T细胞免疫球蛋白粘蛋白-3/凝集素9通路在脓毒血症免疫调控中的研究进展

姚 兰 刘亚男 余 追

越来越多的研究证实，机体免疫抑制在脓毒血症所致的多器官功能障碍过程中起着重要作用。T细胞免疫球蛋白粘蛋白-3/凝集素9(Tim-3/Galectin-9)通路是重要的免疫负调控信号通路，其在脓毒血症所致的免疫抑制中的调控作用的相关研究逐渐受到关注。Tim-3/Galectin-9共抑制分子通路参与脓毒血症中对机体T细胞、调节性T细胞以及Toll样受体介导的免疫反应等的调控，抑制机体的免疫反应。因此，通过调控Tim-3/Galectin-9分子功能达到调控机体免疫从而治愈相关的疾病能否成为一种可行性的治疗途径，亟

本文2017-10-20收到，2017-12-03修回

待进一步的研究和探索。本文简要阐述并总结了Tim-3/Galectin-9通路在脓毒血症所致的免疫抑制中所发挥的调控作用。

1 宿主免疫反应参与调控脓毒血症进程

脓毒血症的致死率在重症监护室(ICU)位于首位，其临床表现多以发热、白细胞增高或下降以及心率增快等炎症反应为特征[1]。当机体遭受严重创伤、热损伤、组织损伤、失血性休克以及缺血再灌注损伤等都可以引起机体的全身炎症反应综合征(SIRS)[2, 3]。在一些发达国家如美国等，每年约有0.2‰-3‰的患者被诊断为脓毒血症，约有一百万人死于脓毒血症[4, 5]。脓

毒血症作为一种较为常见的由潜在的或者明确的感染所致的多器官功能损伤的疾病，在整个疾病进展过程中，机体的免疫反应起着至关重要的作用[6]。在疾病的早期，由于感染的反复发生，激活机体的天然免疫系统，致使机体产生并释放大量的炎症因子如干扰素-γ(IFN-γ)、干扰素- a(TNF-a)以及白细胞介素-2(IL-2)等，同时广泛募集适应性免疫因子如特异性免疫细胞及相关的细胞因子等，参与机体炎症反应，此阶段一般认为是脓毒血症的促炎阶段。随着疾病的进展，炎症反应加重，将伴有抗炎介质的过度释放，则会抑制机体的免疫功能，增加机体对感染的易感性，即出现代偿性抗炎反应综合征(CARS)。Roger Bone在1997年首次提出CARS的概念，主要是指机体在为了限制脓毒血症患者过度的炎症反应以及非感染性的SIRS而出现的一种代偿性的抗炎反应[7]。此阶段出现一系列的免疫抑制反应，例如，巨噬细胞功能耗竭，其抗原提呈功能下降；淋巴细胞增殖功能减弱，毒性降低，并释放抗炎因子如白细胞介素-10(IL-10)等。而在疾病的促炎和抗炎阶段，机体的免疫调控均发挥着重要作用，免疫功能的增强或减弱决定着疾病的进展方向及最终结局。因此，明确脓毒血症时炎症反应中机体免疫调节机制，对发现新的治疗靶点切入机体的免疫调控从而达到治愈疾病的目的，是非常必要的。

2 脓毒血症诱导宿主免疫抑制

既往研究认为，脓毒血症患者主要死于难以控制的炎症反应，即“细胞因子风暴”。然而随着研究的不断深入发现“细胞因子风暴”并不是患者死亡的单一因素，因为阻断炎症介质的治疗手段并不能对脓毒血症起到有效的治疗作用[7, 8]。随着CARS概念的提出，研究者逐渐认识到脓毒血症所致宿主的免疫抑制在疾病发展过程中起到重要作用，越来越多的研究数据表明，免疫抑制使机体原有的平衡和防御屏障被打破，不能有效地产生抗炎反应，诱导多器官功能障碍发生，大大提高二次感染发生率，是脓毒血症死亡的重要因素[8]。Hotchkiss等人[9, 10]在1999年和2013年的研究中发现脓毒血症患者以及脓毒血症小鼠模型存在淋巴结不同程度的坏死。近期Roquilly等[11]应用大肠杆菌感染的小鼠肺炎模型研究发现，第一次感染后的小鼠肺组织中免疫转化生长因子-β(TGF-β)聚集，而TGF-β的聚集会诱导效应T细胞转换为调节性T细胞(Treg)，Treg细胞的聚集诱导机体免疫抑制，增加二次感染的机会；研究进一步发现，脓毒血症小鼠树突状细胞(DCs)和巨

