免疫治療糾正膿毒癥免疫麻痹的研究進展

邢信昊，陳林林，凌忠毅，王 彥 （. 海軍軍醫(yī)大學藥學系軍特藥研究中心, 上海 00433；. 福建中醫(yī)藥大學藥學院, 福建 福州 350）

膿毒癥是機體對感染的免疫反應失調(diào)而引發(fā)危及生命的多器官功能障礙[1]，是感染致死的首要原因。據(jù)統(tǒng)計，全球每年有4 700萬～5 000萬膿毒癥病例，膿毒癥相關死亡人數(shù)至少為1 100萬[2]，約占全年總死亡人數(shù)的1/5。膿毒癥的病理生理學過程包含宿主全身過度炎癥反應和免疫抑制的復雜相互作用，其中,免疫抑制會導致院內(nèi)感染和體內(nèi)病毒重激活，甚至出院后長期持久的免疫失能狀態(tài)，膿毒癥患者在免疫麻痹期的累積病死率約為總病死率的90%[3]。膿毒癥免疫麻痹主要表現(xiàn)為細胞因子分泌失調(diào)、抗原提呈細胞功能減弱、T細胞亞群穩(wěn)態(tài)失衡[4]，最終造成機會性感染的易感性增加。然而，臨床上對于膿毒癥的治療手段十分有限，阻斷TNF-α[5-6]、TLR4[7-8]等控制炎癥級聯(lián)反應的免疫抑制療法在臨床試驗中也相繼失敗；幸運的是，糾正膿毒癥免疫麻痹的免疫激活療法異軍突起，為膿毒癥治療帶來了曙光，且許多療法已被臨床試驗證實有效。本文對基于免疫麻痹糾正的膿毒癥免疫療法研究進展進行綜述。

1 細胞因子相關療法

細胞因子在膿毒癥的發(fā)病和轉(zhuǎn)歸中發(fā)揮著重要作用，細胞因子表達譜的變化是免疫麻痹狀態(tài)的重要標志。主要表現(xiàn)為IL-10等抑炎因子分泌增加，TNF-α等促炎因子分泌減少，進而負性調(diào)節(jié)免疫細胞功能，加重免疫抑制狀態(tài)。細胞因子不僅可以作為生物標志物判斷免疫麻痹狀態(tài)，從而引導臨床給藥，還可以作為有效的膿毒癥免疫治療手段。

1.1 粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子

粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）是一種造血生長因子，因能使骨髓祖細胞增殖分化形成粒細胞和巨噬細胞的集落而得名[9]。GM-CSF能激活單核細胞和粒細胞，促進樹突細胞的成熟，促進T細胞增殖，并參與iNKT細胞和肺泡巨噬細胞的穩(wěn)態(tài)分化[10]。GM-CSF受體下游包括JAK2/STAT5、ERK、NF-κB和PI3K-Akt等關鍵通路，能夠上調(diào)單核/巨噬細胞中的MHC II類分子表達[11]。重組蛋白藥物沙格司亭（Sargramostim）在臨床上已用于各種原因引起的白細胞或粒細胞減少癥。在肥胖伴糖尿病的膿毒癥小鼠中，GM-CSF通過增強中性粒細胞和單核細胞的吞噬能力和ROS產(chǎn)生能力從而改善膿毒癥的生存[12]。GM-CSF還能通過促進小鼠巨噬細胞選擇性轉(zhuǎn)化來減輕膿毒癥誘導的急性腎損傷，并提高生存率[13]。Presneill等[14]納入伴有急性呼吸窘迫綜合征的18例重度膿毒癥患者的II期臨床試驗顯示，GM-CSF治療使PaO2/FiO2改善，外周血中性粒細胞計數(shù)增加，但未能改善肺外器官功能以及生存率。Drossou-Agakidou等[15]對56例新生兒膿毒癥患者的臨床試驗表明，GMCSF能使表達HLA-DR的單核細胞數(shù)量顯著增加。Meisel等[16]納入38例膿毒癥免疫抑制患者的II期臨床試驗表明，mHLA-DR引導的GM-CSF治療對恢復單核細胞免疫功能安全有效，且能縮短通氣時間并改善臨床評分。Hall等[17]對17例小兒膿毒癥患者的隨機對照研究表明，GM-CSF可以恢復TNF-α產(chǎn)生能力，有效預防院內(nèi)感染。Leentjens等[18]納入18例健康志愿者的臨床研究表明，GMCSF對人內(nèi)毒素血癥后免疫麻痹具有逆轉(zhuǎn)趨勢。另有預計120例患者參與的IV期臨床試驗將研究GM-CSF對小兒膿毒癥免疫麻痹的逆轉(zhuǎn)作用，目前還在進行中（NCT03769844）。對于全球大流行的COVID-19，既有GM-CSF療法走向臨床試驗（NCT04326920），也有針對炎癥因子風暴的GMCSF阻斷療法初見成效[19-20]。可見，GM-CSF是一種有潛力的膿毒癥免疫療法，但仍需準確有效的生物標志物來有效區(qū)分患者的免疫狀態(tài)，以確定其給藥時機。

