2015, Vol. 24
温州医科大学附属第一医院(李秀花)
脓毒症(sepsis)是指各种微生物或其毒素等感染因素诱发剧烈的全身炎症反应，并引起组织器官继发性损伤，进一步发展可导致脓毒性休克甚至多器官功能障碍综合征(MODS)，是重症监护病房(ICU)主要死亡原因之一[1]。近些年研究发现，脓毒症病理过程中炎症反应失控与组织损害与多种免疫细胞及其分泌免疫因子功能障碍密切相关，包括调节性T细胞和树突状细胞(dendritic cell，DC)等，其中DC数量及免疫功能的改变均可影响脓毒症的发展过程，因此，针对DC介导免疫状态监测及其调理措施已成为脓毒症研究的重要进展之一。
1 树突状细胞的分化及免疫功能DC是机体重要的免疫调控细胞，具有识别病原体的能力，其主要功能包括吞噬作用、抗原提呈和产生细胞因子等，是体内唯一能激活初始T细胞的专职抗原提呈细胞。DC还具有迁徙特性和免疫监视能力，它是机体先天性免疫和适应性免疫之间的重要联系枢纽。业已明确，DC免疫调节效应与其发育成熟状况密切相关，且DC的功能多样性取决于其亚型的多样性[2]。DC源于骨髓CD34+的造血干细胞，分化成共同淋巴祖细胞和共同髓系祖细胞，它们在骨髓中可以产生两类DC前体细胞(Pre-DC)：即髓系Pre-DC1和淋巴系Pre-DC2。DC广泛分布于除脑以外的全身各脏器，数量极微，仅占外周血单个核细胞(PBMC)的1%以下，DC前体细胞由骨髓进入外周血，再分布到全身各组织中成为未成熟DC(iDC)[3]。iDC受到凋亡细胞等刺激可发育成调节性树突状细胞(DCreg)。
在正常情况下，体内绝大多数DC处于非成熟状态，具有很强的摄取、处理和加工抗原能力，但呈递抗原的能力很弱，缺乏刺激T细胞活化必需的辅助分子CD40、CD54、CD80和CD86[4]。在受到损伤刺激、微生物侵袭以及细胞因子等作用下可逐渐发育为成熟树突状细胞(mDC)[5]。组织损伤(如严重创伤)、病原微生物侵袭、炎性细胞因子及高迁移率族蛋白B1(HMGB1)等均可影响DC发育成mDC，另有研究证实FMS的相关酪氨酸激酶3配体和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)对于DC的发育有积极的调控作用。许多资料证实，mDC具有以下特性：(1)T细胞形态不规则，表面有许多突起；(2)细胞表面存在丰富的有助于抗原呈递的分子，如高表达主要组织相容性复合体(MHC )Ⅰ和MHCⅡ、黏附分子及共刺激分子(CD54、CD40、CD80、CD83、CD86和CD25)等[6]；(3)在混合淋巴细胞反应中能够激活静止T细胞；(4)具有向局部淋巴组织T细胞区迁移的能力；(5)可能在缺乏任何刺激因子条件下启动机体免疫反应[7]。
1.1 高迁移率族蛋白B1对DC发育成熟的影响HMGB1作为一种晚期促炎细胞因子，在脓毒症或组织损伤的条件下由单核细胞和巨噬细胞释放，对DC的增殖分化、发育及功能有重要影响。笔者研究认为，HMGBl对DC具有直接诱导效应，给予适当剂量的HMGB1可显著诱导DC的成熟分化，上调共刺激分子(CD83、CD86、CD54、CD40及MHCⅡ类分子)表达，但CD206表达减弱[8]。进一步分析发现，DC抗原呈递能力增强，可有效地促进T细胞的增殖分化，并诱导其成熟分化。但是高浓度HMGB1刺激则抑制DC的发育成熟。体内实验证实，严重烫伤后HMGB1大量产生可导致小鼠脾DC成熟异常，且可诱导辅助性T细胞(Th)1向Th2漂移，从而影响T淋巴细胞的免疫应答功能[5]。
