脓毒症的免疫学发病机制及对策①

汪润民 高 萍 杨吉乡 刘雪燕 李 鹤

(深圳市人民医院急诊科，深圳518020)

脓毒症的免疫学发病机制及对策①

汪润民 高 萍 杨吉乡 刘雪燕 李 鹤

(深圳市人民医院急诊科，深圳518020)

脓毒症是感染诱发的全身严重炎症反应。脓毒症是导致危重患者死亡的首要原因，在美国每年脓毒症死亡的人数和急性心肌梗死相同,估计占住院患者病死率的30%[1]。脓毒症的病理生理学特点早期主要表现为大量炎症细胞激活和促炎介质释放，随后机体由于炎症介质的耗竭及免疫细胞的凋亡而进入免疫抑制状态[2]。目前针对脓毒症的治疗仍以控制感染、液体复苏及生命支持为主，尚缺乏调控炎症反应的有效手段。最早人们试图通过抑制炎症因子表达来减轻脓毒症患者的炎症反应，但临床研究发现，单纯的抑制某种炎症介质的表达并不能减轻炎症反应、改善预后[3,4]。 越来越多的研究提示，脓毒症后期的免疫抑制是导致脓毒症患者病死率居高不下的主要原因[5,6]。因此人们尝试以免疫刺激为主的免疫调节方式治疗脓毒症，并取得了一定的疗效[7]。通过对免疫调节的可能机制进行回顾，总结并探索脓毒症治疗的新策略。

1 脓毒症的免疫学发病机制

脓毒症时，受病原微生物的致病力、数量、耐药性及个体基因多态性的影响，其免疫系统的病理生理学特点多种多样。在动物模型中脓毒症早期主要表现为大量炎症细胞激活和促炎介质释放，随后机体由于炎症介质的耗竭及免疫细胞的凋亡而进入免疫抑制状态[2]。对脓毒症死亡患者进行病理解剖研究发现，其先天性及获得性免疫系统均存在显著的免疫抑制。这类患者的典型特征是促炎因子及抗炎因子分泌明显减少，抑制因子PD-1的表达增加、调节T细胞等抑制细胞克隆增加[8]。

1.1TLRs的作用 严重脓毒症是致病微生物和复杂的机体防御性反应相互作用的结果。感染的病原微生物与机体应答反应交互作用的结果是决定脓毒症预后的关键因素。机体对感染的免疫反应通过两种途径发生：先天性免疫系统和获得性免疫系统。先天性免疫系统在感染后数分钟至数小时内即对机体提供保护作用。最初人们认为先天性免疫系统是非特异性反应，研究表明先天性免疫系统通过模式识别受体(Toll like receptors,TLRs)与病原微生物高度保守的模式片段结合，这个模式片段细菌很难改变，并且在广泛的病原微生物中表达。免疫系统通过不同的TLRs来感受病原微生物的存在，通过获得的综合信息对侵入的病原体产生一个适当的免疫反应[9]。TLRs通过微生物活化信号通路激活，促进促炎细胞因子(TNF-ɑ、IL-1β、NF-κB)和抗炎细胞因子(IL-10)的产生[9,10]。TLRs的激活也可以导致机体杀伤细菌能力的上调[11]。TLRs的活性下降可能导致感染的迁延及扩散，TLRs在过度激活则可导致SIRS及自身免疫性疾病的发生。应用TLRs的抑制剂及敲除TLRs活化通路的TNF受体相关因子可以调节脓毒症的炎症反应，降低脓毒症的病死率[12,13]。

1.2炎症介质诱导免疫细胞的凋亡 免疫细胞的凋亡是导致脓毒症免疫抑制的病理生理机制之一。脓毒症时，大多数的免疫细胞如树突状细胞、未成熟的巨噬细胞、NK细胞发生细胞凋亡，而中性粒细胞则表现为延迟的细胞凋亡[14]。严重感染时体内Caspase-3和Caspase-9等表达增加，抗原提呈细胞提呈抗原能力下降和CD4细胞激活障碍，抗原提呈细胞、CD4细胞、大量B淋巴细胞的凋亡导致抗体的产生减少。免疫细胞的凋亡不仅仅导致机体对病原微生物清除障碍，存活的免疫细胞由于细胞因子的缺乏不能进行有效的克隆增殖,进而对病原体产生有效的免疫应答而表现为免疫耐受[15]。进一步的研究也证实，通过拮抗Caspase的活性及封闭凋亡的受体均可减少细胞凋亡，提高脓毒症模型的存活率[16]。

