T淋巴細胞在膿毒癥發病機制中的作用

薛秋麗，董麗華，劉忠民

(吉林大學第一醫院，吉林 長春130021)

膿毒癥(Sepsis)是宿主對病原體的異常的反應而引起危及生命的器官功能障礙[1]。由于膿毒癥的發病機制復雜，雖然人類對膿毒癥的認識在不斷進步，以抗生素為基礎的治療技術在不斷的提高，但全球每年約有1900 萬新發的膿毒癥患者[2]，膿毒癥的病死率仍高達25%到80%[3]。免疫抑制是膿毒癥發病機制中研究最多的機制。T淋巴細胞(T lymphocytes)在膿毒癥發病機制中起關鍵要作用[4]。本文綜述T淋巴細胞在膿毒癥的發病機制中的作用。

1 T淋巴細胞數目改變

許多動物實驗和臨床研究表明膿毒癥時T淋巴細胞計數發生改變，包括：CD4+、CD8+細胞計數下降；Treg細胞計數增加。

1.1CD4+、CD8+細胞計數下降

膿毒癥時外周循環循環、脾、及胸腺中CD4+、CD8+細胞計數均有下降，原因為細胞凋亡的增加以及細胞增殖的障礙。

膿毒癥時淋巴細胞凋亡增加。近年關于膿毒癥中淋巴細胞凋亡的基礎和臨床研究表明細胞凋亡是膿毒癥的重要發病機制。膿毒癥時淋巴細胞凋亡發生的分子機制尚不明確，因為沒有單一的外源性凋亡途徑或者內源性凋亡途徑占絕對優勢[5]，有研究報道膿毒癥期間組蛋白介導的淋巴細胞凋亡依賴于p38磷酸化和線粒體通透性轉換[6]。Liu及Wang等人證明程序性細胞死亡配體-1(PD-1)在膿毒癥患者的Treg細胞和嗜中性粒細胞中過度表達，誘導CD4+T淋巴細胞的凋亡性死亡，并且影響抗原呈遞以及淋巴細胞增殖[7,8]。多種半胱天冬蛋白酶(Caspase-2、3、6、9)在膿毒癥誘導的細胞凋亡過程中被激活，并且給予caspase抑制劑VX-166可提高膿毒癥小鼠生存率。在LPS模型中，LPS后0、3、8和12小時使用的VX-166以劑量依賴性方式顯著改善存活率。在CLP模型中，于損傷后3小時通過微滲透泵連續施用的VX-166 顯著改善了存活率(40%升至92%)。在CLP后8小時給藥，VX-166可將存活率從40%提高至66%[9,10]。Hotchkiss等在T淋巴細胞過表達BCL-2的轉基因小鼠中建立CLP膿毒癥模型，于CLP或假手術后16-22小時，取出胸腺和脾臟用于流式細胞術行T淋巴細胞計數，發現過表達BCL-2的膿毒癥小鼠T細胞計數明顯高于對照組，其生存率為73%，遠高于對照組的26%[11]，可見BCL-2對于膿毒癥T淋巴細胞凋亡具有重要意義。

膿毒癥時淋巴細胞的增殖障礙。成年人類中，只有10%的原始T細胞產生是胸腺產生的，其余的是通過周邊的穩態增殖產生的[12]。在淋巴細胞減少癥恢復期間，成人胸腺通路通常受損，主要依賴于外周擴張來恢復T淋巴細胞數量，該過程稱為淋巴細胞減少誘導的穩態增殖(HP)。HP可以由細胞因子或特異性抗原驅動[13]。但在膿毒癥時多存在穩態增殖障礙。大多數(90%-95%)CD8+T淋巴細胞在收縮期死于細胞凋亡，剩余的5%-10%CTL成為CD8+記憶T(mT)細胞。因此CD8+T淋巴細胞介導的感染免疫水平取決于病原體再次攻擊時存在的CD8+記憶T淋巴細胞快速增殖以及增強效應功能的迅速響應[14-16]。在細胞免疫中，CD8+T淋巴細胞應答包括CD4+T淋巴細胞依賴性和CD4+T淋巴細胞非依賴性免疫應答。而在膿毒癥時，此兩種方式都會發生障礙。Xu等通過給予僅有記憶T淋巴細胞B6小鼠模型相應的抗原刺激CD8+T淋巴細胞應答，結果發現幼稚的T淋巴細胞的無反應性使CD4+T淋巴細胞依賴性CD8+T細胞免疫應答受損，在該項研究中還發現了T淋巴細胞無能相關分子(ITCH和GRAIL)表達增強[17]。Cabrera-Peraz等人第一次對膿毒癥小鼠中多種Ag特異性CD4+T淋巴細胞群進行了定量和定性分析，發現在膿毒癥時，不同Ag誘導內源性Ag特異性CD4+T細胞群缺失，并且膿毒癥時機體是以不規則或不對稱的方式恢復CD4+T的Ag特異性，并沒有通過穩態增殖方式進行。此外，膿毒癥時某些Ag特異性CD4+T細胞群的數量變化可能會影響Ag再次攻擊機體時該細胞群的功能[18]。

