脓毒症中CD4+T淋巴细胞凋亡的研究进展

黄丽 综述 曹殿青 审校

1.广东医科大学，广东 湛江 524000；2.广东医科大学附属医院麻醉科，广东 湛江 524000

脓毒症(sepsis)是由于宿主炎症反应失调引起的危及生命的器官功能障碍[1]，并且集合了感染及非感染性疾病的共同病理生理过程，是重症监护病房(ICU)及急诊科死亡率高的主要原因之一，可导致急性心功能衰竭、肾损伤、肺损伤，甚至多器官功能障碍(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)[2]。在美国，每年有70余万的脓毒症患者，死亡率接近30%[3]；德国的一项研究显示重度脓毒症及脓毒症休克患者的ICU和医院死亡率分别为44.3%和50.9%[4]。目前的研究正在不断更新治疗脓毒症新型的方法及策略，但临床疗效仍不尽人意，临床病死率仍然居高不下。逐渐地，人们发现CD4+T淋巴细胞在免疫系统功能中起着关键作用，如介导病原体的适应性免疫、自身免疫疾病、哮喘、过敏反应及肿瘤免疫等[5]。细胞凋亡(cell apoptosis)是高度有序的细胞死亡过程，对细胞的正常发育和内稳态至关重要。细胞凋亡的过度异常与免疫息息相关，机体免疫系统中CD4+T细胞的发育和生理功能与细胞凋亡密切相关。免疫反应细胞的凋亡参与脓毒症器官功能的损害及临床病死率的增加[6]，在脓毒症发生后，机体中的淋巴细胞如CD4+T细胞会出现凋亡增快及增加的现象，从而导致其数量逐渐减少。随着重症监护管理和目标导向干预的发展，早期脓毒症死亡率减少，促使人们寻找脓毒症引起的免疫功能[7]。脓毒症在免疫系统方面的机制日益被了解，人们逐渐意识到脓毒症CD4+T 细胞的凋亡的重要作用，因此本文就脓毒症中CD4+T细胞凋亡进展的这一热点展开综述。

1 脓毒症与CD4+T淋巴细胞凋亡

先前的研究表明淋巴细胞凋亡的变化是脓毒症机体中主要的病变之一[8]，并且在多种疾病的发生及发展中有着重要的作用。已知多数内毒素、部分外毒素和几乎所有细菌会引起机体CD4+T细胞凋亡，甚至导致机体免疫功能降低。据相关研究，脓毒症时炎症因子的过度释放以及CD4+T 细胞的大量激活是CD4+T 细胞发生凋亡的主要原因[9]。几乎所有死于脓毒症患者的脾脏中高度一致表现为：CD4+T细胞耗竭，残余T 细 胞 分 泌 干 扰 素 -γ (IFN-γ)和 肿 瘤 坏 死 因 子(TNF-α)能力下降，CD4+T 淋巴细胞上细胞程序性死亡受体1(PD1)表达增加及CD127(IL-7 受体α-chain)表达减少[10]。脓毒症时细胞凋亡导致免疫细胞的免疫功能低下，大量T 细胞、抗原呈递细胞(APC)、自然杀伤细胞(NK)的凋亡使得机体免疫处于无应答状态，免疫功能受到极大影响。机体CD4+T 淋巴细胞的凋亡程度是维持适应性免疫稳态的关键因素，它与随后的免疫抑制发生的免疫不应答密切相关。脓毒症时，大量的免疫细胞特别是CD4+T 淋巴细胞会发生凋亡，严重损坏机体的抵抗病原体的免疫功能，促进了细菌经多种途径移动至体循环，从而使全身炎症反应持续，并诱发继发性感染甚至死亡，这提示CD4+T淋巴细胞的凋亡可能是机体加快脓毒症的发展的重要因素[11]。

