T淋巴细胞在脓毒症发病机制中的作用

薛秋丽，董丽华，刘忠民

(吉林大学第一医院，吉林 长春130021)

脓毒症(Sepsis)是宿主对病原体的异常的反应而引起危及生命的器官功能障碍[1]。由于脓毒症的发病机制复杂，虽然人类对脓毒症的认识在不断进步，以抗生素为基础的治疗技术在不断的提高，但全球每年约有1900 万新发的脓毒症患者[2]，脓毒症的病死率仍高达25%到80%[3]。免疫抑制是脓毒症发病机制中研究最多的机制。T淋巴细胞(T lymphocytes)在脓毒症发病机制中起关键要作用[4]。本文综述T淋巴细胞在脓毒症的发病机制中的作用。

1 T淋巴细胞数目改变

许多动物实验和临床研究表明脓毒症时T淋巴细胞计数发生改变，包括：CD4+、CD8+细胞计数下降；Treg细胞计数增加。

1.1CD4+、CD8+细胞计数下降

脓毒症时外周循环循环、脾、及胸腺中CD4+、CD8+细胞计数均有下降，原因为细胞凋亡的增加以及细胞增殖的障碍。

脓毒症时淋巴细胞凋亡增加。近年关于脓毒症中淋巴细胞凋亡的基础和临床研究表明细胞凋亡是脓毒症的重要发病机制。脓毒症时淋巴细胞凋亡发生的分子机制尚不明确，因为没有单一的外源性凋亡途径或者内源性凋亡途径占绝对优势[5]，有研究报道脓毒症期间组蛋白介导的淋巴细胞凋亡依赖于p38磷酸化和线粒体通透性转换[6]。Liu及Wang等人证明程序性细胞死亡配体-1(PD-1)在脓毒症患者的Treg细胞和嗜中性粒细胞中过度表达，诱导CD4+T淋巴细胞的凋亡性死亡，并且影响抗原呈递以及淋巴细胞增殖[7,8]。多种半胱天冬蛋白酶(Caspase-2、3、6、9)在脓毒症诱导的细胞凋亡过程中被激活，并且给予caspase抑制剂VX-166可提高脓毒症小鼠生存率。在LPS模型中，LPS后0、3、8和12小时使用的VX-166以剂量依赖性方式显著改善存活率。在CLP模型中，于损伤后3小时通过微渗透泵连续施用的VX-166 显著改善了存活率(40%升至92%)。在CLP后8小时给药，VX-166可将存活率从40%提高至66%[9,10]。Hotchkiss等在T淋巴细胞过表达BCL-2的转基因小鼠中建立CLP脓毒症模型，于CLP或假手术后16-22小时，取出胸腺和脾脏用于流式细胞术行T淋巴细胞计数，发现过表达BCL-2的脓毒症小鼠T细胞计数明显高于对照组，其生存率为73%，远高于对照组的26%[11]，可见BCL-2对于脓毒症T淋巴细胞凋亡具有重要意义。

脓毒症时淋巴细胞的增殖障碍。成年人类中，只有10%的原始T细胞产生是胸腺产生的，其余的是通过周边的稳态增殖产生的[12]。在淋巴细胞减少症恢复期间，成人胸腺通路通常受损，主要依赖于外周扩张来恢复T淋巴细胞数量，该过程称为淋巴细胞减少诱导的稳态增殖(HP)。HP可以由细胞因子或特异性抗原驱动[13]。但在脓毒症时多存在稳态增殖障碍。大多数(90%-95%)CD8+T淋巴细胞在收缩期死于细胞凋亡，剩余的5%-10%CTL成为CD8+记忆T(mT)细胞。因此CD8+T淋巴细胞介导的感染免疫水平取决于病原体再次攻击时存在的CD8+记忆T淋巴细胞快速增殖以及增强效应功能的迅速响应[14-16]。在细胞免疫中，CD8+T淋巴细胞应答包括CD4+T淋巴细胞依赖性和CD4+T淋巴细胞非依赖性免疫应答。而在脓毒症时，此两种方式都会发生障碍。Xu等通过给予仅有记忆T淋巴细胞B6小鼠模型相应的抗原刺激CD8+T淋巴细胞应答，结果发现幼稚的T淋巴细胞的无反应性使CD4+T淋巴细胞依赖性CD8+T细胞免疫应答受损，在该项研究中还发现了T淋巴细胞无能相关分子(ITCH和GRAIL)表达增强[17]。Cabrera-Peraz等人第一次对脓毒症小鼠中多种Ag特异性CD4+T淋巴细胞群进行了定量和定性分析，发现在脓毒症时，不同Ag诱导内源性Ag特异性CD4+T细胞群缺失，并且脓毒症时机体是以不规则或不对称的方式恢复CD4+T的Ag特异性，并没有通过稳态增殖方式进行。此外，脓毒症时某些Ag特异性CD4+T细胞群的数量变化可能会影响Ag再次攻击机体时该细胞群的功能[18]。

