膿毒癥中CD4+T淋巴細(xì)胞凋亡的研究進(jìn)展

黃麗 綜述 曹殿青 審校

1.廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東 湛江 524000；2.廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院麻醉科，廣東 湛江 524000

膿毒癥(sepsis)是由于宿主炎癥反應(yīng)失調(diào)引起的危及生命的器官功能障礙[1]，并且集合了感染及非感染性疾病的共同病理生理過(guò)程，是重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU)及急診科死亡率高的主要原因之一，可導(dǎo)致急性心功能衰竭、腎損傷、肺損傷，甚至多器官功能障礙(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)[2]。在美國(guó)，每年有70余萬(wàn)的膿毒癥患者，死亡率接近30%[3]；德國(guó)的一項(xiàng)研究顯示重度膿毒癥及膿毒癥休克患者的ICU和醫(yī)院死亡率分別為44.3%和50.9%[4]。目前的研究正在不斷更新治療膿毒癥新型的方法及策略，但臨床療效仍不盡人意，臨床病死率仍然居高不下。逐漸地，人們發(fā)現(xiàn)CD4+T淋巴細(xì)胞在免疫系統(tǒng)功能中起著關(guān)鍵作用，如介導(dǎo)病原體的適應(yīng)性免疫、自身免疫疾病、哮喘、過(guò)敏反應(yīng)及腫瘤免疫等[5]。細(xì)胞凋亡(cell apoptosis)是高度有序的細(xì)胞死亡過(guò)程，對(duì)細(xì)胞的正常發(fā)育和內(nèi)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。細(xì)胞凋亡的過(guò)度異常與免疫息息相關(guān)，機(jī)體免疫系統(tǒng)中CD4+T細(xì)胞的發(fā)育和生理功能與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。免疫反應(yīng)細(xì)胞的凋亡參與膿毒癥器官功能的損害及臨床病死率的增加[6]，在膿毒癥發(fā)生后，機(jī)體中的淋巴細(xì)胞如CD4+T細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)凋亡增快及增加的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致其數(shù)量逐漸減少。隨著重癥監(jiān)護(hù)管理和目標(biāo)導(dǎo)向干預(yù)的發(fā)展，早期膿毒癥死亡率減少，促使人們尋找膿毒癥引起的免疫功能[7]。膿毒癥在免疫系統(tǒng)方面的機(jī)制日益被了解，人們逐漸意識(shí)到膿毒癥CD4+T 細(xì)胞的凋亡的重要作用，因此本文就膿毒癥中CD4+T細(xì)胞凋亡進(jìn)展的這一熱點(diǎn)展開(kāi)綜述。

1 膿毒癥與CD4+T淋巴細(xì)胞凋亡

先前的研究表明淋巴細(xì)胞凋亡的變化是膿毒癥機(jī)體中主要的病變之一[8]，并且在多種疾病的發(fā)生及發(fā)展中有著重要的作用。已知多數(shù)內(nèi)毒素、部分外毒素和幾乎所有細(xì)菌會(huì)引起機(jī)體CD4+T細(xì)胞凋亡，甚至導(dǎo)致機(jī)體免疫功能降低。據(jù)相關(guān)研究，膿毒癥時(shí)炎癥因子的過(guò)度釋放以及CD4+T 細(xì)胞的大量激活是CD4+T 細(xì)胞發(fā)生凋亡的主要原因[9]。幾乎所有死于膿毒癥患者的脾臟中高度一致表現(xiàn)為：CD4+T細(xì)胞耗竭，殘余T 細(xì) 胞 分 泌 干 擾 素 -γ (IFN-γ)和 腫 瘤 壞 死 因 子(TNF-α)能力下降，CD4+T 淋巴細(xì)胞上細(xì)胞程序性死亡受體1(PD1)表達(dá)增加及CD127(IL-7 受體α-chain)表達(dá)減少[10]。膿毒癥時(shí)細(xì)胞凋亡導(dǎo)致免疫細(xì)胞的免疫功能低下，大量T 細(xì)胞、抗原呈遞細(xì)胞(APC)、自然殺傷細(xì)胞(NK)的凋亡使得機(jī)體免疫處于無(wú)應(yīng)答狀態(tài)，免疫功能受到極大影響。機(jī)體CD4+T 淋巴細(xì)胞的凋亡程度是維持適應(yīng)性免疫穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因素，它與隨后的免疫抑制發(fā)生的免疫不應(yīng)答密切相關(guān)。膿毒癥時(shí)，大量的免疫細(xì)胞特別是CD4+T 淋巴細(xì)胞會(huì)發(fā)生凋亡，嚴(yán)重?fù)p壞機(jī)體的抵抗病原體的免疫功能，促進(jìn)了細(xì)菌經(jīng)多種途徑移動(dòng)至體循環(huán)，從而使全身炎癥反應(yīng)持續(xù)，并誘發(fā)繼發(fā)性感染甚至死亡，這提示CD4+T淋巴細(xì)胞的凋亡可能是機(jī)體加快膿毒癥的發(fā)展的重要因素[11]。

