HMGB1-Th17/IL-17炎症轴在重症肺炎中的作用及其临床意义

杨志明　陈鸣娣　刘晓月　邹天士　桑喜梅　林颖

[摘要] 目的 探討HMGB1-Th17/IL-17炎症轴在重症肺炎中的作用及其临床价值。 方法 选取2018年6月～2019年3月在广东医科大学附属第二医院重症医学科收治的重症肺炎患者24例（重症肺炎组），其中15例患者病情好转（好转组），选取广地地质疗养院体检中心健康体检者19例作为对照组，记录重症肺炎组患者收治ICU第1天及其转出病房当天的急性生理学与慢性健康状况（APACHE Ⅱ）评分，并检测其及对照组体检当天的HMGB1、IL-17表达水平，比较各组HMGB1、IL-17水平的差异，分析HMGB1、IL-17与APACHE Ⅱ评分三者之间的相关性。结果 重症肺炎组患者血浆HMGB1、IL-17表达水平较好转组的及对照组的均高，差异有统计学意义（P<0.05），重症肺炎组患者血浆HMGB1与IL-17水平呈正相关（r=0.788，P<0.05），重症肺炎组患者血浆HMGB1、IL-17水平与APACHE Ⅱ评分呈正相关（r分别为0.964，0.771，P均<0.05）。好转组患者血浆HMGB1、IL-17水平与APACHE Ⅱ评分无明显相关性（r分别为0.181，0.403，P值分别为0.519，0.137）。好转组患者血浆HMGB1、IL-17水平与对照组的比较，差异有统计学意义（P<0.05）。 结论 HMGB1-Th17/IL-17炎症轴在重症肺炎的发生发展中起重要作用，它可作为治疗重症肺炎的潜在切入点。

[关键词] 重症肺炎;高迁移率族蛋白B1;白介素-17;APACHEⅡ评分

[中图分类号] R563.1          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-9701（2020）21-0026-05

The role of HMGB1-Th17/IL-17 inflammation axis in severe pneumonia and its clinical significance

YANG Zhiming1 CHEN Mingdi2 LIU Xiaoyue3 ZOU Tianshi1 SANG Ximei4 LIN Ying1

1.Department of Respiratory Medicine， First People's Hospital of Zhaoqing in Guangdong Province， Zhaoqing 526000， China; 2.Department of Critical Care Medicine， Second Affiliated Hospital of Guangdong Medical University， Zhanjiang  524000， China; 3.Science Education Museum of Guangdong Province Geological Bureau （Guangdi Geological Sanatorium）， Zhaoqing 526000， China; 4.Coronary Care Unit， First People's Hospital of Zhaoqing in Guangdong Province， Zhaoqing 526000， China

[Abstract] Objective To explore the role and clinical value of HMGB1-Th17/IL-17 inflammation axis in severe pneumonia. Methods Twenty-four patients with severe pneumonia admitted to the Department of Intensive Medicine of the Second Affiliated Hospital of Guangdong Medical University from June 2018 to March 2019 were selected as severe pneumonia group. Among them， 15 patients who got better were set as the improvement group. A total of 19 healthy patients from Physical Examination Center in Guangdi Geological Sanatorium were served as the control group. The acute physiology and chronic health status（APACHE Ⅱ） scores of the severe pneumonia group on the first day of ICU admission and the day they were transferred out of the ward were recorded. The expression levels of HMGB1 and IL-17 of the severe pneumonia group and the control group on the day of the physical examination were detected. The difference in the levels of HMGB1 and IL-17 between each group were compared. And the correlation between the HMGB1， IL-17 and APACHE Ⅱ scores was analyzed. Results The plasma HMGB1 and IL-17 expressions in the severe pneumonia group were higher than those in the improvement group and the control group， and the difference was statistically significant（P<0.05）. In the severe pneumonia group， the plasma HMGB1 and IL-17 was positively correlated（r=0.788， P<0.05）. And the levels of plasma HMGB1 and IL-17 of the severe pneumonia group were positively correlated with the APACHE Ⅱ score（r was 0.964， 0.771， P<0.05）. There was no significant correlation of HMGB1， IL-17 and the APACHE Ⅱ score in the improvement group（r were 0.181 and 0.403， respectively， and P was 0.519 and 0.137， respectively）. There were statistically significant differences in levels of plasma HMGB1 and IL-17 between the improvement group and the control group（P<0.05）. Conclusion The HMGB1-Th17/IL-17 inflammation axis plays an important role in the development of severe pneumonia， and it can be used as a potential entry point for the treatment of severe pneumonia.

