儿童重症肺炎支原体肺炎免疫机制及预测指标选择研究进展

王 怡 姚欢迎

肺炎支原体肺炎（MPP）是由肺炎支原体（MP）感染引起的急性间质性肺部疾病，呈渐进性发病，在临床上，一些MPP 患者可能发展成一种复杂的疾病过程，进展成重症肺炎支原体肺炎（SMPP）。除有呼吸系统的症状外，SMPP 还可同时伴有全身其他系统的症状，导致心脏、肺、肾、神经系统等多脏器功能障碍，出现呼吸功能受损、肾功能心功能不全等后遗症，病情重、进展快，对儿童健康造成极大威胁，甚至可能危及生命[1-2]。MP 会激活机体的防御机制，防止病原体入侵，同时还可以引起机体的过敏反应，从而加剧机体的损伤和炎症反应。MP 对机体的免疫反应和细胞因子的影响与肺损伤和临床表现有显著的相关性。

1 体液免疫失衡

B 淋巴细胞是体液免疫的主要效应细胞，当MP感染人体时，会诱发自身抗体的产生，形成免疫复合物，从而刺激B 淋巴细胞的增殖、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）类抗体，介导自身抗体引起的免疫损伤，这些免疫球蛋白发挥各不相同的免疫学功能[3]。重症MPP 患儿血清IgA、IgG 及IgM 水平较健康以及普通MPP 患儿均升高，且重症MPP 患儿血清中的IgA、IgG 及IgM 在相当长的恢复期内仍保持升高，提示SMPP 患儿的B 淋巴细胞过度表达、增殖、活跃，导致合成的免疫球蛋白增多，患儿病情程度越严重，体液免疫紊乱程度也呈正相关性地加重[4-5]。随着年龄的增长，儿童自身免疫系统逐渐建立，功能趋于完善，机体对抗原反应的增强，机体免疫蛋白的分泌水平也会逐步增强，因此患儿的发病年龄越大，体液免疫紊乱越明显[6]。MP 自身的P1 蛋白能诱导特异性免疫球蛋白E（IgE）的产生[7]。MP 入侵呼吸道上皮细胞后会刺激呼吸道黏膜细胞产生较多的IgE。特应质儿童在受到支原体感染后IgE 水平上升，使哮喘加重的概率增加，导致呼吸困难，进展为SMPP，IgE 等喘息相关的炎症介质水平提高可能与MP 感染具有一定相关性，尤其是在伴发哮喘的患者中[8]，且与肺外并发症有一定的关联[9-11]。特应性可能是MPP 患儿疾病严重程度和肺外表现的危险因素[12]。

2 细胞免疫失衡

在由MP 感染所致的免疫损伤中，细胞免疫应答占据重要地位。细胞免疫应答受多种因素共同影响。人体自身的免疫机能是由多种免疫细胞维持的，当免疫稳态被破坏时，就会出现免疫紊乱。CD4+/CD8+主要用于反映机体内细胞免疫功能是否紊乱。当机体受到肺炎支原体感染时，CD3+T、CD4+T 和CD4+T/CD8+T 在细胞中的表达水平随着病情的发展而减少，CD8+T 水平升高，细胞的比例也发生变化[13]。SMPP细胞免疫存在明显紊乱，患儿的T 淋巴细胞亚群随着病情程度越严重而失调更显著，越容易对全身脏器及组织造成损伤[14]。

2.1 Th1/Th2 Th1 细胞分泌γ-干扰素（IFN-γ）、白细胞介素1（IL-1）和白细胞介素2（IL-2）等炎性因子，增强炎症细胞的杀伤作用；Th2 细胞分泌白细胞介素4（IL-4）和白细胞介素5（IL-5），刺激抗体的产生，参与细胞免疫活动。肺炎支原体感染机体后，产生大量抗体，发生自身的交叉免疫反应，引起全身多个系统、脏器以及组织的损伤。SMPP 患儿在感染过程中，Th1 细胞介导的免疫被抑制，辅助性T 细胞大量减少，而Th2 细胞介导的免疫占有主导地位，抑制性T 细胞数量增加，因此引起CD4+/CD8+比例的不平衡，细胞免疫功能失衡，机体防御应答下降。

