烧冲复合伤急性肺损伤的免疫调节研究进展

张旭龙 柴家科 李百玲

[摘要] 烧冲复合伤是由热力和冲击波共同作用于机体而产生的一种高死亡率创伤。其中，烧冲复合伤后导致的急性肺损伤（ALI）是烧冲复合伤致死的主要原因之一。烧冲复合伤后免疫调节在烧冲复合伤急性肺损伤的致伤机制中扮演重要角色。近年来研究发现，中性粒细胞、树突状细胞、巨噬细胞和T淋巴细胞等固有免疫和适应性免疫细胞及相关分泌因子的共同参与了烧冲复合伤急性肺损伤的免疫调节。现将烧冲复合伤伤后急性肺损伤的免疫调节研究进展现状进行综述。

[关键词] 烧冲复合伤；急性肺损伤；免疫调节；

[中图分类号] R644 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2016）02（c）-0034-04

Immunoregulation mechanism of acute lung injury afterburn-blast combined injury

ZHANG Xulong1，2 CHAI Jiake2▲ LI Bailing3

1.Medical School of PLA， Beijing 100048， China； 2.Burn and Plastic Surgery Research Institution of PLA， the First Affiliated Hospital of PLA General Hospital， Beijing 100048， China； 3. Department of Surgery， Aviation General Hospital， Beijing 100012， China

[Abstract] Burn-blast combined injury， which is caused by heat and blast， is a kind of trauma with both high mortality and incidence. Immunoregulation plays an important role in the mechanisms of acute lung injury （ALI） induced by burn-blast combined injury， which mainly includes neutrophils， dendritic cells， macrophages， T-lymphocytes and related featured cytokines. This review presents iterature concerning the immunoregulation mechanism of ALI induced by burn-blast combined injury from recent studies.

[Key words] Burn-blast combined injury； Acute lung injury； Immunoregulation

燒冲复合伤是由热力和冲击波共同作用于机体而产生的一种高死亡率损伤形式。研究表明，烧冲复合伤伤后肺损伤导致即时死亡的发生率高达47%[1]，是烧冲复合伤致死的主要原因之一。在烧冲复合伤伤后肺损伤的损伤机制中，免疫调节紊乱扮演重要角色。一方面，烧伤本身就可引起一系列继发性免疫反应，导致远端器官损害，引起肺损伤[2]。另一方面，冲击波在其超压、负压及动压作用下，通过产生的压力差、内爆效应、破裂效应等，可进一步造成肺脏直接损伤[3]，引起局部器官免疫变化。因此，烧冲复合伤对机体免疫系统损伤远大于单一损伤，涉及中性粒细胞、树突状细胞、巨噬细胞和T淋巴细胞等固有免疫和适应性免疫细胞及相关分泌因子的共同参与，机制复杂。现将烧冲复合伤伤后急性肺损伤的免疫调节研究进展现状综述如下：

1中性粒细胞

中性粒细胞是创伤后炎症反应中的重要免疫细胞之一。研究发现，烧冲复合伤伤后肺组织和肺泡灌洗液中有大量的中性粒细胞，可分泌大量蛋白水解酶、活性氧自由基、细胞因子和趋化因子，破坏邻近肺上皮细胞，因此中性粒细胞在肺组织的积聚被认为是烧冲复合伤伤后肺损伤的重要原因[4-5]。

1.1 中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophilelastase，NE）

最近，有研究发现NE在肺损伤的病理机制中发挥着重要作用，可以帮助中性粒细胞渗透入炎症组织处，通过多条信号通路促进肺损伤的发生、发展[6]。NE的主要作用机制为：①促进中性粒细胞黏附于上皮细胞上，促进炎性反应[7]；②降解掉细胞基质中多种类蛋白，破坏细胞间紧密连接，增加血管的通透性[8]；③破坏肺泡表面活性物质，降低肺组织的顺应性[9]；④阻碍巨噬细胞吞噬已经凋亡的细胞，诱导中性粒细胞分泌大量酶、炎症调节因子和氧自由基。

西维来司他，一种小分子人工合成化学药物，是NE特异性阻滞剂，可在肺损伤发生中对机体起到保护作用，以往用于危重症患者伴有脓毒症、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）及弥散性血管内凝血（DIC）。Chai等[10]学者在大鼠烧冲复合伤模型研究中发现，西维来司他可通过抑制NE的活性，减少肿瘤坏死因子（TNF）-α和白介素（IL）-8的分泌，降低肺血管的通透性及中性粒细胞的积聚，进而对肺损伤的组织起到保护作用。在烧伤所致的肺损伤当中，亦有报道发现，刺激迷走神经可降低NE活性，抑制NF-κB信号通路的激活，减少中性粒细胞在肺组织中的汇集，并降低肺组织血管的通透性[11]。

