T淋巴細(xì)胞亞群在膿毒癥中的研究進(jìn)展

冀威臣 趙紅亮

1 長(zhǎng)治醫(yī)學(xué)院,山西省晉城市 048026; 2 晉城市人民醫(yī)院

膿毒癥是指因機(jī)體對(duì)感染產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)失調(diào)而引起的器官功能障礙的臨床綜合征(Sepsis 3.0)。盡管在膿毒癥的早期識(shí)別、預(yù)防和治療方面取得了顯著成效,但膿毒癥在發(fā)病率和死亡率方面仍居高不下。據(jù)報(bào)道,全世界每年膿毒癥病人總數(shù)很可能要超過(guò)1 900萬(wàn),其中每年至少有600萬(wàn)人的重癥患者要面臨著死亡,病死率在1/6～1/3,而且存活的患者數(shù)量中每年約有300萬(wàn)人伴隨著神經(jīng)認(rèn)知系統(tǒng)功能障礙問(wèn)題[1]。

膿毒癥的發(fā)病機(jī)制相對(duì)復(fù)雜,對(duì)其深層機(jī)制的進(jìn)一步探索是全球的共同研究熱點(diǎn)。關(guān)于膿毒癥病因的最早思考來(lái)自William Osler(1849—1919),其發(fā)現(xiàn)某些感染患者顯然死于身體對(duì)感染的反應(yīng),而不是感染本身。隨后,許多研究又發(fā)現(xiàn),患者本身的異常免疫抑制狀態(tài)將影響到膿毒癥早期的炎癥發(fā)生或發(fā)展階段[2],特別可能是由參與免疫反應(yīng)過(guò)程的免疫細(xì)胞出現(xiàn)大量異常凋亡而引起免疫抑制反應(yīng)。膿毒癥進(jìn)展期間的免疫抑制會(huì)干擾先天性免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng),但已知T淋巴細(xì)胞功能在膿毒癥進(jìn)展期間受到最嚴(yán)重的損害。T淋巴細(xì)胞作為影響機(jī)體免疫應(yīng)答反應(yīng)的關(guān)鍵細(xì)胞,T淋巴細(xì)胞功能紊亂及數(shù)量變化在膿毒癥發(fā)展過(guò)程中的作用不可忽視。所以深入了解膿毒癥疾病過(guò)程中的免疫功能,尤其是T淋巴細(xì)胞亞群,將深入了解其機(jī)制以及臨床對(duì)該病的治療提供理論基礎(chǔ),也有助于提出新的治療方案。

1 膿毒癥與免疫紊亂

為了抵制致病菌的入侵和維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定,機(jī)體免疫系統(tǒng)進(jìn)化出精密且合理的自我免疫防御體系:生理屏障和免疫防御體系。生理屏障主要由皮膚及黏膜組成,免疫防御反應(yīng)則根據(jù)應(yīng)答方式的區(qū)別,分為固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答。固有免疫包括細(xì)胞免疫和體液免疫。單核/巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等參與細(xì)胞免疫的細(xì)胞,能夠選擇性通過(guò)模式識(shí)別受體(Pattern recognition receptors,PRRs)分泌一些促炎細(xì)胞因子,誘導(dǎo)激活T淋巴細(xì)胞,進(jìn)一步使得適應(yīng)性免疫應(yīng)答出現(xiàn)[3]。另一方面,內(nèi)源性細(xì)胞及組織的損傷成分構(gòu)成了損傷相關(guān)分子模式(Damage-associated molecular patterns,DAMPs),PRRs和DAMPs互相作用,進(jìn)一步使免疫應(yīng)答激活,促進(jìn)炎癥反應(yīng)的激活。同時(shí)為了避免炎癥反應(yīng)過(guò)強(qiáng),抗炎反應(yīng)也發(fā)揮重要作用,因此免疫應(yīng)答的結(jié)果取決于促炎反應(yīng)與抗炎反應(yīng)相互的平衡與約束。

膿毒癥本質(zhì)上是一種炎癥反應(yīng)引起的應(yīng)激性疾病,促炎與抗炎反應(yīng)貫穿疾病過(guò)程,與此同時(shí)也與機(jī)體免疫狀態(tài)息息相關(guān)[4]。目前普遍認(rèn)為膿毒癥是一種低免疫麻痹狀態(tài)。因此免疫失衡是膿毒癥發(fā)生與發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。雖然免疫失調(diào)機(jī)制尚未完全闡明,但全身炎癥反應(yīng)綜合征(Systemic inflammatory response syndrome, SIRS)/代償性抗炎反應(yīng)綜合征(Compensatory antiinflammatory response syndrome, CARS)與免疫失衡密切相關(guān)[5]。T淋巴細(xì)胞可參與調(diào)控機(jī)體各種免疫應(yīng)答、全身炎癥免疫反應(yīng)過(guò)程等過(guò)程,不僅其在SIRS/CARS應(yīng)答水平的維持系統(tǒng)中具有很重要的作用,而且在抑制免疫麻痹中也發(fā)揮重要作用。

