机体感染状态下的免疫应答及免疫调节剂在重症感染治疗中应用研究进展

朱海亮，王耀勇，贾俊青

1 山西医科大学，太原030000；2 山西省汾阳医院

重症感染具有起病急、进展迅速、预后不良、病死率高的特点。临床工作中多关注细菌、真菌及病毒等病原体对机体造成的局部炎症反应及损伤，较少关注病原体入侵机体后机体对其的反应过程。在重症感染状态下，机体免疫系统将被持续激活，呈现出“过度免疫”和“免疫抑制”两种状态，此时机体抗炎反应与促炎反应处于失衡状态，机体免疫功能出现紊乱及障碍。如果此时能准确地监测患者的免疫功能变化，并在此基础上给予有效的调节，能明显改善重症感染患者的临床疗效及预后。研究[1,2]显示，免疫调节剂可降低重症感染患者炎症因子水平、改善免疫状态和预后，且不增加不良反应发生率。现将机体感染状态下的免疫应答及免疫调节剂在重症感染治疗中的应用研究进展综述如下。

1 机体感染状态下的免疫应答

当病原体入侵机体时会激发机体的固有和适应性免疫系统，固有免疫细胞如中性粒细胞、单核巨噬细胞、NK细胞、树突状细胞、肥大细胞等，通过结合入侵机体的抗原和组织相容性复合体(MHC)Ⅰ类和MHC Ⅱ类分子来迅速产生免疫应答并启动适应性免疫系统。适应性免疫主要由T、B淋巴细胞介导参与，其中CD4+T细胞和CD8+T细胞是主要的T细胞亚群，介导人体的细胞免疫。CD8+T细胞又被称为细胞毒性T细胞，可靶向杀死感染细胞和肿瘤细胞；CD4+T细胞又被称为辅助性T细胞(Th)，此细胞不仅可以辅助B细胞完成体液免疫，还可以调节CD8+T细胞的功能，同时其自身被激活后可以分泌多种细胞因子，如Th1、Th2、Th3、Th9、Th17、Th22和T卵泡辅助细胞(Tfh)来参与不同的免疫应答[3]。重症感染状态下，模式识别受体(PRR)通过识别并处理病原体及受损组织使促炎因子释放，与病原体相关分子模式(PAMP)结合，以激活核因子κB(NF-κB)信号通路传导，进一步促进炎性因子的转录与产生，同时损伤相关分子模式(DAMP)释放大量炎症因子如白介素-1(IL-1)、IL6、IL-17及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等，导致促炎细胞因子的大量甚至过量释放，从而引起过度的炎症反应。随着炎症反应的增强，反射性引起机体的抑制性免疫细胞如Th2细胞和调节性T细胞的分泌，导致抗炎反应逐渐增强，同时过度的炎症反应还会激活机体的细胞凋亡信号通路，导致免疫细胞尤其是淋巴细胞的数量及质量降低，进入“免疫抑制”状态，使机体无法有效清除原发感染灶，极大可能导致机体的二重感染[4～6]。有学者[7]提出，免疫抑制的机制除了细胞凋亡、自噬，还包含表观遗传改变、内毒素耐受等。免疫抑制的表观遗传改变是通过改变染色质的结构而实现的，主要有两种机制，一种为DNA甲基化，另一种为组蛋白修饰，包括组蛋白乙酰化、甲基化、泛素化和磷酸化，其中组蛋白乙酰化是调控炎症反应基因的关键过程。内毒素耐受是指将内毒素及PRR体外刺激白细胞后产生细胞因子如TNF、IL-1、IL-6、干扰素-γ(IFN-γ)的数量减少[4,8]。有研究[8,9]显示，“免疫抑制”患者的肺泡巨噬细胞中IRAK-M介导的组蛋白H3K4甲基化和H4乙酰化减少，败血症患者全血、单核细胞、嗜中性粒细胞及NK细胞中使用内毒素刺激后细胞因子产生减少，均为上述观点提供了有力依据。

