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综述T细胞免疫在脓毒症继发IFI中的作用机制和治疗前景

2020-02-28 317 上传者：管理员

摘要：侵袭性真菌感染多见于院内感染，且发病率及死亡率极高。不同的T细胞亚群对IFI各种真菌病原体的作用不同，而脓毒症出现免疫抑制会影响T细胞免疫功能，增加了继发IFI的概率。文章从脓毒症继发IFI的发生机制，T细胞免疫的病理生理变化及治疗方法进行探讨，总结分析脓毒症继发IFI中T细胞的作用，以期为治疗IFI乃至脓毒症提供新的思路。

关键词：
T淋巴细胞亚群
侵袭性真菌感染
免疫疗法
脓毒症
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侵袭性真菌感染（invasive fungal infections，IFI）是指真菌侵入人体组织、血液，并在其中生长繁殖导致组织损害、器官功能障碍和炎症反应的病理改变及病理生理过程。脓毒症是继发IFI的主要因素。脓毒症时，由于宿主炎症介质耗竭造成的免疫抑制、内皮屏障破坏所增加的真菌侵入概率和其他涉及介入性治疗、营养等易感性因素，促进脓毒症继发IFI。探寻脓毒症继发IFI的发生机制，对治疗IFI乃至脓毒症都能提供新的思路。本文旨在从脓毒症免疫稳态调控角度，通过相关最新理论、研究成果，综述并探讨T细胞免疫在脓毒症继发IFI中的作用机制和治疗前景。

1、免疫抑制是脓毒症继发IFI的重要因素

脓毒症是指宿主对感染的反应失调而导致的危及生命的器官功能障碍。脓毒症最新诊断标准“Sepsis-3”更加强调了非稳态宿主感染后防御反应紊乱对自身器官及免疫系统的破坏[1]。脓毒症早期，机体会产生强烈炎症反应，表现出严重的炎症相关症状等，可持续至新的感染出现；作用机制涉及模式识别受体通路介导的炎症等[2]。这一强烈炎症反应会增加继发真菌感染的概率[3]。同时，机体内各种凝血因子、组织因子、趋化因子等释放与活化导致内皮细胞功能由正常的抗凝状态向异常的促凝状态转变。其中，血管内皮生成素-2及其受体、血管内皮细胞黏附素等血管内皮相关细胞因子将发挥不同作用，导致内皮细胞连接松弛，血管通透性增加，屏障失调，造成防御IFI能力下降[4]。

事实上，成年人脓毒症死亡正是与失控的病原体过度扩散和（或）新病原体感染（如院内感染致病菌、非典型致病菌等）密切相关，真菌则是其中一个重要部分。在一项针对脓毒症患者入院后重症监护室获得性感染致病菌的研究[5表明，真菌感染占到了脓毒症患者继发感染的9.6%。免疫抑制是脓毒症一个重要病理生理过程，是脓毒症继发IFI的重要因素。目前，对脓毒症患者出现免疫抑制的机制尚无统一认识，最新研究发现可能与T细胞耗竭、内毒素耐受等有关。首先，淋巴细胞功能受损是脓毒症免疫抑制的主要原因。研究表明，脓毒症患者辅助性T细胞17（Thelpercell17，Th17）反应明显减弱，淋巴细胞相关性促炎因子与辅助性T细胞1（Thelpercell1，Th1）相关因子比例亦明显下降，IFI发生概率增加[4,6]。虽然，调节性T细胞（regulatorycells，Treg）本身在脓毒症中受影响很小[7]，但脓毒症期间T细胞可向Treg细胞分化方向倾斜[8]，延长免疫抑制。此外，抑制性T细胞配体表达增加也会促进抗炎细胞因子产生，使T细胞分化向辅助性T细胞2（Thelpercell2，Th2）倾斜，增加Treg细胞抑制作用[4]。其次，淋巴细胞凋亡是导致脓毒症免疫抑制的潜在因素。在一项针对ICU脓毒症患者脾脏功能评估的观察性研究[9]中发现：CD4+T细胞、B细胞明显减少，提示线粒体依赖淋巴细胞凋亡可通过减少免疫效应细胞数量来参与脓毒症免疫抑制。同时，ICU脓毒症死亡患者床旁快速尸检也证实，脾脏CD4+T细胞、CD8+T细胞等免疫细胞大量缺失，肿瘤坏死因子、γ干扰素（interferon-γ，IFN-γ）等细胞因子表达降低，显示了免疫抑制与脓毒症患者后期死亡间的紧密关系[10]。最后，近年来新发现的一些特殊T细胞相关配体、免疫调节受体逐渐成为脓毒症免疫抑制研究关注的热点。脓毒症时，基质细胞和抗原提呈细胞）增加T细胞程序性死亡蛋白配体1表达，进而与T细胞表达的抑制性程序性死亡蛋白1受体结合，发挥负性共刺激因子作用，抑制T细胞功能[11]。此外，免疫调节受体——B、T淋巴细胞减毒剂（BandTlymphocyteattenuator，BTLA）亦能抑制CD4+T细胞功能。已有研究[12]发现ICU脓毒症患者外周血中的BTLA+CD4+淋巴细胞比例明显增高与T细胞衰竭有关，且BTLA>80%继发院内感染风险增加。可见，在探寻脓毒症与继发IFI之间关系时，脓毒症相关的免疫抑制逐渐被重视，并获得了一些来源于ICU内的临床研究证据。在这一系列研究中，T细胞被发现具有更深层次的免疫调节作用而备受关注。

