T淋巴細(xì)胞在膿毒癥發(fā)病機(jī)制中的作用

薛秋麗，董麗華，劉忠民

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院，吉林 長春130021)

膿毒癥(Sepsis)是宿主對(duì)病原體的異常的反應(yīng)而引起危及生命的器官功能障礙[1]。由于膿毒癥的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，雖然人類對(duì)膿毒癥的認(rèn)識(shí)在不斷進(jìn)步，以抗生素為基礎(chǔ)的治療技術(shù)在不斷的提高，但全球每年約有1900 萬新發(fā)的膿毒癥患者[2]，膿毒癥的病死率仍高達(dá)25%到80%[3]。免疫抑制是膿毒癥發(fā)病機(jī)制中研究最多的機(jī)制。T淋巴細(xì)胞(T lymphocytes)在膿毒癥發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵要作用[4]。本文綜述T淋巴細(xì)胞在膿毒癥的發(fā)病機(jī)制中的作用。

1 T淋巴細(xì)胞數(shù)目改變

許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究表明膿毒癥時(shí)T淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)發(fā)生改變，包括：CD4+、CD8+細(xì)胞計(jì)數(shù)下降；Treg細(xì)胞計(jì)數(shù)增加。

1.1CD4+、CD8+細(xì)胞計(jì)數(shù)下降

膿毒癥時(shí)外周循環(huán)循環(huán)、脾、及胸腺中CD4+、CD8+細(xì)胞計(jì)數(shù)均有下降，原因?yàn)榧?xì)胞凋亡的增加以及細(xì)胞增殖的障礙。

膿毒癥時(shí)淋巴細(xì)胞凋亡增加。近年關(guān)于膿毒癥中淋巴細(xì)胞凋亡的基礎(chǔ)和臨床研究表明細(xì)胞凋亡是膿毒癥的重要發(fā)病機(jī)制。膿毒癥時(shí)淋巴細(xì)胞凋亡發(fā)生的分子機(jī)制尚不明確，因?yàn)闆]有單一的外源性凋亡途徑或者內(nèi)源性凋亡途徑占絕對(duì)優(yōu)勢[5]，有研究報(bào)道膿毒癥期間組蛋白介導(dǎo)的淋巴細(xì)胞凋亡依賴于p38磷酸化和線粒體通透性轉(zhuǎn)換[6]。Liu及Wang等人證明程序性細(xì)胞死亡配體-1(PD-1)在膿毒癥患者的Treg細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞中過度表達(dá)，誘導(dǎo)CD4+T淋巴細(xì)胞的凋亡性死亡，并且影響抗原呈遞以及淋巴細(xì)胞增殖[7,8]。多種半胱天冬蛋白酶(Caspase-2、3、6、9)在膿毒癥誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過程中被激活，并且給予caspase抑制劑VX-166可提高膿毒癥小鼠生存率。在LPS模型中，LPS后0、3、8和12小時(shí)使用的VX-166以劑量依賴性方式顯著改善存活率。在CLP模型中，于損傷后3小時(shí)通過微滲透泵連續(xù)施用的VX-166 顯著改善了存活率(40%升至92%)。在CLP后8小時(shí)給藥，VX-166可將存活率從40%提高至66%[9,10]。Hotchkiss等在T淋巴細(xì)胞過表達(dá)BCL-2的轉(zhuǎn)基因小鼠中建立CLP膿毒癥模型，于CLP或假手術(shù)后16-22小時(shí)，取出胸腺和脾臟用于流式細(xì)胞術(shù)行T淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)，發(fā)現(xiàn)過表達(dá)BCL-2的膿毒癥小鼠T細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯高于對(duì)照組，其生存率為73%，遠(yuǎn)高于對(duì)照組的26%[11]，可見BCL-2對(duì)于膿毒癥T淋巴細(xì)胞凋亡具有重要意義。

