機體感染狀態(tài)下的免疫應(yīng)答及免疫調(diào)節(jié)劑在重癥感染治療中應(yīng)用研究進展

朱海亮，王耀勇，賈俊青

1 山西醫(yī)科大學(xué)，太原030000；2 山西省汾陽醫(yī)院

重癥感染具有起病急、進展迅速、預(yù)后不良、病死率高的特點。臨床工作中多關(guān)注細菌、真菌及病毒等病原體對機體造成的局部炎癥反應(yīng)及損傷，較少關(guān)注病原體入侵機體后機體對其的反應(yīng)過程。在重癥感染狀態(tài)下，機體免疫系統(tǒng)將被持續(xù)激活，呈現(xiàn)出“過度免疫”和“免疫抑制”兩種狀態(tài)，此時機體抗炎反應(yīng)與促炎反應(yīng)處于失衡狀態(tài)，機體免疫功能出現(xiàn)紊亂及障礙。如果此時能準確地監(jiān)測患者的免疫功能變化，并在此基礎(chǔ)上給予有效的調(diào)節(jié)，能明顯改善重癥感染患者的臨床療效及預(yù)后。研究[1,2]顯示，免疫調(diào)節(jié)劑可降低重癥感染患者炎癥因子水平、改善免疫狀態(tài)和預(yù)后，且不增加不良反應(yīng)發(fā)生率?，F(xiàn)將機體感染狀態(tài)下的免疫應(yīng)答及免疫調(diào)節(jié)劑在重癥感染治療中的應(yīng)用研究進展綜述如下。

1 機體感染狀態(tài)下的免疫應(yīng)答

當(dāng)病原體入侵機體時會激發(fā)機體的固有和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，固有免疫細胞如中性粒細胞、單核巨噬細胞、NK細胞、樹突狀細胞、肥大細胞等，通過結(jié)合入侵機體的抗原和組織相容性復(fù)合體(MHC)Ⅰ類和MHC Ⅱ類分子來迅速產(chǎn)生免疫應(yīng)答并啟動適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。適應(yīng)性免疫主要由T、B淋巴細胞介導(dǎo)參與，其中CD4+T細胞和CD8+T細胞是主要的T細胞亞群，介導(dǎo)人體的細胞免疫。CD8+T細胞又被稱為細胞毒性T細胞，可靶向殺死感染細胞和腫瘤細胞；CD4+T細胞又被稱為輔助性T細胞(Th)，此細胞不僅可以輔助B細胞完成體液免疫，還可以調(diào)節(jié)CD8+T細胞的功能，同時其自身被激活后可以分泌多種細胞因子，如Th1、Th2、Th3、Th9、Th17、Th22和T卵泡輔助細胞(Tfh)來參與不同的免疫應(yīng)答[3]。重癥感染狀態(tài)下，模式識別受體(PRR)通過識別并處理病原體及受損組織使促炎因子釋放，與病原體相關(guān)分子模式(PAMP)結(jié)合，以激活核因子κB(NF-κB)信號通路傳導(dǎo)，進一步促進炎性因子的轉(zhuǎn)錄與產(chǎn)生，同時損傷相關(guān)分子模式(DAMP)釋放大量炎癥因子如白介素-1(IL-1)、IL6、IL-17及腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等，導(dǎo)致促炎細胞因子的大量甚至過量釋放，從而引起過度的炎癥反應(yīng)。隨著炎癥反應(yīng)的增強，反射性引起機體的抑制性免疫細胞如Th2細胞和調(diào)節(jié)性T細胞的分泌，導(dǎo)致抗炎反應(yīng)逐漸增強，同時過度的炎癥反應(yīng)還會激活機體的細胞凋亡信號通路，導(dǎo)致免疫細胞尤其是淋巴細胞的數(shù)量及質(zhì)量降低，進入“免疫抑制”狀態(tài)，使機體無法有效清除原發(fā)感染灶，極大可能導(dǎo)致機體的二重感染[4～6]。有學(xué)者[7]提出，免疫抑制的機制除了細胞凋亡、自噬，還包含表觀遺傳改變、內(nèi)毒素耐受等。免疫抑制的表觀遺傳改變是通過改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)的，主要有兩種機制，一種為DNA甲基化，另一種為組蛋白修飾，包括組蛋白乙?；?、甲基化、泛素化和磷酸化，其中組蛋白乙?；钦{(diào)控炎癥反應(yīng)基因的關(guān)鍵過程。內(nèi)毒素耐受是指將內(nèi)毒素及PRR體外刺激白細胞后產(chǎn)生細胞因子如TNF、IL-1、IL-6、干擾素-γ(IFN-γ)的數(shù)量減少[4,8]。有研究[8,9]顯示，“免疫抑制”患者的肺泡巨噬細胞中IRAK-M介導(dǎo)的組蛋白H3K4甲基化和H4乙?；瘻p少，敗血癥患者全血、單核細胞、嗜中性粒細胞及NK細胞中使用內(nèi)毒素刺激后細胞因子產(chǎn)生減少，均為上述觀點提供了有力依據(jù)。