2 膿毒癥與T淋巴細(xì)胞亞群

T淋巴細(xì)胞在人體免疫方面起著核心作用,其在胸腺中生長(zhǎng)成熟,占外周血淋巴細(xì)胞總數(shù)的65%～75%[6]。根據(jù)T淋巴細(xì)胞不同的標(biāo)記特征和功能可分為CD3+、CD4+、CD8+亞群。其中CD3+是所有T細(xì)胞的表面標(biāo)志,是免疫調(diào)節(jié)與機(jī)體細(xì)胞產(chǎn)生自身免疫的基礎(chǔ),可代表T淋巴細(xì)胞的數(shù)量;CD4+是輔助T細(xì)胞(TH)和效應(yīng)T細(xì)胞的表面標(biāo)志, TH細(xì)胞可以直接刺激B淋巴細(xì)胞迅速產(chǎn)生抗體,而且可以誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞成熟轉(zhuǎn)變或增殖轉(zhuǎn)變?yōu)樾?yīng)細(xì)胞,將會(huì)增強(qiáng)機(jī)體的免疫;CD8+是細(xì)胞毒T細(xì)胞和抑制T細(xì)胞的表面標(biāo)志。據(jù)報(bào)道,T淋巴細(xì)胞最早在膿毒癥發(fā)病3h就受到嚴(yán)重影響[7]。當(dāng)不同T淋巴細(xì)胞亞群(CD4+、CD8+)的分布數(shù)量及功能代謝變化時(shí),人體會(huì)發(fā)生免疫失衡,進(jìn)一步導(dǎo)致膿毒癥的發(fā)生與發(fā)展。因而,從不同T細(xì)胞亞群功能來(lái)討論其對(duì)膿毒癥嚴(yán)重程度及預(yù)后判斷中的作用,將更廣泛、更深入理解膿毒癥發(fā)生免疫反應(yīng)的機(jī)制。

2.1 CD4+T淋巴細(xì)胞亞群 CD4+T淋巴細(xì)胞在受多種細(xì)胞因子、抗原特性變異過(guò)程和多種內(nèi)分泌激素等多方面作用下,分化成幾個(gè)不同分子形態(tài)類型的細(xì)胞亞群,主要有Th1、Th2、Th3、Th9、Th17、Th22、調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞(Treg)和濾泡性輔助性T淋巴細(xì)胞(follicular helper T, Tfh)等。它們介導(dǎo)的免疫應(yīng)答主要是通過(guò)分泌細(xì)胞因子來(lái)發(fā)揮作用的。這些T細(xì)胞亞群則由其分化產(chǎn)生出來(lái)的細(xì)胞因子不同便分別具有各自的生化特性。而且并不是僅僅通過(guò)其亞群細(xì)胞的絕對(duì)數(shù)來(lái)代表人體免疫情況,比例的失衡如:Th1/Th2、Th17/Treg也與膿毒癥的預(yù)后顯著相關(guān)。本文主要選取Th1、Th2、Th17、Th22、Treg來(lái)進(jìn)行綜述。