炎性细胞表面晚期糖基化受体(RAGE)在iDC表面表达，但水平相对较低，HMGB1刺激后其表达则明显升高，提示HMGB1可能通过RAGE介导DC的发育成熟。目前，HMGBl诱导DC表面共刺激分子CD80、CD86和MHC II表达上调的确切信号转导机制尚不清楚。有研究表明，转录因子核因子(NF)-κB与RAGE启动子结合调节受体的转录[9]，其可能原因是RAGE与HMGB1结合后通过激活NF-κB，启动正反馈环诱导细胞表面RAGE表达增多[10]，因此NF-κB在DC成熟过程中发挥重要作用。另有研究发现，丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路的活化同样有助于DC的成熟过程。
1.2 内质网应激对DC发育的影响内质网是真核细胞中非常重要的细胞器，十分敏感，其重要的生理功能包括：蛋白质合成；蛋白质的修饰加工；新生态链的折叠、组装和运输；脂类糖类的代谢等[11]。在组织受到严重损伤、伴随缺血、缺氧、再灌注损伤等多种因素刺激后都可以诱发组织细胞内质网的功能紊乱或失调，即称内质网应激(ERS)。本实验研究观察到，内质网应激可以促进DC表面RAGE表达增加。转录因子XBP-1是内质网应激的关键调节分子，将小鼠XBP-1基因敲出后，小鼠髓系和淋巴系的DC数量显著下降，且其表面分子CD80、CD86、MHCⅡ表达水平较低，IL-12、TNF-α分泌明显降低。因此，XBP-1对DC的分化发育和存活起十分重要的作用[12]。
2 高迁移率族蛋白B1对调节性树突状细胞分化及免疫功能的影响调节性树突状细胞(DCreg)是具有免疫负向调控的一类树突状细胞，能够负向调控免疫应答和维持免疫耐受，其表达共刺激分子CD80、CD86和MHCⅡ很弱，其中CD11clowCD45RBhigh DC是从小鼠脾脏中分离出一个新的DCreg亚型。目前认为，DCregs负向调控免疫的作用主要是通过分泌IL-10(又称为细胞因子合成抑制因子)从而影响“下游”细胞的分化及功能来实现的。
有研究发现，HMGB1对CD11clowCD45RBhigh DC和CD11chighCD45RBlow DC的表型特征及细胞因子的分泌影响不同。经HMGB1处理后CD11clowCD45RBhigh DC表面的CD40、CD86表达增加，而CD80和MHCⅡ表达不增加[13]。但是CD11chighCD45RBlow DC经HMGB1处理后其表面的CD40、CD80及MHCⅡ表达增加，而CD86表达不增加。进一步分析发现，HMGB1可诱导DC向CD11clowCD45RBhigh DC方向分化，促进IL-10的分泌，并诱导CD4+ T淋巴细胞由Th1向Th2漂移[14]；而CD11chighCD45RBlow DC主要表达的是一种促炎细胞因子IL-12，在宿主免疫应答中起重要的作用，并且可诱导T细胞向Th1的方向分化。有研究表明Toll样受体(TLR)9在HMGB1刺激DC向CD11clowCD45RBhigh DC分化过程中发挥重要作用，但其具体信号调控机制仍不清楚。
