朱鵬 余躍天 潘純
膿毒癥是指機(jī)體對(duì)感染導(dǎo)致的宿主免疫功能失調(diào)而引起的危及生命的器官功能障礙[1]。全球每年約有3 000萬(wàn)患者罹患膿毒癥,其中約有500萬(wàn)患者死亡。Rhee等[2]的流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在2009~2014年期間美國(guó)409家醫(yī)院的成人住院患者中膿毒癥的發(fā)生率為6%;一項(xiàng)研究通過(guò)對(duì)德國(guó)95家醫(yī)院133個(gè)ICU的調(diào)查發(fā)現(xiàn),ICU膿毒癥的發(fā)生率為12.6%,病死率達(dá)44.3%。免疫功能紊亂是導(dǎo)致膿毒癥預(yù)后不良的主要因素,并且在膿毒癥病情惡化之前,患者的免疫功能已經(jīng)出現(xiàn)變化,其中免疫功能抑制是導(dǎo)致膿毒癥患者不良預(yù)后的主要原因[3]。因此,早期監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)免疫功能的變化有助于預(yù)測(cè)膿毒癥的發(fā)生與發(fā)展[4]。
免疫功能的紊亂是膿毒癥發(fā)病的重要臨床特征。人體的免疫屏障包括皮膚、黏膜及細(xì)胞緊密連接組成的解剖/生理屏障,白細(xì)胞、自然殺傷(NK)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等組成的固有免疫,T細(xì)胞及B細(xì)胞組成的適應(yīng)性免疫,還有抗菌肽、脂多糖(LPS)結(jié)合蛋白、C反應(yīng)蛋白等組成的免疫分子。膿毒癥引起的免疫功能變化包括免疫功能亢進(jìn)和免疫功能抑制。免疫功能亢進(jìn)可直接導(dǎo)致患者器官功能損傷,在數(shù)天或數(shù)周內(nèi)引起死亡,也可由固有免疫功能失調(diào)引起持續(xù)的炎癥反應(yīng)、細(xì)胞因子釋放減少、吞噬作用下降等,進(jìn)而引起反復(fù)的感染、持續(xù)器官功能損傷最終導(dǎo)致不良結(jié)局;免疫功能抑制會(huì)導(dǎo)致適應(yīng)性免疫功能的異常,包括T細(xì)胞功能喪失及增殖下降、淋巴細(xì)胞凋亡、輔助性T細(xì)胞(Th)1向Th2極化等,進(jìn)而引起機(jī)會(huì)性感染的發(fā)生及不良預(yù)后[5]。Boomer等[6]通過(guò)比較膿毒癥與非膿毒癥患者的尸檢結(jié)果發(fā)現(xiàn),膿毒癥死亡患者的脾細(xì)胞在受到抗CD3和CD28刺激5小時(shí)后炎癥因子腫瘤壞死因子(TNF)-α、干擾素(INF)-γ、白細(xì)胞介素(IL)-6和IL-10的分泌量明顯減少,脾細(xì)胞和肺上皮細(xì)胞表面CD4、CD8和人白細(xì)胞細(xì)胞抗原(HLA-DR)的表達(dá)明顯減少甚至缺乏,提示膿毒癥會(huì)引起患者免疫功能抑制,進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)后不良。近年來(lái),隨著對(duì)膿毒癥相關(guān)免疫抑制的認(rèn)識(shí),以膿毒癥相關(guān)免疫抑制為靶點(diǎn)的免疫療法引起越來(lái)越多學(xué)者的重視。
膿毒癥相關(guān)生物標(biāo)志物能夠預(yù)測(cè)膿毒癥免疫功能的變化及相關(guān)臨床預(yù)后。Textori等[7]觀察發(fā)現(xiàn),膿毒癥狀態(tài)下的血漿免疫生物標(biāo)志物水平較生理狀態(tài)明顯升高,并發(fā)現(xiàn)免疫生物標(biāo)志物水平與臨床預(yù)后相關(guān);這表明免疫生物標(biāo)志物可用于膿毒癥的監(jiān)測(cè),并對(duì)臨床具有重要的指導(dǎo)意義。膿毒癥免疫功能的抑制需要借助于免疫細(xì)胞及樹(shù)突狀細(xì)胞的凋亡、活化細(xì)胞表面分子的表達(dá)下降、抑制性T細(xì)胞的增加、抗炎因子釋放的增加等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。經(jīng)典的膿毒癥免疫抑制生物標(biāo)志物檢測(cè)方法包括Toll樣受體(TLR)誘導(dǎo)的TNF反應(yīng)、單核細(xì)胞的HLA-DR、淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)及亞型分析、淋巴細(xì)胞增殖功能、Th1向Th2分化、血漿IL-10水平和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)數(shù)量等。
1.淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)及亞型分析
