脓毒症相关的免疫抑制：生物标志物的监测与挑战

朱鹏 余跃天 潘纯

脓毒症是指机体对感染导致的宿主免疫功能失调而引起的危及生命的器官功能障碍[1]。全球每年约有3 000万患者罹患脓毒症，其中约有500万患者死亡。Rhee等[2]的流行病学研究发现，在2009～2014年期间美国409家医院的成人住院患者中脓毒症的发生率为6%；一项研究通过对德国95家医院133个ICU的调查发现，ICU脓毒症的发生率为12.6%，病死率达44.3%。免疫功能紊乱是导致脓毒症预后不良的主要因素，并且在脓毒症病情恶化之前，患者的免疫功能已经出现变化，其中免疫功能抑制是导致脓毒症患者不良预后的主要原因[3]。因此，早期监测及评价免疫功能的变化有助于预测脓毒症的发生与发展[4]。

一、脓毒症相关免疫功能紊乱不容忽视

免疫功能的紊乱是脓毒症发病的重要临床特征。人体的免疫屏障包括皮肤、黏膜及细胞紧密连接组成的解剖/生理屏障，白细胞、自然杀伤(NK)细胞和巨噬细胞等组成的固有免疫，T细胞及B细胞组成的适应性免疫，还有抗菌肽、脂多糖(LPS)结合蛋白、C反应蛋白等组成的免疫分子。脓毒症引起的免疫功能变化包括免疫功能亢进和免疫功能抑制。免疫功能亢进可直接导致患者器官功能损伤，在数天或数周内引起死亡，也可由固有免疫功能失调引起持续的炎症反应、细胞因子释放减少、吞噬作用下降等，进而引起反复的感染、持续器官功能损伤最终导致不良结局；免疫功能抑制会导致适应性免疫功能的异常，包括T细胞功能丧失及增殖下降、淋巴细胞凋亡、辅助性T细胞(Th)1向Th2极化等，进而引起机会性感染的发生及不良预后[5]。Boomer等[6]通过比较脓毒症与非脓毒症患者的尸检结果发现，脓毒症死亡患者的脾细胞在受到抗CD3和CD28刺激5小时后炎症因子肿瘤坏死因子(TNF)-α、干扰素(INF)-γ、白细胞介素(IL)-6和IL-10的分泌量明显减少，脾细胞和肺上皮细胞表面CD4、CD8和人白细胞细胞抗原(HLA-DR)的表达明显减少甚至缺乏，提示脓毒症会引起患者免疫功能抑制，进而导致预后不良。近年来，随着对脓毒症相关免疫抑制的认识，以脓毒症相关免疫抑制为靶点的免疫疗法引起越来越多学者的重视。

二、脓毒症相关免疫抑制的监测指标及应用价值

脓毒症相关生物标志物能够预测脓毒症免疫功能的变化及相关临床预后。Textori等[7]观察发现，脓毒症状态下的血浆免疫生物标志物水平较生理状态明显升高，并发现免疫生物标志物水平与临床预后相关；这表明免疫生物标志物可用于脓毒症的监测，并对临床具有重要的指导意义。脓毒症免疫功能的抑制需要借助于免疫细胞及树突状细胞的凋亡、活化细胞表面分子的表达下降、抑制性T细胞的增加、抗炎因子释放的增加等指标进行评价。经典的脓毒症免疫抑制生物标志物检测方法包括Toll样受体(TLR)诱导的TNF反应、单核细胞的HLA-DR、淋巴细胞计数及亚型分析、淋巴细胞增殖功能、Th1向Th2分化、血浆IL-10水平和调节性T细胞(Treg)数量等。

1.淋巴细胞计数及亚型分析

在通常情况下，机体对感染的反应为淋巴细胞数量增加，而脓毒症患者往往表现为淋巴细胞数量减少。现已发现死于脓毒症的患者淋巴细胞数量明显低于存活者[8]，相关研究已经证实脓毒症患者持续性淋巴细胞数量减少是其28天和1年病死率的预测指标[9]；Hohlstein等[10]发现淋巴细胞亚群变化可作为危重症患者临床预后的预测指标，但与脓毒症无关；然而有研究发现，CD4+CD27+T细胞和CD4+CD27-CD28-T细胞中OX40+细胞比例可预测脓毒症患者28天死亡率，NK细胞计数>87个/ml时可预测脓毒症谵妄，其敏感性及特异性分别为80.2%和80.8%[11-12]。

2.Treg细胞数量的改变

Treg细胞具有免疫无反应性与免疫抑制性两大特征，可通过抑制CD4+效应T细胞和抗原提呈细胞、破坏效应T细胞和B细胞等途径发挥免疫抑制作用[13]。有研究表明IL-33可激活2型固有淋巴样细胞，产生IL-4和IL-13，进而促进M2巨噬细胞极化，通过IL-10促进Treg细胞群的扩张，经Treg细胞的介导，导致脓毒症相关免疫抑制[14]。相关研究发现，循环Treg细胞百分率的增加与淋巴增殖反应的降低显著相关，提示循环Treg细胞的相对增加可能在脓毒症休克后的淋巴细胞无能中起作用，并可作为脓毒症后增殖能力下降的替代标志物[15]。此外，在脓毒症小鼠模型中，大脑皮层中浸润的Treg细胞已被证明可介导神经炎症的消退，缓解脓毒症小鼠的焦虑/抑郁行为[16]，这给脓毒症脑病的治疗提供了新的思路。

