白細(xì)胞介素6在EV71相關(guān)手足口病中的作用

李侗曾(綜述)，梁連春(審校)

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京佑安醫(yī)院感染3科，北京 100069)

全身炎癥反應(yīng)綜合征被認(rèn)為與很多感染性疾病的加重相關(guān)，包括近年來一些傳染性疾病，如SARS、2009年的H1N1流感、人感染高致病性禽流感、甚至今年新出現(xiàn)的H7N9禽流感，危重患者均發(fā)現(xiàn)存在過度的炎性反應(yīng)，而細(xì)胞因子水平，尤其是促炎性因子的異常升高和抗炎因子的異常減少被認(rèn)為和疾病預(yù)后不良相關(guān)。一些研究人員對這類疾病的重癥患者細(xì)胞因子水平進(jìn)行觀察，證實(shí)了上述觀點(diǎn)，其中白細(xì)胞介素(interleukin，IL)6是促炎因子中最重要的，通過調(diào)節(jié)白細(xì)胞介素6水平則可以改善患者的預(yù)后。

1 腸道病毒71型與神經(jīng)源性肺水腫

手足口病是全球性傳染病，自1969年美國首次報道以來，世界多個國家和地區(qū)有過爆發(fā)和流行?；疾∪巳褐饕菍W(xué)齡前兒童，以3歲以下年齡組發(fā)病率最高。大多數(shù)患兒臨床癥狀輕微，主要表現(xiàn)為發(fā)熱和手、足、口腔等部位皮疹和皰疹。重癥病例可并發(fā)腦炎、腦脊髓炎、肺水腫、循環(huán)衰竭等，致死原因主要為腦干腦炎和神經(jīng)源性肺水腫[1]。腸道病毒71型(human enter ovirus 71，EV71)是導(dǎo)致手足口病的最常見病原體，該病毒是一種高度嗜神經(jīng)病毒，主要侵犯腦干，可導(dǎo)致腦干腦炎、腦脊髓炎、無菌性腦膜炎、脊髓灰質(zhì)炎樣綜合征等神經(jīng)系統(tǒng)病變。EV71感染后的臨床表現(xiàn)輕重不一，多數(shù)表現(xiàn)為皰疹性咽峽炎和手足口病普通型，少數(shù)患者病情迅速進(jìn)展，發(fā)生肺水腫、肺出血以及循環(huán)衰竭等嚴(yán)重并發(fā)癥，病死率和致殘率高。

神經(jīng)源性肺水腫是導(dǎo)致患兒死亡的主要原因，1997年馬來西亞爆發(fā)手足口病，有35例(88%)患者死于神經(jīng)源性肺水腫[2]。1998年中國臺灣暴發(fā)手足口病或皰疹性咽峽炎，死亡患者的主要死亡原因也是繼發(fā)于神經(jīng)系統(tǒng)損害的肺水腫或肺出血，尸檢顯示肺組織病毒含量較低，考慮病因?yàn)樯窠?jīng)源性肺水腫[3]。自2008年開始，手足口病在我國部分地區(qū)流行,重癥手足口病患者的病原體主要為EV71，死亡病例的致死原因主要為腦干腦炎并發(fā)肺水腫、肺出血及心肺衰竭，2009年安徽阜陽報道23例死亡患者中有15例(65%)死于呼吸衰竭[4]。

由于合并急性肺水腫和肺出血的患者往往心肺功能正常，曾健生等[5]報道，從腦組織中可分離出病毒，而心肌無明顯炎性反應(yīng)或只有輕微單核細(xì)胞浸潤。臨床上肺水腫和心功能障礙基本都是繼發(fā)于神經(jīng)系統(tǒng)癥狀之后，并且影像學(xué)和尸體解剖發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)存在腦干腦炎，多數(shù)學(xué)者推測是腦干腦炎和全身炎癥反應(yīng)綜合征導(dǎo)致了神經(jīng)源性肺水腫，但是研究者發(fā)現(xiàn)合并腦干腦炎和神經(jīng)源性肺水腫的患兒腦組織中病毒載量與病情危重程度沒有相關(guān)性，同時推測免疫機(jī)制作用比病毒直接作用更加重要[2,5]。

2 細(xì)胞因子在EV71相關(guān)腦炎中的作用

以往的研究顯示，機(jī)體免疫功能特別是細(xì)胞因子水平對感染性疾病進(jìn)展起重要作用，包括H1N1流感、人感染高致病性禽流感H5N1、SARS病毒感染等，均發(fā)現(xiàn)危重患者血漿中IL-6水平高于輕癥患者組或者對照組[6-7]。在EV71導(dǎo)致的手足口病危重患者中發(fā)現(xiàn)一些細(xì)胞因子，如IL-1β、IL-6、IL-10、IL-13和γ干擾素水平升高[8]。重癥并發(fā)癥常常是由于病毒感染后不正常的細(xì)胞因子被激活，產(chǎn)生腦干損傷、嚴(yán)重的全身炎癥反應(yīng)以及肺血管通透性增加等相應(yīng)的臨床表現(xiàn)[8-9]。Lin等[10]研究也發(fā)現(xiàn)EV71感染相關(guān)的神經(jīng)源性肺水腫患者存在高細(xì)胞因子血癥，神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)細(xì)胞因子水平也顯著升高，正是由于存在上述大量炎性因子，才導(dǎo)致了相關(guān)癥狀。