2.1.1 Th1、Th2細(xì)胞與Th1/Th2:CD4+T細(xì)胞亞群中最先發(fā)現(xiàn)Th1和Th2細(xì)胞,Th1細(xì)胞在細(xì)胞免疫和超敏反應(yīng)中發(fā)揮作用,Th2細(xì)胞主要參與體液免疫,二者處于動(dòng)態(tài)平衡。其中,白細(xì)胞介素12(IL-12)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)從而轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT-4)傳遞信號(hào)影響Th1,而IL-4通過(guò)STAT-6傳遞信號(hào)影響Th2。膿毒癥的初始階段Th1細(xì)胞增多,在膿毒癥的晚期,Th2細(xì)胞增多,并且機(jī)體表現(xiàn)為抗炎狀態(tài)。Gupta等[8]在創(chuàng)傷后膿毒癥患者的研究中發(fā)現(xiàn),Th2細(xì)胞增多可能提示病情更重且預(yù)后不良。早在1995年,O’Sullivan等就發(fā)現(xiàn)[9]膿毒癥導(dǎo)致CD4 T細(xì)胞從Th1表型轉(zhuǎn)換為Th2表型,這種膿毒癥患者血清中Th1 百分率下降, Th2 百分率升高,Th1/ Th2 比值下降的現(xiàn)象又叫做Th1/Th2 漂移現(xiàn)象。據(jù)推測(cè),這種漂移現(xiàn)象可能有助于CARS的發(fā)展,從而導(dǎo)致過(guò)度炎癥和隨后的SIRS。Tan等[10]研究發(fā)現(xiàn),由于Th1/Th2比率的偏離可能使膿毒癥患者局部炎癥加重而導(dǎo)致腦功能障礙。Xue等[11]研究也得出了同樣的結(jié)論,膿毒癥病程中Th2/Th1的升高與預(yù)后密切相關(guān),成反比關(guān)系,若患者Th2/Th1比值升高持續(xù)不降,28d病死率可以達(dá)到47.1%。不僅膿毒癥患者與健康人相比有差異,許多研究發(fā)現(xiàn),膿毒癥休克組患者與普通膿毒癥組也有明顯差異。穆雪鹍等[12]研究發(fā)現(xiàn),重度膿毒癥組患者的Th1百分率、Th1/Th2比值顯著低于膿毒癥組患者,而Th2百分率顯著高于膿毒癥組。因此,T淋巴細(xì)胞中Th1向Th2轉(zhuǎn)化可使患者發(fā)生免疫抑制,且往往與患者預(yù)后差相關(guān)。

2.1.2 Th17、Treg細(xì)胞與Th17/Treg:Th17細(xì)胞可以引起促炎癥反應(yīng),因其可以分泌IL-17和IL-6。值得關(guān)注的是,Th17細(xì)胞主要與幾種自身免疫性疾病有關(guān),包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和多發(fā)性硬化癥等疾病。然而,Th17細(xì)胞也可以抵御病原體,包括真菌和細(xì)菌在黏膜表面的定植。Brunialti等[13]通過(guò)臨床觀察發(fā)現(xiàn),膿毒癥患者入院時(shí)Th17細(xì)胞數(shù)量較高,但第7天時(shí)其數(shù)量減少。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重膿毒癥期間Th17免疫反應(yīng)減弱與死亡率增加有關(guān)。因此,在膿毒癥的過(guò)程中,Th17的缺失對(duì)患者有害。

Treg占外周血 CD4+T 細(xì)胞的 5%～10%,可以引起抗炎癥反應(yīng),因其可以分泌大量的TGF-β和IL-10[14]。Treg細(xì)胞還可以抑制T淋巴細(xì)胞的增殖分裂,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡延遲和活性增強(qiáng),是膿毒癥后期免疫抑制階段產(chǎn)生的原因。Treg細(xì)胞不僅能在膿毒癥患者早期免疫失衡中起到作用,而且其在膿毒癥恢復(fù)后也存在,這表明Treg細(xì)胞貫穿人體膿毒癥的整個(gè)過(guò)程。因此,對(duì)膿毒癥患者Treg細(xì)胞持續(xù)關(guān)注,有助于對(duì)患者病情狀態(tài)的定量評(píng)估和臨床預(yù)后變化的準(zhǔn)確判斷。

許多研究指出,膿毒癥患者外周的Treg細(xì)胞增加,但使其增加的主要原因目前尚無(wú)統(tǒng)一結(jié)論。Cavassani等[15]認(rèn)為是其他亞群(即Th1、Th2、Th17和Tfh)優(yōu)先丟失的結(jié)果,但Nascimento等[14]發(fā)現(xiàn)膿毒癥存活患者的外周循環(huán)中存在較高水平的Tregs、IL-33和IL-10,認(rèn)為IL-33增加了Treg的數(shù)量?？傊?關(guān)于Treg細(xì)胞數(shù)量的增多原因仍需進(jìn)一步深入研究,包括受體和細(xì)胞因子方面,甚至可能是免疫代謝方面可以解釋這個(gè)問(wèn)題。

