围手术期免疫反应的研究进展

顾 韡，薄禄龙，邓小明（上海市胸科医院麻醉科，上海00030；第二军医大学长海医院麻醉科，上海00433）

·综述·

围手术期免疫反应的研究进展

顾 韡1，薄禄龙2，邓小明2（1上海市胸科医院麻醉科，上海200030；2第二军医大学长海医院麻醉科，上海200433）

围手术期免疫反应及其炎症通路被认为是引起围手术期器官损伤、术后免疫功能不全及相关疾病的重要因素．麻醉药物、围手术期常用药物、血液制品等均可影响围手术期免疫反应．例如，常用麻醉和阿片类药物可抑制固有和适应性免疫，抑制自然杀伤细胞的功能，可能影响其对肿瘤监视功能．随着转录组学、质谱流式细胞技术等研究手段的不断应用，学界对围手术期免疫反应将会建立更趋清晰的认识与理解．本文就近年来该领域的研究进展作一综述．

围手术期；免疫反应；麻醉；血液输注

0 引言

创伤或手术导致的组织损伤可引起复杂的机体免疫反应．受损细胞或组织释放警报素，后者通过受体介导途径诱导炎症级联反应，参与组织修复和内环境平衡的调控．近年来，学界对围手术期免疫反应及炎症通路愈发重视，认为其可能是引起围手术期器官损伤、术后免疫功能不全及相关疾病（感染、肾损伤及癌症复发等）的因素之一．此外，麻醉药物、围手术期常用药物、血液制品输注等因素均可影响围手术期免疫反应［1］．为全面了解围手术期机体免疫反应及调控因素，本文对其相关研究进行综述．

1 组织损伤与免疫反应

组织损伤不止是手术切割等应激因素，还包括严重创伤或组织毁损、手术所致失血或休克、器官缺血及再灌注损伤等．上述因素相互叠加诱发机体系统反应，可加重原发器官损伤，导致脓毒症等发生风险增加，诱发炎症级联反应及免疫抑制［2］．警报素作为损伤相关分子模式（damage associated molecular patterns，DAMPs）是组织损伤造成细胞应激或坏死时释放的一类物质．DAMPs可被认为是内源性病原相关分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMPs），具有与PAMPs类似的重要结构，甚至可激活相同的模式识别受体（pattern⁃recognition receptors，PRRs），这也是严重无菌性炎症和脓毒症的临床表现难以区分的重要原因［3］．DAMPs可激活Toll样受体、NOD样受体等多种PRRs诱发酶促级联反应，导致核转录因子下游信号的磷酸化，进而改变细胞因子转录水平．

警报素不仅激活固有免疫反应，还可通过抗原递呈细胞（如单核细胞、树突状细胞）激活适应性免疫．多项研究提示，血浆IL⁃6、IL⁃10水平与组织损伤程度成正比，与骨科、胃肠道术后等患者院内感染发生率增加相关［4］．然而，促炎细胞因子IL⁃6也可上调细胞因子信号抑制物⁃1（suppressor of cytokine signaling⁃1，SOCS⁃1）表达，抑制T细胞向Th1分化．组织损伤程度越重，单核细胞表面HLA⁃DR表达水平越低，且并与院内感染相关［5］．因此，警报素释放与后续炎症级联反应、免疫抑制表型关系的机制研究，目前仍有待阐明．

随着转录组学技术的蓬勃发展，Xiao等［6］对167例严重烧创伤患者外周血白细胞内20 720个基因的转录水平进行系统检测．结果发现，烧创伤、小剂量内毒素可导致显著的“基因组风暴”（genomic storm），涉及＞80%的胞内信号通路或功能．显著上调的包括整合素信号通路、白细胞外渗、Fcγ受体介导的吞噬、多种因子或受体（IL⁃10、TLR、肝配蛋白受体、IL⁃6、肌动蛋白细胞骨架、TREM1、B细胞受体信号通路）；显著下调的包括钙离子介导的T细胞凋亡、T细胞内iCOS⁃iCOS、CD28信号通路，CD8 T细胞内CTLA4信号通路、T细胞受体信号通路等．该研究提示固有免疫系统、B细胞受体和IL⁃10等信号通路中的基因表达上调，而抗原提呈和T细胞激活等相关基因表达下调．该研究重新定义了既往组织损伤炎症反应的“双峰模型”，提出促炎与抗炎信号通路同时激活的观点．