在通常情況下,機(jī)體對(duì)感染的反應(yīng)為淋巴細(xì)胞數(shù)量增加,而膿毒癥患者往往表現(xiàn)為淋巴細(xì)胞數(shù)量減少。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)死于膿毒癥的患者淋巴細(xì)胞數(shù)量明顯低于存活者[8],相關(guān)研究已經(jīng)證實(shí)膿毒癥患者持續(xù)性淋巴細(xì)胞數(shù)量減少是其28天和1年病死率的預(yù)測(cè)指標(biāo)[9];Hohlstein等[10]發(fā)現(xiàn)淋巴細(xì)胞亞群變化可作為危重癥患者臨床預(yù)后的預(yù)測(cè)指標(biāo),但與膿毒癥無(wú)關(guān);然而有研究發(fā)現(xiàn),CD4+CD27+T細(xì)胞和CD4+CD27-CD28-T細(xì)胞中OX40+細(xì)胞比例可預(yù)測(cè)膿毒癥患者28天死亡率,NK細(xì)胞計(jì)數(shù)>87個(gè)/ml時(shí)可預(yù)測(cè)膿毒癥譫妄,其敏感性及特異性分別為80.2%和80.8%[11-12]。
2.Treg細(xì)胞數(shù)量的改變
Treg細(xì)胞具有免疫無(wú)反應(yīng)性與免疫抑制性兩大特征,可通過(guò)抑制CD4+效應(yīng)T細(xì)胞和抗原提呈細(xì)胞、破壞效應(yīng)T細(xì)胞和B細(xì)胞等途徑發(fā)揮免疫抑制作用[13]。有研究表明IL-33可激活2型固有淋巴樣細(xì)胞,產(chǎn)生IL-4和IL-13,進(jìn)而促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極化,通過(guò)IL-10促進(jìn)Treg細(xì)胞群的擴(kuò)張,經(jīng)Treg細(xì)胞的介導(dǎo),導(dǎo)致膿毒癥相關(guān)免疫抑制[14]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),循環(huán)Treg細(xì)胞百分率的增加與淋巴增殖反應(yīng)的降低顯著相關(guān),提示循環(huán)Treg細(xì)胞的相對(duì)增加可能在膿毒癥休克后的淋巴細(xì)胞無(wú)能中起作用,并可作為膿毒癥后增殖能力下降的替代標(biāo)志物[15]。此外,在膿毒癥小鼠模型中,大腦皮層中浸潤(rùn)的Treg細(xì)胞已被證明可介導(dǎo)神經(jīng)炎癥的消退,緩解膿毒癥小鼠的焦慮/抑郁行為[16],這給膿毒癥腦病的治療提供了新的思路。
3.樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)數(shù)量的減少
DC作為適應(yīng)性免疫應(yīng)答的始動(dòng)者,是誘導(dǎo)T細(xì)胞活化的抗原提呈細(xì)胞,DC數(shù)量下降或功能障礙在膿毒癥相關(guān)免疫抑制過(guò)程中意義重大。膿毒性休克與ICU獲得性感染均已被發(fā)現(xiàn)與DC數(shù)量減少有關(guān)[17],這提示DC數(shù)量減少對(duì)早期識(shí)別膿毒性休克與預(yù)防ICU獲得性感染有重要的價(jià)值。
4.單核細(xì)胞人白細(xì)胞抗原的表達(dá)
單核細(xì)胞人白細(xì)胞抗原是臨床最常用反映免疫功能的指標(biāo),在抗原提呈過(guò)程中起重要作用,其持續(xù)低表達(dá)是膿毒癥相關(guān)免疫抑制的特征。(1)單核細(xì)胞人白細(xì)胞抗原評(píng)估可識(shí)別死亡及繼發(fā)感染高?;颊撸耗摱拘孕菘税l(fā)生48小時(shí)后單核細(xì)胞人白細(xì)胞抗原/CD14+表達(dá)下調(diào)的患者28天病死率顯著增高[18],單核細(xì)胞人白細(xì)胞抗原的表達(dá)下調(diào)與患者醫(yī)院獲得性感染發(fā)病率增高相關(guān)[19]。(2)膿毒性休克發(fā)生后單核細(xì)胞人白細(xì)胞抗原監(jiān)測(cè)可預(yù)測(cè)膿毒癥預(yù)后及指導(dǎo)治療:?jiǎn)魏思?xì)胞人白細(xì)胞抗原的低表達(dá)與膿毒癥的臨床惡化有關(guān)[20],持續(xù)的單核細(xì)胞人白細(xì)胞抗原低表達(dá)可作為免疫調(diào)節(jié)治療指征,并且可預(yù)測(cè)感染性休克患者的不良預(yù)后,約半數(shù)患者可從免疫調(diào)節(jié)治療中獲益。
5.程序性死亡受體-1(PD-1)和程序性死亡受體配體-1(PD-L1)的表達(dá)