2 脓毒症的免疫调节治疗

2.1粒细胞-巨噬细胞的生成及释放 IL-3及粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(Macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)是能激活并诱导产生中性粒细胞、单核细胞/巨噬细胞的细胞因子。炎症反应早期，IL-3是促进骨髓产生大量中性粒细胞，加重全身严重反应的关键细胞因子，抑制IL-3的表达可以改善脓毒症患者的预后[17]。而GM-CSF则很少参与炎症反应早期的全身炎症反应，在脓毒症免疫抑制的患者中应用GM-CSF，可以改善单核细胞HLA-DR表达下降患者的预后[18]。TNF-ɑ产生减少的、免疫功能低下的儿科脓毒症患者应用GM-CSF后，TNF生成恢复，新发院内感染明显减少[19]。

2.2IL-7 脓毒症时淋巴细胞的耗竭是免疫抑制的重要原因[20]。IL-7能够诱导幼稚T细胞和记忆T细胞的增殖，增加淋巴细胞的补充。有研究发现，IL-7能够使CD4和CD8细胞数量倍增，脾和外周淋巴结大小增加50%，逆转脓毒症的病理过程中的淋巴细胞减少[21]。另外，IL-7能够增强T细胞活化的能力，有助于改善脓毒症时的T细胞应答功能低下及耗竭；增加细胞黏附分子的表达，增强T细胞向感染部位运动的能力；增加T细胞受体的多样性，使抵抗病原体的免疫反应增强。研究发现将脓毒性休克患者的T淋巴细胞在体外用IL-7诱导后，其CD4和CD8细胞增殖、干扰素-γ生成、Bcl-2表达等恢复正常[22,23]。IL-7在细菌、真菌、动物脓毒症模型中都显示出良好的疗效，可能成为脓毒症治疗的一个重要靶点。

2.3T细胞负性共刺激分子PD-1 细胞负性共刺激分子抑制剂是另外一种重要免疫调节因子。细胞负性共刺激分子(Programmed death-1，PD-1)经诱导表达在CD4和CD8细胞上，通过PD-1信号通路可以抑制T细胞的增殖、细胞因子生成及细胞毒作用。慢性病毒感染中发生的持续抗原暴露可能导致PD-1表达过度及T细胞耗竭。利用特异性抗体阻断PD-1或其与配体的结合，可以逆转T细胞功能障碍，诱导病原体的清除[24]。在临床相关的细菌和真菌脓毒症动物模型中，阻断PD-1通路可以改善其生存[25]。脓毒症患者T细胞上PD-1过度表达与T细胞增殖能力下降、继发院内感染和病死率增加有关。

2.4干扰素-γ 干扰素-γ是强效单核细胞/巨噬细胞活化因子。Docke及其同事在单核细胞HLA-DR表达减少的脓毒症患者中，应用INF-γ可以明显改善其预后。Nalos在持续金黄色葡萄球菌脓毒症患者中应用IFN-γ，可以增加单核细胞的HLA-DR的表达，增加产生IL-17的CD4 T细胞数目[26]。IFN-γ可以逆转脓毒症导致的单核细胞功能障碍，已经被批准应用于慢性肉芽肿患者的真菌脓毒症。

2.5IL-15 IL-15是一种与IL-7密切相关的多能性细胞因子[27]，它同样作用于CD4和CD8细胞，诱导细胞增殖并阻止细胞凋亡。与IL-7相比，IL-15对NK细胞和树突状细胞具有较强的免疫刺激作用。Inoue发现IL-15能够阻断脓毒症诱导的CD8细胞、NK细胞和树突状细胞凋亡，并改善脓毒症患者的预后[27]。