2 免疫调节剂在重症感染治疗中的应用

乌司他丁、血必净注射液、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、胸腺肽α1、肠内免疫营养剂、静脉免疫球蛋白(IVIG)、多黏菌素B等免疫调节剂可用于重症感染患者的治疗。

2.1 乌司他丁 重症感染患者中巨噬细胞是其主要的免疫反应细胞。活化的巨噬细胞可释放大量的炎症因子，发生血管内皮及器官功能障碍，导致全身性炎症反应综合征(SIRS)。SIRS发生过程中产生许多中间产物，其大部分为丝氨酸蛋白酶，包括凝血因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa和Ⅻa和胰蛋白酶、组织蛋白酶、激肽释放酶、纤溶酶等，以上这些蛋白酶不但具有溶解蛋白质的作用，还能通过介导信号通路在炎症反应中发挥作用，其中巨噬细胞表面的Toll样受体(TLR4)可通过MYD88依赖或非依赖途径激活NF-κB信号通路，诱导TNF-α、IL-1、IL-6、IL-17等促炎细胞因子的产生，参与炎症反应。乌司他丁是一种从人体尿液中分离出来的广谱丝氨酸蛋白酶抑制剂，可抑制上述蛋白酶功能，从而抑制炎症反应，同时对于信号传导通路的激活有明显抑制作用，表现为可以减少p38丝裂原激活的蛋白激酶(p38-MAPK)的磷酸化，抑制NF-κB信号通路的激活，从而减少促炎细胞因子的产生，可有效避免促炎因子的过度释放引起的免疫抑制。目前有报道[10～12]显示，氧代谢在机体炎症反应的发生发展中有重要作用，通过机体的氧化应激产生的活性氧(ROS)可能是炎症反应中关键的分子机制，而核因子E2相关因子2(Nrf2)是氧化应激的关键调节剂。乌司他丁可明显促进Nrf2的核易位，减少了ROS的产生，从而发挥抗炎作用。Karnad等[10]一项双盲、对照、随机试验证明，使用乌司他丁的脓毒症模型组28天死亡率为7.3%，而使用安慰剂的对照组模型28天死亡率为20.3%，提示乌司他丁能明显降低死亡率，同时发现使用乌司他丁治疗后器官功能衰竭的发生率、呼吸机辅助通气天数及住院天数较对照组明显减少。Liu等[13]的研究发现，乌司他丁联合胸腺肽α1治疗脓毒症28、60、90天的死亡率分别较对照组降低36%、35%、31%，且IL-6、TNF-α水平及APACHEⅡ评分明显降低。

2.2 血必净注射液 血必净注射液主要由赤芍、川芎、红花、丹参、当归组成，具有调节免疫、改善微循环、保护内皮细胞的作用[14]。重症感染患者最突出的病理特征为促炎与抗炎细胞因子释放失衡，导致免疫抑制，最终发展为多器官功能障碍甚至死亡，其中膜联蛋白A1主要在嗜中性粒细胞和单核细胞中表达，并参与急慢性炎症、白细胞及单核细胞的转运和白细胞的凋亡，还作为介质调节IL-10、一氧化氮合酶、环氧合酶的产生。有研究[15]显示，注射血必净后的脓毒症大鼠模型较对照组膜联蛋白A1的表达增加明显，其中在注射24 h时增加最明显，同时还发现，脓毒症大鼠模型注射血必净后6、12、24 h对于IL-8的抑制率分别为22.7%、37.2%和38.5%，对于TNF-α的抑制率分别为45.4%、32.1%和39.3%，说明血必净可以通过增加膜联蛋白A1的表达，降低IL-8、TNF-α等促炎因子的释放来阻止炎症反应的爆发性发展，减少SIRS的发生。急性肺损伤是脓毒症最容易出现的并发症，现已证明，患有急性肺损伤的人或动物机体的高迁移率族蛋白1(HMGB1)的水平均显著增高。HMGB1与高级糖基化终产物(RAGE)的受体相结合后会激活NF-κB信号通路，导致促炎细胞因子如IL-1、IL-6等的产生。Wang等[16]的研究发现，血必净对于肺损伤有明显改善作用，血必净可以通过下调HMGB1和RAGE表达来阻止NF-κB信号通路的激活，抑制炎性细胞因子的释放，还可以降低肺湿重/干重比来改善肺水肿的症状，降低肺损伤的死亡率。其在实验中发现，脓毒症大鼠模型肺中HMGB1水平在6 h后上升，24 h达到极值，48 h开始下降，而用血必净注射液处理后的大鼠模型肺中HMGB1水平在相同时间点明显降低，RAGE水平也同样表达减少，并且通过HE染色肺组织观察到脓毒症大鼠模型6～24 h肺组织切片显示，炎性细胞的侵入和肺间质水肿的程度随着时间的推移逐渐加重，在48 h时肺组织的中性粒细胞等炎性细胞明显入侵，肺泡壁明显增厚、肺结构破坏明显，而注射血必净的脓毒症大鼠模型相同时间点的变化均明显减轻，为上述观点提供切实依据。Jiang等[17]的一项使用盲肠结扎穿刺(CLP)诱导败血症模型评估血必净的实验发现，血必净可显著降低败血症模型的死亡率、肛门温度、IL-6、TNF-α等促炎细胞因子的释放，在治疗败血症中有显著的疗效。