PD-1屬于負(fù)性共刺激因子,與PD-L1偶聯(lián),可抑制免疫細(xì)胞活化與增殖,抑制細(xì)胞因子產(chǎn)生。PD-L1/PD-1通路激活可使CD4+和CD8+T細(xì)胞減少,導(dǎo)致膿毒癥相關(guān)免疫抑制[21]。PD-1和PD-L1抗體已被證明可提高膿毒癥動(dòng)物模型的總體存活率,其安全性也在膿毒癥患者臨床試驗(yàn)中得到證實(shí)[22],提示PD-1和PD-L1有望成為膿毒癥治療的潛在靶點(diǎn)。最近研究表明,膿毒癥患者中性粒細(xì)胞上PD-L1可與PI3-K的P85亞基形成復(fù)合物,該復(fù)合物可使AKT磷酸化進(jìn)而延遲中性粒細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致肺損傷和死亡率增加[23];一項(xiàng)前瞻性觀察隊(duì)列研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),膿毒癥患者NK細(xì)胞PD-L1表達(dá)水平升高,其28天死亡率也隨之升高[24], 這提示中性粒細(xì)胞及NK細(xì)胞上PD-L1增加可預(yù)測(cè)患者的不良預(yù)后。
6.免疫相關(guān)因子
免疫相關(guān)因子也可作為免疫功能抑制的生物標(biāo)志物對(duì)膿毒癥患者免疫功能的抑制情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。其中IL-10和微小RNA(microRNA,miR)-155可作為預(yù)測(cè)膿毒癥免疫功能抑制的潛在標(biāo)志物。
(1)IL-10表達(dá)增加
IL-10是由單核巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞分泌的抗炎因子,能夠抑制Th1細(xì)胞合成促炎因子,從而抑制免疫應(yīng)答。IL-10可抑制單核細(xì)胞表面組織相容性復(fù)合物表達(dá),下調(diào)TNF-α表達(dá),抑制巨噬細(xì)胞殺菌活性。近來(lái)研究表明,IL-10可促進(jìn)S100A9核定位,并通過(guò)S100A9誘導(dǎo)miR-21和miR-181b的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)膿毒癥骨髓來(lái)源的抑制性細(xì)胞(MDSC)的增殖和免疫抑制[25-26]。
(2)miR-155的升高
MiR-155是一類小的非編碼RNA,可與靶mRNAs的3’非翻譯區(qū)結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá),并與自身免疫性疾病有關(guān)[27]。一項(xiàng)納入60例膿毒癥患者與30例健康者的研究結(jié)果顯示,膿毒癥患者血清miR-155較健康人群水平顯著升高,且與膿毒癥嚴(yán)重程度呈正比,當(dāng) miR-155>2.47時(shí),患者28天生存率較低[28],此外miR-155抑制劑已被證實(shí)可在盲腸結(jié)扎穿刺法建立小鼠膿毒癥模型中減輕其炎癥反應(yīng)[29],因此,miR-155可作為膿毒癥預(yù)后的生物標(biāo)志物,并可作為膿毒癥治療的潛在靶點(diǎn)。
既往研究認(rèn)為,炎癥反應(yīng)是膿毒癥發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié),炎性標(biāo)志物往往被用于評(píng)估膿毒癥的嚴(yán)重程度,并根據(jù)炎性指標(biāo)的水平制定治療策略。目前發(fā)現(xiàn)免疫失衡才是膿毒癥的根本所在,固有免疫障礙與適應(yīng)性免疫抑制的關(guān)系導(dǎo)致持續(xù)的炎癥是膿毒癥器官功能障礙的關(guān)鍵[30], 但目前對(duì)膿毒癥相關(guān)免疫抑制的了解仍然有限。生物標(biāo)志物的監(jiān)測(cè)有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)膿毒癥相關(guān)免疫抑制,一旦突破,或許可改變膿毒癥治療現(xiàn)狀,帶來(lái)質(zhì)的飛躍。膿毒癥相關(guān)生物標(biāo)志物的監(jiān)測(cè)已經(jīng)開(kāi)展,并在評(píng)估免疫狀態(tài)中顯示出良好的應(yīng)用前景,但目前僅小部分應(yīng)用于臨床,大部分反映免疫抑制的標(biāo)志物仍處于實(shí)驗(yàn)室階段,且檢測(cè)方法存在異質(zhì)性,臨床及基礎(chǔ)研究有待進(jìn)一步推進(jìn)。此外單一的標(biāo)志物難以完全反映膿毒癥免疫抑制狀態(tài)的全貌,臨床需要聯(lián)合監(jiān)測(cè)。
綜上所述,膿毒癥相關(guān)免疫抑制在膿毒癥致病過(guò)程中起重要的作用,部分免疫細(xì)胞、免疫分子及微小RNA可作為膿毒癥相關(guān)免疫抑制的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。其中一些膿毒癥相關(guān)免疫抑制生物標(biāo)志物有望成為膿毒癥治療的潛在靶點(diǎn),或有助于預(yù)測(cè)膿毒癥的臨床預(yù)后,但目前由于技術(shù)的限制,臨床未能廣泛應(yīng)用,生物標(biāo)志物及其監(jiān)測(cè)手段仍需進(jìn)一步研究。