2、T细胞亚群功能差异对IFI具有调控作用

脓毒症患者T细胞功能受损、耗竭等所造成的免疫抑制使脓毒症患者继发医院获得性感染概率增加[13]，真菌感染作为其重要组成部分同样受这一效应影响。因而，从不同T细胞亚群（Th1、Th2、Th17和Treg细胞等）功能来讨论其对IFI主要真菌病原体（念珠菌、曲霉菌和隐球菌等）的作用，将能更广泛、更深入理解脓毒症继发IFI的分子机制。

2.1 Th1细胞和Th2细胞

Th1细胞在机体抵抗真菌感染时通过IFN-γ、白细胞介素12（interleukin12，IL-12）和IL-18等Th1相关细胞因子发挥强大免疫作用。念珠菌感染后，Th1细胞主要产物IFN-γ[14]和诱导Th1细胞应答的前炎症细胞因子IL-18发挥重要作用。研究表明：内源性IFN-γ缺乏[15-16]或IL-18缺陷[17]，小鼠均易感播散性念珠菌病。而曲霉菌感染时，则IL-12作用更大。作为一种协同刺激IFN产生的细胞因子[18]，内源性IL-12有助于促进保护性的T细胞介导免疫，但外源性注射IL-12却通过IFN-γ依赖机制加重炎症反应[16]。曲霉菌侵入免疫反应受到抑制的机体，其可在树突状细胞（dendriticcells，DCs）上触发Toll样受体（toll-likereceptors，TLRs）并产生TNF和IL-12，导致曲霉菌特异性Th1CD4+T细胞克隆启动和分化[19]；进而刺激巨噬细胞活化，生成细胞毒性CD4+T细胞并启动防御反应，产生强烈保护作用[20]。临床比较罕见的隐球菌感染除机体释放Th1相关细胞因子外，CD4+和CD8+T细胞亦能直接将其杀灭[21-24]，这与释放IL-12、IFN-γ以增强被感染的机体免疫力有关[25]。而Th2细胞则通常诱导非保护性免疫反应，抑制机体防御反应。真菌感染后，活化的CD4+T细胞可表现出Th2表型，产生IL-4、IL-5、IL-10和IL-13等Th2细胞相关因子，介导肺部抗炎反应、过敏反应及维持真菌存活[26]。研究发现，IFI中常见的念珠菌、曲霉菌感染均能检测到IL-10表达增加，其可影响IFN-γ合成[27]并减弱Th1细胞因子效应。IL-13所表现出的抑制Th1细胞反应和促进巨噬细胞活化的替代途径能推动隐球菌持续感染[28]；此外，IL-4也可中和Th1细胞反应[29]。因而，Th2细胞促进IFI的作用与抑制Th1保护性反应相关。

2.2 Th17细胞和Treg细胞

Th17细胞和Treg细胞之间的竞争性作用是目前国内外免疫损伤的研究热点。Th17细胞主要表达IL-17因子，在多种真菌感染中发挥免疫调节作用[30]。研究表明，IL-17参与全身抗白念珠菌宿主防御[31-32]，与其活化中性粒细胞和释放抗菌素有关[33]。而IL-17高表达又可加重炎症反应，增加曲霉菌的易感性[29]。研究表明，烟曲霉菌通过色氨酸代谢生成尿酸过程中，超氧化物依赖途径被阻断，IL-17释放增加，感染加重。有趣的是，隐球菌感染时IL-17在免疫功能正常的宿主体内起保护作用；而CD4+和CD8+T细胞都缺乏时，Th17细胞则加重隐球菌感染[25]，这一机制对脓毒症免疫抑制状态下的IFI评估有积极意义。Treg细胞在真菌感染时，随感染位置与病原菌种不同其功能有所不同[34]。真菌感染早期，Treg细胞和效应细胞同时到达炎症部位以提供足够的宿主防御；感染晚期，Treg细胞则抑制Th2细胞反应，增强保护性免疫反应。例如，Treg细胞可通过释放干扰素调节因子4抑制Th2免疫反应以改善隐球菌感染[35]。但曲霉菌感染时，Treg细胞的协同激活则可被分生孢子干扰，反而强化真菌抗宿主力，促进感染[36]。