膿毒癥時(shí)淋巴細(xì)胞的增殖障礙。成年人類中，只有10%的原始T細(xì)胞產(chǎn)生是胸腺產(chǎn)生的，其余的是通過周邊的穩(wěn)態(tài)增殖產(chǎn)生的[12]。在淋巴細(xì)胞減少癥恢復(fù)期間，成人胸腺通路通常受損，主要依賴于外周擴(kuò)張來恢復(fù)T淋巴細(xì)胞數(shù)量，該過程稱為淋巴細(xì)胞減少誘導(dǎo)的穩(wěn)態(tài)增殖(HP)。HP可以由細(xì)胞因子或特異性抗原驅(qū)動(dòng)[13]。但在膿毒癥時(shí)多存在穩(wěn)態(tài)增殖障礙。大多數(shù)(90%-95%)CD8+T淋巴細(xì)胞在收縮期死于細(xì)胞凋亡，剩余的5%-10%CTL成為CD8+記憶T(mT)細(xì)胞。因此CD8+T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的感染免疫水平取決于病原體再次攻擊時(shí)存在的CD8+記憶T淋巴細(xì)胞快速增殖以及增強(qiáng)效應(yīng)功能的迅速響應(yīng)[14-16]。在細(xì)胞免疫中，CD8+T淋巴細(xì)胞應(yīng)答包括CD4+T淋巴細(xì)胞依賴性和CD4+T淋巴細(xì)胞非依賴性免疫應(yīng)答。而在膿毒癥時(shí)，此兩種方式都會(huì)發(fā)生障礙。Xu等通過給予僅有記憶T淋巴細(xì)胞B6小鼠模型相應(yīng)的抗原刺激CD8+T淋巴細(xì)胞應(yīng)答，結(jié)果發(fā)現(xiàn)幼稚的T淋巴細(xì)胞的無反應(yīng)性使CD4+T淋巴細(xì)胞依賴性CD8+T細(xì)胞免疫應(yīng)答受損，在該項(xiàng)研究中還發(fā)現(xiàn)了T淋巴細(xì)胞無能相關(guān)分子(ITCH和GRAIL)表達(dá)增強(qiáng)[17]。Cabrera-Peraz等人第一次對(duì)膿毒癥小鼠中多種Ag特異性CD4+T淋巴細(xì)胞群進(jìn)行了定量和定性分析，發(fā)現(xiàn)在膿毒癥時(shí)，不同Ag誘導(dǎo)內(nèi)源性Ag特異性CD4+T細(xì)胞群缺失，并且膿毒癥時(shí)機(jī)體是以不規(guī)則或不對(duì)稱的方式恢復(fù)CD4+T的Ag特異性，并沒有通過穩(wěn)態(tài)增殖方式進(jìn)行。此外，膿毒癥時(shí)某些Ag特異性CD4+T細(xì)胞群的數(shù)量變化可能會(huì)影響Ag再次攻擊機(jī)體時(shí)該細(xì)胞群的功能[18]。

1.2調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)計(jì)數(shù)增加

調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞是一類可以控制體內(nèi)自身免疫反應(yīng)性的T淋巴細(xì)胞亞群，發(fā)揮著維持機(jī)體自身耐受和防止過度免疫反應(yīng)的重要作用，并且參與了機(jī)體慢性感染與腫瘤細(xì)胞的免疫監(jiān)視過程。CD4+CD25+Treg細(xì)胞是最主要的自然調(diào)節(jié)細(xì)胞，具有免疫抑制性。在高濃度IL- 2及TCR介導(dǎo)信號(hào)刺激存在的情況下，CD4+CD25+Treg細(xì)胞可增殖并活化，活化的CD4+CD25+Treg細(xì)胞能夠抑制CD4+和CD8+T 細(xì)胞的活化和增殖。有研究發(fā)現(xiàn)在膿毒癥患者或動(dòng)物模型中CD4+CD25+Treg細(xì)胞的百分比是顯著增加的[19-22]。但其百分比增加不是由于它們自身的增殖，而是由于CD4+T細(xì)胞數(shù)量的減少造成的[23]。因?yàn)門reg細(xì)胞比一般CD4+T細(xì)胞更能抵抗細(xì)胞凋亡。Gouel-Cheron在膿毒癥小鼠模型上證實(shí)CD4+CD25+Treg細(xì)胞的比例是增加的，這時(shí)其余類型的T淋巴細(xì)胞對(duì)于有絲分裂原的反應(yīng)性明顯降低，從而降低T細(xì)胞的增殖反應(yīng),并且證實(shí)膿毒癥時(shí)小鼠脾細(xì)胞中Treg特異性轉(zhuǎn)錄因子Foxp3的下調(diào),這與T淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)的恢復(fù)相關(guān)[20]。但Sakaguchi[24]的研究也顯示CD4+CD25+Treg細(xì)胞缺失會(huì)導(dǎo)致多種自身免疫性疾病。一項(xiàng)臨床觀察研究表明在膿毒癥的患者中Treg細(xì)胞數(shù)量較健康對(duì)照組減少約25%[25]。

