固有淋巴細胞在膿毒癥致急性呼吸窘迫綜合征中發(fā)病機制的研究進展

趙玉月，翟姍姍，段 軍

（中日友好醫(yī)院外科重癥醫(yī)學科，北京 100029）

膿毒癥是機體對感染反應(yīng)失調(diào)導致的危及生命的器官功能障礙，嚴重膿毒癥常伴有多器官功能障礙，嚴重威脅患者的生命[1]。近年來研究顯示，膿毒癥的發(fā)病機制與炎性細胞的聚集、活化及炎性介質(zhì)的合成、釋放有關(guān)[2]。目前的治療原則是早期識別、抗生素以及支持輔助治療，但是由于其發(fā)病迅速，病情嚴重，臨床上目前還沒有預防或真正有效治愈膿毒癥發(fā)生的手段。

肺臟是膿毒癥中經(jīng)常受累的臟器之一，常表現(xiàn)為嚴重的急性肺損傷（acute lung injure，ALI）或急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）。有研究顯示，在美國每年大約有15 萬ARDS 患者，約10.4%的重癥監(jiān)護病房（intensive care unit，ICU）患者合并ARDS，其中由膿毒癥所致ARDS 的患者約占25%～50%，病死率高達41.9%～50.4%[3]。膿毒癥導致肺部炎癥無法消退并導致肺損傷的發(fā)展，對肺部造成不可逆轉(zhuǎn)的損害[4]。因此，ARDS已成為危害全球的公共衛(wèi)生問題。

ARDS是由嚴重感染、休克、創(chuàng)傷等多種非心源性因素導致的急性低氧性呼吸衰竭，目前研究認為，其發(fā)病機制主要是固有免疫系統(tǒng)的失衡及功能紊亂[2]。ARDS 在分子水平上表現(xiàn)為：多種炎性因子和炎性介質(zhì)過度釋放，促炎與抗炎反應(yīng)失衡；在細胞水平上表現(xiàn)為：單核與巨噬細胞、中性粒細胞、固有淋巴細胞（innate lymphoid cells，ILCs）等炎性細胞聚集和浸潤。ARDS 時ILCs 激活免疫系統(tǒng)并在肺內(nèi)浸潤、聚集，在肺損傷中起重要作用?，F(xiàn)對ILCs 在膿毒癥致ARDS中的作用進行綜述。

1 固有淋巴細胞

固有淋巴細胞是具有適應(yīng)性免疫功能的固有免疫細胞，構(gòu)成機體固有免疫系統(tǒng)，在感染、炎癥和損傷修復的發(fā)病機制中起關(guān)鍵作用。人體幾乎所有的器官和組織中都有ILCs，但是ILCs主要分布在黏膜組織。ILCs具有淋巴細胞的典型形態(tài)特征，是非B 細胞、非T 細胞的淋巴細胞，不表達細胞譜系標志（lineage，lin）和T、B 淋巴細胞抗原受體。根據(jù)其轉(zhuǎn)錄要求和分泌細胞因子分為三大類：ILC1、ILC2和ILC3。其中，肺臟是所有3組ILCs發(fā)揮作用的關(guān)鍵部位。正常情況下，有部分ILCs 會駐留在原有組織中，并在特定的病理情況下在局部進行增殖和分化，當機體出現(xiàn)損傷因素時，ILCs 則會通過血流遷移至其他器官，重新在機體內(nèi)分布。

ILC1s，在IL12、IL15和IL18的刺激下，可分泌干擾素-γ（interferon gamma，IFN-γ）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）。ILC1 包括自然殺傷細胞（natural killer，NK）和依賴T 盒子轉(zhuǎn)錄因子（T-bet）的ILC1 細胞。NK 細胞存在于人類的肺實質(zhì)中，占肺淋巴細胞總數(shù)的10%～20%，人肺NK 細胞表達白細胞分化抗原（cluster of differentiation，CD）CD16、CD56、CD69、CD49a 和CD103[5]。依賴T 盒子轉(zhuǎn)錄因子（T-bet）的ILC1 表達CD127，不表達CD56、CD117，釋放IFN-γ 從而促進CD4 T 細胞表達T-bet轉(zhuǎn)錄因子并向Th1 細胞分化，還可釋放IL-2 促進T 細胞的存活和增殖。

