细胞免疫功能障碍在脓毒症中的作用

传统观念认为，脓毒症是一种失控的、持久的炎症反应，是由感染因素诱发的全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）。炎症反应失控可导致患者死亡。基于这种认识，人们应用大量抗炎措施治疗脓毒症，包括促炎型细胞因子抗体和抗内毒素治疗等。虽然在动物实验中取得了一定的疗效，但是临床应用并没有收到明显的效果。失败的原因是多方面的，但主要原因是人们基于动物实验研究，而动物模型并不能完全反映临床病情，对于机体复杂的炎症与免疫反应本质认识不足。并且细胞因子在脓毒症中表现为有害的方面同时也存在有利的作用。例如，应用抗TNF-α治疗类风湿关节炎患者，发现对脓毒症和其他炎症并发症易感性明显增加，因此有必要重新评价TNF-α在感染中的角色。业已明确，内毒素对机体存在有害的一方面，但完全阻断内毒素的传导途径反而会使病情恶化。因此，不能简单地从某一个方面来理解脓毒症的复杂发病机制。

目前人们渐渐认识到，在脓毒症的发病过程中，机体并非总是处于一成不变的炎症激活状态。研究表明，免疫抑制同样也是脓毒症的重要特征，其中抗原特异性T、B淋巴细胞的清除或失活在其中起着重要作用。在脓毒症的初始阶段，脓毒症以大量分泌炎性介质为主要特征，而随着脓毒症的进展，机体可能经历了一个免疫抑制阶段，表现为淋巴细胞的增殖能力下降，呈现以Th2型反应为主的免疫反应和大量淋巴细胞的凋亡等，从而机体对病原体的易感性明显增加。

一、T淋巴细胞克隆无反应性

淋巴细胞克隆无反应性是指在机体经历严重损伤后，淋巴细胞对特异性抗原刺激无增殖反应，并且细胞因子的生成也明显受抑制的状态。研究表明，在T淋巴细胞的激活过程中，IL-2以自分泌、旁分泌和内分泌形式作用于T淋巴细胞，并且是T淋巴细胞增殖的必要条件。O′Riordain等研究表明，严重烧伤后IL-2产生及IL-2mRNA表达明显下降，IL-2生成减少与死亡率升高相关。另有资料证实，严重烧伤患者外周循环的淋巴细胞数目明显减少，并且存活者淋巴细胞大部分处于克隆无反应状态。T淋巴细胞克隆无反应性的机制包括以下几个方面。

（一）凋亡对细胞免疫功能的影响

凋亡被认为是诱发T淋巴细胞克隆无反应状态的主要原因。在脓毒症中，大量T淋巴细胞发生了凋亡。凋亡清除了大量活化的T淋巴细胞，使诱导T淋巴细胞克隆无反应成为可能。研究表明，过度表达Bcl-xl基因，进而抑制T淋巴细胞的凋亡，这样免疫耐受就不能建立。诱发凋亡的因素主要包括：应激性肾上腺糖皮质激素分泌增加和Fas/FasL、TNF/TNF受体（TNFR）的相互作用等。另有资料表明，凋亡细胞在诱导T淋巴细胞克隆无反应性中也发挥着重要作用。凋亡T淋巴细胞与外周血单核细胞相作用时，单核细胞产生抑炎因子IL-10、转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β水平显著增加而促炎因子TNF-α和IL-1β的生成明显减少，提示凋亡的淋巴细胞影响了机体促炎和抑炎反应平衡。另据报道，凋亡细胞被抗原呈递细胞吞噬后，抗原呈递细胞表达共刺激分子的能力明显下降，T淋巴细胞则不能被激活，表明凋亡细胞在被抗原呈递细胞和巨噬细胞吞噬后严重损害了细胞免疫功能。因此，凋亡细胞诱导的T淋巴细胞克隆无反应性和抑制性细胞因子的释放增加严重损害了免疫系统对病原体的反应能力。

最近研究表明，在脓毒症中，除大量淋巴细胞凋亡外，抗原呈递细胞也发生了凋亡。这样在并发严重感染时，大量淋巴细胞和抗原呈递细胞的凋亡使得免疫细胞不能发生有效的克隆增殖，因此也就不能对病原体产生有效的免疫应答。