2.2 Th17/Treg MP 感染患者Treg 功能的降低可能降低药物特异性或过敏原特异性T 细胞的激活阈值，从而促进药疹或哮喘的发生。Th17 细胞的发育依赖于异常的促炎单核细胞（pMOs），pMOs 能够以Toll 样受体2（TLR2）依赖的方式产生白细胞介素6（IL-6）。MP 感染中的pMOs/IL-6 可能在体内作为Treg 反应的负调节因子，被认为是MP 诱导的过敏性疾病（如SJS/TEN）的关键治疗靶点。Th17/Treg 的失衡会加重疾病的炎症反应。SMPP 患儿的Th17/Treg比值高于非难治性MPP 患者和对照组，平衡向促进炎症反应的方向转移。因此，Th17/Treg 比值也可能反映MPP 患者的炎症反应。循环Th17 细胞和treg的失衡与MP 感染患者肺损伤的恶化息息相关[15]。

3 细胞因子

在MPP 发病过程中，免疫炎症反应和免疫损伤依赖于多种细胞因子的参与，这些细胞因子是具有生物学活性的小分子蛋白质，它们调控免疫反应，参与免疫细胞分化和发育，调节炎症反应，刺激造血造血功能参与炎症反应组织修复，与气道炎症相关的细胞因子水平增高，这些因素均可导致气道内MP进一步粘连，从而形成恶性循环。

高迁移率群盒蛋白1（HMGB1）是巨噬细胞和其他炎症细胞在先天性免疫应答侵袭时产生的一种细胞因子。HMGB1 可以在质膜上表达，或被激活的炎症细胞释放，在感染期间积累在体内。表面活性剂蛋白A 能抑制支原体诱导的树突状细胞成熟，对减少肺部炎症有一定效果，主要是因为其对HMGB1 细胞因子的活性有调节作用。因此，HMGB1 可能在MP感染的免疫应答过程中起到一定作用。肺炎支原体脂质相关膜蛋白（LAMPs）可诱导人单核细胞白血病细胞（THP-1）中HMGB1 的表达。同时，HMGB1 与肿瘤坏死因子α（TNF-α）、TLR2、IL-6 相关。当单核细胞或巨噬细胞暴露于微生物相关的病原相关分子模式（PAMPs）（如TLR2）和内源性炎症介质时，HMGB1的激活和表达发生。肺炎支原体脂蛋白可激活TLR2。LAMP 通过TLR2 增强了THP-1 细胞中HMGB1 的表达。此外，单核细胞或巨噬细胞分泌的HMGB1 可以刺激这些细胞释放TNF-α、IL-6 等促炎细胞因子。血清TNF-α、IL-6 可作为评估疾病严重程度的参考指标以及MP 所致大叶性肺炎、支气管性肺炎临床治疗的重要参考依据[16]。

白细胞介素23（IL-23）/白细胞介素17（IL-17）轴在抵抗MP 感染中起重要作用。来自γδT 细胞的IL-23 对Th17 细胞的扩张和存活至关重要，并通过正反馈环上调IL-17 群体。IL-23-IL-17+γδT/Th17轴可能在MPP 的发病机制中发挥作用，而CD16+单核细胞来源的IL-23 在MPP 中通过TLR4 途径扩增[17]。

白细胞介素8（IL-8）对中性粒细胞是一种有效的趋化剂，激活后调节正常T 细胞表达和分泌RANTES 以招募嗜酸性粒细胞。肺炎支原体裂解物可增加人气道上皮细胞IL-8 水平，可能有助于中性粒细胞性哮喘的发生。在MP 感染，并进展为MPP 的过程中，IL-8 是白细胞（如中性粒、单核和淋巴细胞）的趋化因子和活化剂。急性期组血清IL-8 的表达水平明显高于对照组和恢复期组[18-19]。白细胞介素18（IL-18）最初被指定为IFN-γ 诱导因子，由Kupffer细胞和激活的巨噬细胞产生。与非感染对照组相比，MPP 患者血浆中IL-18 和部分趋化因子IL-8、趋化因子CXC 配体9（CXCL9）、趋化因子CXC 配体10（CXCL10）和RANTES 水平显著升高。然而，与非哮喘患者相比，已知哮喘患者IL-18 和CXCL10 反应显著降低，并经历了更严重的肺炎。