Gaudilliere等［7］采用质谱流式细胞技术（mass cytometry）这一最新研究手段，对32例接受髋关节置换手术患者的外周血样本进行分析．结果表明，手术创伤可引起时间依赖的、特定类型的细胞免疫信号活化网络．在术后早期，自然杀伤细胞、中性粒细胞和CD14＋单核细胞增多，而术后24 h内CD4＋、CD8＋T细胞减少，而与骨髓来源的抑制细胞（myeloid derived suppressor cells，MDSCs）表型相似的CD33＋CD11b＋CD14＋HLA⁃DRlow单核细胞增加6倍．作为一类免疫抑制细胞，MDSCs仍无公认的细胞表面分子，其可通过ROS、Arginase⁃1、IL⁃10和TGF⁃β等机制直接抑制T细胞功能［8］．CD62Ldim中性粒细胞源性MDSCs在创伤后立刻出现，并以CD11b依赖途径诱导T细胞抑制．CD14＋HLADRlow单核细胞内信号STAT3等信号磷酸化水平在术后恢复密切相关［7］．总之，在转录组学、CyTOF单细胞分析技术等帮助下，既往关于烧创伤等所致炎症与免疫反应改变的认识将大幅更新，并有助于开发新生物标记物与治疗手段．

2 麻醉药物与免疫反应

围手术期免疫反应不但涉及严重的组织损伤，麻醉药也可影响免疫功能，从而使该问题更趋复杂．临床常难准确区分创伤、外科手术及麻醉药物对围手术期免疫反应影响的强弱．目前，鉴于大部分研究来自体外实验或动物模型，一般认为麻醉药物直接或间接抑制免疫反应．吸入和静脉麻醉药可引起淋巴细胞凋亡，抑制中性粒细胞的吞噬功能．常用麻醉和阿片类药物可抑制固有和适应性免疫，抑制自然杀伤细胞的功能，可能影响其对肿瘤监视功能［9］．麻醉药物的继发免疫抑制作用主要通过神经免疫调节通路、胆碱能抗炎途径的激活和抑制肾上腺皮质功能实现．

麻醉方法的选择对围手术期免疫反应的影响已有大量研究．麻醉引起的免疫功能不全有多种形式表现，当前研究重点多集中于促肿瘤、促感染和炎性环境等方面．对接受手术治疗的慢性感染、肿瘤患者，进一步研究麻醉对免疫反应的影响具有重要的临床价值．与单纯全身麻醉相比，椎管内麻醉科降低膝关节置换术后患者肺炎等感染发生率［10］．与全身麻醉复合硬膜外麻醉相比，单纯全身麻醉延长术后免疫抑制时间，降低T淋巴细胞绝对计数和Th1／Th2比例，增加调节性T细胞（Treg）亚群［11］．然而，有Meta分析提示硬膜外麻醉复合全身麻醉并不能确切抑制肿瘤复发［12］．此外，一项针对40万例接受髋或膝关节置换术患者的回顾性分析显示，尽管椎管内麻醉降低术后感染风险，但椎管内复合全身麻醉并不显著降低感染风险［13］．尽管实验研究表明麻醉药物或方法与肿瘤复发相关，但临床证据依然不足，需更多临床随机试验予以明确．

3 围手术期常用药物与免疫反应

地塞米松常作为预防性止吐药，在围手术期被应用．单次剂量的地塞米松还有助增强镇痛效果，减轻手术部位水肿．然而，Elston等［14］发现，单次剂量（8 mg）地塞米松即可对健康成年男性肾上腺皮质功能产生显著抑制，注射1 d后血浆皮质醇低于其基础水平的5%，2 d后尽管恢复至正常范围，但4 d后也仅恢复至基础水平的80%．理论上，地塞米松可增加术后感染风险，但多项临床研究并未发现二者相关［15］．Waldron等［16］通过系统综述与Meta分析的方法纳入45项研究共计5796例围手术期患者，发现单次剂量的地塞米松没有增加术后感染发生风险，并不会延长伤口愈合时间，但显著增加了术后24 h血糖水平．与免疫调节有关的其他药物治疗，如乙酰氨基酚、非甾体类抗炎药和加巴喷丁，目前研究尚未表明其可增加术后感染风险等［17］．