Fort 等于2001年通過將Rag-／-小鼠的脾臟細胞進行體外分離培養(yǎng)，在IL-25 刺激后，發(fā)現(xiàn)了一群非T 非B 細胞介導黏膜組織損傷及嗜酸性細胞增多癥，后被證實為ILC2。肺ILC2 通常表達各種細胞表面標記物，包括CD117、CD122、CD25、CD127、Ly5.2、Thy1、Sca-1、ST2、CD69、CD9、CD38、MHCII 類、CD44 和ICOS 等。ILC2 最為顯著的一個特征[6]：在被IL-25、IL-33和胸腺基質(zhì)淋巴生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）刺激后能快速產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-9、IL-13和雙調(diào)蛋白等因子，從而導致嗜酸性粒細胞浸潤、上皮細胞過度增生、氣道平滑肌收縮和肺組織修復或纖維化。

ILC3依據(jù)發(fā)育時間的先后，可進一步分為淋巴組織誘導細胞（lymphoid tissue inducer cell，LTi）和出生后ILC3。1997年有研究在新生淋巴結(jié)和脾臟中發(fā)現(xiàn)CD3 陰性CD4陽性細胞群，后在2009年被正式命名為LTi 細胞，是最早被發(fā)現(xiàn)的ILC3。出生后ILC3 又根據(jù)天然細胞毒性受體（natural cytotoxicity recptor，NCR）的表達分為NCR陽性和NCR 陰性的ILC3。NCR 陽性ILC3，產(chǎn)生IL-22，常表達NKp44。NCR 陰性ILC3，產(chǎn)生IL-17。ILC3 可由IL-23、IL-1b 激活，產(chǎn)生釋放的細胞因子為IL-17、IL-22、IL-26、GM-CSF[7]，可促進細胞表面因子分泌，參與處理蛋白質(zhì)抗原及輔助T細胞反應(yīng)；并且與未成熟的B細胞相互作用，生成調(diào)節(jié)性B 細胞，促進調(diào)節(jié)性B 細胞增殖與分化，參與固有免疫調(diào)節(jié)。

2 固有淋巴細胞在肺部感染中的作用

肺NK 細胞上的NCR1，雖然不介導識別病原體，但在肺炎鏈球菌誘導的肺炎早期調(diào)控NK 細胞活化和IFN-γ釋放。研究顯示給缺乏IFN-γ的小鼠在氣管內(nèi)接種肺炎克雷伯菌或嗜肺軍團菌病原體后，因為IL-1和IL-6的產(chǎn)生障礙導致細菌的清除功能受損，使得肺炎加重[8]。肺巨噬細胞和樹突狀細胞（dendritic cell，DC）表達NCR1 配體，它們在肺炎鏈球菌誘導的肺炎的早期直接與NK細胞相互作用，增加了清除感染和產(chǎn)生有效免疫反應(yīng)所需的吞噬活性。

研究表明，小鼠被病毒感染后，ILC2 通過雙調(diào)蛋白介導小鼠的呼吸道上皮完整性喪失、肺功能下降和氣道重塑性受損[9]。也有研究發(fā)現(xiàn)，ILC2 自分泌的IL-9 可助于活化ILC2 的生存，并且能夠明顯促進ILC2 介導的雙調(diào)蛋白產(chǎn)生，從而推進肺部組織纖維化的修復[10]。損傷發(fā)生后，肺部IL-25和IL-33的表達量增加，會激活I(lǐng)LC2的功能，并且釋放IL-4、IL-5、IL-9、IL-13和雙調(diào)蛋白等，繼而激活巨噬細胞和成纖維細胞活化增殖，進而達到組織修復。

