兒童重癥肺炎支原體肺炎免疫機制及預測指標選擇研究進展

王 怡 姚歡迎

肺炎支原體肺炎（MPP）是由肺炎支原體（MP）感染引起的急性間質(zhì)性肺部疾病，呈漸進性發(fā)病，在臨床上，一些MPP 患者可能發(fā)展成一種復雜的疾病過程，進展成重癥肺炎支原體肺炎（SMPP）。除有呼吸系統(tǒng)的癥狀外，SMPP 還可同時伴有全身其他系統(tǒng)的癥狀，導致心臟、肺、腎、神經(jīng)系統(tǒng)等多臟器功能障礙，出現(xiàn)呼吸功能受損、腎功能心功能不全等后遺癥，病情重、進展快，對兒童健康造成極大威脅，甚至可能危及生命[1-2]。MP 會激活機體的防御機制，防止病原體入侵，同時還可以引起機體的過敏反應，從而加劇機體的損傷和炎癥反應。MP 對機體的免疫反應和細胞因子的影響與肺損傷和臨床表現(xiàn)有顯著的相關性。

1 體液免疫失衡

B 淋巴細胞是體液免疫的主要效應細胞，當MP感染人體時，會誘發(fā)自身抗體的產(chǎn)生，形成免疫復合物，從而刺激B 淋巴細胞的增殖、激活和分化，首先是免疫球蛋白M（IgM），然后是免疫球蛋白G（IgG）和免疫球蛋白A（IgA）類抗體，介導自身抗體引起的免疫損傷，這些免疫球蛋白發(fā)揮各不相同的免疫學功能[3]。重癥MPP 患兒血清IgA、IgG 及IgM 水平較健康以及普通MPP 患兒均升高，且重癥MPP 患兒血清中的IgA、IgG 及IgM 在相當長的恢復期內(nèi)仍保持升高，提示SMPP 患兒的B 淋巴細胞過度表達、增殖、活躍，導致合成的免疫球蛋白增多，患兒病情程度越嚴重，體液免疫紊亂程度也呈正相關性地加重[4-5]。隨著年齡的增長，兒童自身免疫系統(tǒng)逐漸建立，功能趨于完善，機體對抗原反應的增強，機體免疫蛋白的分泌水平也會逐步增強，因此患兒的發(fā)病年齡越大，體液免疫紊亂越明顯[6]。MP 自身的P1 蛋白能誘導特異性免疫球蛋白E（IgE）的產(chǎn)生[7]。MP 入侵呼吸道上皮細胞后會刺激呼吸道黏膜細胞產(chǎn)生較多的IgE。特應質(zhì)兒童在受到支原體感染后IgE 水平上升，使哮喘加重的概率增加，導致呼吸困難，進展為SMPP，IgE 等喘息相關的炎癥介質(zhì)水平提高可能與MP 感染具有一定相關性，尤其是在伴發(fā)哮喘的患者中[8]，且與肺外并發(fā)癥有一定的關聯(lián)[9-11]。特應性可能是MPP 患兒疾病嚴重程度和肺外表現(xiàn)的危險因素[12]。

2 細胞免疫失衡

在由MP 感染所致的免疫損傷中，細胞免疫應答占據(jù)重要地位。細胞免疫應答受多種因素共同影響。人體自身的免疫機能是由多種免疫細胞維持的，當免疫穩(wěn)態(tài)被破壞時，就會出現(xiàn)免疫紊亂。CD4+/CD8+主要用于反映機體內(nèi)細胞免疫功能是否紊亂。當機體受到肺炎支原體感染時，CD3+T、CD4+T 和CD4+T/CD8+T 在細胞中的表達水平隨著病情的發(fā)展而減少，CD8+T 水平升高，細胞的比例也發(fā)生變化[13]。SMPP細胞免疫存在明顯紊亂，患兒的T 淋巴細胞亞群隨著病情程度越嚴重而失調(diào)更顯著，越容易對全身臟器及組織造成損傷[14]。

2.1 Th1/Th2 Th1 細胞分泌γ-干擾素（IFN-γ）、白細胞介素1（IL-1）和白細胞介素2（IL-2）等炎性因子，增強炎癥細胞的殺傷作用；Th2 細胞分泌白細胞介素4（IL-4）和白細胞介素5（IL-5），刺激抗體的產(chǎn)生，參與細胞免疫活動。肺炎支原體感染機體后，產(chǎn)生大量抗體，發(fā)生自身的交叉免疫反應，引起全身多個系統(tǒng)、臟器以及組織的損傷。SMPP 患兒在感染過程中，Th1 細胞介導的免疫被抑制，輔助性T 細胞大量減少，而Th2 細胞介導的免疫占有主導地位，抑制性T 細胞數(shù)量增加，因此引起CD4+/CD8+比例的不平衡，細胞免疫功能失衡，機體防御應答下降。