2 免疫調(diào)節(jié)劑在重癥感染治療中的應(yīng)用

烏司他丁、血必凈注射液、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)、胸腺肽α1、腸內(nèi)免疫營養(yǎng)劑、靜脈免疫球蛋白(IVIG)、多黏菌素B等免疫調(diào)節(jié)劑可用于重癥感染患者的治療。

2.1 烏司他丁 重癥感染患者中巨噬細胞是其主要的免疫反應(yīng)細胞?；罨木奘杉毎舍尫糯罅康难装Y因子，發(fā)生血管內(nèi)皮及器官功能障礙，導(dǎo)致全身性炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)。SIRS發(fā)生過程中產(chǎn)生許多中間產(chǎn)物，其大部分為絲氨酸蛋白酶，包括凝血因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa和Ⅻa和胰蛋白酶、組織蛋白酶、激肽釋放酶、纖溶酶等，以上這些蛋白酶不但具有溶解蛋白質(zhì)的作用，還能通過介導(dǎo)信號通路在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮作用，其中巨噬細胞表面的Toll樣受體(TLR4)可通過MYD88依賴或非依賴途徑激活NF-κB信號通路，誘導(dǎo)TNF-α、IL-1、IL-6、IL-17等促炎細胞因子的產(chǎn)生，參與炎癥反應(yīng)。烏司他丁是一種從人體尿液中分離出來的廣譜絲氨酸蛋白酶抑制劑，可抑制上述蛋白酶功能，從而抑制炎癥反應(yīng)，同時對于信號傳導(dǎo)通路的激活有明顯抑制作用，表現(xiàn)為可以減少p38絲裂原激活的蛋白激酶(p38-MAPK)的磷酸化，抑制NF-κB信號通路的激活，從而減少促炎細胞因子的產(chǎn)生，可有效避免促炎因子的過度釋放引起的免疫抑制。目前有報道[10～12]顯示，氧代謝在機體炎癥反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展中有重要作用，通過機體的氧化應(yīng)激產(chǎn)生的活性氧(ROS)可能是炎癥反應(yīng)中關(guān)鍵的分子機制，而核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)是氧化應(yīng)激的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。烏司他丁可明顯促進Nrf2的核易位，減少了ROS的產(chǎn)生，從而發(fā)揮抗炎作用。Karnad等[10]一項雙盲、對照、隨機試驗證明，使用烏司他丁的膿毒癥模型組28天死亡率為7.3%，而使用安慰劑的對照組模型28天死亡率為20.3%，提示烏司他丁能明顯降低死亡率，同時發(fā)現(xiàn)使用烏司他丁治療后器官功能衰竭的發(fā)生率、呼吸機輔助通氣天數(shù)及住院天數(shù)較對照組明顯減少。Liu等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，烏司他丁聯(lián)合胸腺肽α1治療膿毒癥28、60、90天的死亡率分別較對照組降低36%、35%、31%，且IL-6、TNF-α水平及APACHEⅡ評分明顯降低。