[Key words] Severe pneumonia; High mobility group protein B1; Interleukin-17; APACHEⅡ scors

重症肺炎是一种严重肺部感染，治疗难度大，死亡率高。因此，研究重症肺炎发生发展的机制，查找新的治疗方法，改善预后及降低死亡率，具有极为重要的现实意义。目前认为，重症肺炎的产生与病原体感染后导致体内过度的炎性反应及抗炎反应失代偿相关，并非单单致病菌及其毒素损伤的结果。细胞因子介导的炎症反应在重症肺炎的发生、发展发挥了重要作用。高迁移率族蛋白1（High mobility group box 1，HMGB1）是一种晚期炎症介质及重要的细胞因子，在启动和维持炎症瀑布样反应、诱导细胞分化、刺激其他趋化因子方面均具重要作用。辅助性T淋巴细胞17（Th17）是由初始CD4+T细胞分化而成的新型辅助性T淋巴细胞，它的功能发挥主要靠其分泌的细胞因子白介素17（IL-17）通过直接或间接的方式参与免疫反应，其中最主要的是促炎作用。目前关于HMGB1-Th17/IL-17在重症肺炎中的作用的研究不多。本研究以HMGB1-Th17/IL-17作为切入点，通过观察重症肺炎中HMGB1-Th17/IL-17的表达，探讨HMGB1-Th17/IL-17在重症肺炎中的作用及其临床意义，为重症肺炎寻找新的治疗方法提供理论支持，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

将2018年6月～2019年3月广东医科大学附属第二医院重症医学科收治的重症肺炎患者24例设为研究对象，其中男11例，女13例，平均年龄（69.3±4.7）岁。选取广东医科大学附属第二医院体检中心健康体检者19例作为对照组，其中男11例，女8例，平均年龄（62.2±8.2）岁。各组的性别、年龄等一般资料比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。所有患者符合重症CAP的诊断标准[1]：符合下列1项主要标准或≥3项次要标准者可诊断为重症肺炎，需密切观察，积极救治，有条件时收住ICU治疗（ⅡA）。重症肺炎主要标准：（1）需要有创机械通气;（2）感染性休克需要血管收缩剂治疗。次要标准：（1）呼吸频率≥30次/min;（2）氧合指数≤250 mmHg;（3）多肺叶浸润;（4）意识障碍或定向障碍;（5）氮质血症;（6）白细胞减少;（7）血小板减少;（8）低体温;（9）低血压，需强力的液体复苏。好转组的纳入标准：重症肺炎患者病情改善，氧合指数改善，呼吸<30次/min，不需有创呼吸机辅助呼吸，休克纠正不需要升压药物维持，总之所纳入患者不再符合重症肺炎的诊断标准。

1.2 方法

1.2.1 细胞因子HMGB1、IL-17水平测定  分别抽取重症肺炎组患者收治ICU第1天、转出普通病区当天及对照组体检当天静脉血5 mL，4℃，3500r/min离心10 min，取上清液，将其储存于-20℃冰箱。使用ELISA试剂盒分别测定各组血浆IL-17和HMGB1水平，ELISA试剂盒购于武汉纯度生物有限公司。

1.2.2 重症肺炎患者作急性生理学与慢性健康（APACHE Ⅱ）评分  急性生理学与慢性健康状况（APACHE Ⅱ）评分是包括急性生理评分、年龄评分及慢性健康评分。急性生理评分包括呼吸频率、心率、平均动脉压、体温、血气pH值或HCO3-浓度、格拉斯哥昏迷评分（GCS）、白细胞数、白细胞比容、血肌酐、血钠、血钾值在内的12项生理指标;慢性健康评分者给有慢性器官功能不全或免疫功能抑制的患者评分，内容包括心血管、肝功能、肾功能、呼吸系统及免疫功能抑制的情况。最终APACHE Ⅱ评分等于急性生理评分加上年龄评分再加上慢性健康评分。记录重症肺炎患者在入院第1天和病情好转转普通病区当天作急性生理学与慢性健康评分。

1.3 统计学方法

使用SPSS17.0统计学软件进行数据分析，符合正态分布的计量资料用均数±标准差（x±s）表示，不符合正态分布的计量用中位数（P25，P75）表示，采用t检验或非参数秩和检验;相关分析根据正态分布与否采用相应的Peason或Spearman统计分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 重症肺炎组与对照组血浆中HMGB1、IL-17比较