1.2调节性T细胞(Treg)计数增加

调节性 T 细胞是一类可以控制体内自身免疫反应性的T淋巴细胞亚群，发挥着维持机体自身耐受和防止过度免疫反应的重要作用，并且参与了机体慢性感染与肿瘤细胞的免疫监视过程。CD4+CD25+Treg细胞是最主要的自然调节细胞，具有免疫抑制性。在高浓度IL- 2及TCR介导信号刺激存在的情况下，CD4+CD25+Treg细胞可增殖并活化，活化的CD4+CD25+Treg细胞能够抑制CD4+和CD8+T 细胞的活化和增殖。有研究发现在脓毒症患者或动物模型中CD4+CD25+Treg细胞的百分比是显著增加的[19-22]。但其百分比增加不是由于它们自身的增殖，而是由于CD4+T细胞数量的减少造成的[23]。因为Treg细胞比一般CD4+T细胞更能抵抗细胞凋亡。Gouel-Cheron在脓毒症小鼠模型上证实CD4+CD25+Treg细胞的比例是增加的，这时其余类型的T淋巴细胞对于有丝分裂原的反应性明显降低，从而降低T细胞的增殖反应,并且证实脓毒症时小鼠脾细胞中Treg特异性转录因子Foxp3的下调,这与T淋巴细胞增殖反应的恢复相关[20]。但Sakaguchi[24]的研究也显示CD4+CD25+Treg细胞缺失会导致多种自身免疫性疾病。一项临床观察研究表明在脓毒症的患者中Treg细胞数量较健康对照组减少约25%[25]。

2 T淋巴细胞的功能改变

脓毒症不仅影响淋巴细胞的数目变化，而且对于其功能也有影响。主要有以下方面：①CD4+T的分化改变；②细胞因子改变。

2.1CD4+T淋巴细胞分化的改变

抗原特异性CD4+T在遇到抗原刺激后，在特定的细胞因子-共刺激分子共同作用下，分化出针对抗原最特异的效应CD4+T。CD4+T活化后根据分泌不同的细胞因子而分为：Th1、Th2和Th 17亚群[26]。Th l亚群以分泌干扰素(IFN)-γ、白介素(IL)-2和肿瘤坏死因子(TNF)-α为特征，诱导细胞免疫反应；Th2亚群以分泌IL-4、IL-5、IL-10为主，主要介导体液免疫反应，并且与免疫抑制相关；Th17则以分泌IL-17，IL-22和TNF-α为主，与自身免疫性疾病和机体防御反应相关。但在脓毒症时，CD4+T细胞的分型会发生变化，导致其对应的免疫反应功能改变。大多数关于脓毒症的临床和基础研究都集中在T辅助细胞1(Th1)和Th2细胞功能之间以及Th 17的改变。

Th1与Th2之间的关系类似于“平衡木”，在白细胞介素(IL)-12的存在条件下，通过转录激活因子STAT-4进行信号传导，则向Th1倾斜，而在IL-4存在的条件下通过STAT-6的信号传导后向Th2倾斜[27]。在脓毒症烧伤小鼠中，ANXA1，GATA-3和T-bet的表达水平持续降低，并且它可能在Th1/Th2平衡为Th2偏向和免疫抑制过程中起重要作用[28]。在脓毒症患者中，Th1 / Th2中位数比值较低[29]。这些都表明在活化的CD4+T从Th1表型演变为Th2表型，或者Th1/ Th2比率低的患者更容易发生脓毒症。例如：血红素加氧酶-1(HO-1)过表达可促进Th2极化和Treg细胞的功能，促成脓毒症诱导的免疫抑制。然后向脓毒症小鼠腹膜内注射其抑制剂锌原卟啉(ZnPP;25 mg/kg)，结果发现ZnPP改善了存活率和细菌清除率，并且弱化淋巴细胞凋亡以及促炎Th1向抗炎Th2转变。此外ZnPP还改善了小鼠继发性肺炎感染模型的存活率[30]。Heide等证实下调microRNA-31(miR-31)导致Th2极化，促进了脓毒症的免疫抑制[31]。