2.2 Th17/Treg MP 感染患者Treg 功能的降低可能降低藥物特異性或過敏原特異性T 細胞的激活閾值，從而促進藥疹或哮喘的發(fā)生。Th17 細胞的發(fā)育依賴于異常的促炎單核細胞（pMOs），pMOs 能夠以Toll 樣受體2（TLR2）依賴的方式產(chǎn)生白細胞介素6（IL-6）。MP 感染中的pMOs/IL-6 可能在體內(nèi)作為Treg 反應的負調(diào)節(jié)因子，被認為是MP 誘導的過敏性疾?。ㄈ鏢JS/TEN）的關鍵治療靶點。Th17/Treg 的失衡會加重疾病的炎癥反應。SMPP 患兒的Th17/Treg比值高于非難治性MPP 患者和對照組，平衡向促進炎癥反應的方向轉(zhuǎn)移。因此，Th17/Treg 比值也可能反映MPP 患者的炎癥反應。循環(huán)Th17 細胞和treg的失衡與MP 感染患者肺損傷的惡化息息相關[15]。

3 細胞因子

在MPP 發(fā)病過程中，免疫炎癥反應和免疫損傷依賴于多種細胞因子的參與，這些細胞因子是具有生物學活性的小分子蛋白質(zhì)，它們調(diào)控免疫反應，參與免疫細胞分化和發(fā)育，調(diào)節(jié)炎癥反應，刺激造血造血功能參與炎癥反應組織修復，與氣道炎癥相關的細胞因子水平增高，這些因素均可導致氣道內(nèi)MP進一步粘連，從而形成惡性循環(huán)。

高遷移率群盒蛋白1（HMGB1）是巨噬細胞和其他炎癥細胞在先天性免疫應答侵襲時產(chǎn)生的一種細胞因子。HMGB1 可以在質(zhì)膜上表達，或被激活的炎癥細胞釋放，在感染期間積累在體內(nèi)。表面活性劑蛋白A 能抑制支原體誘導的樹突狀細胞成熟，對減少肺部炎癥有一定效果，主要是因為其對HMGB1 細胞因子的活性有調(diào)節(jié)作用。因此，HMGB1 可能在MP感染的免疫應答過程中起到一定作用。肺炎支原體脂質(zhì)相關膜蛋白（LAMPs）可誘導人單核細胞白血病細胞（THP-1）中HMGB1 的表達。同時，HMGB1 與腫瘤壞死因子α（TNF-α）、TLR2、IL-6 相關。當單核細胞或巨噬細胞暴露于微生物相關的病原相關分子模式（PAMPs）（如TLR2）和內(nèi)源性炎癥介質(zhì)時，HMGB1的激活和表達發(fā)生。肺炎支原體脂蛋白可激活TLR2。LAMP 通過TLR2 增強了THP-1 細胞中HMGB1 的表達。此外，單核細胞或巨噬細胞分泌的HMGB1 可以刺激這些細胞釋放TNF-α、IL-6 等促炎細胞因子。血清TNF-α、IL-6 可作為評估疾病嚴重程度的參考指標以及MP 所致大葉性肺炎、支氣管性肺炎臨床治療的重要參考依據(jù)[16]。

白細胞介素23（IL-23）/白細胞介素17（IL-17）軸在抵抗MP 感染中起重要作用。來自γδT 細胞的IL-23 對Th17 細胞的擴張和存活至關重要，并通過正反饋環(huán)上調(diào)IL-17 群體。IL-23-IL-17+γδT/Th17軸可能在MPP 的發(fā)病機制中發(fā)揮作用，而CD16+單核細胞來源的IL-23 在MPP 中通過TLR4 途徑擴增[17]。

