燒沖復合傷急性肺損傷的免疫調節研究進展

張旭龍 柴家科 李百玲

[摘要] 燒沖復合傷是由熱力和沖擊波共同作用于機體而產生的一種高死亡率創傷。其中，燒沖復合傷后導致的急性肺損傷（ALI）是燒沖復合傷致死的主要原因之一。燒沖復合傷后免疫調節在燒沖復合傷急性肺損傷的致傷機制中扮演重要角色。近年來研究發現，中性粒細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞和T淋巴細胞等固有免疫和適應性免疫細胞及相關分泌因子的共同參與了燒沖復合傷急性肺損傷的免疫調節。現將燒沖復合傷傷后急性肺損傷的免疫調節研究進展現狀進行綜述。

[關鍵詞] 燒沖復合傷；急性肺損傷；免疫調節；

[中圖分類號] R644 [文獻標識碼] A [文章編號] 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

燒沖復合傷是由熱力和沖擊波共同作用于機體而產生的一種高死亡率損傷形式。研究表明，燒沖復合傷傷后肺損傷導致即時死亡的發生率高達47%[1]，是燒沖復合傷致死的主要原因之一。在燒沖復合傷傷后肺損傷的損傷機制中，免疫調節紊亂扮演重要角色。一方面，燒傷本身就可引起一系列繼發性免疫反應，導致遠端器官損害，引起肺損傷[2]。另一方面，沖擊波在其超壓、負壓及動壓作用下，通過產生的壓力差、內爆效應、破裂效應等，可進一步造成肺臟直接損傷[3]，引起局部器官免疫變化。因此，燒沖復合傷對機體免疫系統損傷遠大于單一損傷，涉及中性粒細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞和T淋巴細胞等固有免疫和適應性免疫細胞及相關分泌因子的共同參與，機制復雜?，F將燒沖復合傷傷后急性肺損傷的免疫調節研究進展現狀綜述如下：

1中性粒細胞

中性粒細胞是創傷后炎癥反應中的重要免疫細胞之一。研究發現，燒沖復合傷傷后肺組織和肺泡灌洗液中有大量的中性粒細胞，可分泌大量蛋白水解酶、活性氧自由基、細胞因子和趨化因子，破壞鄰近肺上皮細胞，因此中性粒細胞在肺組織的積聚被認為是燒沖復合傷傷后肺損傷的重要原因[4-5]。

1.1 中性粒細胞彈性蛋白酶（neutrophilelastase，NE）

最近，有研究發現NE在肺損傷的病理機制中發揮著重要作用，可以幫助中性粒細胞滲透入炎癥組織處，通過多條信號通路促進肺損傷的發生、發展[6]。NE的主要作用機制為：①促進中性粒細胞黏附于上皮細胞上，促進炎性反應[7]；②降解掉細胞基質中多種類蛋白，破壞細胞間緊密連接，增加血管的通透性[8]；③破壞肺泡表面活性物質，降低肺組織的順應性[9]；④阻礙巨噬細胞吞噬已經凋亡的細胞，誘導中性粒細胞分泌大量酶、炎癥調節因子和氧自由基。

西維來司他，一種小分子人工合成化學藥物，是NE特異性阻滯劑，可在肺損傷發生中對機體起到保護作用，以往用于危重癥患者伴有膿毒癥、急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）及彌散性血管內凝血（DIC）。Chai等[10]學者在大鼠燒沖復合傷模型研究中發現，西維來司他可通過抑制NE的活性，減少腫瘤壞死因子（TNF）-α和白介素（IL）-8的分泌，降低肺血管的通透性及中性粒細胞的積聚，進而對肺損傷的組織起到保護作用。在燒傷所致的肺損傷當中，亦有報道發現，刺激迷走神經可降低NE活性，抑制NF-κB信號通路的激活，減少中性粒細胞在肺組織中的匯集，并降低肺組織血管的通透性[11]。

1.2 細胞間黏附分子-1（ICAM-1）

活化的中性粒細胞將表達黏附分子。細胞間黏附分子-1（ICAM-1）是免疫球蛋白超家族細胞黏附分子的成員之一，在介導白細胞與內皮細胞牢固黏附的過程中起重要作用，在肺內主要分布于血管內皮細胞及肺泡上皮細胞[12]。燒沖復合傷后肺組織ICAM-1的表達在轉錄和蛋白質翻譯水平均較正常顯著增多，以傷后6 h最為明顯，與多形核白細胞（PMN）在肺內聚集程度呈平行關系[13]。許多報道證實，創傷后被過度活化的中性粒細胞亦釋放大量毒性物質（如活性氧、水解酶、脂質代謝產物、NO等），作用于自身組織，而造成組織損傷。