重症肺炎组血浆HMGB1、IL-17水平高于对照组，差异有统计学意义（P<0.001）。见表1。

2.2 重症肺炎组与好转组细胞因子HMGB1、IL-17及APACHE Ⅱ评分比较

重症肺炎组HMGB1、IL-17水平及APACHEⅡ评分高于好转组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

2.3 好转组与对照组血浆中HMGB1、IL-17比较

好转组血浆中HMGB1、IL-17的水平高于对照组，差异有统计学（P<0.05）。见表3。

2.4 重症肺炎组血浆HMGB1、IL-17水平相关性分析

重症肺炎组血浆中HMGB1与IL-17呈正相关（r=0.788，P<0.05）。

2.5 HMGB1、IL-17分别与急性生理与慢性健康评估（APACHE Ⅱ）评分相关性分析

重症肺炎组急性生理与慢性健康评估（APACHE Ⅱ）评分为26（23，28），重症肺炎组血浆HMGB1、IL-17水平与APACHE Ⅱ评分呈正相关（r分别为0.964， 0.771，P均<0.05）。好转组患者血浆HMGB1、IL-17与APACHE Ⅱ评分无明显相关性（r值分别为0.181，0.403， P值分别为0.519，0.137）。

3 討论

重症肺炎主要症状为呼吸急促或呼吸窘迫，部分患者伴有意识障碍，伴多脏器功能不全等，其产生与致病菌感染后体内瀑布样炎性反应及抗炎反应失代偿相关，并非单致病菌损伤作用的结果。细胞因子介导的炎症过反应在重症肺炎的发生、发展起着重要的作用。可见有效控制炎症因子过反应，使促炎因子与抑炎因子重新达到动态平衡，是减轻急性肺损伤及治疗重症肺炎有效措施。

高迁移率族蛋白1（HMGBl）是一种重要的晚期炎症因子，主要由活化的免疫细胞分泌，部分由坏死细胞分泌，在炎症反应及组织损伤中扮演了重要角色[2]。

HMGB1通过一些免疫细胞及炎症因子中介诱导辅助性T淋巴细胞17（Th17）产生IL-17[3]。IL-17是由辅助性T淋巴细胞17（Th17 ）分泌的最主要的效应细胞因子，IL-17具有强大的募集中性粒细胞的能力，能诱导活化T细胞和刺激巨噬细胞、成纤维细胞及上皮细胞产生一系列促炎递质，诱导炎症的发生，引起炎症细胞浸润及组织破坏[4-5]。

Treg细胞和Th17细胞均表达晚期糖基化终产物受体（RAGE）和Toll样受体家族（TLRs）。HMGBl作为这些受体的内源性配体可作用于上述细胞并调节其功能。因此，HMGB1调节Th17/Treg平衡可能是通过作用于Th17细胞和Treg细胞实现的。研究发现，动脉粥样硬化可能是HMGB1通过调节Treg/Th17比例来促进的[6]。研究发现，接受抗HMGB1单克隆抗体治疗实验性自身免疫性心肌炎小鼠，心肌纤维化可得到缓解，Th17细胞对心肌的浸润得到抑制[7]。同样，孙燕[8]对实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠研究发现，给予HMGB1拮抗剂甘草甜素，HMGB1 Ab能缓解实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠的临床症状，减轻脊髓组织炎性细胞的浸润及髓鞘的脱失，抑制脊髓组织HMGB1表达，下调脾组织中Th17的表达。张方等[9]研究发现，Th17优势型哮喘小鼠气道上皮HMGB1表达上调，与IL-17表达水平和中性粒细胞数呈正相关，较Th2优势型哮喘组和对照组明显增加，提示HMGB1可能在调控哮喘Th17极化中起了关键作用。为了进一步阐明HMGB1在Th17优势型哮喘中的作用機制，其后续研究发现，HMGB1通过刺激树突状细胞分泌IL-23并诱导进初级T淋巴细胞向Th17分化。在Th17优势哮喘模型中，抗HMGB1 IgG抗体能通过下调HMGB1表达来抑制树突状细胞产生IL-23，从而下调Th17细胞应答，减轻哮喘小鼠肺部炎症反应及降低气道高反应性[10-11]。同样，有研究发现，在慢性乙型肝炎患者中HMGB1能通过HMGB1-TLR4-IL-6信号传递通路来调节Treg/Th17平衡[12]。

