膿毒癥免疫抑制機制及免疫調(diào)理治療新進展

陳建平，李小悅，傅明

(1.遵義醫(yī)科大學第五附屬(珠海)醫(yī)院重癥醫(yī)學科，廣東 珠海 519100； 2.桂林醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院急診科，廣西 桂林 541199)

膿毒癥是機體對感染反應失控導致的器官功能障礙，是危重癥患者主要死亡原因之一，嚴重影響危重癥患者的預后[1]。據(jù)統(tǒng)計，2017年全球新發(fā)膿毒癥病例4 890萬例，死亡1 100萬例，占全球死亡病例的19.7%[2]。自2002年啟動“拯救膿毒癥運動”以來，膿毒癥的基礎(chǔ)與臨床研究均取得了一定進展，但膿毒癥的發(fā)病率和病死率并未顯著降低[3]，可能與膿毒癥患者發(fā)生免疫抑制有關(guān)。免疫功能紊亂是膿毒癥發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵，主要表現(xiàn)為促炎反應與抑炎反應失衡。促炎反應可引起炎癥因子風暴，而抑炎反應可導致免疫抑制，免疫抑制是導致機體發(fā)生繼發(fā)性感染的重要因素，也是導致膿毒癥患者預后不良的關(guān)鍵[4-5]。膿毒癥免疫抑制的發(fā)生、發(fā)展主要表現(xiàn)為抗炎細胞因子、免疫細胞及免疫共刺激抑制分子的改變。目前，臨床主要應用包括胸腺肽α1、白細胞介素(interleukin，IL)-7、氧化磷脂、壞死磺酰胺和高遷移率族蛋白1(high mobility group box-1 protein，HMGB1)抗體在內(nèi)的細胞焦亡通路相關(guān)抗體以及抗程序性細胞死亡受體1(programmed cell death receptor 1，PD-1)和程序性細胞死亡配體1(programmed cell death-ligand 1，PD-L1)抗體等進行治療?，F(xiàn)就膿毒癥免疫抑制機制及免疫調(diào)理治療新進展予以綜述。

1 膿毒癥與免疫抑制

膿毒癥免疫抑制主要涉及先天性免疫系統(tǒng)和適應性免疫系統(tǒng)，表現(xiàn)為抗炎細胞因子釋放增加、免疫細胞凋亡、人類白細胞DR抗原(human leukocyte antigen-DR，HLA-DR)表達減少、細胞焦亡以及PD-1和PD-L1表達增加等。

1.1抗炎細胞因子釋放增加 抗炎細胞因子主要包括IL-4、IL-10和IL-37。IL-4由活化的T細胞和肥大細胞產(chǎn)生和分泌，其生物學特性主要包括：①誘導CD4+T細胞分化為輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)2；②通過正反饋促進自身分泌，同時刺激其他抗炎細胞因子釋放，發(fā)揮抑制促炎細胞因子釋放的生物學效應[6]。Gao等[7]研究發(fā)現(xiàn)，IL-4參與了膿毒癥小鼠幼稚T細胞分化為Th2細胞的過程，而給予IL-4抗體可以阻斷Th2細胞生成。Song等[8]研究發(fā)現(xiàn)，盲腸結(jié)扎穿孔小鼠脾臟Th2細胞的IL-4和IL-10釋放增加，同時IL-2和γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)等促炎細胞因子釋放受到抑制，予以IL-4單克隆抗體可顯著抑制IL-4和IL-10釋放，同時恢復IL-2和IFN-γ等促炎細胞因子釋放。IL-10主要由單核巨噬細胞和Th2細胞分泌，其生物學特性主要包括：①抑制T細胞增殖和免疫效應功能；②抑制促炎細胞因子釋放；③促進調(diào)節(jié)性T細胞、骨髓來源的抑制性細胞等免疫抑制細胞增殖[9]。Mazer等[10]研究發(fā)現(xiàn)，IL-10可以抑制膿毒癥小鼠單核細胞腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)表達，給予IL-10抗體可促進單核細胞TNF-α和Th1細胞IFN-γ的釋放。Bah等[11]研究發(fā)現(xiàn)，IL-10可以通過誘導鈣結(jié)合蛋白的表達，促進膿毒癥小鼠骨髓來源的抑制性細胞增殖，在膿毒癥晚期增強免疫抑制。Poujol等[12]的研究表明，IL-10可抑制膿毒癥患者T細胞增殖、減少效應細胞因子分泌，同時促進調(diào)節(jié)性T細胞增殖，發(fā)揮免疫抑制作用。IL-37是IL-1細胞因子家族中的一個獨特成員，也是免疫反應和炎癥的抑制劑，其由免疫和非免疫細胞產(chǎn)生，可抑制促炎細胞因子釋放和抗原呈遞[13]。Wang等[14]發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患者的IL-37表達顯著增加，可抑制促炎細胞因子增殖和釋放，且與炎癥反應嚴重程度密切相關(guān)。另有研究發(fā)現(xiàn)，IL-37可顯著下調(diào)膿毒癥小鼠主要組織相容性復合體Ⅱ類分子和CD86的表達，抑制抗原呈遞，表明IL-37在膿毒癥中具有免疫抑制作用[15]。