2.3 GM-CSF GM-CSF的主要作用为刺激机体干细胞中的中性粒细胞、单核巨噬细胞等的产生。众所周知，固有免疫细胞的主要组成成分为中性粒细胞，占据骨髓细胞的大部分比例，是对外来病原体的第一反应者。有报道[18]显示，在免疫应答过程中起抗原提呈细胞(APC)作用的主要是中性粒细胞，CD4+和CD8+T细胞均是被此细胞激活后作用于固有和适应性免疫应答，此细胞的缺失或减少会直接降低抗原提呈功能，使人类白细胞抗原-DR(HLA-DR)表达减低，从而导致参与炎症反应的细胞因子表达减少，更严重者将导致内毒素耐受，进入免疫抑制阶段。中性粒细胞功能异常明显的败血症患者极易发生严重并发症，如呼吸机相关肺炎等。中性粒细胞还能够在机体形成中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)，此网可用来抵御并消灭各种微生物，NETs被释放后可将细菌从血液中捕获，从而阻止了细菌的进一步传播，对病原体的遏制和根除至关重要[19]。Mathias等[20]研究显示，粒细胞集落刺激因子能显著减少住院时间、抗感染治疗时间，能明显改善免疫功能及临床症状而没有严重不良反应。目前没有临床数据显示使用GM-CSF可降低重症感染患者的死亡率。最新的一项动物实验[21]中发现，使用脂多糖(LPS)诱导的败血症模型给予GM-CSF治疗后，反而增加了其IL-6、IL-8等促炎因子的释放，增加了实验模型的死亡率。

2.4 胸腺肽α1 胸腺肽主要调节T细胞及树突状细胞(DC)功能，对固有及适应性免疫系统进行内源性调节，从而调节重症感染患者的免疫应答反应。而抗原提呈细胞中最主要的为DC细胞，在重症感染时，DC通过识别PAMP释放的炎性细胞因子而激活，上调MHC Ⅱ类的合成而有效地提呈抗原，参与免疫反应的启动和调节。还有报道[22]显示，胸腺肽可以作用于DC细胞亚群的TLR平衡抗炎与促炎细胞因子的产生，增加IL-12、IL-2、干扰素等促炎因子的释放，同时增加IL-10和调节性T细胞的百分比来达到抗炎作用。既往有报道[23]显示，联合或单独使用胸腺肽可以改善HLA-DR的表达，并减少继发感染或二重感染的发生率，降低重症感染患者的死亡率。Li等[24]研究显示，使用胸腺肽α1的免疫调节疗法可降低重症感染败血症患者的死亡率。