白细胞介素10（IL-10）可抑制单核/巨细胞激活化Th1，进而抑制其他细胞因子产生，调节免疫细胞的分化、增殖，限制炎症反应。多数研究证实，SMPP 时，血清中IL-10 水平呈增高趋势，以拮抗促炎因子，主要发挥抑炎因子的作用。然而，也有学者认为，在重症SMPP患儿血清中IL-10 的水平呈下降趋势[20]。白细胞介素9（IL-9）是参与哮喘过敏性炎症发展的核心物质，可引起肥大细胞和淋巴细胞释放免疫介质。MP 感染哮喘患者外周血IL-9 水平明显高于非MP 感染哮喘患者及对照组，而外周血IFN-γ 水平明显低于非MP 感染哮喘患者和对照组。提示MP 后IL-9 分泌增加，而IFN-γ分泌减少，MP 感染引起的细胞诱导免疫反应和细胞因子释放与哮喘的发病机制和急性加重有关[21]。

4 固有免疫

模式识别受体（PRRs）是固有免疫系统重要部分，其中以Toll 样受体家族（TLRs）研究成熟。TLRs 能够识别病原体中的PAMPs。TLRs 作为机体固有免疫系统PAMP 的重要受体，通过激活信号通路来调节机体免疫应答。

TLR 是重要的细胞膜和细胞内受体，可识别范围广泛的微生物大分子。MP 产生各种毒性因子，如膜脂蛋白、多糖和侵袭性核酸酶等，引起一系列病理生理变化。由于MP 没有细胞壁，因此它的细胞膜成为了与宿主相互作用仅有的结构。MP 的脂蛋白是重要的促炎分子。脂蛋白通过与巨噬细胞上的TLR2、Toll 样受体4（TLR4）结合，激活肺巨噬细胞，从而诱导固有免疫炎症反应[22]。在MPP 的发病中，TLR2 起到重要作用，宿主免疫系统主要通过TLR2 识别支原体膜上的脂蛋白，TLR2 的过度表达及其与大量MP的相互作用导致固有免疫细胞（巨噬细胞、NK 细胞）过度激活，从而诱导MP 相关并发症[23]。

4.1 巨噬细胞清除MP 的功能受到抑制 目前认为，巨噬细胞作为主要的TLR 表达者，在MP 清除中起着至关重要的作用。巨噬细胞经其表面TLR，主要是TLR2 识别MP 特异性抗原后，被激活的TLRs 可以将接合分子，如髓系分化初级反应88（MyD88）和MyD88接合样蛋白（Mal）引入其胞内区域，导致丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、核因子κB（NF-κB）和激活蛋白1（AP-1）的激活，通过MyD88-NFκB 信号传导激活，吞噬入侵的MP，从而在它的溶酶体内杀灭。小鼠巨噬细胞暴露于肺炎支原体脂质激活TLR4 信号，并增加NF-κB 介导的TNF-α 和白细胞介素（IL）-1β 的产生和自噬。我们进一步证明，自噬通过调节NF-κB 信号通路促进炎症反应，而NF-κB 的激活反过来促进自噬小体的形成。这种自噬和NF-κB 之间的正反馈回路可能在脂质诱导的炎症反应中发挥重要作用[24]。