以往的關(guān)于EV71感染后發(fā)病機(jī)制的人類研究或者動物模型研究，主要是重點(diǎn)探討神經(jīng)系統(tǒng)方面的病理生理機(jī)制[10-11]。一些研究指出，感染EV71后，伴隨病毒大量復(fù)制而出現(xiàn)的是大量細(xì)胞因子的激活，由免疫途徑介導(dǎo)的病理機(jī)制導(dǎo)致了一系列的癥狀，包括肌肉顫動、嗜睡、嘔吐等[10]。很多研究報道了在感染者血液和腦脊液中發(fā)現(xiàn)IL-1、IL-6、IL-10、IL-13和γ干擾素以及腫瘤壞死因子α水平的升高[11-12]。尤其是在合并腦炎和肺水腫的EV71感染者中，發(fā)現(xiàn)腦脊液IL-1β,IL-6和腫瘤壞死因子α的水平顯著升高[10,12]。

3 IL-6在EV71相關(guān)腦炎中的檢測結(jié)果及機(jī)制分析

IL-6是一個多效能的細(xì)胞因子，主要由單核吞噬細(xì)胞產(chǎn)生，也可以由T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞等產(chǎn)生，可以促進(jìn)B淋巴細(xì)胞活化，在促炎和抗炎的發(fā)病機(jī)制中都有重要作用，在很多感染、炎癥以及自身免疫疾病中都可以觀察到IL-6水平改變。在EV71導(dǎo)致的手足口病合并腦干腦炎的患兒中發(fā)現(xiàn)IL-6水平升高，尤其是出現(xiàn)自主神經(jīng)功能紊亂和神經(jīng)源性肺水腫患者的早期階段，IL-6在血液中的濃度水平顯著高于無神經(jīng)系統(tǒng)合并癥的EV71感染者。研究者認(rèn)為腦干腦炎和IL-6過度生產(chǎn)介導(dǎo)的免疫反應(yīng)相關(guān)[13]。Lin等[10]研究指出，IL-6可以進(jìn)一步激活I(lǐng)L-1β和腫瘤壞死因子α的生物活性，而IL-6>0.07 pg/L是EV71相關(guān)腦炎發(fā)生肺水腫的最好的預(yù)測因子。

IL-6是促炎性因子，病原體感染后，通過刺激單核巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞誘導(dǎo)IL-6等細(xì)胞因子產(chǎn)生，通過一系列炎性反應(yīng)發(fā)揮對機(jī)體的保護(hù)作用。以往研究發(fā)現(xiàn)，IL-6可以通過激活各種具有免疫功能的細(xì)胞因子降低EV71感染者體內(nèi)的病毒載量[9]。過度的IL-6釋放會通過全身炎癥反應(yīng)綜合征損壞感染者的多個器官。Khong等[14]通過老鼠的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在感染EV71后第3日或者第6日給以抗IL-6的中和抗體，可以改善被感染老鼠的存活率。

Lin等[10]分析了EV71感染者和非感染者腦脊液中IL-6水平，發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累的第1和第2日IL-6水平顯著升高，但是在不同合并癥組，例如合并肺水腫、腦炎和(或)脊髓灰質(zhì)炎、無菌性腦膜炎等，各組間的腦脊液中IL-6水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義。在另一項(xiàng)研究結(jié)果中，合并肺水腫和自主神經(jīng)功能紊亂的患者中IL-6水平顯著高于沒有發(fā)生腦干腦炎等合并癥的感染組[15]。腦脊液中IL-6濃度水平高于血中，因此分析IL-6可能由嚴(yán)重感染者中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生[8]。兩個研究結(jié)論不盡相同，可能與檢測的時間處于發(fā)病后不同時期的原因有關(guān)，提示檢測細(xì)胞因子的動態(tài)變化可能更有助于了解其變化過程。

