圍手術(shù)期免疫反應(yīng)的研究進展

顧 韡，薄祿龍，鄧小明（上海市胸科醫(yī)院麻醉科，上海00030；第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院麻醉科，上海00433）

·綜述·

圍手術(shù)期免疫反應(yīng)的研究進展

顧 韡1，薄祿龍2，鄧小明2（1上海市胸科醫(yī)院麻醉科，上海200030；2第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院麻醉科，上海200433）

圍手術(shù)期免疫反應(yīng)及其炎癥通路被認為是引起圍手術(shù)期器官損傷、術(shù)后免疫功能不全及相關(guān)疾病的重要因素．麻醉藥物、圍手術(shù)期常用藥物、血液制品等均可影響圍手術(shù)期免疫反應(yīng)．例如，常用麻醉和阿片類藥物可抑制固有和適應(yīng)性免疫，抑制自然殺傷細胞的功能，可能影響其對腫瘤監(jiān)視功能．隨著轉(zhuǎn)錄組學(xué)、質(zhì)譜流式細胞技術(shù)等研究手段的不斷應(yīng)用，學(xué)界對圍手術(shù)期免疫反應(yīng)將會建立更趨清晰的認識與理解．本文就近年來該領(lǐng)域的研究進展作一綜述．

圍手術(shù)期；免疫反應(yīng)；麻醉；血液輸注

0 引言

創(chuàng)傷或手術(shù)導(dǎo)致的組織損傷可引起復(fù)雜的機體免疫反應(yīng)．受損細胞或組織釋放警報素，后者通過受體介導(dǎo)途徑誘導(dǎo)炎癥級聯(lián)反應(yīng)，參與組織修復(fù)和內(nèi)環(huán)境平衡的調(diào)控．近年來，學(xué)界對圍手術(shù)期免疫反應(yīng)及炎癥通路愈發(fā)重視，認為其可能是引起圍手術(shù)期器官損傷、術(shù)后免疫功能不全及相關(guān)疾病（感染、腎損傷及癌癥復(fù)發(fā)等）的因素之一．此外，麻醉藥物、圍手術(shù)期常用藥物、血液制品輸注等因素均可影響圍手術(shù)期免疫反應(yīng)［1］．為全面了解圍手術(shù)期機體免疫反應(yīng)及調(diào)控因素，本文對其相關(guān)研究進行綜述．

1 組織損傷與免疫反應(yīng)

組織損傷不止是手術(shù)切割等應(yīng)激因素，還包括嚴重創(chuàng)傷或組織毀損、手術(shù)所致失血或休克、器官缺血及再灌注損傷等．上述因素相互疊加誘發(fā)機體系統(tǒng)反應(yīng)，可加重原發(fā)器官損傷，導(dǎo)致膿毒癥等發(fā)生風(fēng)險增加，誘發(fā)炎癥級聯(lián)反應(yīng)及免疫抑制［2］．警報素作為損傷相關(guān)分子模式（damage associated molecular patterns，DAMPs）是組織損傷造成細胞應(yīng)激或壞死時釋放的一類物質(zhì)．DAMPs可被認為是內(nèi)源性病原相關(guān)分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMPs），具有與PAMPs類似的重要結(jié)構(gòu)，甚至可激活相同的模式識別受體（pattern?recognition receptors，PRRs），這也是嚴重?zé)o菌性炎癥和膿毒癥的臨床表現(xiàn)難以區(qū)分的重要原因［3］．DAMPs可激活Toll樣受體、NOD樣受體等多種PRRs誘發(fā)酶促級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致核轉(zhuǎn)錄因子下游信號的磷酸化，進而改變細胞因子轉(zhuǎn)錄水平．