白細胞介素8（IL-8）對中性粒細胞是一種有效的趨化劑，激活后調(diào)節(jié)正常T 細胞表達和分泌RANTES 以招募嗜酸性粒細胞。肺炎支原體裂解物可增加人氣道上皮細胞IL-8 水平，可能有助于中性粒細胞性哮喘的發(fā)生。在MP 感染，并進展為MPP 的過程中，IL-8 是白細胞（如中性粒、單核和淋巴細胞）的趨化因子和活化劑。急性期組血清IL-8 的表達水平明顯高于對照組和恢復期組[18-19]。白細胞介素18（IL-18）最初被指定為IFN-γ 誘導因子，由Kupffer細胞和激活的巨噬細胞產(chǎn)生。與非感染對照組相比，MPP 患者血漿中IL-18 和部分趨化因子IL-8、趨化因子CXC 配體9（CXCL9）、趨化因子CXC 配體10（CXCL10）和RANTES 水平顯著升高。然而，與非哮喘患者相比，已知哮喘患者IL-18 和CXCL10 反應顯著降低，并經(jīng)歷了更嚴重的肺炎。

白細胞介素10（IL-10）可抑制單核/巨細胞激活化Th1，進而抑制其他細胞因子產(chǎn)生，調(diào)節(jié)免疫細胞的分化、增殖，限制炎癥反應。多數(shù)研究證實，SMPP 時，血清中IL-10 水平呈增高趨勢，以拮抗促炎因子，主要發(fā)揮抑炎因子的作用。然而，也有學者認為，在重癥SMPP患兒血清中IL-10 的水平呈下降趨勢[20]。白細胞介素9（IL-9）是參與哮喘過敏性炎癥發(fā)展的核心物質(zhì)，可引起肥大細胞和淋巴細胞釋放免疫介質(zhì)。MP 感染哮喘患者外周血IL-9 水平明顯高于非MP 感染哮喘患者及對照組，而外周血IFN-γ 水平明顯低于非MP 感染哮喘患者和對照組。提示MP 后IL-9 分泌增加，而IFN-γ分泌減少，MP 感染引起的細胞誘導免疫反應和細胞因子釋放與哮喘的發(fā)病機制和急性加重有關[21]。

4 固有免疫

模式識別受體（PRRs）是固有免疫系統(tǒng)重要部分，其中以Toll 樣受體家族（TLRs）研究成熟。TLRs 能夠識別病原體中的PAMPs。TLRs 作為機體固有免疫系統(tǒng)PAMP 的重要受體，通過激活信號通路來調(diào)節(jié)機體免疫應答。

TLR 是重要的細胞膜和細胞內(nèi)受體，可識別范圍廣泛的微生物大分子。MP 產(chǎn)生各種毒性因子，如膜脂蛋白、多糖和侵襲性核酸酶等，引起一系列病理生理變化。由于MP 沒有細胞壁，因此它的細胞膜成為了與宿主相互作用僅有的結構。MP 的脂蛋白是重要的促炎分子。脂蛋白通過與巨噬細胞上的TLR2、Toll 樣受體4（TLR4）結合，激活肺巨噬細胞，從而誘導固有免疫炎癥反應[22]。在MPP 的發(fā)病中，TLR2 起到重要作用，宿主免疫系統(tǒng)主要通過TLR2 識別支原體膜上的脂蛋白，TLR2 的過度表達及其與大量MP的相互作用導致固有免疫細胞（巨噬細胞、NK 細胞）過度激活，從而誘導MP 相關并發(fā)癥[23]。

4.1 巨噬細胞清除MP 的功能受到抑制 目前認為，巨噬細胞作為主要的TLR 表達者，在MP 清除中起著至關重要的作用。巨噬細胞經(jīng)其表面TLR，主要是TLR2 識別MP 特異性抗原后，被激活的TLRs 可以將接合分子，如髓系分化初級反應88（MyD88）和MyD88接合樣蛋白（Mal）引入其胞內(nèi)區(qū)域，導致絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、核因子κB（NF-κB）和激活蛋白1（AP-1）的激活，通過MyD88-NFκB 信號傳導激活，吞噬入侵的MP，從而在它的溶酶體內(nèi)殺滅。小鼠巨噬細胞暴露于肺炎支原體脂質(zhì)激活TLR4 信號，并增加NF-κB 介導的TNF-α 和白細胞介素（IL）-1β 的產(chǎn)生和自噬。我們進一步證明，自噬通過調(diào)節(jié)NF-κB 信號通路促進炎癥反應，而NF-κB 的激活反過來促進自噬小體的形成。這種自噬和NF-κB 之間的正反饋回路可能在脂質(zhì)誘導的炎癥反應中發(fā)揮重要作用[24]。