1.2免疫細胞凋亡增加 細胞凋亡是指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定由基因控制的細胞自主、有序的死亡。膿毒癥細胞凋亡途徑主要包括外源性和內(nèi)源性兩種。在外源性途徑中，首先通過Fas/Fas配體通路激活胱天蛋白酶(caspase)8，進而激活caspase-3，發(fā)揮細胞凋亡生物學效應；在內(nèi)源性途徑中，首先細胞色素C與凋亡蛋白酶激活因子1形成多聚體，然后caspase-9與多聚體結(jié)合形成凋亡小體并被激活，最終激活caspase-3，發(fā)揮細胞凋亡生物學效應；內(nèi)源性途徑受B細胞淋巴瘤/白血病-2(B-cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2)家族成員調(diào)節(jié)，通過促凋亡蛋白Bim(Bcl-2 interacting mediator of cell death)加速細胞凋亡，同時通過抗凋亡蛋白(如Bcl-2)抑制細胞凋亡[16-17]。Li等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在盲腸結(jié)扎和穿刺形成的膿毒癥小鼠模型中，F(xiàn)as、caspase-3、caspase-8、caspase-9的表達水平均顯著升高，CD4+/CD8+T淋巴細胞和CD19+B淋巴細胞的表達水平則顯著降低。Reséndiz-Martínez等[19]通過對膿毒癥患兒與健康者的對比分析發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患兒外周血中單核細胞凋亡和Fas的表達均增加，且細胞凋亡水平與Fas的表達呈正相關(guān)。Luan等[20]研究發(fā)現(xiàn)，盲腸結(jié)扎膿毒癥小鼠模型的細胞色素C、Bim、caspase-3、caspase-8、caspase-9等的表達水平均顯著升高，Bcl-2的表達水平則顯著降低，促進了T細胞凋亡。

1.3HLA-DR表達減少 HLA-DR是主要組織相容性復合體Ⅱ類分子，包含分子量為36 000的α亞基和分子量為27 000的β亞基，主要表達于單核細胞、自然殺傷細胞、巨噬細胞等先天性免疫細胞、B淋巴細胞以及以活化T淋巴細胞為代表的獲得性免疫細胞[21]。研究證實，HLA-DR是評估膿毒癥患者免疫狀態(tài)的良好指標，與臨床不良預后密切相關(guān)[22]。目前認為，HLA-DR水平低于30%即提示存在免疫抑制[23]。Winkler等[24]研究證實，在重癥監(jiān)護病房中確診為膿毒癥患者的HLA-DR水平較未感染的術(shù)前患者降低70%，且HLA-DR水平與患者順序器官衰竭評分呈負相關(guān)。Zhuang等[25]研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患者的HLA-DR水平與臨床不良預后和免疫抑制均呈負相關(guān)。Zhou等[26]證實，與假手術(shù)的小鼠相比，經(jīng)過盲腸結(jié)扎和穿刺小鼠的HLA-DR水平顯著降低。

1.4免疫細胞焦亡增加 細胞焦亡是一種程序性細胞死亡，表現(xiàn)為質(zhì)膜完整性缺失、細胞膨脹破裂，隨之胞內(nèi)物質(zhì)流出，激活炎癥反應。膿毒癥免疫細胞焦亡主要通過經(jīng)典通路與非經(jīng)典通路發(fā)揮生物學效應。其中，經(jīng)典通路通過炎癥小體激活caspase-1，活化的caspase-1一方面促進炎癥因子(IL-1β、IL-18等)和HMGB1的表達，募集炎癥細胞聚集，擴大炎癥反應；另一方面切割并激活消皮素D，消皮素D轉(zhuǎn)位到細胞膜上形成孔洞，導致細胞焦亡；非經(jīng)典通路通過細菌脂多糖與caspase-4、caspase-5、caspase-11結(jié)合，激活caspase-1和消皮素D，導致細胞焦亡[27-28]。Wang等[29]發(fā)現(xiàn)，與健康者相比，創(chuàng)傷后膿毒癥患者的caspase-1表達水平，caspase-1誘導的外周血單核細胞凋亡百分比及IL-18水平均顯著升高，而單核細胞凋亡的百分比可預測創(chuàng)傷后敗血癥的發(fā)生。Salvamoser等[30]研究顯示，脂多糖誘導的膿毒癥小鼠的caspase-1和caspase-11水平均上調(diào)，巨噬細胞caspase-1表達增加，而敲除caspase-1和caspase-11基因的小鼠caspase-1和caspase-11表達缺乏，導致小鼠對膿毒癥休克的耐受性增加，小鼠病死率降低。Chen等[31]通過實驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)HMGB1處理的膿毒癥小鼠骨髓源性巨噬細胞活性受到抑制，導致IL-1β和IL-18釋放增加，而敲除小鼠的caspase-11和消皮素D基因可改善巨噬細胞活性，抑制IL-1β和IL-18釋放。