1.2 干擾素γ

干擾素γ（IFN-γ）也稱II型干擾素，是一種主要由NK細胞和T細胞等免疫細胞產(chǎn)生的細胞因子，在抗感染和抗腫瘤反應中發(fā)揮關鍵作用。能激活多種免疫細胞，并誘導抗原提呈細胞MHC分子的表達[21]。D?cke等[22]通過臨床研究表明，IFN-γ能恢復膿毒癥患者的單核細胞HLA-DR表達以及LPS誘導的TNF-α應答。Leentjens等[18]納入18例健康志愿者的臨床研究表明，IFN-γ能降低免疫麻痹狀態(tài)下的IL-10水平，增加單核細胞HLA-DR表達，并增強LPS誘導的TNF-α應答。Delsing等[23]的研究為IFN-γ輔助免疫治療可恢復真菌膿毒癥患者的免疫功能提供了證據(jù)，評估IFN-γ治療念珠菌血癥患者的II期臨床試驗正在進行中（NCT04979052）。在COVID-19重癥患者中，IFN-γ水平表現(xiàn)出嚴重低下[24]。有病例報告稱，IFN-γ能恢復重癥COVID-19患者的mHLA-DR，因此呼吁更多mHLA-DR低下的重癥患者采用IFN-γ治療[25]。雖然一般認為IFN-γ有助于增強病原清除能力，但也有研究表明膿毒癥早期血漿IFN-γ升高不利于繼發(fā)念珠菌感染的清除和個體生存[26]，因此，仍需要更多的基礎研究和臨床試驗來探索用藥指征和給藥時機。

1.3 白介素7

白介素7（IL-7）最初被認為是一種T細胞和B細胞前體的生長因子，該信號對整個淋巴細胞群體的發(fā)育和維持至關重要，包括T細胞、B淋巴細胞和先天淋巴細胞[27]。IL-7R信使RNA的低表達與膿毒性休克患者28 d病死率獨立相關[28]。IL-7治療有望改善膿毒癥的淋巴細胞減少癥以及T細胞功能障礙。在小鼠膿毒癥模型中，IL-7可增強T細胞的生存、轉(zhuǎn)運和功能，并改善小鼠生存情況[29]。IL-7改善小鼠膿毒癥后的免疫功能障礙，并提高真菌二次打擊模型[30]和銅綠假單胞菌二次打擊模型[31]的存活率。IL-7治療還可以通過γδ T細胞IL-17的產(chǎn)生，在膿毒癥小鼠模型中加速中性粒細胞募集和細菌清除[32]。在膿毒癥患者中，IL-7能恢復失能T細胞產(chǎn)生IFN-γ的能力，且效果優(yōu)于PD-L1抗體和OX40L[33]。Venet等[34]納入70例膿毒癥休克患者的體外臨床前研究表明，IL-7能恢復離體淋巴細胞增殖，恢復離體CD4+和CD8+效應T細胞增殖，恢復離體CD8+效應T細胞的IFNγ產(chǎn)生。Venet等[35]還證明IL-7治療改善膿毒癥患者T淋巴細胞的mTOR激活、GLUT1表達和葡萄糖攝取，通過免疫代謝途徑使T細胞增殖增強。Francois等[36]納入27名患者的臨床研究表明，IL-7治療能促進T細胞增殖和激活，逆轉(zhuǎn)CD4+和CD8+效應T細胞的減少，這是膿毒癥免疫抑制的關鍵機制。遺憾的是，最近一項考察重組人IL-7（CYT107）對膿毒癥患者淋巴細胞重構的大規(guī)模臨床試驗因藥動學問題而終止（NCT03821038）。由于T細胞功能障礙和大量凋亡是嚴重COVID-19患者的重要特征[37]，因此，IL-7可能對COVID-19相關膿毒癥的治療有廣泛的前景。目前已經(jīng)證實，IL-7能夠恢復COVID-19患者離體T細胞的IFN-γ產(chǎn)生能力[38]，恢復淋巴細胞計數(shù)至對照組的2倍以上[39]。