4.2 自然殺傷細胞（NK）NK 通過兩種主要途徑殺死靶細胞。第一個是細胞裂解性殺傷，顆粒-胞吐途徑，穿孔素-顆粒酶凋亡路徑。第二種途徑是通過Fas-FasL 途徑來介導細胞毒性，從而引發(fā)一系列反應誘導細胞凋亡。MPP 患兒NK 細胞明顯激活，IFNγ 分泌增加。MP 感染后，活化的NK 細胞會產(chǎn)生大量穿孔素、顆粒酶和FASL，它們可以殺死MP 病原體和目標宿主細胞。作為宿主免疫系統(tǒng)的防御過程，它也可能在急性肺損傷的形成中發(fā)揮重要作用[25]。

5 臨床預測指標選擇

選擇合適的臨床預測指標更利于早期識別SMPP，對其診治及預后至關重要。乳酸脫氫酶（LDH）是一種氧化還原酶，催化丙酮酸和乳酸的相互轉(zhuǎn)化，同時還催化還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的相互轉(zhuǎn)化。它存在于大腦、心臟、肺等主要器官中。當細胞裂解或細胞膜遭受破壞時，LDH 就會被釋放到細胞外間隙，從而指示器官功能狀態(tài)。血清D-二聚體（D-D）水平可作為高凝血狀態(tài)的分子標記，D-D 不僅被認為是纖溶系統(tǒng)的特殊標記物，而且被認為是監(jiān)測炎癥和嚴重感染的指標。SMPP 患兒血清D-D 水平明顯升高，提示該患者人群可能存在嚴重高凝、過度炎癥反應和血管內(nèi)皮損傷，且持續(xù)時間延長。有研究證實，C-反應蛋白（CRP）、LDH 和D-D 是RMPP 的預測因素[26-29]。而有學者認為中性粒細胞/淋巴細胞比值（neutrophil/lymphocyte ratio，NLR）在預測RMPP 方面比CRP 具有更高的準確性[30]。國內(nèi)外普遍研究表明，RMPP 的CRP 水平升高，但對于CRP 升高至多少提示RMPP 尚無統(tǒng)一標準，這需要更大數(shù)據(jù)樣本以及更深入的探究。有研究認為，高熱是RMPP 的獨立危險因素[31-32]。而發(fā)熱、咳嗽持續(xù)時間、LDH、肌酸激酶同工酶（CK-MB）、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）和NLR 不是RMPP 的獨立危險因素。血清鐵蛋白（SF）、CRP 和D-D 聯(lián)合作為初始標記物，可用于預測RMPP[33]。有研究認為，LDH、IL-18 和SF 構成了可用于預測住院兒童難治性MP 肺炎的生物標志物的關鍵組合[34]。結合上述國內(nèi)外研究結論，各類炎癥指標對RMPP 的診斷及預測具有不同程度的意義，但由于目前大多研究均為回顧性研究，且樣本量有限，何種指標預測最佳，在不同病例數(shù)據(jù)中有一定差異，未來值得各位研究者進行大樣本前瞻性分析。近年來有研究發(fā)現(xiàn)肝細胞生長因子（HGF）這一種多功能生長因子，在肺組織的發(fā)育和肺損傷修復中起著舉足輕重的作用。它可以比CRP 更好地預測評估阿奇霉素治療MP 的有效性[35-36]。兒童MPP 可以改變與疾病嚴重程度相關的BALF 細胞因子特征，并且可以通過具有升高的Th1/Th2 比率的獨特氣道分子表型來表征。IL-10 和IFN-γ 可作為學齡兒童RMPP 的良好預測指標[37]。然而到目前為止，各種臨床和實驗室數(shù)據(jù)已被用作RMPP 的預測因子，但來自放射科、CT 掃描和柔性支氣管鏡（FOB）等更直觀的特征幾乎沒有被研究作為RMPP 的潛在標記物。FOB 作為一種多學科的方法，不僅被用于鑒別診斷，而且也被用于治療如去除黏液堵塞。黏液塞的存在對RMPP 的診斷具有預測價值。然而FOB 是一種侵入性的程序，可能在倫理上并不適合所有病例作為預測因子，但可能有治療價值[38]。

6 小 結

炎癥反應、氧化應激和免疫機制參與了SMPP的發(fā)病機制，其中免疫機制最為重要。如果沒有適當和及時的干預，SMPP 會出現(xiàn)嚴重的臨床并發(fā)癥，可能會發(fā)展為氣道重塑甚至閉塞性細支氣管炎，導致致命的后果。炎癥性氣道環(huán)境的動態(tài)和免疫細胞的激活狀態(tài)被認為是疾病發(fā)病機制和進展的標志。因此，確定指示SMPP 進展的血清生物標志物作為預測或評估病情嚴重程度的指標至關重要。