宋平平等[13]研究团队证明，百草枯所致肺损伤病理特点是中性粒细胞浸润为主，IL-17水平与中性粒细胞浸润严重程度呈正相关，提示Th17细胞参与了百草枯中毒大鼠急性肺损伤的病理过程，IL-17抗体可减轻急性百草枯致肺损伤。随后Bailing Yan等[14]对百草枯导致肺部炎症损伤的作用机理作了深入研究，发现被甘草素拮抗HMGB1信号通路或TLR4基因敲除小鼠的肺部损伤明显减轻，中性粒细胞浸润明显被抑制，IL-23及IL-17表达水平明显下降，提示HMGB1-TLR4-IL23-IL17A轴参与百草枯致肺损伤的中性粒细胞炎症反应。以上研究表明，HMGB1能通过TLR4介导炎症反应，调节Th17细胞的分化和功能，促进炎症反应，提示HMGB1-TLR4-Th17轴在炎症的发生发展中起了重要作用。

Haichao等[15]研究发现，血清HMGB1表达水平跟脓毒血症患者病情轻重及死亡率呈正相关[15]。同时，在急性肺损伤[16]中亦升高。重症肺炎患者血清HMGB1水平与患者病情轻重和预后相关，可作为评价病情和预测预后的辅助性生化标志物[17]。最近，Ying D等[18]通过观察452例支原体肺炎患者，其中难治性支原体肺炎108例，发现HMGB1在鉴别难治性肺炎支原体肺炎与非难治性肺炎支原体肺炎方面具有良好的鉴别价值，其敏感性为0.833，特异性为0.824，HMGB1是鉴别难治性肺炎支原体肺炎（RMPP）和非难治性肺炎支原体肺炎（NRMPP）的良好生物标志物。目前临床研究HMGB1与重症肺炎或脓毒症的关系，至于作用机制尚不十分清楚。目前关于HMGB1-Th17/IL-17轴与重症肺炎的研究报道不多。以上的研究表明，HMGB1-Th17/IL-17参与实验性自身免疫性脑脊髓炎、百草枯所致肺损伤、慢性乙型肝炎的发生发展，阐述了HMGB1通过TLR4介导，调节Th17细胞的分化和功能，促进炎症反应，初步阐明了HMGB1的作用机制。本次研究以HMGB1-Th17/IL-17作为切入点，分析HMGB1-Th17/IL-17其在重症肺炎发生发展中的作用。

本研究发现，重症肺炎组患者血浆HMGB1及IL-17表达水平呈正相关，其表达水平较对照组及好转组均升高，与闫百灵等[19]的研究结果相似。急性生理学与慢性健康状况（APACHEⅡ）评分是评估危重症患者风险及预后的指标[20]。重症肺炎组血浆中HMGB1、IL-17水平与APACHE Ⅱ评分呈正相关，可见HMGB1及IL-17表达水平可反映肺炎的严重程度，HMGB1-Th17/IL-17炎症轴在重症肺炎病情进展中起重要作用。好转组HMGB1、IL-17水平与APACHE Ⅱ评分均无明显相关性，受到治疗等多种因素影响，好转组APACHE Ⅱ评分的变化与HMGB1、IL-17的变化是不完全一致的，但好转组HMGB1、IL-17水平较对照组仍高，差异有统计学意义，说明HMGB1、IL-17在重症肺炎的发生发展中的作用不可否认。Bailing Y等[14]在动物实验研究发现，拮抗HMGB1表达可下调炎症因子IL-17水平，减轻其介导的炎症反应，使促炎介质与抗炎介质达到新的动态平衡，维持机体内环境的稳态从而减轻急性肺损伤。在重症肺炎患者，可否采用同样的方法拮抗或抑制HMGB1表达以减轻炎症因子过度释放，防止免疫系统过度激活对机体的损伤，HMGB1-Th17/IL-17炎症轴作为治疗重症肺炎的切入点值得探讨。这当然需要更深入的基础实验及大样本的临床研究去进一步论证。

当然本研究存在不足的地方，本研究纳入病例样本量不多，只是小样本研究的结果;另外由于研究经费不足等原因，未对HMGB1-Th17信号传导通路作更深入的研究。将来我们将扩大研究样本，增加动物实验，深入探讨HMGB1-Th17/IL-l7信号传递通路在重症肺炎中的作用机制。

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（收稿日期：2020-03-06）