2 CD4+T淋巴细胞在脓毒症中的凋亡途径

探索脓毒症CD4+T 淋巴细胞的凋亡途径及明确影响细胞凋亡的各种因素，为发现新手段提供新的治疗靶点，对于减少过度CD4+T细胞凋亡以及预防脓毒症的进展有十分重要的意义。越来越多的研究表明，葡萄糖代谢的程序调节T细胞(CD4+T及CD8+T细胞)的葡萄糖摄取、激活和分化，导致糖酵解的增加，凋亡增加[12]。同时有研究表明，线粒体、内质网等亚细胞器功能障碍与脓毒症严重程度及预后密切相关[13-14]。

2.1 葡萄糖转运蛋白酶(Glucose transporter 1，Glut1)/糖酵解途径 Glut1 是T 细胞主要的葡萄糖转运蛋白，对细胞的葡萄糖转运的过程进行动态调节。Glut1是PI3K-AKT信号通路的下游靶点，其激活后促使Glut1 从细胞质转移到细胞膜上，促进葡萄糖的摄取和代谢，导致细胞凋亡增加。在体内CD4+T 细胞的活化、Teff 扩增和存活的代谢重编程过程中都需要Glut1 的参与[15]。此外，Glut1 是 CD4+T 细胞激活的标记物，对CD4+T 细胞的生长、发育、增殖、激活和免疫功能至关重要[16]。并且研究发现，CD4+T 细胞时糖酵解代谢增加与感染异常高的免疫激活水平和低CD4+T细胞计数有关[17]，至少部分原因是这些细胞的“代谢衰竭”。当CD4+T细胞激活后，Glut1被转移到CD4+T细胞表面。这发生在对PI3K-Akt通路的激活的反应中，而该通路触发了Glut1 从细胞质池到细胞表面的募集。CD4+T 细胞激活后会使Glut1 的表达及葡萄糖的摄取增加，同时伴随着糖酵解及细胞凋亡的增加。Glut1在CD4+T淋巴细胞的表面表达增加，促进大量葡萄糖转运至T 细胞内，参与有氧糖酵解快速供能以满足激活T 细胞的能量需求[18-19]。在带有死亡结构域的Fas相关蛋白(FADD)敲除的胸腺细胞中发现了Akt信号的异常转导，部分原因是Glut1表达下降，细胞对葡萄糖的摄取相应减少，凋亡增加，细胞数量减少。

2.2 线粒体途径 真核生物进行有氧呼吸主要发生在线粒体，它具有氧化磷酸化、能量代谢、传递电子、储存Ca2+等生理功能，对机体淋巴细胞的凋亡有一定作用。线粒体通过自身感知凋亡信号并释放细胞色素C (Cyt C)核酸内切酶及凋亡介导因子等诱发Caspase-3 的激活，从而降解相关的蛋白，最终导致细胞的凋亡。研究表明，线粒体外膜蛋白丝裂霉素败血症2 (Mfn2)与CD4+T 细胞的凋亡和代谢相关。近来YING等[20]在体内及体外实验均发现脓毒症模型的脾脏CD4+T细胞Mfn2表达增加及细胞凋亡增加这一现象，表明了Mfn2 在脓毒症CD4+T 细胞凋亡中的重要作用，此外说明了脓毒症后Mfn2 通过线粒体信号通路引起的脾脏CD4+T 细胞凋亡，具体机制仍需探究。相关研究证明了选择性的Drp1 抑制剂(Mdivi-1)通过平衡线粒体融合分裂减少脓毒症的CD4+T 淋巴细胞的凋亡[21]。

2.3 内质网途径 内质网是胞内蛋白质合成和Ca2+储存的场所，参与了细胞凋亡信号的处理和传递。当内质网内Ca2+平衡被破坏或内质网蛋白积累过量，诱导Caspase-12 在内质网膜上的表达，同时诱导胞质的Caspase-7转移到内质网表面并激活Caspase-12，并进一步剪切Caspase-3，从而引发细胞凋亡。研究表明，脓毒症Caspase-3等的激活参与了CD4+T淋巴细胞的凋亡过程，而应用Caspase 抑制剂可减少CD4+T 细胞的凋亡。脓毒症时，线粒体融合裂变的平衡向线粒体裂变转移，导致ROS 的产生增加，线粒体外膜通透性增加和细胞色素C释放，而持续的ROS增加导致细胞的凋亡；同时，内质网(ER)功能被破坏，ER 应激(ERS)被诱导，从而诱导细胞凋亡[22-23]。