2 CD4+T淋巴細(xì)胞在膿毒癥中的凋亡途徑

探索膿毒癥CD4+T 淋巴細(xì)胞的凋亡途徑及明確影響細(xì)胞凋亡的各種因素，為發(fā)現(xiàn)新手段提供新的治療靶點(diǎn)，對(duì)于減少過(guò)度CD4+T細(xì)胞凋亡以及預(yù)防膿毒癥的進(jìn)展有十分重要的意義。越來(lái)越多的研究表明，葡萄糖代謝的程序調(diào)節(jié)T細(xì)胞(CD4+T及CD8+T細(xì)胞)的葡萄糖攝取、激活和分化，導(dǎo)致糖酵解的增加，凋亡增加[12]。同時(shí)有研究表明，線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等亞細(xì)胞器功能障礙與膿毒癥嚴(yán)重程度及預(yù)后密切相關(guān)[13-14]。

2.1 葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酶(Glucose transporter 1，Glut1)/糖酵解途徑 Glut1 是T 細(xì)胞主要的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，對(duì)細(xì)胞的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。Glut1是PI3K-AKT信號(hào)通路的下游靶點(diǎn)，其激活后促使Glut1 從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上，促進(jìn)葡萄糖的攝取和代謝，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡增加。在體內(nèi)CD4+T 細(xì)胞的活化、Teff 擴(kuò)增和存活的代謝重編程過(guò)程中都需要Glut1 的參與[15]。此外，Glut1 是 CD4+T 細(xì)胞激活的標(biāo)記物，對(duì)CD4+T 細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、增殖、激活和免疫功能至關(guān)重要[16]。并且研究發(fā)現(xiàn)，CD4+T 細(xì)胞時(shí)糖酵解代謝增加與感染異常高的免疫激活水平和低CD4+T細(xì)胞計(jì)數(shù)有關(guān)[17]，至少部分原因是這些細(xì)胞的“代謝衰竭”。當(dāng)CD4+T細(xì)胞激活后，Glut1被轉(zhuǎn)移到CD4+T細(xì)胞表面。這發(fā)生在對(duì)PI3K-Akt通路的激活的反應(yīng)中，而該通路觸發(fā)了Glut1 從細(xì)胞質(zhì)池到細(xì)胞表面的募集。CD4+T 細(xì)胞激活后會(huì)使Glut1 的表達(dá)及葡萄糖的攝取增加，同時(shí)伴隨著糖酵解及細(xì)胞凋亡的增加。Glut1在CD4+T淋巴細(xì)胞的表面表達(dá)增加，促進(jìn)大量葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)至T 細(xì)胞內(nèi)，參與有氧糖酵解快速供能以滿足激活T 細(xì)胞的能量需求[18-19]。在帶有死亡結(jié)構(gòu)域的Fas相關(guān)蛋白(FADD)敲除的胸腺細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了Akt信號(hào)的異常轉(zhuǎn)導(dǎo)，部分原因是Glut1表達(dá)下降，細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取相應(yīng)減少，凋亡增加，細(xì)胞數(shù)量減少。

2.2 線粒體途徑 真核生物進(jìn)行有氧呼吸主要發(fā)生在線粒體，它具有氧化磷酸化、能量代謝、傳遞電子、儲(chǔ)存Ca2+等生理功能，對(duì)機(jī)體淋巴細(xì)胞的凋亡有一定作用。線粒體通過(guò)自身感知凋亡信號(hào)并釋放細(xì)胞色素C (Cyt C)核酸內(nèi)切酶及凋亡介導(dǎo)因子等誘發(fā)Caspase-3 的激活，從而降解相關(guān)的蛋白，最終導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡。研究表明，線粒體外膜蛋白絲裂霉素?cái)⊙Y2 (Mfn2)與CD4+T 細(xì)胞的凋亡和代謝相關(guān)。近來(lái)YING等[20]在體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)膿毒癥模型的脾臟CD4+T細(xì)胞Mfn2表達(dá)增加及細(xì)胞凋亡增加這一現(xiàn)象，表明了Mfn2 在膿毒癥CD4+T 細(xì)胞凋亡中的重要作用，此外說(shuō)明了膿毒癥后Mfn2 通過(guò)線粒體信號(hào)通路引起的脾臟CD4+T 細(xì)胞凋亡，具體機(jī)制仍需探究。相關(guān)研究證明了選擇性的Drp1 抑制劑(Mdivi-1)通過(guò)平衡線粒體融合分裂減少膿毒癥的CD4+T 淋巴細(xì)胞的凋亡[21]。

2.3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和Ca2+儲(chǔ)存的場(chǎng)所，參與了細(xì)胞凋亡信號(hào)的處理和傳遞。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+平衡被破壞或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白積累過(guò)量，誘導(dǎo)Caspase-12 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的表達(dá)，同時(shí)誘導(dǎo)胞質(zhì)的Caspase-7轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面并激活Caspase-12，并進(jìn)一步剪切Caspase-3，從而引發(fā)細(xì)胞凋亡。研究表明，膿毒癥Caspase-3等的激活參與了CD4+T淋巴細(xì)胞的凋亡過(guò)程，而應(yīng)用Caspase 抑制劑可減少CD4+T 細(xì)胞的凋亡。膿毒癥時(shí)，線粒體融合裂變的平衡向線粒體裂變轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致ROS 的產(chǎn)生增加，線粒體外膜通透性增加和細(xì)胞色素C釋放，而持續(xù)的ROS增加導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡；同時(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)功能被破壞，ER 應(yīng)激(ERS)被誘導(dǎo)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[22-23]。