1.2調節性T細胞(Treg)計數增加

調節性 T 細胞是一類可以控制體內自身免疫反應性的T淋巴細胞亞群，發揮著維持機體自身耐受和防止過度免疫反應的重要作用，并且參與了機體慢性感染與腫瘤細胞的免疫監視過程。CD4+CD25+Treg細胞是最主要的自然調節細胞，具有免疫抑制性。在高濃度IL- 2及TCR介導信號刺激存在的情況下，CD4+CD25+Treg細胞可增殖并活化，活化的CD4+CD25+Treg細胞能夠抑制CD4+和CD8+T 細胞的活化和增殖。有研究發現在膿毒癥患者或動物模型中CD4+CD25+Treg細胞的百分比是顯著增加的[19-22]。但其百分比增加不是由于它們自身的增殖，而是由于CD4+T細胞數量的減少造成的[23]。因為Treg細胞比一般CD4+T細胞更能抵抗細胞凋亡。Gouel-Cheron在膿毒癥小鼠模型上證實CD4+CD25+Treg細胞的比例是增加的，這時其余類型的T淋巴細胞對于有絲分裂原的反應性明顯降低，從而降低T細胞的增殖反應,并且證實膿毒癥時小鼠脾細胞中Treg特異性轉錄因子Foxp3的下調,這與T淋巴細胞增殖反應的恢復相關[20]。但Sakaguchi[24]的研究也顯示CD4+CD25+Treg細胞缺失會導致多種自身免疫性疾病。一項臨床觀察研究表明在膿毒癥的患者中Treg細胞數量較健康對照組減少約25%[25]。

2 T淋巴細胞的功能改變

膿毒癥不僅影響淋巴細胞的數目變化，而且對于其功能也有影響。主要有以下方面：①CD4+T的分化改變；②細胞因子改變。

2.1CD4+T淋巴細胞分化的改變

抗原特異性CD4+T在遇到抗原刺激后，在特定的細胞因子-共刺激分子共同作用下，分化出針對抗原最特異的效應CD4+T。CD4+T活化后根據分泌不同的細胞因子而分為：Th1、Th2和Th 17亞群[26]。Th l亞群以分泌干擾素(IFN)-γ、白介素(IL)-2和腫瘤壞死因子(TNF)-α為特征，誘導細胞免疫反應；Th2亞群以分泌IL-4、IL-5、IL-10為主，主要介導體液免疫反應，并且與免疫抑制相關；Th17則以分泌IL-17，IL-22和TNF-α為主，與自身免疫性疾病和機體防御反應相關。但在膿毒癥時，CD4+T細胞的分型會發生變化，導致其對應的免疫反應功能改變。大多數關于膿毒癥的臨床和基礎研究都集中在T輔助細胞1(Th1)和Th2細胞功能之間以及Th 17的改變。

Th1與Th2之間的關系類似于“平衡木”，在白細胞介素(IL)-12的存在條件下，通過轉錄激活因子STAT-4進行信號傳導，則向Th1傾斜，而在IL-4存在的條件下通過STAT-6的信號傳導后向Th2傾斜[27]。在膿毒癥燒傷小鼠中，ANXA1，GATA-3和T-bet的表達水平持續降低，并且它可能在Th1/Th2平衡為Th2偏向和免疫抑制過程中起重要作用[28]。在膿毒癥患者中，Th1 / Th2中位數比值較低[29]。這些都表明在活化的CD4+T從Th1表型演變為Th2表型，或者Th1/ Th2比率低的患者更容易發生膿毒癥。例如：血紅素加氧酶-1(HO-1)過表達可促進Th2極化和Treg細胞的功能，促成膿毒癥誘導的免疫抑制。然后向膿毒癥小鼠腹膜內注射其抑制劑鋅原卟啉(ZnPP;25 mg/kg)，結果發現ZnPP改善了存活率和細菌清除率，并且弱化淋巴細胞凋亡以及促炎Th1向抗炎Th2轉變。此外ZnPP還改善了小鼠繼發性肺炎感染模型的存活率[30]。Heide等證實下調microRNA-31(miR-31)導致Th2極化，促進了膿毒癥的免疫抑制[31]。