Th17淋巴细胞在炎症和宿主防御中起重要作用。在根治性膀胱切除术后发生脓毒症的患者中，术前IL-17mRNA的表达明显降低[32]。并且发现，严重脓毒症幸存者第1天的Th17淋巴细胞计数高于非幸存者。同样，较高的循环Th17淋巴细胞计数可能与幸存者中较高的CD4+T淋巴细胞计数有关，因为幸存者和非幸存者之间的Th17/CD4+T淋巴细胞百分比相似。还发现6天后的幸存者Th17/CD4+T淋巴细胞百分比和循环Th17淋巴细胞计数显着增加。而Wu等人的研究也验证了上述观点[27]。

由此可见，CD4+T淋巴细胞分化的改变在脓毒症发病机制中具有重要的作用。

2.2T淋巴细胞相关细胞因子的改变

当遇到相同Ag刺激后，幼稚T细胞经历增殖并分化成效应细胞，然后作为长寿记忆细胞的前体细胞凋亡或存活。T细胞的反应阶段和以及记忆T细胞维持都是依赖于细胞因子的参与，主要的相关细胞因子有白细胞介素-2(IL-2)，IL-7和IL-15，它们有共同的γ链细胞因子，其关键生物学作用和信号通路主要集中在JAK / STAT(信号转导和转录激活因子)信号传导[33]。IL-7和IL-15的稳态产生对于CD4+和CD8+记忆T细胞的增殖和稳态存活是必需的。在免疫反应期间，IL-2、IL-15、IL-21、IL-12、IL-18和I型干扰素的升高水平决定抗原特异性效应CD8细胞的记忆潜力，同时增加IL-2和IL-15引起异源CD4+和CD8+记忆T细胞的旁路增殖[34]。研究限制γ链细胞因子的可用性，导致Treg细胞、IL-10减少，以及在炎症或同源Ag持续存在的情况下，记忆T细胞无法成为细胞因子依赖性长寿细胞。相反，增加的IL-7和IL-15可以增加记忆T细胞，包括致病性组织驻留记忆T细胞，在淋巴细胞减少症和某些慢性炎症性疾病和恶性肿瘤中也得到验证[33]。另外IL-12最近也被证明在T细胞活化前后都有增强T细胞功能的作用[35]。越来越多的细胞因子被证明不仅可提供脓毒症的早期诊断准确性和预后信息，还可预测对治疗干预的反应性。例如：脓毒性休克患者IL-1β，IL-6，IL-7，IL-8，IL-10，IL-13，干扰素-γ，MCP-1和肿瘤坏死因子-α的浓度显着高于严重脓毒症患者。细胞因子浓度与器官功能障碍的严重程度和演变有关。关于第1天器官功能障碍的严重程度，IL-8和MCP-1表现出与序贯器官衰竭评估评分的最佳相关性。此外，在最初的24小时内IL-6，IL-8和G-CSF浓度预示着器官功能障碍恶化。而在预测死亡率方面，细胞因子IL-1β，IL-4，IL-6，IL-8，MCP-1和G-CSF在预测早期死亡率(<48小时)方面具有良好的准确性，IL-8和MCP-1具有预测28天死亡率的最佳准确度。在多变量分析中，只有MCP-1是与预后独立相关的指标[36]。因此，未来可以开发多细胞因子测定以鉴别不同的细胞因子与脓毒症严重程度，器官衰竭的演变和预后相关程度。

总之，T淋巴细胞在脓毒症的发病机制中具有关键作用，T淋巴细胞相关细胞因子也是脓毒症免疫机制的重要方面。随着人类对脓毒症免疫机制的不断深入认识，人类有可能降低脓毒症发病率，并且通过预防T细胞丢失、加快其数值恢复、增强细胞功能和/或阻断免疫抑制途径的治疗方法可能降低脓毒症的病死率。