當流感嗜血桿菌引起肺部感染時，ILC1 數(shù)量增加，同時ILC1 與ILC2 之間的相互作用也會增強，從而介導肺部炎癥免疫反應(yīng)[11]。肺炎期間的氣道上皮細胞、肺上皮細胞、肺巨噬細胞均可以分泌IL-1β[12]。IL-1β 通過誘導Tbet 低表達和誘導CD122 高表達影響ILC2 可塑性，CD122在IL-12 存在下會將ILC2 轉(zhuǎn)化為ILC1[13]。IL-12 可以促進炎癥細胞分泌炎癥細胞因子（IFN-γ）發(fā)揮抗炎作用。肺ILC2 表面表達TGF-β 受體，肺ILC2 需要在TGF-β 的介導下在肺組織內(nèi)有效遷移，而氣道上皮細胞或肺上皮細胞可分泌TGF-β，以誘導肺ILC2 的遷移。IL-33 通過增加中性粒細胞浸潤和肺ILC2 數(shù)量，達到促進細菌清除來控制肺炎[14]。此外，肺ILC2可通過分泌IL-13，影響肺Ⅱ型巨噬細胞的分化，從而發(fā)揮抗炎作用。

在肺炎鏈球菌誘導的肺炎期間，肺炎鏈球菌常誘導ILC3 在肺部積聚，產(chǎn)生IL-22 以預防肺炎進一步加重。此外，Toll 樣受體5（toll 1ike receptor 5，TLR5）特異性結(jié)合細菌的鞭毛蛋白，會促進ILC3 產(chǎn)生IL-22。ILC3 在活化過程中產(chǎn)生IL-22，會進一步激活肺樹突細胞。因此，肺黏膜ILC3 的活化可能有利于防止肺部炎癥進一步加重或避免肺部感染引起的ALI。除此之外，在肺炎克雷伯菌引起的肺炎期間，產(chǎn)生IL-17 的ILC3 的數(shù)量也會增加。感染時TNF-α 的釋放會增加肺ILC3的數(shù)量。此外，ILC3產(chǎn)生IL-17A，它增強了肺巨噬細胞對細菌的吞噬吸收和殺滅作用，以幫助在早期清除肺炎，解決炎癥以預防肺炎期間的ALI[15]。因此，肺ILCs可作為關(guān)鍵的肺先天免疫細胞，防止肺炎引起的ALI和解決肺部炎癥。

3 固有淋巴細胞在膿毒癥致ALI或ARDS中的作用

ILC2 占成人肺組織中所有ILCs 的30%[16]。在機體呈穩(wěn)定狀態(tài)時，肺ILC2 數(shù)量很少；僅在肺部出現(xiàn)炎癥反應(yīng)時ILC2數(shù)量才會增加。流感嗜血桿菌感染期間，由于T1/ST2、GATA3、IL-5和IL-13表達的下調(diào)，ILC2數(shù)量會增加[17]。肺在穩(wěn)定狀態(tài)下同時具有NCR+和NCR-的ILC3。Lin-CD12 7+RORγt+表型的ILC3占小鼠ILCs的30%，其中大多數(shù)還共表達CCR6。這些可以在體外被IL-23和IL-1β激活以產(chǎn)生IL-22 和IL-17A，人肺也有表達RORγt 的ILC3（Lin-CD12 7+CRTh2-CD117+）。肺炎時，由于IL-22 和IL-17A 產(chǎn)生的抑制，去除ILC3可以減少宿主ALI的損傷[18]。