2.2 血必凈注射液 血必凈注射液主要由赤芍、川芎、紅花、丹參、當(dāng)歸組成，具有調(diào)節(jié)免疫、改善微循環(huán)、保護內(nèi)皮細胞的作用[14]。重癥感染患者最突出的病理特征為促炎與抗炎細胞因子釋放失衡，導(dǎo)致免疫抑制，最終發(fā)展為多器官功能障礙甚至死亡，其中膜聯(lián)蛋白A1主要在嗜中性粒細胞和單核細胞中表達，并參與急慢性炎癥、白細胞及單核細胞的轉(zhuǎn)運和白細胞的凋亡，還作為介質(zhì)調(diào)節(jié)IL-10、一氧化氮合酶、環(huán)氧合酶的產(chǎn)生。有研究[15]顯示，注射血必凈后的膿毒癥大鼠模型較對照組膜聯(lián)蛋白A1的表達增加明顯，其中在注射24 h時增加最明顯，同時還發(fā)現(xiàn)，膿毒癥大鼠模型注射血必凈后6、12、24 h對于IL-8的抑制率分別為22.7%、37.2%和38.5%，對于TNF-α的抑制率分別為45.4%、32.1%和39.3%，說明血必凈可以通過增加膜聯(lián)蛋白A1的表達，降低IL-8、TNF-α等促炎因子的釋放來阻止炎癥反應(yīng)的爆發(fā)性發(fā)展，減少SIRS的發(fā)生。急性肺損傷是膿毒癥最容易出現(xiàn)的并發(fā)癥，現(xiàn)已證明，患有急性肺損傷的人或動物機體的高遷移率族蛋白1(HMGB1)的水平均顯著增高。HMGB1與高級糖基化終產(chǎn)物(RAGE)的受體相結(jié)合后會激活NF-κB信號通路，導(dǎo)致促炎細胞因子如IL-1、IL-6等的產(chǎn)生。Wang等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，血必凈對于肺損傷有明顯改善作用，血必凈可以通過下調(diào)HMGB1和RAGE表達來阻止NF-κB信號通路的激活，抑制炎性細胞因子的釋放，還可以降低肺濕重/干重比來改善肺水腫的癥狀，降低肺損傷的死亡率。其在實驗中發(fā)現(xiàn)，膿毒癥大鼠模型肺中HMGB1水平在6 h后上升，24 h達到極值，48 h開始下降，而用血必凈注射液處理后的大鼠模型肺中HMGB1水平在相同時間點明顯降低，RAGE水平也同樣表達減少，并且通過HE染色肺組織觀察到膿毒癥大鼠模型6～24 h肺組織切片顯示，炎性細胞的侵入和肺間質(zhì)水腫的程度隨著時間的推移逐漸加重，在48 h時肺組織的中性粒細胞等炎性細胞明顯入侵，肺泡壁明顯增厚、肺結(jié)構(gòu)破壞明顯，而注射血必凈的膿毒癥大鼠模型相同時間點的變化均明顯減輕，為上述觀點提供切實依據(jù)。Jiang等[17]的一項使用盲腸結(jié)扎穿刺(CLP)誘導(dǎo)敗血癥模型評估血必凈的實驗發(fā)現(xiàn)，血必凈可顯著降低敗血癥模型的死亡率、肛門溫度、IL-6、TNF-α等促炎細胞因子的釋放，在治療敗血癥中有顯著的療效。