2.5 肠内免疫营养剂 肠内免疫营养剂成分主要包括机体所需的脂肪酸、谷氨酸、精氨酸等。脂肪酸通过激活胆囊收缩素1(CCK-1)受体，刺激自主神经系统后副交感神经通过胆碱能神经递质与炎性细胞上的烟碱乙酰胆碱受体结合而减少细胞因子释放，其中ω-3脂肪酸还能抑制NF-κB的信号通路的激活，减少炎性细胞因子的释放。谷氨酸可以促进肠系膜增生，增强肠道黏膜免疫作用。精氨酸可以保持肠道黏膜的厚度，保护其肠道的屏障功能。De haan等[25]研究显示，用CLP诱导败血症模型给予肠内免疫营养剂后6 h，小鼠血清中IL-10因子浓度较对照组明显降低，说明肠内免疫营养剂可以有效控制重症感染后期过度的抗炎反应。方红龙等[26]的一项回顾性研究发现，使用肠内免疫营养剂可以有效减少脓毒症患者急性肾损伤的发生率。

2.6 IVIG IVIG是一类能与抗原特异性结合的球蛋白，具有抗体活性，包含可以针对细菌、真菌、病毒等病原体的抗体。IVIG通过抑制DC、嗜中性粒细胞、巨噬细胞、NK细胞等固有免疫细胞的释放，并促进IL-10等抗炎因子的分泌来调节重症感染患者体内免疫失衡的状态，还可以通过调节CD4+T细胞中调节性T细胞从而调节B细胞的功能。IVIG不仅能调节机体免疫，还可以限制真菌的生长，并指导DC识别真菌抗原并将其迁移到相应淋巴结进行清除。Busani等[27]的一项荟萃分析表明，静脉注射IVIG可以降低败血症患者的死亡率。但Bermejo-Martín等[28]提出，并不是所有败血症患者都能通过使用IVIG减少死亡率，只有血浆中免疫球蛋白浓度低于特定阈值才有良好的效果。随之进行了的一项多中心、前瞻性队列研究入组了172名严重败血症患者，并检测其入院后血浆中免疫球蛋白浓度值，分析后得出患者血浆中IgG1浓度<300 mg/dL、IgM浓度<35 mg/dL、IgA浓度<150 mg/dL与高死亡率有关，使用IVIG治疗有效；同时发现IgG1浓度<300 mg/dL是败血症患者死亡的危险因素。

2.7 多黏菌素B 内毒素的产生是感染性休克发生的起始环节，多黏菌素B可以中和内毒素的生物毒性，在治疗感染性休克中起关键作用。Ono等[29]研究发现，使用多黏菌素B治疗败血症模型24 h后其CD4+T细胞数量增多，而调节性T细胞所占比例明显下降，而HLA-DR表面抗原增加。多黏菌素B可以下调HMGB1和RAGE表达，减少IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α等促炎细胞因子的“瀑布式”释放，还可以减少血CD4+T细胞中调节性T细胞的百分比，增加单核细胞HLA-DR的表达，达到调节免疫的作用。多黏菌素类在治疗感染性休克时主要针对革兰阴性菌(G-)，其细胞膜上的阳离子可以置换G-细胞膜的Ca2+、Mg2+，导致G-细胞膜通透性增高，结构稳定性降低甚至破坏，引起细胞内成分外渗，最终导致细胞的死亡，但因较高的耐药率及其较为严重的肾毒性及神经毒性，以及目前市场上大量新型药物的问世而使用率逐渐降低。

综上所述，在重症感染状态下，机体免疫系统将被持续激活，呈现出“过度免疫”和“免疫抑制”两种状态，此时机体抗炎反应与促炎反应处于失衡状态，机体免疫功能出现紊乱及障碍，而乌司他丁、血必净注射液、GM-CSF、胸腺肽α1、肠内免疫营养剂、IVIG、多黏菌素B等免疫调节剂可降低重症感染患者炎症因子水平，改善免疫状态和预后，且不增加不良反应发生率。但对于某些类型免疫调节剂是否可以减少重症感染的死亡率仍存在争议，且目前对于增加免疫调节剂的使用剂量或延长其使用天数是否可以更加有效地提高重症感染的疗效，降低其死亡率缺乏大型的、可靠的实验数据支持，这将是我们今后努力的方向。