2.3 其他新T细胞亚群

研究[37-38]表明，Th22细胞对其他免疫细胞直接影响较小，其主要与上皮细胞选择性作用以浸润到炎症性表皮，分泌IL-22和TNF-α，协同诱导人白念珠菌感染后角质形成细胞的天然免疫。研究还证实，记忆T细胞（memoryTcell，Tm）在抗真菌免疫中同样具有重要作用。例如：白念珠菌可诱导实验性小鼠模型的γδT细胞、Th17细胞和CD4+Tm活化并顺序产生IL-17[39]。另一研究[40]表明，细胞毒性T细胞（cytotoxicTcell，Tc）中的Tc1细胞和Tc17细胞具有对真菌产生免疫应答和产生对应Tm双重作用，是一个潜在的抗真菌疫苗。

3、T细胞免疫治疗在脓毒症继发IFI中的应用前景

免疫抑制是脓毒症的重要环节，以此为切入点也为脓毒症继发IFI的治疗提供了新思路。近年来，研究主要集中在阻断炎症介质或病原体识别信号通路，但临床试验并不理想。鉴于T细胞在脓毒症病程中的重要免疫调控地位，新的免疫治疗思路逐渐向T细胞免疫治疗转移[7]。研究发现，重组IFN-γ能提高脓毒症患者免疫效能[41]，对侵袭性黏液霉菌病有治疗作用[42]；但IFN-γ却不足以改善T细胞凋亡和衰竭，常常作为其他免疫治疗的辅助治疗[43]。然而，免疫功能提高并未从根本解决脓毒症的免疫抑制，靶向免疫治疗方式可能更能满足脓毒症继发IFI治疗的需求。阻断PD-1/PD-L1的免疫负性共刺激作用成为了近年来治疗脓毒症免疫抑制的一大研究热点。利用PD-1或PD-L1的抗体防止淋巴细胞和DCs的耗竭，阻断T细胞凋亡以及恢复中性粒细胞、单核细胞和自然杀伤细胞功能，成为脓毒症免疫抑制治疗的前沿技术[44-45]。甚至抗肿瘤治疗中的T细胞共刺激剂ALPN-202和BTLA信号阻断剂[47]也被纳入了脓毒症免疫治疗研究的参考范围[47-48]。细胞凋亡是导致脓毒症免疫抑制发生的另一重要因素。鉴于IL-7的有效抗凋亡作用，重组人IL-7被认为是通过恢复适应性免疫来治疗脓毒症的一种潜在新方法[47,49]。IL-15同样能阻断脓毒症诱导的NK细胞、DCs和CD8+T细胞凋亡，并增加循环中IFN-γ，在脓毒症中发挥抑制免疫凋亡、减轻免疫抑制的功能[50]。此外，阻断自噬加速细胞凋亡（2型程序性细胞死亡）也是脓毒症免疫抑制重要原因之一。研究[47,51]发现，自噬相关基因ATG5启动子的表达能加速脓毒症患者体内细胞自噬，是潜在的治疗靶标。因而，从长远来看，随着脓毒症免疫抑制监测的发展和对在真菌感染中T细胞作用靶点研究的深入，从T细胞亚群的功能来设计针对脓毒症与IFI的靶向免疫治疗值得期待。更令人振奋的是，随着对嵌合抗原受体T细胞免疫疗法研究的深入，有重症医学专家尝试把其运用到脓毒症治疗上[43]。最新研究尝试将PPRDectin-1通过嵌合CD28和CD3-ζ（命名为“D-CAR”）与曲霉菌细胞壁碳水化合物结合的方式来激活T细胞，借助其对β-葡聚糖的特异性以破坏和抑制曲霉菌菌丝的生长[52]，为利用T细胞基因治疗IFI提供了全新策略。

所述，免疫抑制是脓毒症的重要病理生理过程，是脓毒症继发IFI的“温床”。在对IFI相关T细胞亚群功能特点的研究中，念珠菌和曲霉菌作为重要致病真菌受到关注度较高。以Th1、Th2、Th17、Treg及其释放的细胞因子为代表的免疫保护、抗宿主免疫间的博弈成为了调控真菌感染进程的重要环节，当然Th22、Tm等新亚群的作用也逐渐被挖掘。从基于T细胞免疫治疗的角度来审视，目前的免疫治疗手段大多以脓毒症为研究对象。但考虑到脓毒症免疫抑制在其继发IFI中的重要作用，这其实已经是脓毒症继发IFI治疗的一部分，当然也需要更有针对性的基础、临床研究加以证实。目前，“D-CAR”研究属于脓毒症继发IFI治疗的前沿方向，后续针对不同的T细胞亚群所发挥的不同免疫调节机制，使用重组细胞因子（IFN-γ、IL-7、IL-15）、抗PD-1抗体、阻断BTLA信号通路等都会是T细胞免疫疗法的新颖思路，值得期待。

赵乙汜,余应喜,林时辉,徐昉.T细胞免疫在脓毒症继发侵袭性真菌感染中作用的研究进展[J].上海交通大学学报:医学版,2019,39(11):1325-1328.

基金项目:国家自然科学基金（81873928,81801894,81570069）