细胞因子在儿童相关疾病诊治中的应用

王佳伟 张晨美 许丹

细胞因子是指由免疫细胞（如单核吞噬细胞、TBNK淋巴细胞）和某些非免疫细胞（如血管内皮细胞、表皮细胞、成纤维细胞）经刺激而合成并分泌的一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质或多肽，作为细胞间信号传递分子，主要调节免疫应答，参与免疫细胞分化发育，介导炎症反应，刺激造血功能并参与组织修复等作用[1]。细胞因子是分子量为8～80KD的多肽或糖蛋白，多数以单体形式存在，以自分泌、旁分泌的形式在局部发挥效应，通过细胞因子受体（CKR）发挥作用，具有多效性、重叠性、拮抗性、协同性等多种生理特性，形成了十分复杂的细胞因子调节网络，参与人体多种重要的生理功能。总的来说，细胞因子来源于细胞，作用于细胞，具有广泛的生物学功能。近年来，关于细胞因子的研究越来越多，人们发现细胞因子异常与多种疾病的发生、发展具有密切的联系，本文着重介绍 IL－2、IL－4、IL－6、IL－10、IFN 和TNF－α，以及对这些细胞因子与儿童某些相关疾病的联系作一综述。

1 细胞因子的主要功能

细胞因子的分类包括：（1）IL，（2）集落刺激因子（CSF），（3）IFN，（4）TNF，（5）趋化因子（Chemokine），（6）转化生长因子（TGF），（7）其它：表皮生长因子（EGF）、血小板衍生的生长因子（PDGF）、血管内皮细胞生长因子（VEGF）、神经生长因子（NGF）等。它们由多种细胞产生，如活化的淋巴细胞分泌：IL－2、IL－6、IL－9、IL－10、IL－12、IL－14、IL－16、IL－17、IFN－r、TNF－α、GM－CSF；活化的单核/巨噬细胞分泌:IL－1、IL－6、IL－8、TNF－α、GCSF、M－CSF；上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞、基质细胞等分泌：促红细胞生成素（EPO）、IL－7、IL－11、重组人干细胞因子（SCF）、IFN－r；肿瘤细胞分泌：血管内皮生长因子（VEGF）、IL－6、EGF 等，可见同一种细胞可以分泌不同的细胞因子，而同一种细胞因子可由不同的细胞分泌。细胞因子的生理功能十分广泛，可促进各种细胞的生长和分化，刺激造血细胞增埴分化，参与细胞凋亡的调节，参与和调节炎症反应，还具有着免疫调节作用和抗感染和抗肿瘤作用。我院开展的细胞因子检测包括以下 6 项：IL－2、IL－4、IL－6、IL－10、IFN 和 TNF－α，现分别对这几种细胞因子作一介绍。

1.1 IL－2[2]促进所有亚型的T细胞增殖及产生CK；促进NK细胞胞毒活性及产生CK；诱导淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK）扩增，增强其细胞毒活性。抑制活化的B细胞增生及产生抗体；激活单核巨噬细胞，增强其杀瘤活性；参与炎症反应、抗肿瘤效应和移植排斥反应。

1.2 IL－4[3－4]促进B细胞表达MHCⅡ类抗原及抗原递呈作用；促进活化的B细胞分泌IgE和IgG1，促IgG向IgE的类型转换；促TH2细胞分化，抑制TH1细胞增殖及应答；参与移植排斥反应和I型超敏反应。

1.3 IL－6[4－7]促进B细胞增殖分化和分泌抗体；促进T细胞分化成CTL；促进肝脏合成急性时相蛋白；作为内源性致热源参与炎症反应；对神经组织和造血组织具广泛效应；抗增强NK和CTL的杀瘤活性。

1.4 IL－10[8]抑制巨噬细胞的抗原提呈功能；抑制多种促炎细胞因子产生；抑制TH1细胞应答，抑制细胞免疫；促进B细胞增殖分化及分泌抗体；与IL－3、IL－4共同促进肥大细胞增殖；与 IL－2、IL－4、IL－7 共同促进胸腺细胞生长；抑制NK细胞活性。

1.5 IFN[9]抗病毒感染,干扰病毒的复制；抗寄生虫；抑制多种细胞增殖；参与免疫调节和抗肿瘤。包括：Ⅰ型IFN:IFN－α、IFN－α，Ⅱ型 IFN：IFN－r。

1.6 TNF－α[10]趋化激活中性粒细胞，促进黏附分子表达；诱导肿瘤细胞凋亡；参与内毒素性休克、动脉硬化、静脉血栓形成和脉管炎的病理过程；引起恶液质；参与炎症反应和免疫应答。

2 细胞因子的检测

流式微球技术（cytometric bead array，CBA）[11]是利用流式细胞仪，通过已知体积大小和荧光强度的微球捕获单个或多个可溶性蛋白，达到检测可溶性蛋白的目的。CBA分析试剂盒里的每一种捕获微球表面包被一种特异性抗体，检测试剂是PE标记的抗体混合物，其荧光强度与微球上捕获的细胞因子量成正比。当捕获微球、检测抗体和待测样本共同孵育后，3者即形成双抗夹心复合物（捕获微球+分析物+检测抗体）。通过流式细胞仪分析捕获微球和微球上结合抗体的荧光强度，从而得到待测样本的数据。

