兒童肺炎細(xì)胞因子表達(dá)與病原、病情及治療相關(guān)性研究進(jìn)展*

鄧 芳 綜述，舒 暢 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院呼吸中心/國(guó)家兒童健康與疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心/兒童發(fā)育疾病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/兒童發(fā)育重大疾病國(guó)際科技合作基地/兒科學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400014)

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，2017年肺炎造成全世界80萬(wàn)例兒童死亡。雖然疫苗的接種、有效的診斷、抗生素的使用可以降低肺炎的患病率和病死率，但肺炎仍是全世界兒童因感染死亡的主要原因之一。細(xì)胞因子通過(guò)傳遞細(xì)胞間的復(fù)雜信息參與免疫細(xì)胞增殖、分化、活化和效應(yīng)，也是衡量機(jī)體免疫功能的重要指標(biāo)。本文針對(duì)細(xì)胞因子在兒童肺炎發(fā)生發(fā)展中的特點(diǎn)，對(duì)兒童肺炎細(xì)胞因子表達(dá)與病原、病情及治療的相關(guān)性進(jìn)行綜述。

1 細(xì)胞因子與免疫細(xì)胞

一定程度上，機(jī)體可以通過(guò)自身防御屏障和免疫機(jī)制抵御病原體攻擊。細(xì)胞因子在這套防御體系中起重要作用。細(xì)胞因子是免疫細(xì)胞產(chǎn)生的一類(lèi)功能強(qiáng)大的小分子物質(zhì)。一種細(xì)胞因子可由多種免疫細(xì)胞分泌；一種細(xì)胞因子可影響多種細(xì)胞因子及效應(yīng)細(xì)胞，細(xì)胞因子也可反作用于分泌細(xì)胞因子的細(xì)胞，形成復(fù)雜的細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)。

病原體入侵時(shí)，肺泡巨噬細(xì)胞大量增殖活化、產(chǎn)生細(xì)胞因子等炎癥介質(zhì)，進(jìn)而引起炎癥細(xì)胞在炎癥部位浸潤(rùn)。中性粒細(xì)胞是細(xì)胞因子產(chǎn)生和發(fā)揮效應(yīng)的重要環(huán)節(jié)。白細(xì)胞介素-8(IL-8)是較早被認(rèn)識(shí)的中性粒細(xì)胞趨化因子，其可特異性招募中性粒細(xì)胞到達(dá)肺的炎癥部位做出免疫應(yīng)答，也可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、增強(qiáng)炎性反應(yīng)和導(dǎo)致肺損傷[1]。細(xì)胞因子是炎癥發(fā)生發(fā)展的重要介質(zhì)。

2 肺炎中的細(xì)胞因子反應(yīng)

病原體及其產(chǎn)物是細(xì)胞因子應(yīng)答的重要環(huán)節(jié)。新型冠狀病毒肺炎危重患者血清病毒載量與高水平IL-6相關(guān)[2]。在急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)死亡患者中也發(fā)現(xiàn)肺部細(xì)菌負(fù)荷和血液IL-6水平呈正相關(guān)[3]。

細(xì)胞因子是炎癥局部、區(qū)域化產(chǎn)生的：患側(cè)肺支氣管肺泡灌洗液(BALF)中細(xì)胞因子水平顯著高于健側(cè)[4]。局部和全身炎癥免疫反應(yīng)的細(xì)胞因子種類(lèi)和水平不完全一致[5]，循環(huán)中的細(xì)胞因子水平僅在有限程度上反映肺部病情信息。

過(guò)度的炎性反應(yīng)所致肺損傷與免疫細(xì)胞過(guò)度激活和細(xì)胞因子大量釋放密切相關(guān)。重癥肺炎患者體內(nèi)細(xì)胞因子(如IL-6、IL-10等)水平更高[6]。細(xì)胞因子高表達(dá)往往與更嚴(yán)重的疾病狀態(tài)相關(guān)[7]。

重癥肺炎患者體內(nèi)細(xì)胞因子過(guò)度釋放和抗炎細(xì)胞因子相對(duì)不足同時(shí)存在。IL-6和IL-10分別作為促炎、抗炎細(xì)胞因子代表，兩者的相關(guān)性說(shuō)明機(jī)體存在促炎和抗炎的協(xié)調(diào)機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)炎癥免疫反應(yīng)進(jìn)展。但重癥肺炎患者體內(nèi)也存在抗炎細(xì)胞因子相對(duì)不足：重癥肺炎患者體內(nèi)抗炎細(xì)胞因子比率降低，這些患者達(dá)到病情恢復(fù)的療程更長(zhǎng)[8]。IL-10可調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞聚集和細(xì)胞因子產(chǎn)生，進(jìn)而下調(diào)炎性反應(yīng)[9]。IL-10是避免宿主過(guò)度反應(yīng)、保證宿主生存的重要物質(zhì)。高水平細(xì)胞因子介導(dǎo)過(guò)強(qiáng)的炎癥免疫反應(yīng)，而促炎與抗炎細(xì)胞因子失衡說(shuō)明機(jī)體不能恰當(dāng)調(diào)節(jié)防御和損傷的平衡，這兩種機(jī)制都參與了肺炎進(jìn)展和宿主損傷。