1.3 Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）

中性粒細胞表面分布的TLR4被發現與燒沖復合傷傷后急性肺損傷的發生、發展相關。Krzyzaniak等[14]學者通過動物實驗發現，急性肺損傷是一個TLR4依賴性的過程，在缺少TLR4表達的基因敲除鼠中，肺組織在燒傷后24 h并沒有出現中性粒細胞的大量浸潤和物理結構的異常。他們推測TLR4可能是抑制先天性免疫反應過激應答的重要靶點，是預防燒傷后急性肺損傷發生的突破防線。

此外，中性粒細胞與一些促炎癥因子如TNF、IL-1β、IL-6、IL-8和單核細胞趨化因子-1密切相關，而且在外周血的中性粒細胞中，與促炎癥基因有關的轉錄因子如NF-κB或Akt被大量激活[15]。成熟中性粒細胞的細胞生命周期是6～12 h，但是隨著LPS、TNF、IL-8、IL-6、IL-1和GM-CSF的大量存在，中性粒細胞的凋亡被抑制[16]。所以，燒沖復合傷時中性粒細胞被大量激活，細胞數量增多，但趨化功能下降，吞噬和殺菌作用受抑制。

2 樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）

DCs是具備抗原提呈能力的一類細胞，越來越多的證據表明非特異性免疫系統的功能失調誘發和促進了ACI和ARDS的發生[17]。燒沖復合傷發生后，DCs可穿透肺實質，匯聚到組織受損處，調節免疫耐受與免疫應答之間的平衡，在免疫應答的最初階段起著至關重要的作用。

Venet等[18]學者發現在DCs基因敲除鼠中，急性肺損傷的病情更加嚴重，這種現象提示DCs可能在肺損傷中起著關鍵作用。D'Arpa等[19]學者發現與健康對照相比，燒傷患者傷后1 d外周血DCs數量明顯下降。在小鼠燒傷模型中，也發現了DCs細胞數量顯著下降的現象，而且一直持續到傷后14 d。造成這種現象的原因可能是單核細胞向樹突細胞的分化成熟的過程受到抑制。燒傷后增加了單核細胞MafB的表達，導致其分化成熟功能受損。在體外細胞學實驗，使用小RNA干擾技術沉默MafB的表達可以提升單核細胞向DCs分化的能力[20]。肺部的DCs一旦被激活，會產生大量的免疫調節因子，包括IL-6和TGF-β；同時使更多的免疫細胞匯聚到肺部，并激活T細胞[21]。TGF-β已被證實是急性肺損傷早期階段的關鍵調節因子[22]。IL-6和TGF-β還可以直接促進Th17和Treg細胞的分化和成熟。

Lowry等[23]學者研究發現燒傷后肺部的免疫細胞會發生變化，傷后4 h，DC細胞的數量明顯上升，這種增長趨勢一直持續到傷后24 h；刺激迷走神經，可以有效限制樹突細胞在肺組織內的積聚，同時促進IL-6和TGF-β1在肺組織內的釋放，阻止嚴重燒傷后的急性肺損傷。但是如果在刺激之前，對實驗動物進行腹部迷走神經切除術，迷走神經的這種保護作用將消失，說明迷走神經的免疫應答調節是通過消化道-肺反應軸進行的[24]。該發現也為燒沖復合傷后急性肺損傷的救治提供了新思路。

3 巨噬細胞

巨噬細胞是一多功能細胞群體，在維持機體自身免疫穩態和機體防御兩個方面扮演重要角色。這與其既有吞噬殺菌的非特異性免疫功能，又可通過處理和呈遞抗原參與特異性免疫有關[25]。面對炎癥刺激，巨噬細胞是肺內細胞因子的主要分泌源[26]。在燒傷引起的急性肺損傷中，巨噬細胞作為炎性反應啟動者首先被活化，進而促進中性粒細胞的聚集，參與急性肺損傷的調節[27]。研究表明，嚴重燒傷將使巨噬細胞過度活化，表現出功能紊亂，即某些功能上調，而某些功能下降[28]。曾有報道[29]，燒沖復合傷后早期免疫反應有增強效應，是由于通過淋巴細胞表面受體介導機制促進免疫細胞的增殖分化從而使免疫功能增強；復合傷引起免疫器官（胸腺和脾臟）細胞反應受抑重于單一傷，以傷后12 h開始，24～72 h表現最明顯。創傷后肺泡巨噬細胞（PAM）的激活可能是機體對創傷的一種防御反應，活性氧是其殺菌的重要成分之一，但活性氧產生增加并不一定意味其吞噬殺菌能力增強，因此，在機體抗氧化系統功能降低時，PAM產生的大量H2O2可引起肺組織的損傷[30]。肺泡巨噬細胞在肺損傷中起到緩解的作用，因為其在肺損傷反應階段，細胞的積聚增加受到抑制。研究發現傷后4 h，肺泡巨噬細胞并沒有增加，僅僅在傷后24 h才有輕微的上升[31]。