2 T淋巴細(xì)胞的功能改變

膿毒癥不僅影響淋巴細(xì)胞的數(shù)目變化，而且對(duì)于其功能也有影響。主要有以下方面：①CD4+T的分化改變；②細(xì)胞因子改變。

2.1CD4+T淋巴細(xì)胞分化的改變

抗原特異性CD4+T在遇到抗原刺激后，在特定的細(xì)胞因子-共刺激分子共同作用下，分化出針對(duì)抗原最特異的效應(yīng)CD4+T。CD4+T活化后根據(jù)分泌不同的細(xì)胞因子而分為：Th1、Th2和Th 17亞群[26]。Th l亞群以分泌干擾素(IFN)-γ、白介素(IL)-2和腫瘤壞死因子(TNF)-α為特征，誘導(dǎo)細(xì)胞免疫反應(yīng)；Th2亞群以分泌IL-4、IL-5、IL-10為主，主要介導(dǎo)體液免疫反應(yīng)，并且與免疫抑制相關(guān)；Th17則以分泌IL-17，IL-22和TNF-α為主，與自身免疫性疾病和機(jī)體防御反應(yīng)相關(guān)。但在膿毒癥時(shí)，CD4+T細(xì)胞的分型會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致其對(duì)應(yīng)的免疫反應(yīng)功能改變。大多數(shù)關(guān)于膿毒癥的臨床和基礎(chǔ)研究都集中在T輔助細(xì)胞1(Th1)和Th2細(xì)胞功能之間以及Th 17的改變。

Th1與Th2之間的關(guān)系類似于“平衡木”，在白細(xì)胞介素(IL)-12的存在條件下，通過轉(zhuǎn)錄激活因子STAT-4進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)，則向Th1傾斜，而在IL-4存在的條件下通過STAT-6的信號(hào)傳導(dǎo)后向Th2傾斜[27]。在膿毒癥燒傷小鼠中，ANXA1，GATA-3和T-bet的表達(dá)水平持續(xù)降低，并且它可能在Th1/Th2平衡為Th2偏向和免疫抑制過程中起重要作用[28]。在膿毒癥患者中，Th1 / Th2中位數(shù)比值較低[29]。這些都表明在活化的CD4+T從Th1表型演變?yōu)門h2表型，或者Th1/ Th2比率低的患者更容易發(fā)生膿毒癥。例如：血紅素加氧酶-1(HO-1)過表達(dá)可促進(jìn)Th2極化和Treg細(xì)胞的功能，促成膿毒癥誘導(dǎo)的免疫抑制。然后向膿毒癥小鼠腹膜內(nèi)注射其抑制劑鋅原卟啉(ZnPP;25 mg/kg)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ZnPP改善了存活率和細(xì)菌清除率，并且弱化淋巴細(xì)胞凋亡以及促炎Th1向抗炎Th2轉(zhuǎn)變。此外ZnPP還改善了小鼠繼發(fā)性肺炎感染模型的存活率[30]。Heide等證實(shí)下調(diào)microRNA-31(miR-31)導(dǎo)致Th2極化，促進(jìn)了膿毒癥的免疫抑制[31]。

Th17淋巴細(xì)胞在炎癥和宿主防御中起重要作用。在根治性膀胱切除術(shù)后發(fā)生膿毒癥的患者中，術(shù)前IL-17mRNA的表達(dá)明顯降低[32]。并且發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重膿毒癥幸存者第1天的Th17淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)高于非幸存者。同樣，較高的循環(huán)Th17淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)可能與幸存者中較高的CD4+T淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)有關(guān)，因?yàn)樾掖嬲吆头切掖嬲咧g的Th17/CD4+T淋巴細(xì)胞百分比相似。還發(fā)現(xiàn)6天后的幸存者Th17/CD4+T淋巴細(xì)胞百分比和循環(huán)Th17淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)顯著增加。而Wu等人的研究也驗(yàn)證了上述觀點(diǎn)[27]。

