外科脓毒症免疫调控障碍机制

姚咏明，栾樱译

0 引 言

随着人们对脓毒症发病本质的逐步了解，已认识到脓毒症的发病可能与感染、炎症、凝血、神经-内分泌-免疫反应等密切相关，并涉及全身多器官、多系统的异常改变。然而，对于严重创(烧)伤、休克、外科手术打击引发机体免疫功能障碍的确切机制及其在脓毒症中的地位认识不足，临床上缺乏切实可行的免疫状态评估方法。根据免疫应答识别的特点、获得形式以及效应机制，机体免疫系统可以分为天然免疫和获得性免疫。天然免疫是长期进化过程中逐渐形成的一种天然防御功能，其特点为经遗传获得，针对病原微生物的入侵可迅速应答，其应答模式和强度不因与病原微生物的反复接触而改变；获得性免疫是机体在长期与外源性病原微生物接触过程中，对特定病原微生物(抗原)产生识别与后续效应，最终将其清除体外的防御功能，其特征为特异性、多样性、记忆性等。多项资料显示，脓毒症患者天然免疫和获得性免疫反应均受损，免疫功能紊乱，严重影响患者临床预后。免疫学指标可直接反映机体免疫状态的变化程度和病情进展，对创(烧)伤、休克、大手术后脓毒症机体免疫调控机制的深入了解有助于预测脓毒症患者的病情发展，并可为其治疗提供新思路。

1 天然免疫反应

1.1中性粒细胞正常状态下中性粒细胞主要存在于骨髓中，仅少部分释放入血；脓毒症时，促炎细胞因子包括TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-17和细菌产物的释放可上调粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte macrophage-colony stimulating factor，GM-CSF)表达，而 GM-CSF能促使成熟和未成熟中性粒细胞生成[1-3]。正常中性粒细胞存活时间为7～12 h，脓毒症时其存活时间延长，循环中性粒细胞总数增加，不成熟中性粒细胞增多。中性粒细胞生成的毒性颗粒可作为细菌感染的标记物。中性粒细胞一些标记物的活化可能作为脓毒症诊断的潜在生物标记分子，如CD64和人髓系细胞触发受体(triggering receptor expresses on myeloid cells，TREM)-1。生理情况下中性粒细胞表面CD64表达较低，但被促炎细胞因子刺激后其表达量增加10倍，存在细菌感染时CD64阳性中性粒细胞百分比显著升高。TREM-1分为mbTREM-1和sTREM-1，血清和尿液中sTREM-1可能在脓毒症早期诊断比白细胞计数、C反应蛋白(CRP)、降钙素原(PCT)敏感性更高[1]。此外在脓毒症患者外周血中发现，中性粒细胞抗凋亡蛋白Mcl-1生成明显增多。外周循环中脂多糖(Lipopolysaccharides，LPS)和C5a明显促进中性粒细胞胞外调节蛋白激酶和磷脂酰肌醇3激酶活化，诱导抗凋亡蛋白Bcl-xL表达增加和Bim表达降低，Akt磷酸化进而抑制Bad磷酸化，阻碍了中性粒细胞凋亡小体的形成，最终抑制细胞凋亡[1,4]。中性粒细胞作为重要的天然免疫效应细胞之一，其募集和迁移能力障碍严重影响脓毒症的发展与结局，因此分析其病理生理变化有助于脓毒症的早期诊断及干预治疗。

1.2巨噬细胞巨噬细胞作为机体天然免疫反应中的抗感染细胞及获得性免疫中的关键抗原呈递细胞，在脓毒症的免疫调节过程中起着重要作用。目前认为，在感染病毒或细菌时，巨噬细胞发生M1分化，即传统意义上的炎症反应；而感染寄生虫或诱发LPS耐受时，巨噬细胞则可发生M2分化。在脓毒症晚期机体对外来病原菌的抵抗能力减弱，出现严重免疫抑制，可能与巨噬细胞M2分化有关。此外，铁蛋白检测有助于脓毒症合并巨噬细胞活化综合征(macrophage activation syndrome,MAS)患者的早期识别。多项研究支持实验室指标变化的监测以及早期识别MAS发病的临床表现，这对于MAS早期诊断至关重要。Kostik等[5]证实，超过3个以上实验室变量可作为早期诊断MAS的可靠指标，包括血小板和白细胞计数减少，白蛋白和纤维蛋白原水平降低，铁蛋白、天冬氨酸氨基转移酶和乳酸脱氢酶水平升高以及蛋白尿。血清铁蛋白水平显著升高(>5000～10 000 ng/mL)是MAS诊断的重要生物标志物，但其一次性测量结果并不能反映疾病的严重程度或判断疾病结果。单一患者铁蛋白水平的动态监测对于评估治疗和预测预后更有意义。此外，可溶性IL-2受体α链和可溶性CD163水平也反映了MAS的亚临床状态，有助于MAS的病程监测。新近的一项多中心临床试验观察到IL-1受体拮抗剂可能对脓毒症合并MAS患者有效[13]。总之，巨噬细胞功能改变可能与微环境变化有关，巨噬细胞表型分化及其调控障碍是脓毒症状态下天然免疫反应异常的重要机制。