3 细胞因子在各种儿童相关疾病诊治中的应用

3.1 细胞因子在脓毒症诊治中的应用 脓毒症是在严重创伤、休克、感染及手术后，由多种致病原感染引起的全身炎症反应综合征，可导致多器官功能障碍和衰竭，是导致危重症患儿死亡的主要原因之一[12]。有统计资料显示，我国每年大约有300万因各种原因引起的脓毒症患者，其中儿童患者占了30%，因其病情重，致死率高，因此研究细胞因子与脓毒症的关系，能为脓毒症的早期诊断及防治提供更有效的评估指标。细胞因子可促进炎症细胞渗出和趋化[13]，IL－1、TNF－α 和 IFN－r诱导内皮细胞表达趋化因子，中性粒细胞表达黏附分子；IL－1、TNF－α、IFN－r和GM－CSF激活单核吞噬细胞，中性粒细胞的吞噬杀伤功能；IL－1、IL－6和 TNF－α 促肝脏合成急性时相蛋白，引起发热，参与炎症病理损害，可导致过度炎症反应综合征（SIRS），增加微血管的通透性，并能激活凝血和补体系统，导致感染性休克和DIC。

研究表明，IL－6＞40.6pg/ml、IL－10＞20.0pg/ml及TNF－α＞4.2pg/ml有助于脓毒症的诊断[14]。IL－6＞227.7pg/ml、IL－10＞42.0pg/ml及 TNF－α＞4.6pg/ml有助于严重感染的诊断而根据指标升高的程度可感染推测的细菌种类，IL－6和IL－10＞正常值的10倍以上考虑革兰阴性菌感染。IL－6和IL－10在正常值的2～10倍或者IL－6＞正常值的10倍但是IL－10＜正常值的10倍考虑革兰阳性菌感染。

3.2 细胞因子在儿童噬血细胞综合征中的应用 噬血细胞综合征（HLH）由 Risdall等[15]率先报道，其发病率较低，早期临床表现及实验室检查无特异性，原发病多种多样，诊断主要依赖于非特异性的临床和实验室指标，与重症感染等临床状态难以鉴别，容易出现误诊和漏诊，其发病机制尚未完全清楚，目前认为其核心是由于巨噬细胞被活化的T淋巴细胞过度激活而分泌大量炎症细胞因子，导致其浸润组织器官，加速了疾病的进展。

近来研究显示[16]，噬血细胞综合征存在促凋亡信号和固有免疫及适应性免疫反应相关基因表达下调，而协同编码促炎因子和抗凋亡因子的表达上调。继发于IL－2、IL－6、TNF－α 和 INF－γ 等炎症因子释放所致的细胞因子风暴，媒介分子升高，如前列腺素，导致了抗原提呈细胞和CD8+细胞过度激活，独特的Th1细胞因子谱在大量的噬血细胞综合征患者中都能见到，目前国内外已有较多研究证实，HLH患儿体内血清IFN－γ、TNF－α、IL－2、IL－6、IL－12、IL－18 水平较正常儿童水平显著增高[17]。这些细胞因子也可以有助于重症患者的诊断，如IL－10和IL－12明显增高可能对淋巴瘤相关性HLH有提示作用，感染性相关HLH血清中IFN－γ、IL－10明显高于全身炎症反应综合症（SIRS）患者。在监测病情变化方面，临床治疗有效的患者在治疗2周后的细胞因子水平明显降低，提示监测这些血清细胞因子可能有助于判断HLH的疾病活动性。

3.3 细胞因子在新生儿HIE中的应用 新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic ischemic encephalopathy，HIE）是指新生儿围生期窒息引起的部分或完全缺氧、脑血流量减少或暂停而导致的脑部损伤，是导致新生儿死亡和致残的重要因素[18]。HIE的发病机制十分复杂，近年来，免疫系统在HIE发病中的作用日益受到重视。国内外研究表明，脑缺血再灌注后，脑组织局部过度炎症反应是造成脑再灌注损伤的重要原因，而细胞因子在这个病理过程中起着非常重要的作用，检测细胞因子在HIE患儿血清中含量的变化，对加强HIE病程监测，改善HIE的预后具有指导意义。