膿毒癥Treg細(xì)胞數(shù)量增加與預(yù)后的關(guān)系一直存在爭(zhēng)議。Heuer等[16]在膿毒癥小鼠模型中發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)移體外刺激增加的Treg細(xì)胞可以加快毒素的清除,進(jìn)而小鼠存活率將會(huì)有所提高,這可能與腹膜中TNF-α產(chǎn)生增加有關(guān)。Venet等[17]通過(guò)siRNA下調(diào)Foxp3表達(dá)的研究發(fā)現(xiàn),減少感染宿主的Treg數(shù)量和功能可以改善整體免疫功能,但是Kimura等[18]研究發(fā)現(xiàn),減少Treg數(shù)量并沒(méi)有導(dǎo)致生存率的提高。也有研究發(fā)現(xiàn)Treg淋巴細(xì)胞與死亡率沒(méi)有直接關(guān)系,如Wu等發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重膿毒癥存活組第1天的Treg淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)高于死亡組,然而,在第1天和第7天,存活組和死亡組的Treg/CD4百分比和Treg淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)沒(méi)有差異,這說(shuō)明存活組中可能是由于較高的CD4淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)導(dǎo)致較高的Treg淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)?？傊?筆者認(rèn)為Treg細(xì)胞在判斷預(yù)后作用差異可能是與分析時(shí)間有關(guān),Treg細(xì)胞在膿毒癥早期研究更加有助于取得積極的結(jié)果。

目前研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β參與Th17細(xì)胞的分化,而Treg可以分泌TGF-β,這表明Th17細(xì)胞與Tregs之間存在密切關(guān)系。隨后,越來(lái)越多的相關(guān)研究關(guān)注Th17/Treg,并且研究Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞之間存在的競(jìng)爭(zhēng)性作用也是目前國(guó)內(nèi)外細(xì)胞免疫功能損傷機(jī)理的研究熱點(diǎn)。Guo等[19]發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者的Th17/Treg細(xì)胞比率降低。Gupta等[8]通過(guò)研究創(chuàng)傷后膿毒癥患者發(fā)現(xiàn),膿毒癥休克患者的Th17/Treg比例與膿毒癥無(wú)休克患者有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,總結(jié)出Th17/Treg比例與患者預(yù)后呈正相關(guān)。因此,Th17/Treg細(xì)胞的失衡是膿毒癥的重要病因之一,維持血清中Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞的數(shù)量及比例平衡對(duì)自身免疫功能有重要意義。

然而,關(guān)于如何平衡Th17/Treg細(xì)胞的比值,目前尚沒(méi)有統(tǒng)一建議。Chen等[20]通過(guò)小鼠模型研究發(fā)現(xiàn),Treg和Th17細(xì)胞的平衡可以通過(guò)血必凈注射液來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié),可以降低膿毒性休克的死亡率。Guo等[19]研究發(fā)現(xiàn),膿毒癥患者的Th17/Treg細(xì)胞失衡可以通過(guò)血液濾過(guò)來(lái)減輕。Sun的一項(xiàng)回顧性研究[21]發(fā)現(xiàn)早期腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)(EEN)可以降低Th17淋巴細(xì)胞百分比、Th17/Treg細(xì)胞比率,從而抑制膿毒癥早期的免疫過(guò)度激活。這些發(fā)現(xiàn)為治療Th17/Treg細(xì)胞失衡提供了許多方向與策略。

2.1.3 Th22 Th22是近年來(lái)找到的輔助T淋巴細(xì)胞,目前還主要集中在皮膚病研究,而與膿毒癥的研相關(guān)究比較少。Th22可以分泌IL-22,在許多腫瘤及自身免疫性疾病中起到促炎的作用。研究表明,Th22 細(xì)胞對(duì)其他免疫細(xì)胞直接影響較小。鄧欣雨等[22]在對(duì)膿毒癥急性肺損傷患者研究中發(fā)現(xiàn),外周血Th22細(xì)胞明顯升高,表明Th22在膿毒癥急性肺損傷方面有診斷意義。因此,研究Th22與膿毒癥發(fā)生發(fā)展的關(guān)系將會(huì)是膿毒癥研究的新方向。

2.2 CD8+T淋巴細(xì)胞亞群 CD8+T細(xì)胞中的細(xì)胞毒性CD8+T細(xì)胞可以發(fā)揮細(xì)胞毒作用。Zhang等[23]研究發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者CD8+T淋巴細(xì)胞下降,可能與T淋巴細(xì)胞表面程序性死亡因子-1(PD-1)表達(dá)顯著上調(diào)可有關(guān)。Tian等通過(guò)盲腸穿孔的膿毒癥大鼠模型中發(fā)現(xiàn)T淋巴細(xì)胞亞群中CD3+、CD4+、CD4+/CD8+下降,但CD8+T淋巴細(xì)胞仍保持在正常水平。陳俊杰等[24]研究也發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者血清中CD8與健康對(duì)照組之間無(wú)明顯差異。總之,對(duì)于CD8+T細(xì)胞在膿毒癥患者中的意義遠(yuǎn)不如CD4+T細(xì)胞,需要更多的關(guān)注與研究。