1.4 白介素15

白介素15（IL-15）是免疫調(diào)節(jié)細胞因子家族的成員，是一種具有治療潛力的多能分子，主要由髓系細胞表達，作用于T細胞、B細胞、NK細胞等多種免疫細胞[40]。在動物模型中，IL-15可阻止免疫細胞凋亡，逆轉(zhuǎn)先天和適應性免疫功能障礙，并提高膿毒癥小鼠的生存率[41]。IL-15顯著改善膿毒癥誘導的T細胞耗竭，增加NK細胞和巨噬細胞數(shù)量，增加IFN-γ水平，從而改善膿毒癥動物的生存情況[42-43]。由于IL-15能維持炎癥細胞因子的平衡以及NKT細胞和CD8+T細胞的穩(wěn)態(tài)反應，有學者建議將其作為COVID-19免疫調(diào)節(jié)治療的可行手段[40]。但IL-15用于膿毒癥的治療還存在爭議，比如，IL-15強激動劑未能改善燒傷膿毒癥小鼠的細菌清除和生存情況[43]，IL-15能通過抑制糜蛋白酶活性抑制肥大細胞依賴的抗菌反應[44]，甚至IL-15可能加重膿毒癥的嚴重程度[45]。由此可見，需要更多的基礎研究和臨床試驗來確定IL-15的安全性、有效性，并確定其合理的給藥時機。

2 免疫檢查點相關療法

免疫檢查點是免疫細胞功能的關鍵調(diào)節(jié)因子。近年來，免疫檢查點相關療法在惡性腫瘤的治療中逐漸趨于成熟。而膿毒癥患者中存在著與惡性腫瘤相似的免疫抑制狀態(tài)，這為膿毒癥的治療帶來了新的思路，是目前膿毒癥免疫治療中最有潛力的策略之一。

2.1 程序性死亡受體1/配體1抗體

程序性死亡受體1/配體1（PD-1/PD-L1）是T細胞活化的負性共刺激信號，是重要的免疫檢查點，近年來在腫瘤免疫治療中大放異彩。PD-1/PDL1在膿毒癥中表達上調(diào)，且T細胞失能和耗竭是膿毒癥免疫抑制的重要機制之一，因此，阻斷PD-1/PD-L1軸有望糾正膿毒癥免疫抑制，改善患者預后。動物實驗表明，給予PD-1抗體能逆轉(zhuǎn)免疫功能障礙，提高膿毒癥小鼠的生存率[46]。對于原發(fā)和繼發(fā)性的真菌膿毒癥，PD-1/PD-L1抗體也顯著恢復IFN-γ和MHC II類分子表達，提高生存率[47]。研究表明，膿毒癥患者免疫功能缺陷與PD-1/PDL1表達相關，阻斷PD-1/PD-L1可通過抑制T細胞耗竭和逆轉(zhuǎn)單核細胞功能障礙改善膿毒癥患者的生存[48-49]。而上調(diào)PD-L1則會延遲患者中性粒細胞凋亡，并在膿毒癥小鼠實驗模型中促進肺損傷[50]。此外，阻斷PD-1可以改善急性肝損傷中Kupffer細胞的細菌清除，并發(fā)揮對小鼠膿毒癥的保護作用[51]。阻斷PD-1/PD-L1軸的優(yōu)勢主要在于目前已上市多種成熟的抗體藥物，并已經(jīng)廣泛用于腫瘤的治療，具有相對高的安全性。對于具有明顯免疫抑制指征的嚴重膿毒癥患者，很多研究者都建議使用抗PD-1/PD-L1療法，我們也期待大規(guī)模的臨床試驗以證明其治療膿毒癥的有效性。