噬细胞抗原提呈能力下降。同时，也有研究报道脓毒血症所致的特异性免疫细胞功能损伤，Patera等[12]研究发现，大鼠脓毒血症模型中T细胞、NK细胞、中性粒细胞以及单核细胞的免疫杀伤功能均受到损伤，而在创伤所致的脓毒血症患者中也发现相同的现象。现已知，微生物是通过结合模式识别受体(TLRs)是激活机体天然免疫，研究认为，在脓毒血症休克中，TLR通路的过度活化一方面造成过度的炎症反应，另一方面会导致机体免疫耐受，细菌感染后LPS活化TLR4信号通路，可使I型IFN过度表达，诱导免疫耐受[13]。 Tim-3/Gal-9被认为是重要的免疫负调控分子。既往研究表明，Tim-3与其配体Gal-9结合能够诱导T细胞凋亡和免疫耐受[14]。近期有研究报道，Tim-3分子在DCs和巨噬细胞上也有表达，参与调控机体天然免疫反应[15]。在脓毒血症小鼠和脓毒血症患者中的研究发现，巨噬细胞过表达Tim-3负调控TLR介导的免疫反应，阻断或者下调Tim-3分子的表达，能够促使机体维持在相对平稳免疫平衡状态[16]。

3 Tim-3/Gal-9信号通路

Tim-3在Th1、Th2、B细胞、T细胞、DCs细胞、巨噬细胞等多种免疫细胞上均有表达[17]。近年来，作为抑制性受体之一，关于Tim-3的研究更多的集中在病原微生物感染后其对效应T细胞功能调节的机制。已有研究表明，阻断Tim-3蛋白的功能，可上调机体CD4+T和CD8+T细胞的功能，提示Tim-3在机体的免疫调节的网络效应中起着负调控作用[18]。Tim-3是T细胞免疫球蛋白粘蛋白(Tim)家族中的一员。Tim家族蛋白通常表达在细胞膜表面，可作为可溶性分子或者细胞表达的配体分子受体[19]。Gal-9是凝集素家族是一群糖结合蛋白，这一家族的分子都有一至两个保守的具有较高的半乳糖亲和性的识别碳水化合物的结构域[20]。Gal-9在天然免疫和适应性免疫细胞中表达丰富，在机体免疫耐受和炎症反应过程中，发挥着重要作用[21]。大量的研究数据表明，Gal-9是一个起着关键作用的免疫调控分子，不仅参与调控细胞粘附、迁移、增殖和凋亡，还能够直接与病原微生物相互作用，同时可以影响Treg细胞的分化和功能以及DCs细胞的成熟和抗病原微生物效应[22]。Gal-9在组织和细胞中表达很普遍，在嗜酸性粒细胞、内皮细胞、T淋巴细胞、DCs细胞、巨噬细胞、淋巴结、小肠上皮细胞以及血管内皮细胞中均有表达[23]。还有研究表明，Gal-9与T细胞表面的Tim-3分子结合，能够诱导细胞Ga2+内流，并通过caspase-1信号通路诱导T细胞凋亡[24]。

Gal-9是Tim-3重要配体之一，与之结合后诱导机体免疫细胞的凋亡和功能耗竭。Tim-3的IgV区含有糖基化位点的粘蛋白样结构域，使其能够被Gal-9所识别。Zhu等[14]首次发现Gal-9是Tim-3的配体，同时还发现Gal-9/Tim-3参与调控T细胞免疫反应。Tim-3/Gal-9通路在感染病毒如HIV、HBV等感染过程中，均参与机体免疫功能的调节，特别是病毒特异性T细胞功能的紊乱，导致病毒清除延迟，诱导感染慢性化[25, 26]。近年来，其在细菌感染以及脓毒血症中的免疫调控功能也逐渐成为研究者关注的焦点。

4 Tim-3/Gal-9通路在脓毒血症中的免疫调控作用

已有研究表明，Tim-3/Gal-9通路在调控机体的天然免疫和特异性免疫过程中均发挥着重要作用。最初研究发现Tim-3分子主要表达在Th1、Th17和 Tc1细胞表面，通过与Gal-9结合诱导T淋巴细胞的凋亡[27, 28]。随着研究的进展，在DCs细胞和巨噬细胞上也发现Tim-3的表达，并参与天然免疫反应的调节[29]。Treg细胞是重要的免疫抑制细胞，是效应T细胞的一个亚群，体内阻断Tim/Gal-9通路能够显著降低Treg细胞的免疫抑制效应，同时促进Th1细胞因子分泌[30]。脓毒血症作为一种感染或者创伤等因素所致的一种SIRS，机体的免疫调节在这其中发挥着重要作用。通过对脓毒血症患者及相关动物模型研究数据表明，在疾病过程中存在着T淋巴细胞的凋亡，DCs细胞、巨噬细胞等抗原提呈细胞功能的损伤和耗竭，以及抑制性调节细胞Treg的增殖等免疫抑制因素。Tim-3/Gal-9通路则参与上述细胞免疫细胞功能的调控，诱导机体免疫抑制。在病毒感染及自身免疫学疾病的研究中，大量研究证实阻断Tim-3/Gal-9通路，负调控T细胞功能，阻断这一通路能够有效重建效应T细胞的功能。HBV感染小鼠模型中，阻断小鼠Tim-3分子功能能够有效恢复CD8+T细胞分泌IFN-γ的能力[31]。土拨鼠肝炎病毒(WHV)感染的土拨鼠模型中，Tim-3分子在慢性感染土拨鼠肝组织中高表达[32]。