1.5PD-1表達增加 PD-1是一種 Ⅰ 型跨膜糖蛋白，屬于CD28家族，主要表達于活化的T細胞和B細胞。T細胞表面的PD-1與抗原呈遞細胞表面的PD-L1結(jié)合可導致T細胞衰竭，主要表現(xiàn)為效應T細胞功能減弱、細胞因子分泌減少、細胞增殖能力受到抑制，當PD-1的表達增加時，提示膿毒癥患者臨床預后不良[32]。Chang等[33]發(fā)現(xiàn)，T細胞表面的PD-1可促進T細胞凋亡，且與T細胞衰竭呈正相關(guān)，而給予PD-1抗體可逆轉(zhuǎn)T細胞衰竭。膿毒癥患者T細胞表面的PD-1表達增加，可抑制TNF-α等細胞因子分泌，而給予PD-1抗體可促進TNF-α釋放[34]。Patsoukis等[35]的研究顯示，PD-1和PD-L1可以通過抑制磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白激酶B和小G蛋白-促分裂原活化的蛋白激酶-胞外信號調(diào)節(jié)激酶通路阻斷細胞周期進程，從而抑制T淋巴細胞增殖。Shao等[36]研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥休克患者T細胞中的PD-1表達與臨床不良預后相關(guān)，是患者28 d全因死亡的獨立危險因子。Patera等[37]研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥休克患者中性粒細胞和單核細胞中PD-1、PD-L1的表達水平均顯著高于對照者(重癥監(jiān)護病房中未感染患者)，且PD-1、PD-L1的表達水平與膿毒癥嚴重程度及病死率均呈正相關(guān)。

2 膿毒癥與免疫調(diào)理

2.1胸腺肽α1 胸腺肽α1由胸腺分泌，不僅可提升細胞免疫力，而且具有抗炎及抗氧化等特性。臨床研究證實，胸腺肽α1既有促炎作用，又有抑炎作用，具有雙向調(diào)節(jié)免疫的功能，可根據(jù)機體免疫狀態(tài)抑制全身炎癥反應或提升免疫力[38]。Wu等[39]通過多中心、單盲、隨機、對照試驗發(fā)現(xiàn)，胸腺肽α1可提高嚴重膿毒癥患者的免疫能力，降低28 d全因病死率。Liu等[40]研究發(fā)現(xiàn)，胸腺肽α1聯(lián)合烏司他丁治療膿毒癥可抑制患者促炎細胞因子分泌，縮短呼吸機機械通氣周期，減少血管活性藥物的使用劑量和時間，提高28 d生存率。Feng等[41]研究發(fā)現(xiàn)，胸腺肽α1聯(lián)合烏司他丁治療嚴重膿毒癥可降低患者28 d和90 d病死率，但單獨使用胸腺肽α1僅可降低患者28 d病死率。Liu等[38]研究發(fā)現(xiàn)，胸腺肽α1可通過調(diào)節(jié)炎癥反應降低膿毒癥患者的病死率。

2.2IL-7 IL-7是一種有效的抗凋亡細胞因子，可增強免疫效應細胞的功能，對促進淋巴細胞增殖至關(guān)重要[42]。Ammer-Herrmenau等[43]研究發(fā)現(xiàn)，IL-7可迅速恢復膿毒癥小鼠CD4+和CD8+T細胞數(shù)量，但小鼠的遠期病死率并無顯著改善。IL-7在臨床應用中安全有效，既可促進膿毒癥患者T細胞、中性粒細胞和單核細胞增殖，又可降低IL-7受體表達，進一步提高患者免疫力[44]。Thampy等[45]發(fā)現(xiàn)，與抗PD-L1抗體相比，IL-7可更有效地增加膿毒癥患者IFN-γ的分泌，逆轉(zhuǎn)T細胞功能障礙，進一步改善患者免疫狀態(tài)，但不能顯著改變病死率。Remy等[46]的研究顯示，IL-7離體給藥可恢復新型冠狀病毒肺炎患者T細胞IFN-γ的產(chǎn)生，促進CD4+和CD8+T細胞增殖，恢復患者適應性免疫功能。綜上可知，IL-7能夠促進淋巴細胞增殖，恢復患者適應性免疫功能，且安全有效，但其改善膿毒癥患者預后的作用還需進一步驗證。