4.2 自然杀伤细胞（NK）NK 通过两种主要途径杀死靶细胞。第一个是细胞裂解性杀伤，颗粒-胞吐途径，穿孔素-颗粒酶凋亡路径。第二种途径是通过Fas-FasL 途径来介导细胞毒性，从而引发一系列反应诱导细胞凋亡。MPP 患儿NK 细胞明显激活，IFNγ 分泌增加。MP 感染后，活化的NK 细胞会产生大量穿孔素、颗粒酶和FASL，它们可以杀死MP 病原体和目标宿主细胞。作为宿主免疫系统的防御过程，它也可能在急性肺损伤的形成中发挥重要作用[25]。

5 临床预测指标选择

选择合适的临床预测指标更利于早期识别SMPP，对其诊治及预后至关重要。乳酸脱氢酶（LDH）是一种氧化还原酶，催化丙酮酸和乳酸的相互转化，同时还催化还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的相互转化。它存在于大脑、心脏、肺等主要器官中。当细胞裂解或细胞膜遭受破坏时，LDH 就会被释放到细胞外间隙，从而指示器官功能状态。血清D-二聚体（D-D）水平可作为高凝血状态的分子标记，D-D 不仅被认为是纤溶系统的特殊标记物，而且被认为是监测炎症和严重感染的指标。SMPP 患儿血清D-D 水平明显升高，提示该患者人群可能存在严重高凝、过度炎症反应和血管内皮损伤，且持续时间延长。有研究证实，C-反应蛋白（CRP）、LDH 和D-D 是RMPP 的预测因素[26-29]。而有学者认为中性粒细胞/淋巴细胞比值（neutrophil/lymphocyte ratio，NLR）在预测RMPP 方面比CRP 具有更高的准确性[30]。国内外普遍研究表明，RMPP 的CRP 水平升高，但对于CRP 升高至多少提示RMPP 尚无统一标准，这需要更大数据样本以及更深入的探究。有研究认为，高热是RMPP 的独立危险因素[31-32]。而发热、咳嗽持续时间、LDH、肌酸激酶同工酶（CK-MB）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）和NLR 不是RMPP 的独立危险因素。血清铁蛋白（SF）、CRP 和D-D 联合作为初始标记物，可用于预测RMPP[33]。有研究认为，LDH、IL-18 和SF 构成了可用于预测住院儿童难治性MP 肺炎的生物标志物的关键组合[34]。结合上述国内外研究结论，各类炎症指标对RMPP 的诊断及预测具有不同程度的意义，但由于目前大多研究均为回顾性研究，且样本量有限，何种指标预测最佳，在不同病例数据中有一定差异，未来值得各位研究者进行大样本前瞻性分析。近年来有研究发现肝细胞生长因子（HGF）这一种多功能生长因子，在肺组织的发育和肺损伤修复中起着举足轻重的作用。它可以比CRP 更好地预测评估阿奇霉素治疗MP 的有效性[35-36]。儿童MPP 可以改变与疾病严重程度相关的BALF 细胞因子特征，并且可以通过具有升高的Th1/Th2 比率的独特气道分子表型来表征。IL-10 和IFN-γ 可作为学龄儿童RMPP 的良好预测指标[37]。然而到目前为止，各种临床和实验室数据已被用作RMPP 的预测因子，但来自放射科、CT 扫描和柔性支气管镜（FOB）等更直观的特征几乎没有被研究作为RMPP 的潜在标记物。FOB 作为一种多学科的方法，不仅被用于鉴别诊断，而且也被用于治疗如去除黏液堵塞。黏液塞的存在对RMPP 的诊断具有预测价值。然而FOB 是一种侵入性的程序，可能在伦理上并不适合所有病例作为预测因子，但可能有治疗价值[38]。

6 小 结

炎症反应、氧化应激和免疫机制参与了SMPP的发病机制，其中免疫机制最为重要。如果没有适当和及时的干预，SMPP 会出现严重的临床并发症，可能会发展为气道重塑甚至闭塞性细支气管炎，导致致命的后果。炎症性气道环境的动态和免疫细胞的激活状态被认为是疾病发病机制和进展的标志。因此，确定指示SMPP 进展的血清生物标志物作为预测或评估病情严重程度的指标至关重要。