警報素不僅激活固有免疫反應(yīng)，還可通過抗原遞呈細胞（如單核細胞、樹突狀細胞）激活適應(yīng)性免疫．多項研究提示，血漿IL?6、IL?10水平與組織損傷程度成正比，與骨科、胃腸道術(shù)后等患者院內(nèi)感染發(fā)生率增加相關(guān)［4］．然而，促炎細胞因子IL?6也可上調(diào)細胞因子信號抑制物?1（suppressor of cytokine signaling?1，SOCS?1）表達，抑制T細胞向Th1分化．組織損傷程度越重，單核細胞表面HLA?DR表達水平越低，且并與院內(nèi)感染相關(guān)［5］．因此，警報素釋放與后續(xù)炎癥級聯(lián)反應(yīng)、免疫抑制表型關(guān)系的機制研究，目前仍有待闡明．

隨著轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，Xiao等［6］對167例嚴重?zé)齽?chuàng)傷患者外周血白細胞內(nèi)20 720個基因的轉(zhuǎn)錄水平進行系統(tǒng)檢測．結(jié)果發(fā)現(xiàn)，燒創(chuàng)傷、小劑量內(nèi)毒素可導(dǎo)致顯著的“基因組風(fēng)暴”（genomic storm），涉及＞80%的胞內(nèi)信號通路或功能．顯著上調(diào)的包括整合素信號通路、白細胞外滲、Fcγ受體介導(dǎo)的吞噬、多種因子或受體（IL?10、TLR、肝配蛋白受體、IL?6、肌動蛋白細胞骨架、TREM1、B細胞受體信號通路）；顯著下調(diào)的包括鈣離子介導(dǎo)的T細胞凋亡、T細胞內(nèi)iCOS?iCOS、CD28信號通路，CD8 T細胞內(nèi)CTLA4信號通路、T細胞受體信號通路等．該研究提示固有免疫系統(tǒng)、B細胞受體和IL?10等信號通路中的基因表達上調(diào)，而抗原提呈和T細胞激活等相關(guān)基因表達下調(diào)．該研究重新定義了既往組織損傷炎癥反應(yīng)的“雙峰模型”，提出促炎與抗炎信號通路同時激活的觀點．

Gaudilliere等［7］采用質(zhì)譜流式細胞技術(shù)（mass cytometry）這一最新研究手段，對32例接受髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)患者的外周血樣本進行分析．結(jié)果表明，手術(shù)創(chuàng)傷可引起時間依賴的、特定類型的細胞免疫信號活化網(wǎng)絡(luò)．在術(shù)后早期，自然殺傷細胞、中性粒細胞和CD14＋單核細胞增多，而術(shù)后24 h內(nèi)CD4＋、CD8＋T細胞減少，而與骨髓來源的抑制細胞（myeloid derived suppressor cells，MDSCs）表型相似的CD33＋CD11b＋CD14＋HLA?DRlow單核細胞增加6倍．作為一類免疫抑制細胞，MDSCs仍無公認的細胞表面分子，其可通過ROS、Arginase?1、IL?10和TGF?β等機制直接抑制T細胞功能［8］．CD62Ldim中性粒細胞源性MDSCs在創(chuàng)傷后立刻出現(xiàn)，并以CD11b依賴途徑誘導(dǎo)T細胞抑制．CD14＋HLADRlow單核細胞內(nèi)信號STAT3等信號磷酸化水平在術(shù)后恢復(fù)密切相關(guān)［7］．總之，在轉(zhuǎn)錄組學(xué)、CyTOF單細胞分析技術(shù)等幫助下，既往關(guān)于燒創(chuàng)傷等所致炎癥與免疫反應(yīng)改變的認識將大幅更新，并有助于開發(fā)新生物標記物與治療手段．

2 麻醉藥物與免疫反應(yīng)