2.4 死亡因子受体(Fas)/死亡因子Fas配体(FasL)途径 肿瘤坏死因子(TNF)受体家族在调节免疫细胞凋亡过程起重要作用，这些受体被称为“死亡受体”。Fas在免疫细胞中表达较为广泛，FasL为Fas的天然受体，表达于激活的淋巴细胞(以T、B 淋巴细胞为主)、NK 细胞等，Fas 与 FasL 结合后，可通过一系列细胞凋亡信号传递途径最终由Caspase-3 介导细胞的凋亡。动物实验中表明，脓毒症后胸腺的CD4+CD8+双阳性T细胞减少；脓毒症后脾脏CD4+和CD8+T 细胞数量减少，Tregs频率增加，幼稚CD4+T细胞数量减少；脓毒症后肺CD4+、CD8+T 细胞频率降低；脓毒症患者血液中CD4+、CD8+T细胞的耗竭，可见多器官T淋巴细胞表现出凋亡的现象，且脓毒症小鼠脾脏CD4+和CD8+T细胞Fas/FasL的mRNA表达增加[24]，而在正常的细胞上Fas及FasL则是低表达的。大量研究表明，Fas/FasL系统参与调节并诱导脓毒症CD4+T淋巴细胞的凋亡。

2.5 其他因素影响的凋亡 近年的研究表明，程序性死亡受体-1和程序性死亡配体-1(PD-1/PD-L1)阻滞剂可用于治疗脓毒症，发现抗PD-1或抗PD-L1抗体可降低细胞凋亡水平，并增加IFN-γ和IL-2的产生[25]。另外也有研究报道，Caspase-3的激活和Bc1-2基因表达减少共同参与了CD4+T淋巴细胞的凋亡过程。

3 CD4+T淋巴细胞的凋亡对脓毒症研究的价值

迄今为止，人类脓毒症相关确切的发病机制方面尚未充分阐明，特别是对机体免疫系统的功能机制方面的发病过程和意义认识不足。在众多不同的脓毒症模型如TLR激动剂LPS注射、细菌静脉注射、肺炎、粪便腹腔注射、结肠升腹支架腹膜炎(CASP)以及盲肠结扎和穿刺(CLP)等临床试验中，CD4+T淋巴细胞对凋亡刺激的敏感性明显增强，随着病情的迅速发展，CD4+T淋巴细胞出现大量的凋亡。脓毒症中免疫细胞(如CD4+/CD8+T淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞等)通过分泌相关细胞因子调节免疫反应，从而改变了脓毒症的病情发展与结果，对这种过度的炎症反应发挥了重要的作用。另外，采取合适有效的策略防止CD4+T淋巴细胞的凋亡可提高脓毒症的存活率。目前临床上脓毒症的发生率仍较高，对脓毒症免疫细胞的凋亡情况及其深入的研究是寻找更高效的治疗方法的突破口，具有较好的临床意义。

4 展望

临床上脓毒症的发生仍呈现严峻的局面。尽管目前有关CD4+T 淋巴细胞等免疫细胞在脓毒症中的调控作用越来越受到重视，但是对脓毒症中CD4+T 淋巴细胞凋亡起到相应调控作用这一块研究目前还是空白。CD4+T淋巴细胞在脓毒症的发生及发展中起重要作用，而减少CD4+T淋巴细胞的凋亡则对免疫系统的保护至关重要。综上所述，进一步深入研究脓毒症中CD4+T 淋巴细胞发生凋亡的分子机制并采用有效手段减少CD4+T 淋巴细胞的凋亡，是目前脓毒症治疗研究的重点和急需突破的方向之一。