（二）免疫抑制细胞的作用

研究证实，严重创伤后患者循环中调节性T细胞（Treg）—CD4+CD25+Treg显著升高，其中死亡组患者CD4+CD25+Treg升高更明显。据报道，CD4+CD25+Treg主要通过分泌IL-10、PGE2等抑制性介质对细胞免疫功能起到抑制作用，且严重创伤所致免疫功能障碍与患者预后不良明显相关。在感染情况下，体内PGE2水平明显升高，通过抑制p59fyn激酶活性进而下调核因子（nuclear factor，NF）-AT和激活蛋白（activated protein，AP）-1的激活，使得T 淋巴细胞的增殖受抑、IL-2产生明显减少。有资料显示，严重烧伤后4～9d CD8+CD11b+γδT淋巴细胞（BA2T细胞）在脾中明显升高，并抑制脾淋巴细胞的增殖反应。BA2T细胞和大多数γδT淋巴细胞性质截然不同，主要分泌Th2型细胞因子（IL-4和IL-10），BA2T细胞回输到正常小鼠体内可明显增加小鼠对脓毒症的易感性。这些结果表明，严重烧、创伤后免疫抑制细胞对机体的免疫功能起到负向调控作用。

二、CD4+T淋巴细胞功能性分化

活化的T辅助淋巴细胞（CD4+Th）依据它们分泌细胞因子的不同可以被分成截然不同的两个功能亚群—Th1和Th2亚群。这两种亚群来自同一前体细胞，Th1亚群以分泌IFN-γ和TNF-α为特征，诱导细胞免疫反应；Th2亚群则主要分泌IL-4和IL-5，诱导B淋巴细胞的增殖和分化，介导体液免疫反应并与免疫抑制相关。在决定T淋巴细胞功能性分化的因素中，细胞因子微环境作用尤为重要，IL-10和IL-4升高及IL-12生成减少在其中起着重要作用。据报道，严重创伤后单核细胞产生细胞因子的能力明显下降，并且IL-12生成下降在创伤早期诱导了偏向Th2型反应的分化。Th2型反应导致IL-4和IL-10的产生增加，从而诱发创伤早期的免疫抑制，为机体再次发生感染奠定了基础。另外，IL-10除了能诱导Th2型免疫反应并抑制Th1型免疫反应外，还可通过上调Fas和FasL引起鼠淋巴细胞出现活化诱导的细胞死亡（activation induced cell death，AICD）。说明在脓毒症的模型中，IL-10不但可以诱导免疫功能的紊乱，同时也能诱导Th1型淋巴细胞的凋亡，通过促进Th1型淋巴细胞凋亡而增强了Th2型免疫反应。

除细胞因子外，特定的病原体成分、抗原剂量和感染部位也对淋巴细胞的功能性分化产生重要影响。Th1和Th2亚群平衡与否直接影响着机体的免疫功能，并与疾病的状态密切相关。业已明确，在脓毒症的发展过程中，出现了倾向于Th2型的免疫反应，Th2型细胞因子（IL-4和IL-10）生成增多而Th1型细胞因子（IL-12和IFN-γ）产生减少明显损害了机体的细胞免疫功能。应用IL-12进行干预，通过纠正Th2型免疫反应能明显提高动物生存率。其发生机制可能与丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）p38通路的激活有关，在脓毒症早期应用MAPK p38通路抑制剂SB203580可显著降低脓毒症的死亡率。

三、CD4+T细胞、B细胞和树突状细胞数目的减少

实验研究显示，脓毒症后数小时动物淋巴器官就发生了CD4+T和B淋巴细胞的大量凋亡。非致死性烧伤3h，小鼠脾、胸腺和小肠内淋巴细胞凋亡明显增加。FasL、TNF-α和肾上腺糖皮质激素均能诱导T淋巴细胞凋亡，并且在淋巴组织中表达明显升高。研究表明，天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶（caspase）在凋亡的调节中具有重要作用，其中caspase-3和caspase-9在胸腺凋亡中占有特殊地位，而caspase-3和caspase-8激活参与了T淋巴细胞的凋亡过程。最近的动物实验观察结果也在脓毒症患者中得以证实，凋亡诱导的淋巴细胞丢失使得脓毒症患者循环淋巴细胞数目明显减少。通过对死亡脓毒症患者进行分析发现，尽管CD8+T淋巴细胞、自然杀伤细胞和巨噬细胞的数量改变不大，但是CD4+T淋巴细胞和B淋巴细胞的数量明显下降。同时，除大量CD4+ T淋巴细胞和B淋巴细胞凋亡外，树突细胞亦发生了凋亡。树突状细胞的明显减少必将损伤B细胞和T细胞的功能，而应用caspase抑制剂则能显著减少淋巴细胞凋亡，提高机体的免疫能力。