王爽等[16]將重癥手足口病患者分為重型組和危重型組，比較血清中細(xì)胞因子濃度水平，發(fā)現(xiàn)危重型組血清IL-6等細(xì)胞因子水平相比重型組和健康對照組都顯著升高，在所有研究病例中，EV71陽性患者的IL-6水平相比未檢出明確病原組更高，推測IL-6在EV71導(dǎo)致的手足口病患者中免疫反應(yīng)更加明顯，而且其持續(xù)升高與病情危重相關(guān)。張玉蘭等[17]報告手足口病患兒重癥組血清IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子α水平均顯著高于普通病例組，而血清IL-10、IL-13水平均顯著低于普通病例組，普通病例組血清IL-10、IL-13水平均顯著高于健康對照組，重癥組血清IL-10、IL-13水平均顯著低于對照組，因此認(rèn)為炎性因子IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子α水平均的升高和抗炎因子IL-10、IL-13水平的降低是手足口病患兒病情嚴(yán)重的標(biāo)志之一，細(xì)胞因子水平可以作為監(jiān)測疾病的進(jìn)展、判斷疾病的預(yù)后、指導(dǎo)干預(yù)時機(jī)的重要指標(biāo)。蔣玉紅等[18]研究顯示，手足口病患兒血清IL-6、IL-10及γ干擾素水平顯著高于健康對照組，同時伴隨CD4+/CD8+T細(xì)胞下降；手足口病合并肺水腫組相比無并發(fā)癥組及健康對照組的兒童，患兒血清免疫球蛋白M分別在三組之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義,而免疫球蛋白G與免疫球蛋白A在三組之間無明顯變化，手足口病患兒血清補(bǔ)體C3及C4水平均顯著低于健康對照組，但是在手足口病合并肺水腫組和無并發(fā)癥組的血清IL-6水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義，因此認(rèn)為IL-6沒有參與手足口病患兒肺水腫的病理過程，該研究存在與前述研究結(jié)果不一致的結(jié)論。

4 IL-6的臨床應(yīng)用前景

以往的病毒感染性疾病，例如2009年流行的甲型H1N1流感，研究發(fā)現(xiàn)病毒清除延遲和大量炎性因子的激活可以導(dǎo)致病情加重,死亡病例組的血清IL-6、IL-8、IL-10等炎性因子水平都高于存活組患者[19]。在高致病性人感染甲型H5N1禽流感的患者同樣存在類似的細(xì)胞因子風(fēng)暴。而動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)給予免疫調(diào)節(jié)治療后可以降低感染動物體內(nèi)炎性因子水平，改善預(yù)后[20]。

手足口病患兒給予人免疫球蛋白后血清和腦脊液中IL-6水平可以快速下降，而EV71抗體滴度水平無顯著下降，Wang等[8]認(rèn)為IL-6的過度表達(dá)可能是感染EV71后出現(xiàn)腦炎和肺水腫等嚴(yán)重并發(fā)癥的真正病因。Khong等[14]通過對感染EV71新生小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，給予IL-6中和抗體后，小鼠的預(yù)后顯著改善，而被感染老鼠體內(nèi)病毒載量并沒有下降，說明IL-6中和抗體并不是通過降低病毒載量來發(fā)揮其作用的，但是如果在感染病毒后立刻給予抗IL-6的治療則對小鼠不利，說明IL-6在機(jī)體感染后早期可以通過激活機(jī)體的抗病毒反應(yīng)對機(jī)體起到保護(hù)作用，但是如果體內(nèi)持續(xù)存在高濃度的IL-6水平則對機(jī)體是不利的，可以導(dǎo)致機(jī)體各器官的損壞。

在臨床方面，很多學(xué)者報道在手足口病患兒疾病早期靜脈注射免疫球蛋白可以減少發(fā)展為腦炎和肺水腫的概率，改善預(yù)后，而動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)靜脈使用人免疫球蛋白可以降低血清IL-6和IL-8的水平[14]。人免疫球蛋白含有可以中和細(xì)胞因子的天然的抗細(xì)胞因子抗體，可以對抗IL-1和IL-6等細(xì)胞因子。有研究證實(shí)使用人免疫球蛋白不能中和EV71病毒，因此進(jìn)一步支持免疫球蛋白是通過改變血清中促炎因子和抗炎因子的水平發(fā)揮作用的。

5 小 結(jié)

細(xì)胞因子與全身炎癥反應(yīng)綜合征的病理生理過程相關(guān)，在病原感染后早期，IL-6做為促炎因子可以對機(jī)體起保護(hù)作用，但是持續(xù)的高水平IL-6則可能引起器官損害，感染后的早期采取抗IL-6治療可以改善預(yù)后。在EV71相關(guān)的腦干腦炎、自主神經(jīng)功能紊亂和神經(jīng)源性肺水腫患者發(fā)現(xiàn)血液和腦脊液中IL-6水平較無并發(fā)癥患者升高，臨床給予人免疫球蛋白可以降低IL-8水平并改善預(yù)后。目前缺乏足夠的臨床數(shù)據(jù)解決是否可以采取抗IL-6治療以及什么時候是給予該治療的最佳時機(jī)這兩個問題。

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