2.2 細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白-4抗體

細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白（CTLA-4）也是重要的免疫檢查點，能與膜受體CD80/CD86結合，負性調(diào)節(jié)T細胞活化。在膿毒癥患者中，CTLA-4在T細胞表面表達上調(diào)[52]。在動物模型中，CTLA-4抗體能逆轉(zhuǎn)淋巴細胞凋亡，提高原發(fā)性和繼發(fā)性膿毒癥小鼠的生存率[53]。對于原發(fā)和繼發(fā)性的真菌膿毒癥，CTLA-4抗體也顯著恢復IFN-γ和MHC II類分子表達，改善小鼠生存率[47]。與抗PD-1/PDL1療法類似，抗CTLA-4療法在腫瘤免疫治療中有著廣泛的研究和應用，為膿毒癥相關免疫抑制的治療奠定了基礎。

2.3 T細胞免疫球蛋白黏蛋白3抗體

T細胞免疫球蛋白黏蛋白3（TIM-3）是一種免疫抑制性受體分子，主要表達在多種T細胞表面。TIM-3在膿毒癥患者T細胞中表達上調(diào)，能介導T細胞耗竭，發(fā)揮負性免疫調(diào)節(jié)作用[52]。在膿毒癥中，TIM-3基因多態(tài)性與膿毒癥患者生存率以及G+菌的易感性有顯著關聯(lián)[54]。TIM-3能在CD4+T細胞中抑制NF-κB通路，從而介導免疫抑制[55]。使用α-乳糖阻斷TIM-3能夠逆轉(zhuǎn)CD8+T細胞和NKT細胞凋亡，發(fā)揮對膿毒癥的保護作用[56-57]。使用抗體阻斷TIM-3能恢復膿毒癥患者離體的單核細胞和淋巴細胞功能[58]。因此，TIM-3阻斷療法是一種有潛力的膿毒癥免疫治療手段，TIM-3抗體在腫瘤免疫治療中的研究也為該手段提供了參考。

2.4 淋巴細胞激活基因3抗體

淋巴細胞激活基因3（LAG-3）是一種表達在T細胞、NK細胞、B細胞等免疫細胞表面的免疫抑制性受體，能介導T細胞耗竭，發(fā)揮免疫抑制作用。LAG-3在膿毒癥患者T細胞表面表達上調(diào)[52]。在膿毒癥小鼠中，LAG-3敲除或阻斷可保護其免受膿毒癥相關免疫功能障礙，包括逆轉(zhuǎn)T細胞凋亡和IFN-γ分泌等，從而改善細菌清除和生存率[59]。阻斷LAG-3可能成為新的膿毒癥免疫治療手段，然而其對膿毒癥轉(zhuǎn)歸的作用機制還需要進一步闡明。