由此可見，CD4+T淋巴細(xì)胞分化的改變在膿毒癥發(fā)病機(jī)制中具有重要的作用。

2.2T淋巴細(xì)胞相關(guān)細(xì)胞因子的改變

當(dāng)遇到相同Ag刺激后，幼稚T細(xì)胞經(jīng)歷增殖并分化成效應(yīng)細(xì)胞，然后作為長壽記憶細(xì)胞的前體細(xì)胞凋亡或存活。T細(xì)胞的反應(yīng)階段和以及記憶T細(xì)胞維持都是依賴于細(xì)胞因子的參與，主要的相關(guān)細(xì)胞因子有白細(xì)胞介素-2(IL-2)，IL-7和IL-15，它們有共同的γ鏈細(xì)胞因子，其關(guān)鍵生物學(xué)作用和信號(hào)通路主要集中在JAK / STAT(信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子)信號(hào)傳導(dǎo)[33]。IL-7和IL-15的穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生對(duì)于CD4+和CD8+記憶T細(xì)胞的增殖和穩(wěn)態(tài)存活是必需的。在免疫反應(yīng)期間，IL-2、IL-15、IL-21、IL-12、IL-18和I型干擾素的升高水平?jīng)Q定抗原特異性效應(yīng)CD8細(xì)胞的記憶潛力，同時(shí)增加IL-2和IL-15引起異源CD4+和CD8+記憶T細(xì)胞的旁路增殖[34]。研究限制γ鏈細(xì)胞因子的可用性，導(dǎo)致Treg細(xì)胞、IL-10減少，以及在炎癥或同源Ag持續(xù)存在的情況下，記憶T細(xì)胞無法成為細(xì)胞因子依賴性長壽細(xì)胞。相反，增加的IL-7和IL-15可以增加記憶T細(xì)胞，包括致病性組織駐留記憶T細(xì)胞，在淋巴細(xì)胞減少癥和某些慢性炎癥性疾病和惡性腫瘤中也得到驗(yàn)證[33]。另外IL-12最近也被證明在T細(xì)胞活化前后都有增強(qiáng)T細(xì)胞功能的作用[35]。越來越多的細(xì)胞因子被證明不僅可提供膿毒癥的早期診斷準(zhǔn)確性和預(yù)后信息，還可預(yù)測對(duì)治療干預(yù)的反應(yīng)性。例如：膿毒性休克患者IL-1β，IL-6，IL-7，IL-8，IL-10，IL-13，干擾素-γ，MCP-1和腫瘤壞死因子-α的濃度顯著高于嚴(yán)重膿毒癥患者。細(xì)胞因子濃度與器官功能障礙的嚴(yán)重程度和演變有關(guān)。關(guān)于第1天器官功能障礙的嚴(yán)重程度，IL-8和MCP-1表現(xiàn)出與序貫器官衰竭評(píng)估評(píng)分的最佳相關(guān)性。此外，在最初的24小時(shí)內(nèi)IL-6，IL-8和G-CSF濃度預(yù)示著器官功能障礙惡化。而在預(yù)測死亡率方面，細(xì)胞因子IL-1β，IL-4，IL-6，IL-8，MCP-1和G-CSF在預(yù)測早期死亡率(<48小時(shí))方面具有良好的準(zhǔn)確性，IL-8和MCP-1具有預(yù)測28天死亡率的最佳準(zhǔn)確度。在多變量分析中，只有MCP-1是與預(yù)后獨(dú)立相關(guān)的指標(biāo)[36]。因此，未來可以開發(fā)多細(xì)胞因子測定以鑒別不同的細(xì)胞因子與膿毒癥嚴(yán)重程度，器官衰竭的演變和預(yù)后相關(guān)程度。

總之，T淋巴細(xì)胞在膿毒癥的發(fā)病機(jī)制中具有關(guān)鍵作用，T淋巴細(xì)胞相關(guān)細(xì)胞因子也是膿毒癥免疫機(jī)制的重要方面。隨著人類對(duì)膿毒癥免疫機(jī)制的不斷深入認(rèn)識(shí)，人類有可能降低膿毒癥發(fā)病率，并且通過預(yù)防T細(xì)胞丟失、加快其數(shù)值恢復(fù)、增強(qiáng)細(xì)胞功能和/或阻斷免疫抑制途徑的治療方法可能降低膿毒癥的病死率。