由此可见，严重感染时大量B淋巴细胞、CD4+T淋巴细胞和抗原呈递细胞的凋亡势必造成抗体的产生减少、CD4+T淋巴细胞激活障碍和抗原呈递细胞抗原呈递能力下降。这些改变都使得免疫细胞不能发生有效的克隆增殖，进而对病原体产生有效的免疫应答。目前，细胞凋亡在脓毒症免疫功能紊乱发病中的重要作用在动物实验中已得到充分证实，抑制淋巴细胞的凋亡能够改善动物的预后。

四、单核/巨噬细胞功能的改变

严重创伤后，单核/巨噬细胞功能发生了明显的改变，其中单核/巨噬细胞产生细胞因子谱的改变、表达主要组织相容性复合体Ⅱ类抗原（major histocompatibility complex Ⅱ，MHC Ⅱ）及共刺激分子能力下降对机体细胞免疫功能产生了广泛的影响，并且单核/巨噬细胞功能的改变与死亡率相关。

（一）细胞因子谱的改变

严重创伤后，单核细胞产生细胞因子（TNF-α、IFN-γ和IL-12）的能力下降，而合成PGF2和TGF-β的量明显增加。创伤诱导的IL-12生成下降在损伤早期介导了Th2型免疫反应，引起IL-4和IL-10产生增加，进而造成创伤早期的免疫功能抑制。在生理状态下，TGF-β与创伤愈合及瘢痕形成有关，严重创、烧伤后巨噬细胞则大量合成、释放TGF-β，TGF-β能够抑制T淋巴细胞的增殖和分化，并诱导脾淋巴细胞的凋亡。另有资料表明，PGE2在严重创伤后明显增加，其引起细胞免疫抑制的机制如前所述；应用环加氧酶2抑制剂进行干预，能明显减少PGE2的生成，从而有助于恢复免疫功能，提高动物生存率。

（二）共刺激分子表达下降

已经明确，未致敏T淋巴细胞的激活需要MHC II和T细胞受体（TCR）结合，并辅以协同刺激分子的刺激，两者缺一不可。在脓毒症患者中，HLA-DR 表达下降，临床上视其为机体免疫抑制的一个标志。同时，CD86表达下降和细胞毒性T淋巴细胞相关分子-4表达增加都使得单核细胞和T淋巴细胞相互作用的亲和力明显减弱，因此T淋巴细胞不能被激活。另有研究观察到，脓毒症患者单核细胞表达CD64和CD14升高，使得单核细胞与抗体及内毒素的结合能力增强，从而改变了单核/巨噬细胞的功能。引起单核/巨噬细胞功能改变的因素可能包括：细胞因子的微环境、激素水平的影响和凋亡细胞的作用。例如，IL-10不但能使单核/巨噬细胞产生细胞因子的能力下降，并且能抑制单核细胞表达HLA-DR能力，而肾上腺糖皮质激素可损伤单核细胞的抗原呈递能力，同时引起IL-10生成增加。

协同刺激信号缺失引起细胞免疫紊乱的机制为：在没有共刺激信号的情况下，抗原呈递细胞和T淋巴细胞间的亲和力作用减弱，这样就不能引起T淋巴细胞内RasP21的活化，进而下调了ERK和JNK两条MAPK途径的激活。上述胞内变化使得下游IL-2转录因子（NF-ATp和AP-1）活化发生障碍，但却增加了负向调节因子Nil-2a的生成。业已明确，NF-ATp和AP-1对于IL-2的生成和T淋巴细胞增殖至关重要。在静止的T淋巴细胞中，活化NF-AT以磷酸化形式存在于胞浆内；T淋巴细胞活化后，NF-AT发生去磷酸化，并转移到细胞核内与AP-1结合，成为具有转录活性的NF-AT。NF-AT对于IL-2的产生具有高度特异性，在去除IL-2基因启动子上NF-AT的结合序列后，IL-2产生明显减少。另有资料表明，NF-AT介导的IL-2基因启动子的转录活性同时也依赖于AP-1的存在，AP-1共有序列的缺失可使IL-2基因启动子的活性明显下降。

总之，脓毒症的发病机制是一个极其复杂的病理生理过程。在脓毒症的发生与发展过程中，机体的免疫状态并不是一成不变的。在受到严重创、烧伤打击后，机体可能开始处于一种免疫激活状态，而随着病情的进一步发展可能进入免疫抑制状态，也可能自始至终机体就处于免疫紊乱状态。因此，阐明引起脓毒症免疫功能障碍的详细发病机制，进而明确机体所处的免疫状态，可能为脓毒症的早期诊断和合理防治提供新思路。