匿病毒复活，并逐渐发展为临床相关疾病。

3 指导脓毒症免疫治疗的生物标志物

脓毒症时，针对存在的免疫功能障碍情况难以有效应用免疫调节治疗的主要原因，是无法确定患者是处于疾病的超炎症期还是低炎症期。定量测定血浆特异性标志物浓度可能有助于判断患者的免疫状态。最近有研究应用流式细胞仪检测循环血液中单核细胞HLA-DR表达水平，针对HLA-DR表达减少的患者，使用巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)，激活和诱导免疫效应细胞增殖[24]。结果显示，患者的机械通气时间、ICU滞留时间以及总住院天数均减少。

除HLA-DR表达之外，可用于反映患者免疫效应细胞免疫状态的生物标志物包括T细胞耗竭标志物(PD-1和PD-1配体)以及T细胞活化的有效抑制剂调节性T细胞(iTreg)。这些标志物的使用可以为患者免疫状态提供一个相对准确的评估。在最近一项关于小儿脓毒症患者的临床研究中，定量测定血清样本中由脂多糖刺激诱导TNF-α的生成，结果表明，对TNF-α 生成小于200 pg·ml－1的患者，建议使用集落刺激因子进行干预[25]。脓毒症小儿患者应用集落刺激因子后，血液TNF-α生成恢复，与对照组相比，再次发生院内感染的几率也明显降低。临床可用于反映宿主免疫状态的可能指标有CD4和CD8 T细胞的细胞表面标志物。T细胞表达各种蛋白质，可能增加或者抑制细胞活化，而这些蛋白质也易于通过流式细胞仪来检测。其他潜在的生物标志物如降钙素原检测，其浓度增加可在一定程度上预示其预后变差，但将其作为脓毒症的免疫标志物在敏感性和特异性上仍有欠缺。

虽然上述生物标记物中的任何一个并不能完全地反映患者的免疫状态，但是把多种检测结果综合起来考虑，可能得到一个对免疫功能状态更为准确的判断。

4 脓毒症免疫治疗进展

广泛的细胞凋亡会引起免疫效应细胞的消耗和减少，因此，可以通过抗细胞凋亡治疗来降低免疫效应细胞的消耗。免疫刺激细胞因子IL-7可以作为一个较好的选择。多项研究结果为IL-7在脓毒症中的使用提供了理论依据。IL-7可诱导淋巴细胞增殖，恢复细胞的效应功能，促进淋巴细胞运输到感染部位[26-28]。IL-7可持续提高慢性病毒感染患者的免疫力，并改善慢性病毒性疾病和脓毒症动物模型的生存率，且应用IL-7具有非常高的安全性和较好的耐受性[29-30]。目前IL-7已进入临床试验阶段，主要用于提高慢性丙型肝炎、艾滋病和癌症患者的免疫力。

阻断T细胞表面负性分子的协同刺激作用是脓毒症免疫调节治疗的另一潜在措施。PD-1受体已被证实是宿主免疫反应的关键调节器，其诱导和表达主要在CD4和CD8 T细胞表面[31]。PD-1信号可抑制T细胞的增殖能力，同时可产生细胞因子并起到细胞毒性作用。研究表明，脓毒症患者和动物模型中，循环T细胞表面PD-1的表达增加，阻断该通路能够改善脓毒症的预后[16-17]。动物研究表明，阻断PD-1，可以提高机体对病原体的清除能力。目前抗PD-1治疗在肿瘤学的实验中也显示了较好的效果，这都支持了PD-1治疗作为免疫调节剂的可行性和有效性[16-17，32-33]。

体外血液净化技术的应用是脓毒症免疫治疗的又一大进步。其理论基础是通过血液滤过清除循环中的炎症介质，改善机体的免疫状态，从而减轻宿主炎症反应。在细胞因子还没有被完全阻断时，这种方法具有一定的优势。最近在血液滤器和透析设备技术上的改进，使得血液滤过作为一种免疫治疗的选择方法，其实用性和治疗效果也得到改善。有研究总结了接受血液滤过治疗的脓毒症患者的临床资料发现，血液滤过可以降低脓毒症患者循环中的细胞因子水平，并改善预后[34-35]。

随着对脓毒症免疫功能障碍研究的深入，脓毒症的免疫治疗可能更加个体化。经流式细胞仪定量研究，包括如T细胞PD-1表达测定、全血细胞因子分泌快速测定等，均可用于指导免疫治疗。条件致病菌所致感染患者(如嗜麦芽窄食单胞菌或不动杆菌)、巨细胞病毒或单纯疱疹病毒感染患者，均是免疫增强治疗的合适群体。尽管存在一些认为免疫治疗可能会加重脓毒症超炎阶段的反应或者减少自身免疫的质疑，但临床上将干扰素-γ、粒细胞集落刺激因子、巨噬细胞集落刺激因子等用于感染、创伤患者时，并未显示出有害作用。

总之，脓毒症可以被看作是一场入侵病原体与宿主免疫反应之间的竞争。病原体通过选择性地禁用宿主防御的某些方面以获取优势，如诱导免疫细胞凋亡、减少单核细胞主要组织相容性复合体(MHC classⅡ抗体)表达，增加负性协调刺激分子表达，诱导抗炎因子生成，增加抑制细胞等。免疫学研究的进展以及对脓毒症病理生理学认识的进展，为脓毒症的治疗提供了新的方向和选择。

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