Cruz-Zárate D 等[19]的研究顯示，由于細胞凋亡增加，膿毒癥患者的全身ILCs（ILC1和ILC3）水平明顯降低，ILCs的HLA-DR 表達增加，而對其響應(yīng)Toll 樣受體激動劑產(chǎn)生TNF-α 的能力沒有任何影響。由于診斷膿毒癥后24h 內(nèi)CASP3 水平和活性增加，導致ILCs 發(fā)生細胞凋亡[19]。在膿毒癥早期階段，雖然CASP3 活性增加，可能由于ILC2 依賴1-磷酸鞘氨醇（sphingosine-1-phosphate，S1P）遷移到遠處器官，特別是遷移到肺臟，所以全身ILC2 數(shù)量沒有明顯降低[20]。還有研究發(fā)現(xiàn)，血漿S1P 水平隨著膿毒癥的嚴重程度增加而降低[21]。Chun TT 等[22]的研究顯示，用盲腸結(jié)扎穿刺法（cecum ligation and puncture，CLP）建立膿毒癥的小鼠動物模型，在膿毒癥發(fā)生后24h 內(nèi)，腹膜和小腸中ILC2 的增加伴腹膜灌洗液中IL-13 和IL-33 水平的增加，并且在膿毒癥患者的血漿中IL-33水平升高?；诓煌膶嶒?zāi)Ｐ?，許多研究人員發(fā)現(xiàn)了肺ILC2 在膿毒癥中的不同作用。例如，Xu H 等[23]研究顯示，用CLP 建立膿毒癥的小鼠動物模型，由肺上皮細胞分泌IL-33 增多會導致膿毒癥相關(guān)的ALI，并且由于中性粒細胞和單核細胞肺浸潤的減少，拮抗IL-33 可以減輕膿毒癥相關(guān)肺損傷，膿毒癥期間，通過上調(diào)肺ILC2的IL-5的表達，也會出現(xiàn)ALI，并且拮抗IL-5 可以減少中性粒細胞浸潤和膿毒癥相關(guān)的ALI。腹腔感染導致膿毒血癥引起早期炎癥性肺損傷的動物模型中，受損的肺上皮細胞和內(nèi)皮細胞釋放IL-33，促進ILC2的激活及炎癥細胞的浸潤，IL-33 通過促進ILC2 的激活調(diào)節(jié)IL-5 的產(chǎn)生進一步加重肺損傷。此外，減少IL-33 發(fā)現(xiàn)膿毒癥6h內(nèi)肺損傷程度減輕[23]。綜上可見，在CLP誘導的膿毒癥期間肺ILC2 的激活增加可能導致膿毒癥相關(guān)的ALI。

但是，Lai D 等[24]的研究表明，IL-33 通過與ST2 受體結(jié)合，介導ILC2 擴增，ILC2 通過抑制內(nèi)皮細胞對IL-33 的反應(yīng)，從而在膿毒癥中起到肺保護作用。肺ILC2 產(chǎn)生IL-9，可防止CASP1活化和肺內(nèi)皮細胞凋亡，從而降低了與膿毒癥相關(guān)的ALI嚴重程度。肺ILC2在膿毒癥發(fā)展的前12h內(nèi)隨著腹腔ILC2 的增加而增加。在另一項研究中，如果提前氣管內(nèi)給予IL-33 預處理，再進行致死性金黃色葡萄球菌敗血癥造模，可以發(fā)現(xiàn)ILC2 激活使得肺嗜酸性粒細胞增多，進而清除肺部的病原體并抑制中性粒細胞浸潤，起到保護宿主免受ALI 或死亡。然而，如果沒有IL-33 預處理，金黃色葡萄球菌無法誘導ILC2增殖和活化[25]。

因此，ILC2 在膿毒癥導致ARDS 相關(guān)死亡中究竟發(fā)揮著有益還是有害的作用，取決于它們的激活階段以及膿毒癥的發(fā)展時期。膿毒癥早期表現(xiàn)為以炎癥介質(zhì)過度釋放為代表的過度炎性反應(yīng)，中晚期則表現(xiàn)為以淋巴細胞反應(yīng)和增殖減弱為主的免疫功能抑制狀態(tài)[26]。ILCs 是肺內(nèi)重要的固有免疫細胞，它們與膿毒癥誘導的ALI/ARDS 的相關(guān)性是未來研究和免疫調(diào)節(jié)療法的主題。

3 總結(jié)與展望

膿毒癥的發(fā)生發(fā)展是一個受多種因素影響和調(diào)節(jié)的復雜過程，目前認為其發(fā)病的主要特點是固有免疫系統(tǒng)的失衡及功能紊亂[2]。針對膿毒癥引起的ARDS 的治療，臨床上除使用抗生素以及器官支持外，應(yīng)用某些細胞因子的抗體等抗炎治療，效果并不理想[27]。因此，深入探究ILCs對膿毒癥致器官損傷機制多方面影響的研究，可能會從新的角度認識其發(fā)生發(fā)展和調(diào)節(jié)機制，為臨床防治提供新的方向。