圍手術(shù)期免疫反應(yīng)不但涉及嚴重的組織損傷，麻醉藥也可影響免疫功能，從而使該問題更趨復(fù)雜．臨床常難準確區(qū)分創(chuàng)傷、外科手術(shù)及麻醉藥物對圍手術(shù)期免疫反應(yīng)影響的強弱．目前，鑒于大部分研究來自體外實驗或動物模型，一般認為麻醉藥物直接或間接抑制免疫反應(yīng)．吸入和靜脈麻醉藥可引起淋巴細胞凋亡，抑制中性粒細胞的吞噬功能．常用麻醉和阿片類藥物可抑制固有和適應(yīng)性免疫，抑制自然殺傷細胞的功能，可能影響其對腫瘤監(jiān)視功能［9］．麻醉藥物的繼發(fā)免疫抑制作用主要通過神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)通路、膽堿能抗炎途徑的激活和抑制腎上腺皮質(zhì)功能實現(xiàn)．

麻醉方法的選擇對圍手術(shù)期免疫反應(yīng)的影響已有大量研究．麻醉引起的免疫功能不全有多種形式表現(xiàn)，當前研究重點多集中于促腫瘤、促感染和炎性環(huán)境等方面．對接受手術(shù)治療的慢性感染、腫瘤患者，進一步研究麻醉對免疫反應(yīng)的影響具有重要的臨床價值．與單純?nèi)砺樽硐啾龋倒軆?nèi)麻醉科降低膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者肺炎等感染發(fā)生率［10］．與全身麻醉復(fù)合硬膜外麻醉相比，單純?nèi)砺樽硌娱L術(shù)后免疫抑制時間，降低T淋巴細胞絕對計數(shù)和Th1／Th2比例，增加調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）亞群［11］．然而，有Meta分析提示硬膜外麻醉復(fù)合全身麻醉并不能確切抑制腫瘤復(fù)發(fā)［12］．此外，一項針對40萬例接受髖或膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者的回顧性分析顯示，盡管椎管內(nèi)麻醉降低術(shù)后感染風(fēng)險，但椎管內(nèi)復(fù)合全身麻醉并不顯著降低感染風(fēng)險［13］．盡管實驗研究表明麻醉藥物或方法與腫瘤復(fù)發(fā)相關(guān)，但臨床證據(jù)依然不足，需更多臨床隨機試驗予以明確．

3 圍手術(shù)期常用藥物與免疫反應(yīng)

地塞米松常作為預(yù)防性止吐藥，在圍手術(shù)期被應(yīng)用．單次劑量的地塞米松還有助增強鎮(zhèn)痛效果，減輕手術(shù)部位水腫．然而，Elston等［14］發(fā)現(xiàn)，單次劑量（8 mg）地塞米松即可對健康成年男性腎上腺皮質(zhì)功能產(chǎn)生顯著抑制，注射1 d后血漿皮質(zhì)醇低于其基礎(chǔ)水平的5%，2 d后盡管恢復(fù)至正常范圍，但4 d后也僅恢復(fù)至基礎(chǔ)水平的80%．理論上，地塞米松可增加術(shù)后感染風(fēng)險，但多項臨床研究并未發(fā)現(xiàn)二者相關(guān)［15］．Waldron等［16］通過系統(tǒng)綜述與Meta分析的方法納入45項研究共計5796例圍手術(shù)期患者，發(fā)現(xiàn)單次劑量的地塞米松沒有增加術(shù)后感染發(fā)生風(fēng)險，并不會延長傷口愈合時間，但顯著增加了術(shù)后24 h血糖水平．與免疫調(diào)節(jié)有關(guān)的其他藥物治療，如乙酰氨基酚、非甾體類抗炎藥和加巴噴丁，目前研究尚未表明其可增加術(shù)后感染風(fēng)險等［17］．

4 血制品輸注與免疫反應(yīng)