2.3 GM-CSF GM-CSF的主要作用為刺激機體干細胞中的中性粒細胞、單核巨噬細胞等的產(chǎn)生。眾所周知，固有免疫細胞的主要組成成分為中性粒細胞，占據(jù)骨髓細胞的大部分比例，是對外來病原體的第一反應(yīng)者。有報道[18]顯示，在免疫應(yīng)答過程中起抗原提呈細胞(APC)作用的主要是中性粒細胞，CD4+和CD8+T細胞均是被此細胞激活后作用于固有和適應(yīng)性免疫應(yīng)答，此細胞的缺失或減少會直接降低抗原提呈功能，使人類白細胞抗原-DR(HLA-DR)表達減低，從而導(dǎo)致參與炎癥反應(yīng)的細胞因子表達減少，更嚴重者將導(dǎo)致內(nèi)毒素耐受，進入免疫抑制階段。中性粒細胞功能異常明顯的敗血癥患者極易發(fā)生嚴重并發(fā)癥，如呼吸機相關(guān)肺炎等。中性粒細胞還能夠在機體形成中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)(NETs)，此網(wǎng)可用來抵御并消滅各種微生物，NETs被釋放后可將細菌從血液中捕獲，從而阻止了細菌的進一步傳播，對病原體的遏制和根除至關(guān)重要[19]。Mathias等[20]研究顯示，粒細胞集落刺激因子能顯著減少住院時間、抗感染治療時間，能明顯改善免疫功能及臨床癥狀而沒有嚴重不良反應(yīng)。目前沒有臨床數(shù)據(jù)顯示使用GM-CSF可降低重癥感染患者的死亡率。最新的一項動物實驗[21]中發(fā)現(xiàn)，使用脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的敗血癥模型給予GM-CSF治療后，反而增加了其IL-6、IL-8等促炎因子的釋放，增加了實驗?zāi)Ｐ偷乃劳雎省?/p>

2.4 胸腺肽α1 胸腺肽主要調(diào)節(jié)T細胞及樹突狀細胞(DC)功能，對固有及適應(yīng)性免疫系統(tǒng)進行內(nèi)源性調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)重癥感染患者的免疫應(yīng)答反應(yīng)。而抗原提呈細胞中最主要的為DC細胞，在重癥感染時，DC通過識別PAMP釋放的炎性細胞因子而激活，上調(diào)MHC Ⅱ類的合成而有效地提呈抗原，參與免疫反應(yīng)的啟動和調(diào)節(jié)。還有報道[22]顯示，胸腺肽可以作用于DC細胞亞群的TLR平衡抗炎與促炎細胞因子的產(chǎn)生，增加IL-12、IL-2、干擾素等促炎因子的釋放，同時增加IL-10和調(diào)節(jié)性T細胞的百分比來達到抗炎作用。既往有報道[23]顯示，聯(lián)合或單獨使用胸腺肽可以改善HLA-DR的表達，并減少繼發(fā)感染或二重感染的發(fā)生率，降低重癥感染患者的死亡率。Li等[24]研究顯示，使用胸腺肽α1的免疫調(diào)節(jié)療法可降低重癥感染敗血癥患者的死亡率。

2.5 腸內(nèi)免疫營養(yǎng)劑 腸內(nèi)免疫營養(yǎng)劑成分主要包括機體所需的脂肪酸、谷氨酸、精氨酸等。脂肪酸通過激活膽囊收縮素1(CCK-1)受體，刺激自主神經(jīng)系統(tǒng)后副交感神經(jīng)通過膽堿能神經(jīng)遞質(zhì)與炎性細胞上的煙堿乙酰膽堿受體結(jié)合而減少細胞因子釋放，其中ω-3脂肪酸還能抑制NF-κB的信號通路的激活，減少炎性細胞因子的釋放。谷氨酸可以促進腸系膜增生，增強腸道黏膜免疫作用。精氨酸可以保持腸道黏膜的厚度，保護其腸道的屏障功能。De haan等[25]研究顯示，用CLP誘導(dǎo)敗血癥模型給予腸內(nèi)免疫營養(yǎng)劑后6 h，小鼠血清中IL-10因子濃度較對照組明顯降低，說明腸內(nèi)免疫營養(yǎng)劑可以有效控制重癥感染后期過度的抗炎反應(yīng)。方紅龍等[26]的一項回顧性研究發(fā)現(xiàn)，使用腸內(nèi)免疫營養(yǎng)劑可以有效減少膿毒癥患者急性腎損傷的發(fā)生率。