Th17淋巴細胞在炎癥和宿主防御中起重要作用。在根治性膀胱切除術后發生膿毒癥的患者中，術前IL-17mRNA的表達明顯降低[32]。并且發現，嚴重膿毒癥幸存者第1天的Th17淋巴細胞計數高于非幸存者。同樣，較高的循環Th17淋巴細胞計數可能與幸存者中較高的CD4+T淋巴細胞計數有關，因為幸存者和非幸存者之間的Th17/CD4+T淋巴細胞百分比相似。還發現6天后的幸存者Th17/CD4+T淋巴細胞百分比和循環Th17淋巴細胞計數顯著增加。而Wu等人的研究也驗證了上述觀點[27]。

由此可見，CD4+T淋巴細胞分化的改變在膿毒癥發病機制中具有重要的作用。

2.2T淋巴細胞相關細胞因子的改變

當遇到相同Ag刺激后，幼稚T細胞經歷增殖并分化成效應細胞，然后作為長壽記憶細胞的前體細胞凋亡或存活。T細胞的反應階段和以及記憶T細胞維持都是依賴于細胞因子的參與，主要的相關細胞因子有白細胞介素-2(IL-2)，IL-7和IL-15，它們有共同的γ鏈細胞因子，其關鍵生物學作用和信號通路主要集中在JAK / STAT(信號轉導和轉錄激活因子)信號傳導[33]。IL-7和IL-15的穩態產生對于CD4+和CD8+記憶T細胞的增殖和穩態存活是必需的。在免疫反應期間，IL-2、IL-15、IL-21、IL-12、IL-18和I型干擾素的升高水平決定抗原特異性效應CD8細胞的記憶潛力，同時增加IL-2和IL-15引起異源CD4+和CD8+記憶T細胞的旁路增殖[34]。研究限制γ鏈細胞因子的可用性，導致Treg細胞、IL-10減少，以及在炎癥或同源Ag持續存在的情況下，記憶T細胞無法成為細胞因子依賴性長壽細胞。相反，增加的IL-7和IL-15可以增加記憶T細胞，包括致病性組織駐留記憶T細胞，在淋巴細胞減少癥和某些慢性炎癥性疾病和惡性腫瘤中也得到驗證[33]。另外IL-12最近也被證明在T細胞活化前后都有增強T細胞功能的作用[35]。越來越多的細胞因子被證明不僅可提供膿毒癥的早期診斷準確性和預后信息，還可預測對治療干預的反應性。例如：膿毒性休克患者IL-1β，IL-6，IL-7，IL-8，IL-10，IL-13，干擾素-γ，MCP-1和腫瘤壞死因子-α的濃度顯著高于嚴重膿毒癥患者。細胞因子濃度與器官功能障礙的嚴重程度和演變有關。關于第1天器官功能障礙的嚴重程度，IL-8和MCP-1表現出與序貫器官衰竭評估評分的最佳相關性。此外，在最初的24小時內IL-6，IL-8和G-CSF濃度預示著器官功能障礙惡化。而在預測死亡率方面，細胞因子IL-1β，IL-4，IL-6，IL-8，MCP-1和G-CSF在預測早期死亡率(<48小時)方面具有良好的準確性，IL-8和MCP-1具有預測28天死亡率的最佳準確度。在多變量分析中，只有MCP-1是與預后獨立相關的指標[36]。因此，未來可以開發多細胞因子測定以鑒別不同的細胞因子與膿毒癥嚴重程度，器官衰竭的演變和預后相關程度。

總之，T淋巴細胞在膿毒癥的發病機制中具有關鍵作用，T淋巴細胞相關細胞因子也是膿毒癥免疫機制的重要方面。隨著人類對膿毒癥免疫機制的不斷深入認識，人類有可能降低膿毒癥發病率，并且通過預防T細胞丟失、加快其數值恢復、增強細胞功能和/或阻斷免疫抑制途徑的治療方法可能降低膿毒癥的病死率。