McCarter等[32]在創傷小鼠的實驗中曾經觀察到，脾巨噬細胞在傷后分泌TNF-α、IL-6、PGE2、H2O2、NO都有增多，而抗原呈遞能力卻持續低下，是促使全身性炎癥反應綜合征（SIRS）和多器官功能衰竭（MODS）發生的潛在原因。劉靜杰等[33]研究發現，燒傷后晚期，患者外周血單核細胞DR抗原的表達率明顯降低，降低程度及持續時間與傷情有關。有報道指出，燒沖復合傷后患者單核細胞人白細胞分化抗原HLA-DR明顯降低，約4周時最為顯著，并且其降低程度較單純燒傷組明顯。目前，較公認的看法是：當DR抗原表達低于30%時，可認為單核細胞免疫麻痹[34]。以上的研究提示，巨噬細胞在創傷后的分泌功能上調，而抗原呈遞能力下降。

4 T淋巴細胞

在免疫系統中，淋巴細胞是重要的免疫細胞之一。T細胞根據分泌的細胞因子類型的不同而分為Th1型和Th2型細胞：前者以分泌IFN-γ、IL-2、TNF-β等為主（免疫促進），并主要介導細胞免疫反應；后者則主要分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13等（免疫抑制），介導體液免疫。在嚴重創傷的強烈刺激下，淋巴細胞尤其是T細胞被激活，表現為功能異常。而嚴重燒傷后出現細胞亞型的轉型變化，即轉向Th2型，致使Th2型的細胞因子分泌增多，這是導致傷后免疫功能抑制的重要機制之一。燒沖復合傷后，特異性免疫系統被抑制，T細胞的增殖速度明顯下降，無法產生有效的免疫反應。Th1細胞和細胞毒性T細胞減少，Treg細胞增加，CD4+T細胞明顯減少，CD4/CD8的細胞比例降低。研究發現服用西咪替丁可以增加患者外周血CD8+T細胞含量，外周血單核細胞增殖速度恢復正常[35]。

有報道[36]指出，嚴重燒傷患者機體T淋巴細胞免疫功能嚴重受損，主要表現在：①淋巴細胞總數下降；②T淋巴細胞亞群結構中具有輔助誘導功能的CD4細胞比例下降，而具有抑制細胞毒活性的CD8細胞比例上升，二者共同構成CD4/CD8比例的下降；③T淋巴細胞增殖活性降低。

最近，越來越多的學者開始關注Th17細胞，它是Th細胞的一個亞型，在免疫應答中發揮重要作用。燒傷后其在外周血的數量增加，分泌大量的IL-17和IL-22。Oppeltz等[37]發現在燒傷后，肺泡灌洗液中的IL-17顯著增加，提示其可能與肺損傷有關。Th17細胞在燒沖復合傷急性肺損傷中的作用機制有待進一步研究。

綜上所述，燒沖復合傷傷后肺損傷是熱力和沖擊波兩種致傷因素先后或同時作用于肺臟造成的損傷，是燒傷和沖擊傷的疊加效應。燒沖復合傷對機體免疫系統損傷遠大于單一損傷，并且機制復雜，免疫調節失衡是其發生機制之一。從免疫學的角度，燒沖復合傷傷后肺損傷的發生機制可能與肺血管通透性改變及中性粒細胞的浸潤與激活有關；巨噬細胞、樹突細胞以及T淋巴細胞對肺損傷的發生發展起到重要調節作用；同時組織大量釋放的蛋白酶、炎性調節因子及氧自由基也參與其中。總之，充分了解燒沖復合傷傷后肺損傷免疫功能紊亂機制，將會對降低燒沖復合傷患者的死亡率，提高其生存率，以及對今后指導燒沖復合傷臨床治療與康復起到積極的推動作用。

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（收稿日期：2015-11-03 本文編輯：蘇 暢）