在脓毒血症所致的免疫抑制中，以细胞失活为主要表现形式。Tim-3分子的高表达被认为是免疫细胞功能耗竭的标志之一。Boomer等[33]收集死于脓毒血症和非脓毒血症患者脾脏和肺脏细胞，分析

其免疫细胞的特点，结果发现脓毒血症患者T细胞Tim-3、PD-1和LAG3等共抑制分子表达升高。Gao等[34]将脓毒血症分为三组，包括脓毒血症、重症脓毒血症和脓毒血症休克，分析其T淋巴细胞Tim-3、PD-1和CTLA4分子表达的差异，结果显示，患者CD4+T细胞表达Tim-3分子水平与患者APACHE II 评分呈正相关，提示Tim-3分子表达与疾病的严重程度相关。Yang等[16]关于Tim-3/Gal-9通路在脓毒血症中对免疫功能调控的研究发现，Tim-3通过负性调控TLR4的功能，促进脓毒血症中机体的免疫自稳。研究首先检测了脓毒血症患者不同阶段(脓毒血症和严重的脓毒血症)PBMCs细胞Tim-3分子的表达，结果发现，脓毒血症患者Tim-3分子的表达较健康对照者显著升高，但是低于严重脓毒血症患者表达水平。研究者同时应用小鼠脓毒血症模型体内阻断Tim-3分子通路，结果显示脓毒血症小鼠IL-6、IL-1b等促炎因子表达水平升高。上述研究结果提示Tim-3是脓毒血症免疫调节中重要的负调控分子。与此同时，研究者发现Tim-3通过抑制NF-kB的活性负性调控脓毒血症中TLR的反应，从而抑制机体过度的免疫反应。这一研究结果表明Tim-3通路有可能成为脓毒血症治疗中可干预的新靶点。

5 小结和展望

宿主的免疫在脓毒血症疾病过程中发挥着重要作用，免疫功能的紊乱与脓毒血症致死率密切相关。Tim-3/Gal-9通路负性调控多种免疫细胞的功能，参与脓毒血症所导致的免疫抑制，与疾病的进展和结局密切相关。应用抗Tim-3抗体阻断能够有效重建感染以及自身免疫学疾病中T细胞的功能，也能够提高脓毒血症小鼠模型促炎因子的表达水平。因此，在脓毒血症所致的免疫抑制过程中，通过阻断Tim-3/Gal-9通路，能够在一定程度上改善相关免疫细胞特别是T细胞功能的耗竭状态，从而逆转机体的免疫抑制，为脓毒血症的治疗提供新的可能的治疗靶点，提高疾病的治愈率。

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本文第一作者简介：

姚兰(1981-)，女，汉族，主治医师，研究方向：脓毒症以及脓毒症心肌损伤

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·医学前沿·

一种氨基酸水平影响乳腺癌扩散

英国癌症研究会发布的一项新研究显示，天冬酰胺这种氨基酸在乳腺癌扩散过程中扮演重要角色。限制小鼠体内的天冬酰胺水平能降低癌细胞扩散几率，这一发现有助未来给病患提供更好的治疗方案。

多数乳腺癌患者是由于癌细胞扩散到肺部、脑部等其它器官而死亡。英国癌症研究会剑桥研究所领衔的团队在实验室中利用小鼠深入分析这种扩散过程背后的机制。

该研究成果在新一期英国《自然》杂志发表，研究人员在实验中通过特定药物来抑制小鼠体内产生天冬酰胺，并且改变小鼠的日常饮食，尽量减少从食物中摄入这种物质。结果显示，这能有效降低它们体内乳腺癌细胞扩散的几率。

天冬酰胺是常见的氨基酸之一，除了人体内会产生这种物质外，芦笋、大豆、奶制品等食物中都有较高含量。

研究人员进一步比较部分癌症病患的数据发现，乳腺癌细胞产生天冬酰胺的能力越强，癌细胞扩散的可能性就越大。这一发现也可能适用于肾癌、头颈癌等癌症。

论文主要作者、剑桥研究所的格雷格·汉农教授说，未来医生可以通过为乳腺癌患者制定特殊的餐饮或以其他形式来降低他们体内的天冬酰胺水平，这能对乳腺癌及其他癌症的治疗起到很好的辅助作用。

(来源：科学网)