1.3树突状细胞树突状细胞(dendritic cells,DC)是免疫反应的启动者，在外周组织中捕获并处理抗原，通过血液分布于全身。临床资料显示，与正常对照组比较，创伤患者外周血DC细胞数量显著降低，且DC表面主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex，MHC)-Ⅱ分子及共刺激分子(CD80、CD86)表达水平也明显下降。同时，骨髓及脾来源的DC功能状态异常，分泌能力减弱，诱导T 细胞免疫应答能力降低，患者对感染的抵抗能力明显下降，病死率显著升高[6-8]。同样，儿童发生脓毒症后其外周血DC细胞数量显著减少，且DC表面CD86/CD83表达下调, 存活组患儿循环DC细胞数量明显多于死亡组，DC表面CD86/CD83表达量亦高于预后不良患儿[9]。另据报道，在成人脓毒性休克患者中髓系DC和浆细胞样DC数量均显著减少，且髓系DC和浆细胞样DC表面人白细胞抗原-DR表达明显低于正常对照组，患者呈现持续性DC细胞下降[10]。由此可见，脓毒性休克的发生与循环中DC数量减少及DC免疫功能状态改变有关，并与脓毒症诱导的免疫受抑相关。

1.4自然杀伤细胞自然杀伤细胞作为机体抗感染的免疫“卫士”，在脓毒症发病的不同阶段释放和分泌多种细胞因子和趋化因子，参与机体免疫应答。活化自然杀伤细胞产生大量细胞因子[干扰素(IFN)-γ、TNF-α、GM-CSF]和趋化因子[IL-8、单核细胞趋化蛋白(monocyte chemotactic protein，MCP)-1]。自然杀伤细胞表面表达Toll样受体(toll-like receptor, TLR)2和TLR4，而TLR4可用于鉴别脓毒症和全身炎症反应综合征[11]。研究证实，自然杀伤细胞数量变化与脓毒症早期病死率有关[12]；IFN-γ介导的免疫障碍可能是自然杀伤细胞功能紊乱的主要原因。IFN-γ用于临床免疫治疗可能改善脓毒症时自然杀伤细胞功能[13]。此外，自然杀伤细胞还能通过细胞毒性方式造成脓毒症时器官损伤和功能障碍。自然杀伤细胞通过分泌穿孔素、颗粒酶以及表面表达FasL介导细胞溶解的机制。有临床资料显示，血浆颗粒酶浓度与脓毒症严重程度有关，发生脓毒症后患者血液自然杀伤细胞数量增加，并呈现活化表型TLR-2/4/9和CD69表达水平、血浆颗粒酶A和B、IFN-γ和IL-12p40含量明显升高[14]。评估和检测脓毒症不同时相自然杀伤细胞分泌细胞因子和趋化因子的成分和水平，进而调控自然杀伤细胞在不同时相释放、分泌参与免疫防御的杀伤性介质，减少促炎细胞因子对机体的损伤，对降低脓毒症病死率及指导免疫调理具有潜在临床意义。

1.5补体补体是存在于人和脊椎动物血清中一组非特异性球蛋白，不耐热，活化后具有酶活性、可介导免疫应答和炎症反应。它能被抗原-抗体复合物或微生物所激活，导致病原微生物裂解或被吞噬。研究证实，补体系统通过3条既独立又交叉的途径被激活，即经典途径、旁路途经和凝集素途径，从而发挥调理吞噬、裂解细胞、介导炎症、免疫调节和清除免疫复合物等多种生物学效应。脓毒症早期菌血症阶段补体激活有利于宿主防御反应，然而脓毒症后期补体激活则促进组织损伤，并导致多器官衰竭甚至死亡。有临床观察显示，在脓毒症器官衰竭阶段补体抑制可能会起到保护作用[15]。延迟抑制补体可有效控制脓毒症所致过度炎症和微血管血栓形成，并防止器官损害[16]。因此，补体系统异常活化与脓毒症严重程度及不良预后有关。