3 細(xì)胞因子作為肺炎的生物標(biāo)志物

雖然現(xiàn)有的臨床生物標(biāo)志物如C反應(yīng)蛋白(CRP)、降鈣素原(PCT)有助于肺炎診斷，但對(duì)于兒童肺炎病原和病情嚴(yán)重程度的判斷仍有一定難度[10]。WANG等[11]指出，肺部微生物群落與細(xì)胞因子表達(dá)顯著相關(guān)。

3.1細(xì)胞因子作為細(xì)菌性肺炎的生物標(biāo)志物 一項(xiàng)515例兒童肺炎的前瞻性研究顯示，血液IL-6≥93.0 pg/mL(AUC 0.997，靈敏度100.00%，特異度99.14%)對(duì)細(xì)菌性肺炎有診斷價(jià)值[12]。在5歲以下肺炎患者中，IL-6是肺炎鏈球菌感染的獨(dú)立預(yù)測(cè)指標(biāo)[13]，ROC曲線下血液IL-6>12.5 pg/mL，AUC 0.74(0.82～0.95)，預(yù)測(cè)肺炎鏈球菌感染靈敏度為76.3%，特異度為63.3%，陰性預(yù)測(cè)值為90%。VALIM等[14]檢測(cè)了56個(gè)蛋白質(zhì)標(biāo)志物，結(jié)合珠蛋白、IL-10、金屬蛋白酶組織抑制因子1蛋白質(zhì)組合創(chuàng)建分類(lèi)樹(shù)模型可以準(zhǔn)確區(qū)分出細(xì)菌感染肺炎患兒，其靈敏度和特異度均高于80%。

3.2細(xì)胞因子作為病毒性肺炎的生物標(biāo)志物 WANG等[11]發(fā)現(xiàn)，較肺炎支原體相比，兒童腺病毒肺炎與BALF中IL-5、IL-6、IL-8、IL-10表達(dá)水平具有顯著正相關(guān)性。BOHMWALD 等[15]指出，呼吸道合胞病毒肺炎上調(diào)肺組織IL-4、IL-6、IL-9、IL-13、IL-17及腫瘤壞死因子α(TNF-α)表達(dá)，而抑制IL-10及γ-干擾素(IFN-γ)水平。

3.3細(xì)胞因子作為肺炎支原體肺炎的生物標(biāo)志物 ZHOU等[12]的研究顯示,血液IL-6/IL-10值>0.8(靈敏度90.3%，特異度88.0%)能從病毒性肺炎中鑒別出肺炎支原體肺炎。一項(xiàng)385例肺炎支原體肺炎(MPP)患兒和321例病原體不明肺炎患兒的多元logistic回歸分析研究中，血液IL-6、IL-10及IFN-γ升高是MPP的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，ROC曲線下臨界值分別為30、5、18 pg/mL，靈敏度和特異度分別為58.4%和74.5%、53.8%和51.1%、43.8%和80.3%[16]。另一項(xiàng)526例MPP患兒的研究發(fā)現(xiàn)，血液IL-2(<4.5 pg/mL)、IL-4(>2.5 pg/mL)、IL-10(>3.0 pg/mL)、IFN-γ(>5.5 pg/mL)可以預(yù)測(cè)肺炎支原體(MP)感染，靈敏度和特異度均高于80%，其中IL-4的特異度為100%[17]。2018年一項(xiàng)meta分析(2 422名MPP兒童和454名健康兒童)顯示，MPP患兒血液TNF-α水平較健康兒童高22.5 pg/mL[18]。

ZHANG等[19]比較了180例MPP患兒血液細(xì)胞因子(IL-6、IL-10、IFN-γ)水平，發(fā)現(xiàn)難治性支原體肺炎(RMPP)細(xì)胞因子水平均明顯升高；logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)IL-10、IFN-γ升高是RMPP的高危因素；ROC曲線分析中，IL-10≥3.65 pg/mL(AUC 0.751，靈敏度87.7%，特異度49.6%)、IFN-γ≥29.05 pg/mL(AUC 0.739，靈敏度46.2%，特異度94.8%)均能預(yù)測(cè)RMPP。634例MPP患兒的回顧性分析中，ROC曲線下IL-6≥14.75 pg/mL、IL-10≥4.65 pg/mL和IFN-γ≥15.50 pg/mL(AUC分別為0.758、0.722、0.724,靈敏度分別為83.5%、75.9%、55.7%,特異度分別為63.4%、61.0%、84.6%)均能預(yù)測(cè)RMPP；多重logistic回歸分析顯示IL-6與RMPP相關(guān)性較IL-10、IFN-γ更高[20]。ZHAO等[21]提出血液IL-17A>10.8 pg/mL能預(yù)測(cè)兒童RMPP，AUC為0.822(0.746～0.897)，靈敏度為77.8%，特異度為77.1%。CHOI 等[22]的研究指出血液IL-18(≥360 pg/mL，靈敏度93%，特異度70%)是預(yù)測(cè)兒童RMPP的重要指標(biāo)。LI等[23]的分析還顯示BALF中TNF-α(>68.25 pg/mL，AUC 0.824，約登指數(shù)0.692)鑒別RMPP的能力高于IL-6。