1.2 细胞间黏附分子-1（ICAM-1）

活化的中性粒细胞将表达黏附分子。细胞间黏附分子-1（ICAM-1）是免疫球蛋白超家族细胞黏附分子的成员之一，在介导白细胞与内皮细胞牢固黏附的过程中起重要作用，在肺内主要分布于血管内皮细胞及肺泡上皮细胞[12]。烧冲复合伤后肺组织ICAM-1的表达在转录和蛋白质翻译水平均较正常显著增多，以伤后6 h最为明显，与多形核白细胞（PMN）在肺内聚集程度呈平行关系[13]。许多报道证实，创伤后被过度活化的中性粒细胞亦释放大量毒性物质（如活性氧、水解酶、脂质代谢产物、NO等），作用于自身组织，而造成组织损伤。

1.3 Toll样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4）

中性粒细胞表面分布的TLR4被发现与烧冲复合伤伤后急性肺损伤的发生、发展相关。Krzyzaniak等[14]学者通过动物实验发现，急性肺损伤是一个TLR4依赖性的过程，在缺少TLR4表达的基因敲除鼠中，肺组织在烧伤后24 h并没有出现中性粒细胞的大量浸润和物理结构的异常。他们推测TLR4可能是抑制先天性免疫反应过激应答的重要靶点，是预防烧伤后急性肺损伤发生的突破防线。

此外，中性粒细胞与一些促炎症因子如TNF、IL-1β、IL-6、IL-8和单核细胞趋化因子-1密切相关，而且在外周血的中性粒细胞中，与促炎症基因有关的转录因子如NF-κB或Akt被大量激活[15]。成熟中性粒细胞的细胞生命周期是6～12 h，但是随着LPS、TNF、IL-8、IL-6、IL-1和GM-CSF的大量存在，中性粒细胞的凋亡被抑制[16]。所以，烧冲复合伤时中性粒细胞被大量激活，细胞数量增多，但趋化功能下降，吞噬和杀菌作用受抑制。

2 树突状细胞（dendritic cells，DCs）

DCs是具备抗原提呈能力的一类细胞，越来越多的证据表明非特异性免疫系统的功能失调诱发和促进了ACI和ARDS的发生[17]。烧冲复合伤发生后，DCs可穿透肺实质，汇聚到组织受损处，调节免疫耐受与免疫应答之间的平衡，在免疫应答的最初阶段起着至关重要的作用。

Venet等[18]学者发现在DCs基因敲除鼠中，急性肺损伤的病情更加严重，这种现象提示DCs可能在肺损伤中起着关键作用。D'Arpa等[19]学者发现与健康对照相比，烧伤患者伤后1 d外周血DCs数量明显下降。在小鼠烧伤模型中，也发现了DCs细胞数量显著下降的现象，而且一直持续到伤后14 d。造成这种现象的原因可能是单核细胞向树突细胞的分化成熟的过程受到抑制。烧伤后增加了单核细胞MafB的表达，导致其分化成熟功能受损。在体外细胞学实验，使用小RNA干扰技术沉默MafB的表达可以提升单核细胞向DCs分化的能力[20]。肺部的DCs一旦被激活，会产生大量的免疫调节因子，包括IL-6和TGF-β；同时使更多的免疫细胞汇聚到肺部，并激活T细胞[21]。TGF-β已被证实是急性肺损伤早期阶段的关键调节因子[22]。IL-6和TGF-β还可以直接促进Th17和Treg细胞的分化和成熟。

Lowry等[23]学者研究发现烧伤后肺部的免疫细胞会发生变化，伤后4 h，DC细胞的数量明显上升，这种增长趋势一直持续到伤后24 h；刺激迷走神经，可以有效限制树突细胞在肺组织内的积聚，同时促进IL-6和TGF-β1在肺组织内的释放，阻止严重烧伤后的急性肺损伤。但是如果在刺激之前，对实验动物进行腹部迷走神经切除术，迷走神经的这种保护作用将消失，说明迷走神经的免疫应答调节是通过消化道-肺反应轴进行的[24]。该发现也为烧冲复合伤后急性肺损伤的救治提供了新思路。