2.6 IVIG IVIG是一類能與抗原特異性結(jié)合的球蛋白，具有抗體活性，包含可以針對細菌、真菌、病毒等病原體的抗體。IVIG通過抑制DC、嗜中性粒細胞、巨噬細胞、NK細胞等固有免疫細胞的釋放，并促進IL-10等抗炎因子的分泌來調(diào)節(jié)重癥感染患者體內(nèi)免疫失衡的狀態(tài)，還可以通過調(diào)節(jié)CD4+T細胞中調(diào)節(jié)性T細胞從而調(diào)節(jié)B細胞的功能。IVIG不僅能調(diào)節(jié)機體免疫，還可以限制真菌的生長，并指導(dǎo)DC識別真菌抗原并將其遷移到相應(yīng)淋巴結(jié)進行清除。Busani等[27]的一項薈萃分析表明，靜脈注射IVIG可以降低敗血癥患者的死亡率。但Bermejo-Martín等[28]提出，并不是所有敗血癥患者都能通過使用IVIG減少死亡率，只有血漿中免疫球蛋白濃度低于特定閾值才有良好的效果。隨之進行了的一項多中心、前瞻性隊列研究入組了172名嚴重敗血癥患者，并檢測其入院后血漿中免疫球蛋白濃度值，分析后得出患者血漿中IgG1濃度<300 mg/dL、IgM濃度<35 mg/dL、IgA濃度<150 mg/dL與高死亡率有關(guān)，使用IVIG治療有效；同時發(fā)現(xiàn)IgG1濃度<300 mg/dL是敗血癥患者死亡的危險因素。

2.7 多黏菌素B 內(nèi)毒素的產(chǎn)生是感染性休克發(fā)生的起始環(huán)節(jié)，多黏菌素B可以中和內(nèi)毒素的生物毒性，在治療感染性休克中起關(guān)鍵作用。Ono等[29]研究發(fā)現(xiàn)，使用多黏菌素B治療敗血癥模型24 h后其CD4+T細胞數(shù)量增多，而調(diào)節(jié)性T細胞所占比例明顯下降，而HLA-DR表面抗原增加。多黏菌素B可以下調(diào)HMGB1和RAGE表達，減少IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α等促炎細胞因子的“瀑布式”釋放，還可以減少血CD4+T細胞中調(diào)節(jié)性T細胞的百分比，增加單核細胞HLA-DR的表達，達到調(diào)節(jié)免疫的作用。多黏菌素類在治療感染性休克時主要針對革蘭陰性菌(G-)，其細胞膜上的陽離子可以置換G-細胞膜的Ca2+、Mg2+，導(dǎo)致G-細胞膜通透性增高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低甚至破壞，引起細胞內(nèi)成分外滲，最終導(dǎo)致細胞的死亡，但因較高的耐藥率及其較為嚴重的腎毒性及神經(jīng)毒性，以及目前市場上大量新型藥物的問世而使用率逐漸降低。

綜上所述，在重癥感染狀態(tài)下，機體免疫系統(tǒng)將被持續(xù)激活，呈現(xiàn)出“過度免疫”和“免疫抑制”兩種狀態(tài)，此時機體抗炎反應(yīng)與促炎反應(yīng)處于失衡狀態(tài)，機體免疫功能出現(xiàn)紊亂及障礙，而烏司他丁、血必凈注射液、GM-CSF、胸腺肽α1、腸內(nèi)免疫營養(yǎng)劑、IVIG、多黏菌素B等免疫調(diào)節(jié)劑可降低重癥感染患者炎癥因子水平，改善免疫狀態(tài)和預(yù)后，且不增加不良反應(yīng)發(fā)生率。但對于某些類型免疫調(diào)節(jié)劑是否可以減少重癥感染的死亡率仍存在爭議，且目前對于增加免疫調(diào)節(jié)劑的使用劑量或延長其使用天數(shù)是否可以更加有效地提高重癥感染的療效，降低其死亡率缺乏大型的、可靠的實驗數(shù)據(jù)支持，這將是我們今后努力的方向。