3.4細(xì)胞因子作為肺炎嚴(yán)重程度的生物標(biāo)志物 大量研究證實(shí)部分細(xì)胞因子(如IL-6、IL-10、TNF-α)水平與肺炎病情嚴(yán)重程度相關(guān)。一項(xiàng)25例肺炎患兒前瞻性研究動(dòng)態(tài)檢測(cè)了入院第1、3、8天血液中IL-6、IL-10水平[24]，結(jié)果顯示IL-6/IL-10值是衡量病情的重要指標(biāo)；尤其住院第3天，89%病情危重患兒的IL-6/IL-10值>5.0。德國(guó)一項(xiàng)62例肺炎兒童的研究發(fā)現(xiàn)，在入院第1、5天，血液IL-8、IL-10、TNF-α、IFN-γ水平均顯著高于健康對(duì)照組，在重癥和發(fā)生肺內(nèi)并發(fā)癥的患兒中血液IL-10、TNF-α也顯著升高[25]。5歲以下需機(jī)械通氣的重癥肺炎患兒血液IL-6顯著升高，并且升高的IL-6水平與病死率呈顯著正相關(guān)[7]。

4 細(xì)胞因子與肺炎治療候選藥物

中國(guó)《新型冠狀病毒診療方案》(試行第七版)建議在IL-6水平升高的新型冠狀病毒肺炎危重患者中推薦試用托珠單抗治療。研究顯示托珠單抗給部分新型冠狀病毒肺炎危重患者帶來(lái)有益效果[26]，但總體來(lái)說(shuō)使用經(jīng)驗(yàn)有限。由于細(xì)胞因子的多效性和細(xì)胞因子通路的復(fù)雜性，針對(duì)細(xì)胞因子靶點(diǎn)的研究和方案大多還處于初級(jí)階段，這些方法是否能夠用于急性肺炎患者的治療或預(yù)防目前尚無(wú)定論，還需要在更多的試驗(yàn)和臨床研究中探討和驗(yàn)證。

通過(guò)降低重癥肺炎患者體內(nèi)細(xì)胞因子水平來(lái)改善炎性反應(yīng)成為新的治療方向。他汀類(lèi)藥物可調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞功能和減少細(xì)胞因子(如IL-1β、IL-6、IL-8)表達(dá)，達(dá)到免疫調(diào)節(jié)的作用，改善肺炎患者的預(yù)后[27]。烏司他丁可降低ARDS患者體內(nèi)IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α水平和改善患者氧合情況，并降低病死率[28]。N-乙酰半胱氨酸可降低肺炎患者TNF-α水平、增強(qiáng)抗氧化能力[29]。補(bǔ)鋅可提升5歲以下肺炎兒童體內(nèi)IFN-γ、IL-2水平，更快改善臨床癥狀[30]。這些具有免疫調(diào)節(jié)作用的藥物在調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)方面似乎有新的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

細(xì)胞因子具有多效性，在免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用。細(xì)胞因子參與了肺炎的發(fā)生、發(fā)展，是炎癥免疫反應(yīng)的重要環(huán)節(jié)。不同致病微生物所致炎癥免疫反應(yīng)不同，體內(nèi)細(xì)胞因子模式也不盡相同。目前的證據(jù)支持細(xì)胞因子譜成為兒童肺炎病原、病情及治療的重要生物標(biāo)志物。但細(xì)胞因子的提示作用有限，一方面，建議聯(lián)合其他生物標(biāo)志物和疾病評(píng)分系統(tǒng)來(lái)獲取更多更真實(shí)的疾病信息；另一方面，還需要進(jìn)行大量的工作和研究促進(jìn)細(xì)胞因子有效地應(yīng)用于臨床實(shí)踐。抑制過(guò)度的炎性反應(yīng)和調(diào)節(jié)促炎與抗炎細(xì)胞因子的平衡是治療的新思路，具有免疫調(diào)節(jié)的藥物值得被考慮。目前細(xì)胞因子靶點(diǎn)相關(guān)途徑尚未用于肺炎的治療，未來(lái)這可能成為重癥患者的潛在治療手段。