2.5 B/T-淋巴細胞衰減因子抗體

B/T-淋巴細胞衰減因子（BTLA）是一種重要的共抑制受體，能夠負性調(diào)節(jié)T細胞活化。在膿毒癥中，BTLA促進T細胞凋亡，已被證明是膿毒癥免疫抑制的生物標志物和中介物[60]。BTLA在膿毒癥小鼠CD4+T細胞和B細胞中表達增加，與這些細胞在膿毒癥中的減少有關[61]。BTLA負向調(diào)節(jié)髓系樹突狀細胞的成熟及其吞噬和殺菌能力[62]。在小鼠膿毒癥模型中，BTLA敲除小鼠表現(xiàn)出更高的存活率和對器官損傷的保護[63]。但也有研究表明，低BTLA+T細胞比例與膿毒癥患者高病死率有關[64]。BTLA可抑制TLR4反應，激活BTLA可能對LPS誘導的內(nèi)毒素休克有治療作用[65]。綜上所述，在膿毒癥中阻斷BTLA的安全性和有效性仍需論證，并且若在炎癥因子風暴期間給予BTLA抗體很有可能不利于膿毒癥的治療。

2.6 T細胞免疫球蛋白免疫受體酪氨酸抑制基序結構域抗體

T細胞免疫球蛋白免疫受體酪氨酸抑制基序結構域（TIGIT）是淋巴細胞表面的一種負性免疫共刺激分子，其配體有CD155、CD112和CD113等。膿毒癥和膿毒癥休克患者T細胞上TIGIT表達顯著上調(diào)，且TIGIT+T細胞比例升高與炎癥反應加重和器官損傷有關[66]。阻斷TIGIT配體CD155可逆轉(zhuǎn)樹突狀細胞功能障礙，改善膿毒癥小鼠的生存[67]。在伴有惡性腫瘤的小鼠中，給予TIGIT抗體能夠逆轉(zhuǎn)膿毒癥導致的T細胞凋亡并改善生存率[68]。引人注目的是，使用TIGIT抗體可以恢復膿毒癥患者離體T細胞的功能[66]，提示阻斷TIGHT可能是膿毒癥免疫治療的新方法。

2.7 腫瘤壞死因子受體超家族成員4抗體

腫瘤壞死因子受體超家族成員4（OX40，TNFRSF4）是一種主要表達在T細胞表面的正性免疫共刺激分子，能與其配體OX40L結合，介導T細胞增殖和活化。OX40激動性抗體不僅能逆轉(zhuǎn)膿毒癥誘導的T細胞凋亡和失能，提高膿毒癥小鼠的存活率，還能改善膿毒癥患者外周血淋巴細胞中的T細胞功能[69]。對膿毒癥患者的T細胞離體給予OX-40L，能增加其IFN-γ產(chǎn)生能力[33]。激活OX40/OX40L軸可能對逆轉(zhuǎn)膿毒癥的免疫抑制狀態(tài)具有積極意義，伴隨著更多基礎和臨床研究，OX40激動性抗體可能成為膿毒癥免疫治療的新方法。

3 其他免疫活性物質(zhì)療法

3.1 胸腺肽α1

胸腺肽α1（Thymosin α1, Tα1）是一種多肽類激素，主要作用于T細胞免疫，能夠增強機體免疫，逆轉(zhuǎn)免疫缺陷。合成多肽藥物胸腺法新（Thymalfasin）作為一種免疫調(diào)節(jié)劑，臨床上已應用于病毒性肝炎、膿毒癥等多種疾病的免疫增強治療。動物實驗表明，Tα1能促進Treg細胞凋亡從而改善膿毒癥小鼠生存率[70]，通過Notch通路減輕膿毒癥大鼠的肺損傷[71]。Tα1與激素聯(lián)用能改善膿毒癥小鼠免疫功能和生存情況[72-73]。Zhang等[74]納入120例耐藥菌感染的膿毒癥患者的臨床研究表明，聯(lián)合Tα1和烏司他丁的免疫調(diào)節(jié)治療可使T細胞增多，膿毒癥患者的生存率升高。Han等[75]對納入915名參與者的多項臨床試驗進行Meta分析，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合烏司他丁和Tα1的免疫調(diào)節(jié)治療顯著改善膿毒癥患者的全因死亡率、炎癥介質(zhì)和機械通氣持續(xù)時間。Chen等[76]納入42例膿毒癥休克患者的臨床研究表明，Tα1能顯著增加多種免疫細胞數(shù)量，患者的平均無熱期、ICU住院天數(shù)、機械通氣時間以及28天病死率均明顯降低。Wu等[77]納入361例重癥膿毒癥患者的臨床研究表明，Tα1能逆轉(zhuǎn)免疫抑制狀態(tài)，改善mHLA-DR水平和28日生存率。另有一項納入1 106名患者的多中心臨床試驗研究了Tα1對膿毒癥的安全性和有效性（NCT02867267），結果尚未公布。在COVID-19及其相關膿毒癥中，Tα1能恢復淋巴細胞減少和逆轉(zhuǎn)T細胞耗竭，從而降低患者病死率[78]。但也有研究認為，Tα1可能對恢復COVID-19患者的CD4+和CD8+T細胞計數(shù)或清除病毒沒有益處[79]，不能降低COVID-19相關死亡率[80-81]，甚至Tα1的使用可能不利于COVID-19患者的臨床康復[82]。因此，還需要對Tα1在COVID-19以及膿毒癥中的應用進行更謹慎和充分的研究，一項Tα1治療COVID-19伴淋巴細胞減少癥的臨床試驗正在進行中（NCT04487444）。