4 血制品输注与免疫反应

围手术期血制品输注与机体免疫功能的关系已有大量研究．既往研究提示，输注同种异体血，可增加结肠癌患者术后感染和癌症复发风险［18］．类似结果在前列腺癌、肝癌和头颈部肿瘤术后患者中也被报道［19］．值得注意的是，上述研究多为回顾性调查，且样本量较小，结论在解释时尤需谨慎．Carson等［20］对纳入FOCUS研究的患者进行三年随访，该研究以北美地区47家医院3025例接受髋部骨折手术、心血管风险高危、年龄≥50岁及术后3 d内血红蛋白≤10 g／dL的患者为对象．结果表明，限制或开放性输血策略不影响两组患者远期生存率；两组患者肿瘤、感染、卒中、肺部疾病等发生风险相当．换言之，开放性输血不会导致长期的免疫抑制，也不会影响远期肿瘤及感染等发生风险．

在机制上，血制品输注与机体免疫调控的关系尚需深入研究．部分动物及离体研究表明，库存红细胞可抑制B及T淋巴细胞增殖，诱导Treg产生，抑制自杀杀伤T细胞功能，抑制树突状细胞成熟与抗原递呈功能［21］．Fragkou等［22］发现，输血可引起胃肠道术后患者血浆TNF⁃α、IL⁃12下降，qRT⁃PCR提示输血可引起患者初始免疫功能下降，Th1及Th17比例下降．Torrance等［23］发现，输血可加重严重多器官创伤患者免疫抑制，表现为IL⁃10、IL⁃27的mRNA水平升高，外周血TNF⁃α、INFγ水平下降，患者输血后24 h感染发生率显著增高．

5 展望

随着转录组学、质谱流式细胞技术等研究手段的不断应用，学界对围手术期免疫反应有了更清晰的认识与理解．在精准医学这一理念备受推崇的当下，对患者围手术期免疫反应予以个体化监控与调整成为可能．目前，基础研究者需进一步厘清创伤等应激所造成的免疫反应变化的调控机制；临床研究者需设计更为严谨的临床研究，以进一步明确麻醉药物、血制品输注与患者远期感染、肿瘤复发与免疫状态等关系．总之，基础研究者不断实践转化医学，并与临床研究者保持密切合作，以使患者获得更多益处．

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Research progress in perioperative immune response

GU Wei1，BO Lu⁃Long2，DENG Xiao⁃Ming2

1Department of Anesthesiology，Shanghai Chest Hospital，Shang⁃hai 200030，China；2Department of Anesthesiology，Changhai Hospital，Second Military Medical University，Shanghai 200433，China

Perioperative immune response and inflammatory pathways are considered as important factors in organ damage caused during the perioperative period，postoperative immune dysfunction and related diseases．Anesthetics，other agents usually applied perioperatively，and blood transfusion can affect the immune response preoperatively．For example，commonly used anesthetics and opioids can inhibit innate and adaptive immunity，inhibiting the function of natural killer cells，and thus influence their ability on tumor surveillance．With the conti⁃nuous application of research methods such as transcriptomics and mass cytometry，there will be a clearer under⁃standing of perioperative immune response．

perioperative period；immune response；anesthesia；blood transfusion

R392

A

2095⁃6894（2017）03⁃73⁃03

2016－10－17；接受日期：2016－11－01

国家自然科学基金面上项目（81471845，81671887）；上海青年医师培养资助计划（20141093）

顾 韡．住院医师．研究方向：围手术期器官功能保护．E⁃mail：837818182＠qq．com

薄禄龙．E⁃mail：nbastars＠126．com