3.树突状细胞(DC)数量的减少

DC作为适应性免疫应答的始动者，是诱导T细胞活化的抗原提呈细胞，DC数量下降或功能障碍在脓毒症相关免疫抑制过程中意义重大。脓毒性休克与ICU获得性感染均已被发现与DC数量减少有关[17]，这提示DC数量减少对早期识别脓毒性休克与预防ICU获得性感染有重要的价值。

4.单核细胞人白细胞抗原的表达

单核细胞人白细胞抗原是临床最常用反映免疫功能的指标，在抗原提呈过程中起重要作用，其持续低表达是脓毒症相关免疫抑制的特征。(1)单核细胞人白细胞抗原评估可识别死亡及继发感染高危患者：脓毒性休克发生48小时后单核细胞人白细胞抗原/CD14+表达下调的患者28天病死率显著增高[18]，单核细胞人白细胞抗原的表达下调与患者医院获得性感染发病率增高相关[19]。(2)脓毒性休克发生后单核细胞人白细胞抗原监测可预测脓毒症预后及指导治疗：单核细胞人白细胞抗原的低表达与脓毒症的临床恶化有关[20]，持续的单核细胞人白细胞抗原低表达可作为免疫调节治疗指征，并且可预测感染性休克患者的不良预后，约半数患者可从免疫调节治疗中获益。

5.程序性死亡受体-1(PD-1)和程序性死亡受体配体-1(PD-L1)的表达

PD-1属于负性共刺激因子，与PD-L1偶联，可抑制免疫细胞活化与增殖，抑制细胞因子产生。PD-L1/PD-1通路激活可使CD4+和CD8+T细胞减少，导致脓毒症相关免疫抑制[21]。PD-1和PD-L1抗体已被证明可提高脓毒症动物模型的总体存活率，其安全性也在脓毒症患者临床试验中得到证实[22]，提示PD-1和PD-L1有望成为脓毒症治疗的潜在靶点。最近研究表明，脓毒症患者中性粒细胞上PD-L1可与PI3-K的P85亚基形成复合物，该复合物可使AKT磷酸化进而延迟中性粒细胞凋亡，导致肺损伤和死亡率增加[23]；一项前瞻性观察队列研究结果发现，脓毒症患者NK细胞PD-L1表达水平升高，其28天死亡率也随之升高[24]， 这提示中性粒细胞及NK细胞上PD-L1增加可预测患者的不良预后。

6.免疫相关因子

免疫相关因子也可作为免疫功能抑制的生物标志物对脓毒症患者免疫功能的抑制情况进行预测。其中IL-10和微小RNA(microRNA,miR)-155可作为预测脓毒症免疫功能抑制的潜在标志物。

(1)IL-10表达增加

IL-10是由单核巨噬细胞和T细胞分泌的抗炎因子，能够抑制Th1细胞合成促炎因子，从而抑制免疫应答。IL-10可抑制单核细胞表面组织相容性复合物表达，下调TNF-α表达，抑制巨噬细胞杀菌活性。近来研究表明，IL-10可促进S100A9核定位，并通过S100A9诱导miR-21和miR-181b的表达，进而促进脓毒症骨髓来源的抑制性细胞(MDSC)的增殖和免疫抑制[25-26]。

(2)miR-155的升高

MiR-155是一类小的非编码RNA，可与靶mRNAs的3’非翻译区结合来调节基因表达，并与自身免疫性疾病有关[27]。一项纳入60例脓毒症患者与30例健康者的研究结果显示，脓毒症患者血清miR-155较健康人群水平显著升高，且与脓毒症严重程度呈正比，当 miR-155>2.47时，患者28天生存率较低[28]，此外miR-155抑制剂已被证实可在盲肠结扎穿刺法建立小鼠脓毒症模型中减轻其炎症反应[29]，因此，miR-155可作为脓毒症预后的生物标志物，并可作为脓毒症治疗的潜在靶点。

三、脓毒症相关免疫抑制监测的应用前景

既往研究认为，炎症反应是脓毒症发生的关键环节，炎性标志物往往被用于评估脓毒症的严重程度，并根据炎性指标的水平制定治疗策略。目前发现免疫失衡才是脓毒症的根本所在，固有免疫障碍与适应性免疫抑制的关系导致持续的炎症是脓毒症器官功能障碍的关键[30]， 但目前对脓毒症相关免疫抑制的了解仍然有限。生物标志物的监测有助于进一步认识脓毒症相关免疫抑制，一旦突破，或许可改变脓毒症治疗现状，带来质的飞跃。脓毒症相关生物标志物的监测已经开展，并在评估免疫状态中显示出良好的应用前景，但目前仅小部分应用于临床，大部分反映免疫抑制的标志物仍处于实验室阶段，且检测方法存在异质性，临床及基础研究有待进一步推进。此外单一的标志物难以完全反映脓毒症免疫抑制状态的全貌，临床需要联合监测。

综上所述，脓毒症相关免疫抑制在脓毒症致病过程中起重要的作用，部分免疫细胞、免疫分子及微小RNA可作为脓毒症相关免疫抑制的监测指标。其中一些脓毒症相关免疫抑制生物标志物有望成为脓毒症治疗的潜在靶点，或有助于预测脓毒症的临床预后，但目前由于技术的限制，临床未能广泛应用，生物标志物及其监测手段仍需进一步研究。