2 获得性免疫反应

2.1细胞免疫多项资料证实，细胞免疫应答在机体免疫反应过程中发挥重要作用，并与T细胞功能改变及免疫调节因素相关[17]。机体遭受创(烧)伤、休克、感染等打击后，T细胞分化为辅助性T细胞(Th)1和Th2，分泌多种细胞因子参与炎症及免疫反应。创伤失血性休克患者T细胞增殖活性降低，死于脓毒症或脓毒性休克患者T细胞反应减弱并伴有IL-10、IL-4水平升高和IFN-γ、IL-2产生降低[18]；且CD4+T细胞和CD8+T细胞凋亡增加[19]。临床观察显示，脓毒症患者外周血CD3+T、CD4+T、CD4+/CD8+T比值下降，并与疾病严重程度相关。传统的Th细胞除分化为Th1和Th2外，近年来发现还能分化为分泌IL-17的Th17。它是不同于Th1和Th2的CD4+T细胞亚群，参与真菌和胞外病原体引起的免疫应答过程，可能对非感染性全身炎症反应综合征和脓毒症具有鉴别价值。据报道，创伤失血性休克并发脓毒症患者外周血Th17细胞数量显著降低[18]。另有研究结果显示，调节性T细胞(regulatory cell，Treg)作为新的T细胞亚型，可有效介导免疫抑制效应，通过T细胞受体信号刺激活化，引起Th1/Th2漂移。在脓毒性休克早期，患者血液循环中CD4+CD25+T和CD4+CD25-T细胞数量均明显减少，其后Treg细胞迅速增加而CD4+CD25-T细胞持续低水平[20-21]。有研究证实，Th17与Treg之间存在复杂网络关系，在功能上相互拮抗，而在分化上却密切相关， TGF-β、IL-6、IL-21等诱导的免疫应答方向取决于Treg与Th17所占优势地位[18]。因此，监测T细胞增殖活性和凋亡数量，以及T细胞亚群免疫活性有助于更精确地分析脓毒症时机体免疫状态及患者预后判断；但其实际应用价值亟待大规模、多中心临床试验进行评估。

2.2体液免疫

2.2.1B细胞急性感染时病原体及其毒素刺激导致B细胞和浆细胞广泛分化，但数小时后B细胞大量凋亡，势必造成抗体产生减少。据报道，脓毒症患儿外周血CD19+CD24hiCD38hi调节性B细胞百分比升高，与血清CRP水平呈正相关；同时IL-10+CD19+CD24hiCD38hi调节性B细胞比例也增多，并可能抑制CD4+T细胞增殖活性[22]。此外，老年脓毒症患者CD21耗减的B细胞增多，IgM生成下降，提示参与获得性免疫反应的B细胞功能受损[23]。

2.2.2免疫球蛋白Ig的主要生物学特性包括与相应的抗原特异性结合、激活补体系统、促进免疫细胞吞噬功能、对多种病原微生物及其毒素具有抑制效应等。有资料证实，对脓毒症相关性血小板减少症的辅助治疗中，患者静脉注射Ig后血小板计数及出血率明显降低，说明Ig减轻了脓毒症患者内皮细胞损伤，促进血小板计数升高，改善患者出血倾向[24]。然而，静脉应用Ig对免疫系统具有多效性，在脓毒症和脓毒性休克治疗中其确切效果一直存在争议。有学者观察静脉注射Ig对脓毒症患儿免疫状态及转归的影响，发现患儿在应用Ig静脉注射后1、3、5 d，CD3+、CD4+、CD56+、CD19+细胞计数和TNF-α、IL-17水平、TNF-α/IL-10比值均明显降低，证实静脉注射Ig可使脓毒症患者机体处于免疫低下状态，对预后并无改善作用[25]。因此，Ig在脓毒症治疗中的安全性和有效性还需要更多的基础及临床试验进行验证。

3 结 语

脓毒症的病理生理过程十分复杂，机体不仅发生过度的炎症反应，且存在天然免疫和获得性免疫功能紊乱。尽管积极处理原发病、控制炎症和支持治疗仍然是脓毒症早期处理的基础，但免疫调理为脓毒症的干预开辟了新的方向。因此，通过对脓毒症免疫调控机制的深入了解，在疾病不同环节采取针对性和精准化策略干预，同时持续监测各项免疫指标动态变化，从而有效改善微循环及氧利用障碍，调理炎症免疫反应，恢复内环境稳定，最终防止组织及器官的继发性损伤，达到降低急危重症患者伤残率和病死率之目的。