3.2 富含IgA和IgM的免疫球蛋白

富含IgA和IgM的免疫球蛋白（IgGAM）是一類多組分的免疫效應物質(zhì)，主要通過介導調(diào)理作用、中和抗原以及調(diào)節(jié)Fc受體表達等方式發(fā)揮在膿毒癥中的治療作用[83]。相關藥物五球蛋白（Pentaglobin）已在臨床試驗中表現(xiàn)出對膿毒癥的有益作用[84-85]。在小鼠膿毒癥模型中，靜注IgGAM能夠改善小鼠的行為學缺陷[86]。在重癥耐藥菌感染患者中使用IgGAM，能改善免疫功能和生存情況[87]，提示IgGAM是膿毒癥中一種有潛力的免疫輔助療法。然而，IgGAM的使用還存在爭議，存在多種不良反應的風險，而且缺乏明確的生物標志物來指導給藥。目前，一項針對膿毒癥休克患者的基于血清IgM滴度的IgGAM治療的臨床試驗正在進行中（NCT04182737）。IgGAM作為輔助療法，是一種有潛力的膿毒癥免疫治療手段。

4 總結

免疫麻痹是導致膿毒癥中晚期患者死亡的主要原因，糾正免疫麻痹狀態(tài)是膿毒癥治療的重要方向，需要基礎研究和臨床研究的共同努力。細胞因子療法、免疫檢查點相關療法以及其他免疫療法已經(jīng)成熟應用于腫瘤的免疫治療，也有望糾正膿毒癥中的免疫麻痹。膿毒癥免疫治療面臨的主要問題是判斷患者的免疫狀態(tài)，從而確定最佳干預策略和干預時機。專家共識[88]推薦mHLA-DR作為考察天然免疫抑制的首選指標，同時結合監(jiān)測中性粒細胞功能、NK細胞計數(shù)和功能及補體水平來了解患者天然免疫狀態(tài)；淋巴細胞計數(shù)可作為膿毒癥患者適應性免疫功能障礙的快速篩查指標；通過檢測T淋巴細胞計數(shù)、分化、增殖和分泌功能來監(jiān)測膿毒癥患者T淋巴細胞功能；通過血清Ig定量來監(jiān)測B淋巴細胞功能。最近開展的一項多國多中心的膿毒癥個性化免疫治療試驗（NCT04990232），試驗根據(jù)膿毒癥患者血清鐵蛋白升高（表明過度炎癥）或單核細胞HLA-DR量降低（表明免疫抑制），分別給予炎癥抑制劑IL-1R拮抗劑阿那白滯素或免疫激活劑IFN-γ治療，這項研究通過檢測區(qū)分膿毒癥患者的免疫學特征，從而確定最佳干預策略和干預時機。總之，隨著免疫麻痹生物標志物研究的深入，膿毒癥免疫治療將有更廣闊的應用前景。