3 CD4/CD8比值在膿毒癥中的臨床意義

一般情況下,外周血中CD4+T、CD8+T細(xì)胞和CD4+/CD8+比值在正常水平,且其代表的適應(yīng)性免疫應(yīng)答處于動(dòng)態(tài)平衡。宋中海等[25]在對(duì)膿毒癥預(yù)后的分析中發(fā)現(xiàn),T淋巴細(xì)胞亞群中的CD4+/CD8+可以有效預(yù)測(cè)膿毒癥患者的預(yù)后。胡彩珍等[26]也得出同一結(jié)論,發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者入院第1天的CD4+/CD8+水平與死亡率呈正相關(guān),CD3+、CD4+、CD8+水平與預(yù)后無(wú)相關(guān)性。但張小彬等[27]的研究卻認(rèn)為T淋巴細(xì)胞亞群水平在預(yù)測(cè)膿毒癥患者預(yù)后無(wú)明顯相關(guān)性。因此,監(jiān)測(cè)膿毒癥患者T 淋巴細(xì)胞亞群仍需進(jìn)一步精細(xì)化,以便判斷是早期免疫抑制還是免疫系統(tǒng)長(zhǎng)期損害影響患者預(yù)后。

除了CD4+/CD8+比值與預(yù)后關(guān)系,目前研究熱點(diǎn)聚焦于膿毒癥后的腸道損傷。張立等[28]等研究結(jié)果顯示,僅存在于腸道黏膜的I-FABP與外周血CD3+及CD8+呈負(fù)相關(guān),說(shuō)明膿毒癥患者T淋巴細(xì)胞亞群與患者腸道損傷情況有關(guān)。楊銀娟等[29]研究顯示膿毒癥患者腸道菌群與T淋巴細(xì)胞亞群有關(guān),表明膿毒癥患者腸道菌群失調(diào)會(huì)使患者發(fā)生炎癥反應(yīng),進(jìn)而引起免疫抑制。駱付麗等[30]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),不同細(xì)菌感染后,T淋巴細(xì)胞亞群會(huì)發(fā)生不同變化,比如對(duì)CD4+/CD8+比值來(lái)說(shuō),革蘭陰性菌感染患者低于革蘭陽(yáng)性菌感染患者,可以推測(cè)膿毒癥患者T細(xì)胞亞群可以為早期鑒別革蘭陽(yáng)性菌及革蘭陰性菌感染提供一定參考。因此,進(jìn)一步研究CD4+/CD8+比值導(dǎo)致腸道損傷的機(jī)制,可以更好地指導(dǎo)臨床進(jìn)行早期判斷并進(jìn)行干預(yù),改善腸道微生態(tài),進(jìn)一步提高膿毒癥的預(yù)后。

4 結(jié)語(yǔ)

T淋巴細(xì)胞亞群在膿毒癥早期免疫狀態(tài)調(diào)控、預(yù)測(cè)病情及其發(fā)展趨勢(shì)中占據(jù)一席之地,但Treg細(xì)胞增加原因以及對(duì)膿毒癥預(yù)后的影響尚無(wú)統(tǒng)一共識(shí)。因此,繼續(xù)深入研究T淋巴細(xì)胞亞群間復(fù)雜的相互調(diào)節(jié)機(jī)制,能夠更好地評(píng)估膿毒癥患者機(jī)體的炎癥反應(yīng)和免疫狀態(tài),進(jìn)而有利于患者的治療和預(yù)后。目前關(guān)于膿毒癥的治療仍然是早期液體復(fù)蘇、抗感染等對(duì)癥治療,但按指南規(guī)范實(shí)施上述治療后,膿毒癥患者的預(yù)后仍然較差。隨著越來(lái)越多的對(duì)膿毒癥發(fā)生機(jī)制的深入認(rèn)識(shí),免疫治療已成為膿毒癥的研究方向[7],這為膿毒癥患者的治療提供了新的方向,如免疫檢查點(diǎn)調(diào)節(jié)療法、細(xì)胞因子療法、以線粒體為靶點(diǎn)的抗氧化療法等。最讓人期待的是,隨著對(duì)嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法(Chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy,CAR-T)研究的深入,CAR-T未來(lái)可能會(huì)在膿毒癥的免疫治療中占據(jù)一席之地。