2.3細胞焦亡通路相關(guān)抑制劑 越來越多的證據(jù)表明，膿毒癥期間過度細胞焦亡可加速內(nèi)毒素休克和微循環(huán)衰竭的發(fā)展，而焦亡靶向治療可能有助于限制膿毒癥病理性炎癥的發(fā)展[29,47-48]。目前，細胞焦亡通路相關(guān)抑制劑主要包括氧化磷脂、壞死磺酰胺及HMGB1抗體等，應用細胞焦亡通路相關(guān)抑制劑可提高免疫力，增加膿毒癥小鼠的存活率[49]。氧化磷脂是一種caspase抑制劑，與caspase結(jié)合可抑制細胞焦亡。Chu等[50]研究發(fā)現(xiàn)，氧化磷脂能夠與caspase-4和caspase-11結(jié)合，競爭性抑制脂多糖誘導小鼠的細胞焦亡、IL-1β釋放以及膿毒癥休克的發(fā)生。Rathkey等[51]研究發(fā)現(xiàn)，壞死磺酰胺是混合譜系激酶結(jié)構(gòu)域樣蛋白抑制劑，能夠結(jié)合消皮素D并抑制其寡聚，從而預防孔洞形成，抑制巨噬細胞和單核細胞焦亡，顯著提高膿毒癥休克小鼠模型的存活率。HMGB1是人類膿毒癥治療的另一個潛在靶標。Stevens等[52]研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥模型小鼠的血漿HMGB1水平與細胞焦亡呈正相關(guān)，予抗HMGB1抗體可以促進巨噬細胞和樹突狀細胞增殖，增強對繼發(fā)性細菌感染的抵抗力，提高小鼠的存活率。因此，未來可針對典型或非典型炎癥小體通路制訂抑制焦亡策略，為膿毒癥患者的治療提供新思路。

2.4抗PD-1和抗PD-L1抗體 抗PD-1和抗PD-L1抗體在膿毒癥免疫抑制期具有關(guān)鍵作用。抗PD-1和抗PD-L1抗體可阻斷PD-1/PD-L1通路，抑制淋巴細胞凋亡，增加T細胞、B細胞及固有免疫細胞的存活數(shù)量，減少IL-10等抑制性炎癥因子釋放，進而改善免疫抑制狀態(tài)[53]。Brahmamdam等[54]研究發(fā)現(xiàn)，抗PD-1抗體可抑制膿毒癥小鼠淋巴細胞和樹突狀細胞耗竭，阻斷細胞凋亡，提高小鼠存活率。Zhang等[55]研究發(fā)現(xiàn)，抗PD-L1抗體可顯著增加盲腸結(jié)扎和穿刺小鼠模型的存活率，促進TNF-α和IL-6分泌，抑制IL-10分泌，提高細菌清除率。Grimaldi等[56]研究發(fā)現(xiàn)，抗PD-1抗體聯(lián)合IFN-γ治療可增加難治性真菌膿毒癥免疫抑制患者的淋巴細胞數(shù)量和單核細胞中HLA-DR的表達。綜上可知，抗PD-1抗體安全有效，可顯著改善膿毒癥患者免疫抑制狀態(tài)，提高患者存活率。

3 小 結(jié)

目前，膿毒癥的治療主要是根據(jù)Sepsis-3指南[1]采取早期液體復蘇、抗菌藥物使用以及器官支持等標準方案，但在嚴格依照標準方案治療后，膿毒癥患者的病死率仍未顯著降低。隨著臨床對膿毒癥誘導的免疫抑制在器官功能損害與死亡中的重要性的認識以及對膿毒癥患者抗炎細胞因子、免疫細胞凋亡、負性共刺激分子的深入研究，出現(xiàn)了一種新的治療模式即膿毒癥免疫治療。目前臨床在膿毒癥免疫治療方面取得了一定進展，相信隨著研究的深入，未來進一步大量靶向細胞焦亡與凋亡、PD-1/PD-L1通路的臨床試驗，將為膿毒癥患者的治療提供更多選擇。