2.4 死亡因子受體(Fas)/死亡因子Fas配體(FasL)途徑 腫瘤壞死因子(TNF)受體家族在調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞凋亡過(guò)程起重要作用，這些受體被稱(chēng)為“死亡受體”。Fas在免疫細(xì)胞中表達(dá)較為廣泛，F(xiàn)asL為Fas的天然受體，表達(dá)于激活的淋巴細(xì)胞(以T、B 淋巴細(xì)胞為主)、NK 細(xì)胞等，F(xiàn)as 與 FasL 結(jié)合后，可通過(guò)一系列細(xì)胞凋亡信號(hào)傳遞途徑最終由Caspase-3 介導(dǎo)細(xì)胞的凋亡。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中表明，膿毒癥后胸腺的CD4+CD8+雙陽(yáng)性T細(xì)胞減少；膿毒癥后脾臟CD4+和CD8+T 細(xì)胞數(shù)量減少，Tregs頻率增加，幼稚CD4+T細(xì)胞數(shù)量減少；膿毒癥后肺CD4+、CD8+T 細(xì)胞頻率降低；膿毒癥患者血液中CD4+、CD8+T細(xì)胞的耗竭，可見(jiàn)多器官T淋巴細(xì)胞表現(xiàn)出凋亡的現(xiàn)象，且膿毒癥小鼠脾臟CD4+和CD8+T細(xì)胞Fas/FasL的mRNA表達(dá)增加[24]，而在正常的細(xì)胞上Fas及FasL則是低表達(dá)的。大量研究表明，F(xiàn)as/FasL系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)并誘導(dǎo)膿毒癥CD4+T淋巴細(xì)胞的凋亡。

2.5 其他因素影響的凋亡 近年的研究表明，程序性死亡受體-1和程序性死亡配體-1(PD-1/PD-L1)阻滯劑可用于治療膿毒癥，發(fā)現(xiàn)抗PD-1或抗PD-L1抗體可降低細(xì)胞凋亡水平，并增加IFN-γ和IL-2的產(chǎn)生[25]。另外也有研究報(bào)道，Caspase-3的激活和Bc1-2基因表達(dá)減少共同參與了CD4+T淋巴細(xì)胞的凋亡過(guò)程。

3 CD4+T淋巴細(xì)胞的凋亡對(duì)膿毒癥研究的價(jià)值

迄今為止，人類(lèi)膿毒癥相關(guān)確切的發(fā)病機(jī)制方面尚未充分闡明，特別是對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)的功能機(jī)制方面的發(fā)病過(guò)程和意義認(rèn)識(shí)不足。在眾多不同的膿毒癥模型如TLR激動(dòng)劑LPS注射、細(xì)菌靜脈注射、肺炎、糞便腹腔注射、結(jié)腸升腹支架腹膜炎(CASP)以及盲腸結(jié)扎和穿刺(CLP)等臨床試驗(yàn)中，CD4+T淋巴細(xì)胞對(duì)凋亡刺激的敏感性明顯增強(qiáng)，隨著病情的迅速發(fā)展，CD4+T淋巴細(xì)胞出現(xiàn)大量的凋亡。膿毒癥中免疫細(xì)胞(如CD4+/CD8+T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞等)通過(guò)分泌相關(guān)細(xì)胞因子調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，從而改變了膿毒癥的病情發(fā)展與結(jié)果，對(duì)這種過(guò)度的炎癥反應(yīng)發(fā)揮了重要的作用。另外，采取合適有效的策略防止CD4+T淋巴細(xì)胞的凋亡可提高膿毒癥的存活率。目前臨床上膿毒癥的發(fā)生率仍較高，對(duì)膿毒癥免疫細(xì)胞的凋亡情況及其深入的研究是尋找更高效的治療方法的突破口，具有較好的臨床意義。

4 展望

臨床上膿毒癥的發(fā)生仍呈現(xiàn)嚴(yán)峻的局面。盡管目前有關(guān)CD4+T 淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞在膿毒癥中的調(diào)控作用越來(lái)越受到重視，但是對(duì)膿毒癥中CD4+T 淋巴細(xì)胞凋亡起到相應(yīng)調(diào)控作用這一塊研究目前還是空白。CD4+T淋巴細(xì)胞在膿毒癥的發(fā)生及發(fā)展中起重要作用，而減少CD4+T淋巴細(xì)胞的凋亡則對(duì)免疫系統(tǒng)的保護(hù)至關(guān)重要。綜上所述，進(jìn)一步深入研究膿毒癥中CD4+T 淋巴細(xì)胞發(fā)生凋亡的分子機(jī)制并采用有效手段減少CD4+T 淋巴細(xì)胞的凋亡，是目前膿毒癥治療研究的重點(diǎn)和急需突破的方向之一。