目前，HIE的临床分度主要依据临床症状，然而随着病情进展症状可能会发生改变，部分患儿可由兴奋转入抑制甚至昏迷，研究表明，血清中细胞因子IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α 随着 HIE 病情的加重，细胞因子水平显著上升，在急性期时临床分度越重，细胞因子水平越高，其中，IL-1β可诱导多种损伤性细胞因子的合成，促进过度炎性反应，促进自由基释放、增强兴奋性氨基酸的毒性反应，加重脑缺血-再灌注损伤的发生[19]；IL-6可抑制 TNF-α和 IL-1β的合成，对抗兴奋性氨基酸的神经毒性，促进促肾上腺皮质激素释放激素的释放以及抑制免疫反应，保护中枢神经细胞；IL-8具有强烈的趋化作用，通过吸引中性粒细胞至病变部位促进血管内血栓的形成，增强 IL-1β、TNF-α的神经毒性反应，从而介导脑缺血-再灌注损伤的发生；IL-10可抑制主要炎性因子TNF-α、IL-1β的产生，发挥广泛的抗炎作用，使机体内源性抗炎机制加强，有利于炎症的消除，对脑缺血-再灌注损伤具有保护作用；TNF-α在新生儿HIE中具有双重作用，首先它可通过抗氧化途径抵抗氧自由基的损伤，刺激星形细胞、成纤维细胞、胶质细胞表达合成神经生长因子，促进神经细胞的修复；其次，它还可以损伤血管内皮细胞，开放和破坏血脑屏障，促进和诱发IL-1β、IL-8等细胞因子的合成和释放，促进过度炎性反应，诱导脑细胞调亡，加重脑缺血-再灌注损伤。经过治疗后恢复期HIE患儿细胞因子水平显著降低，其动态变化可作为HIE病程监测的重要指标，以减少脑缺血-再灌注损伤、改善HIE的预后。

3.4 细胞因子在幼年特发性关节炎中的应用 幼年特发性关节炎（juvenile idiopathic arthritis，JIA）是一种异质性和多因素导致的自身免疫性疾病，指16岁以下儿童的持续6周以上的不明原因关节肿胀，除外其他疾病后称为JIA。全身型幼年特发性关节炎（SJIA）是JIA的一种特殊类型，定义为一个或以上的关节炎，同时或之前发热至少2周以上，其中连续每天驰张发热时间至少3 d以上，伴随以下一项或更多症状：（1）短暂的、非固定的红斑样皮疹；（2）全身淋巴结肿大；（3）肝脾肿大；（4）浆膜炎。SJIA可发生于任何年龄，但以5岁以下略多见，无明显性别差异，约占JIA患儿的10%。SJIA发病机制目前尚不完全明确，其突出的全身症状，如发热、皮疹、肝脾淋巴结肿大和多浆膜腔炎，转归的多变性，易并发巨噬细胞活化综合征，且缺乏任何与自身抗体和人类白细胞抗原（HLA）一致的相关性，故近年的研究一致认为[20]：SJIA不同于经典的自身免疫性疾病，而是一种自身炎症综合征，固有免疫功能异常可能是其致病原因。SJIA患儿血清IL-6水平显著高于健康对照人群，持续高水平IL-6不仅与关节受损程度及骨质疏松有关，还与SJIA患儿发热、血小板增高、贫血及生长迟缓等临床表现相关。SJIA基因表达谱研究表明[21]，SJIA患儿外周血单核细胞和B细胞上IL-6表达升高。SJIA基因多态性研究也显示，IL-6基因启动子-174单核苷酸多态性与SJIA发病有密切关系，IL-6的基因多态性及IL-6过表达在SJIA发病中起重要作用。IL-6靶向治疗的有效性也证实了IL-6在SJIA发病中的作用。SJIA在病程中常并发巨噬细胞活化综合征（MAS），而MAS归于风湿病相关性HLH，因此，MAS和HLH可能具有类似的发病机制。家族性HLH是由于穿孔素等NK细胞功能相关基因突变导致NK细胞活性下降，在某些诱因下持续激活巨噬细胞导致 TNF-α、IL-6、IL-1β、IFN-γ等细胞因子风暴。IFN-γ和IL-10显著升高，IL-6中等升高的细胞因子谱对于HLH有很高的灵敏度和特异度，对于HLH的诊断具有重要的参考价值。最近有报道IL-18的基因多态性与SJIA合并MAS相关，认为血清中IL-6为主导的SJIA患儿关节炎症状更严重，而以IL-18为主导者，更易伴发MAS。

4.5 细胞因子在其他疾病中的应用 在儿童血液肿瘤患者化疗过程中，患者经常出现粒缺状态，免疫力低下，容易感染，发生脓毒症休克，卡氏肺孢子虫肺炎等，IL-6是目前感染应用较多的指标，其血浓度与患者感染的严重程度以及炎症反应的程度成正相关，在对脓毒症患者预后的评判方面有一定的价值。而IFN-γ和IL-10中度升高，IL-6基本不升高的Th1/Th2细胞因子谱结合GM实验阴性对于早期诊断卡氏肺孢子虫肺炎具有重要参考价值。

综上所述，细胞因子与儿童多种疾病的关系非常复杂且非常重要，其作用机制的研究是目前免疫学及免疫治疗方面的热点。通过研究细胞因子在血清中的水平与人类疾病的关系及其发生机制，我们能够帮助诊断疾病，监测病程发展状况，判断预后，对人类认识疾病，战胜疾病有积极的意义。

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