3 巨噬细胞

巨噬细胞是一多功能细胞群体，在维持机体自身免疫稳态和机体防御两个方面扮演重要角色。这与其既有吞噬杀菌的非特異性免疫功能，又可通过处理和呈递抗原参与特异性免疫有关[25]。面对炎症刺激，巨噬细胞是肺内细胞因子的主要分泌源[26]。在烧伤引起的急性肺损伤中，巨噬细胞作为炎性反应启动者首先被活化，进而促进中性粒细胞的聚集，参与急性肺损伤的调节[27]。研究表明，严重烧伤将使巨噬细胞过度活化，表现出功能紊乱，即某些功能上调，而某些功能下降[28]。曾有报道[29]，烧冲复合伤后早期免疫反应有增强效应，是由于通过淋巴细胞表面受体介导机制促进免疫细胞的增殖分化从而使免疫功能增强；复合伤引起免疫器官（胸腺和脾脏）细胞反应受抑重于单一伤，以伤后12 h开始，24～72 h表现最明显。创伤后肺泡巨噬细胞（PAM）的激活可能是机体对创伤的一种防御反应，活性氧是其杀菌的重要成分之一，但活性氧产生增加并不一定意味其吞噬杀菌能力增强，因此，在机体抗氧化系统功能降低时，PAM产生的大量H2O2可引起肺组织的损伤[30]。肺泡巨噬细胞在肺损伤中起到缓解的作用，因为其在肺损伤反应阶段，细胞的积聚增加受到抑制。研究发现伤后4 h，肺泡巨噬细胞并没有增加，仅仅在伤后24 h才有轻微的上升[31]。

McCarter等[32]在创伤小鼠的实验中曾经观察到，脾巨噬细胞在伤后分泌TNF-α、IL-6、PGE2、H2O2、NO都有增多，而抗原呈递能力却持续低下，是促使全身性炎症反应综合征（SIRS）和多器官功能衰竭（MODS）发生的潜在原因。刘静杰等[33]研究发现，烧伤后晚期，患者外周血单核细胞DR抗原的表达率明显降低，降低程度及持续时间与伤情有关。有报道指出，烧冲复合伤后患者单核细胞人白细胞分化抗原HLA-DR明显降低，约4周时最为显著，并且其降低程度较单纯烧伤组明显。目前，较公认的看法是：当DR抗原表达低于30%时，可认为单核细胞免疫麻痹[34]。以上的研究提示，巨噬细胞在创伤后的分泌功能上调，而抗原呈递能力下降。

4 T淋巴细胞

在免疫系统中，淋巴细胞是重要的免疫细胞之一。T细胞根据分泌的细胞因子类型的不同而分为Th1型和Th2型细胞：前者以分泌IFN-γ、IL-2、TNF-β等为主（免疫促进），并主要介导细胞免疫反应；后者则主要分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13等（免疫抑制），介导体液免疫。在严重创伤的强烈刺激下，淋巴细胞尤其是T细胞被激活，表现为功能异常。而严重烧伤后出现细胞亚型的转型变化，即转向Th2型，致使Th2型的细胞因子分泌增多，这是导致伤后免疫功能抑制的重要机制之一。烧冲复合伤后，特异性免疫系统被抑制，T细胞的增殖速度明显下降，无法产生有效的免疫反应。Th1细胞和细胞毒性T细胞减少，Treg细胞增加，CD4+T细胞明显减少，CD4/CD8的细胞比例降低。研究发现服用西咪替丁可以增加患者外周血CD8+T细胞含量，外周血单核细胞增殖速度恢复正常[35]。

有报道[36]指出，严重烧伤患者机体T淋巴细胞免疫功能严重受损，主要表现在：①淋巴细胞总数下降；②T淋巴细胞亚群结构中具有辅助诱导功能的CD4细胞比例下降，而具有抑制细胞毒活性的CD8细胞比例上升，二者共同构成CD4/CD8比例的下降；③T淋巴细胞增殖活性降低。

最近，越来越多的学者开始关注Th17细胞，它是Th细胞的一个亚型，在免疫应答中发挥重要作用。烧伤后其在外周血的数量增加，分泌大量的IL-17和IL-22。Oppeltz等[37]发现在烧伤后，肺泡灌洗液中的IL-17显著增加，提示其可能与肺损伤有关。Th17细胞在烧冲复合伤急性肺损伤中的作用机制有待进一步研究。

综上所述，烧冲复合伤伤后肺损伤是热力和冲击波两种致伤因素先后或同时作用于肺脏造成的损伤，是烧伤和冲击伤的叠加效应。烧冲复合伤对机体免疫系统损伤远大于单一损伤，并且机制复杂，免疫调节失衡是其发生机制之一。从免疫学的角度，烧冲复合伤伤后肺损伤的发生机制可能与肺血管通透性改变及中性粒细胞的浸润与激活有关；巨噬细胞、树突细胞以及T淋巴细胞对肺损伤的发生发展起到重要调节作用；同时组织大量释放的蛋白酶、炎性调节因子及氧自由基也参与其中。总之，充分了解烧冲复合伤伤后肺损伤免疫功能紊乱机制，将会对降低烧冲复合伤患者的死亡率，提高其生存率，以及对今后指导烧冲复合伤临床治疗与康复起到积极的推动作用。

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（收稿日期：2015-11-03 本文编辑：苏 畅）