圍手術(shù)期血制品輸注與機體免疫功能的關(guān)系已有大量研究．既往研究提示，輸注同種異體血，可增加結(jié)腸癌患者術(shù)后感染和癌癥復(fù)發(fā)風(fēng)險［18］．類似結(jié)果在前列腺癌、肝癌和頭頸部腫瘤術(shù)后患者中也被報道［19］．值得注意的是，上述研究多為回顧性調(diào)查，且樣本量較小，結(jié)論在解釋時尤需謹慎．Carson等［20］對納入FOCUS研究的患者進行三年隨訪，該研究以北美地區(qū)47家醫(yī)院3025例接受髖部骨折手術(shù)、心血管風(fēng)險高危、年齡≥50歲及術(shù)后3 d內(nèi)血紅蛋白≤10 g／dL的患者為對象．結(jié)果表明，限制或開放性輸血策略不影響兩組患者遠期生存率；兩組患者腫瘤、感染、卒中、肺部疾病等發(fā)生風(fēng)險相當．換言之，開放性輸血不會導(dǎo)致長期的免疫抑制，也不會影響遠期腫瘤及感染等發(fā)生風(fēng)險．

在機制上，血制品輸注與機體免疫調(diào)控的關(guān)系尚需深入研究．部分動物及離體研究表明，庫存紅細胞可抑制B及T淋巴細胞增殖，誘導(dǎo)Treg產(chǎn)生，抑制自殺殺傷T細胞功能，抑制樹突狀細胞成熟與抗原遞呈功能［21］．Fragkou等［22］發(fā)現(xiàn)，輸血可引起胃腸道術(shù)后患者血漿TNF?α、IL?12下降，qRT?PCR提示輸血可引起患者初始免疫功能下降，Th1及Th17比例下降．Torrance等［23］發(fā)現(xiàn)，輸血可加重嚴重多器官創(chuàng)傷患者免疫抑制，表現(xiàn)為IL?10、IL?27的mRNA水平升高，外周血TNF?α、INFγ水平下降，患者輸血后24 h感染發(fā)生率顯著增高．

5 展望

隨著轉(zhuǎn)錄組學(xué)、質(zhì)譜流式細胞技術(shù)等研究手段的不斷應(yīng)用，學(xué)界對圍手術(shù)期免疫反應(yīng)有了更清晰的認識與理解．在精準醫(yī)學(xué)這一理念備受推崇的當下，對患者圍手術(shù)期免疫反應(yīng)予以個體化監(jiān)控與調(diào)整成為可能．目前，基礎(chǔ)研究者需進一步厘清創(chuàng)傷等應(yīng)激所造成的免疫反應(yīng)變化的調(diào)控機制；臨床研究者需設(shè)計更為嚴謹?shù)呐R床研究，以進一步明確麻醉藥物、血制品輸注與患者遠期感染、腫瘤復(fù)發(fā)與免疫狀態(tài)等關(guān)系．總之，基礎(chǔ)研究者不斷實踐轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)，并與臨床研究者保持密切合作，以使患者獲得更多益處．

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Research progress in perioperative immune response

GU Wei1，BO Lu?Long2，DENG Xiao?Ming2

1Department of Anesthesiology，Shanghai Chest Hospital，Shang?hai 200030，China；2Department of Anesthesiology，Changhai Hospital，Second Military Medical University，Shanghai 200433，China

Perioperative immune response and inflammatory pathways are considered as important factors in organ damage caused during the perioperative period，postoperative immune dysfunction and related diseases．Anesthetics，other agents usually applied perioperatively，and blood transfusion can affect the immune response preoperatively．For example，commonly used anesthetics and opioids can inhibit innate and adaptive immunity，inhibiting the function of natural killer cells，and thus influence their ability on tumor surveillance．With the conti?nuous application of research methods such as transcriptomics and mass cytometry，there will be a clearer under?standing of perioperative immune response．

perioperative period；immune response；anesthesia；blood transfusion

R392

A

2095?6894（2017）03?73?03

2016－10－17；接受日期：2016－11－01

國家自然科學(xué)基金面上項目（81471845，81671887）；上海青年醫(yī)師培養(yǎng)資助計劃（20141093）

顧 韡．住院醫(yī)師．研究方向：圍手術(shù)期器官功能保護．E?mail：837818182＠qq．com

薄祿龍．E?mail：nbastars＠126．com