3 清除炎症介质

3.1持续肾脏替代治疗(Continuous renal replace-ment treatment，CRRT)清除炎症介质 全身炎症反应是导致脓毒症患者出现休克及器官损害的主要原因[28]。促炎因子及抗炎因子的活化及表达增加与病死率之间存在明显的相关性[29]。人们试图通过CRRT来清除体内过度释放的炎症介质，调节机体的炎症反应，也是我们应用CRRT治疗脓毒症的理论依据。

动物实验及早期的临床研究中发现，CRRT可以改善脓毒症的预后[30,31]。但随后的多中心随机对照临床研究显示，CRRT不能降低脓毒症患者的病死率[32]。对老年脓毒症急性肾损伤患者进行的多中心随机对照研究观察到，尽早实施CRRT可以降低病死率，改善预后[33]。目前的动物实验及早期临床研究中，发现CRRT可以改善脓毒症的预后，但在多中心临床试验中结果多不如人意，考虑其主要原因可能是实验条件的不一致：在动物实验中，实验动物的病理生理特点、干预方式、干预时间等因素相对一致，而多中心临床实验中，就诊时间、干预方式、机体所处的免疫状态及病理生理状况等方面都存在差异。CRRT可以清除小分子的炎症介质，部分清除中分子的炎症介质，但对大分子的炎症介质清除作用差。有研究发现CRRT前后体内TNF-α、IL-1β、 IL-6、IL-10等炎症因子水平无明显变化，甚至有人发现MIF表达增加[34，35]。但是CRRT可以通过清除大分子炎症介质活化必需的配体及小分子炎症介质，而调节大分子炎症介质在炎症反应中的作用。目前多数学者就CRRT对大分子炎症介质水平的变化作为观察指标，但鲜有人对CRRT后大分子炎症介质的活性及全身炎症反应的状态进行研究。目前CRRT对脓毒症的治疗作用机制存在较大的争议，原因可能是CRRT对炎症介质的清除是非特异性的，对于炎症反应的不同病理生理阶段，其调节的方向是不确定的，因此结果存在较大的差异，目前有人试图通过分离特定的细胞并对其分泌的炎症介质进行清除，从而相对特异的调节炎症反应，在实验中取得了较好的临床结果，目前尚需进一步的临床实验进行验证。针对机体所处的炎症反应及免疫状态，对某一类细胞进行相对特异的免疫调节治疗，可能是今后脓毒症血液净化治疗的一个方向[36]。

3.2多黏菌素B吸附内毒素对脓毒症的治疗作用 多黏菌素B由多黏芽孢杆菌产生，是一种与内毒素亲和力很高的阳离子多肽。由于全身应用存在较高的肾毒性及神经毒性，多黏菌素B的临床应用受到很大限制。1994年日本学者首先尝试用多黏菌素B包被树脂吸附内毒素来治疗脓毒症。随后在欧洲及亚洲其他地区进行了多个多中心随机对照实验，研究发现多黏菌素B包被树脂可以显著降低血液循环中内毒素水平，可以显著改善对腹部术后脓毒症患者的平均动脉压、左室射血分数、氧合指数、SOFA评分，降低病死率[37-41]。

不同脓毒症患者机体的免疫状态存在很大差异，我们需要一系列行之有效的监测手段来评估每一个患者的免疫状态，进行针对性的干预治疗。既往对机体抗炎或促炎介质的调节治疗并未对脓毒症患者的免疫状态进行分层，可能是其治疗效果不佳的主要原因。未来脓毒症的免疫调节治疗，将以特定的实验室和临床检查结果为基础，依据个体不同免疫细胞的功能状态，制定个体化的免疫调节方案，以期为脓毒症患者带来较好的预后。

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[收稿2017-01-14]

(编辑 张晓舟)

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

汪润民(1963年-)，男，硕士，副主任医师，主要从事急诊重症的研究。

R593

A

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

①本文为深圳市科技计划项目(20140416122812041)。