3 树突状细胞参与脓毒症状态下免疫反应紊乱过程 3.1 脓毒症状态下树突状细胞凋亡增加许多资料证实在脓毒症发展过程中，各种免疫细胞发生凋亡，包括DC、T淋巴细胞和巨噬细胞等[15]。严重脓毒症时淋巴器官中的DC数量持续减少，其功能发生紊乱，且伴有成熟障碍，MHCⅡ及共刺激分子表达、IL-12分泌减少，导致机体抗原提呈能力削弱，T细胞活化障碍，造成天然免疫抑制。iDC大量凋亡，导致不能吞噬进入机体的病原体抗原和将抗原提呈给T淋巴细胞，这可能是脓毒症后期处于免疫抑制的重要原因之一，从而可能出现免疫无能的现象，并显著增加机体发生二次感染的机会。凋亡是DC数量减少的主要原因，细胞凋亡受许多内在和外在的信号通路的影响，包括内质网应激调节通路[16]。有研究发现，在严重脓毒症中TLR2和TLR4参与了DC的凋亡，导致脾DC数量减少；采用TLR4受体阻断剂阻止TLR4信号途径可抑制脂多糖(LPS)诱导的脓毒症炎症反应过程。此外，胱天蛋白酶(caspase)-12亦参与了内质网应激反应介导脓毒症中免疫细胞凋亡的过程。
3.2 脓毒症时树突状细胞免疫功能状态改变脓毒症不仅影响DC的数量，还会影响DC的功能改变，包括其抗原提呈能力和分泌细胞因子的能力。脓毒症状态下，DC发生免疫反应，可诱导Th1/Th2分化，Th1细胞功能下降而Th2细胞功能增强，Th2细胞产生的多种抗炎细胞因子包括IL-4、IL-10明显升高[17]；且IL-10能作用于DC成熟过程的早期阶段，抑制共刺激分子的表达，下调MHCⅡ类分子表达，从而影响DC成熟分化。单核细胞来源的DC诱导T细胞发生免疫无能现象(分泌IL-12水平降低、T细胞增殖能力下降)，或诱导调节性T细胞分化[18, 19]。在小鼠烧伤模型中，DC诱导的免疫功能受抑，降低了机体对抗细菌二次感染的能力。
近年来研究发现，在脓毒症发生过程中DCreg具有负向免疫调控的能力，出现免疫耐受。DCreg诱导免疫耐受的机制主要包括以下几个方面：(1)大部分DCreg表面只表达MHCⅠ分子，缺乏MHCⅡ分子和共刺激分子，因此不能激活初始T细胞，从而降低T细胞的免疫反应；(2)通过分泌具有负向免疫调节作用的分子介导免疫耐受；(3)可诱导调节性T细胞增殖。
4 树突状细胞在脓毒症免疫调理中的潜在价值 4.1 增加树突状细胞数量对脓毒症预后的影响脓毒症时DC大量凋亡因而数量减少，可导致脓毒症病情恶化。Guisset等[20]将脓毒症存活者与死亡者的DC数量进行比较，发现存活者的DC数量明显高于死亡者。另据报道，烧伤小鼠脓毒症模型注射酪氨酸激酶3配体(FLT3L)能促进DC数量增多，且可增加IL-2、IFN-γ等细胞因子分泌，显著影响CD4+ T细胞和NK细胞的功能，提高脓毒症小鼠的存活率[21]。此外，小鼠严重腹腔感染后补充外源性GM-CSF可明显增加DC数量，并促进DC分化成熟，增强其抗原提呈能力，降低血清IL-12水平从而改善脓毒症预后[22]。有研究证实，Bcl-2过表达可抑制脓毒症诱导的DC凋亡[23]，改善小鼠脓毒症模型的预后。Fujita等[24]在严重腹腔感染后，腹腔注射体外诱导的CD11clowCD45RBhigh DC，发现小鼠脓毒症病情得以控制，且与对照组比较显著降低动物病死率；同时明显减少脓毒症过程中CD4+ T细胞凋亡，对其功能活化有积极影响。
4.2 调节树突状细胞的免疫状态对脓毒症预后的影响有学者研究发现，CpG寡聚脱氧核苷酸(ODN)作为强而有效的免疫刺激剂，可被DC表达的TLR9识别，启动免疫刺激级联反应，诱导DC分化和释放IL-10及干扰素(IFN)-γ等细胞因子。此外，免疫增强剂α1胸腺肽显著降低脓毒症模型动物的病死率，可能与其促进DC成熟分化、增强其免疫调节功能密切相关[25]。而且通过采用某些措施，包括IL-15刺激、抑制JAK2信号活化、诱导转谷氨酰胺酶表达沉默等方法调控DC功能状态可明显降低脓毒症动物病死率。我们新近的结果显示，严重烫伤后腹腔注射CD11clowCD45RBhigh DC能有效控制促炎细胞因子的合成与释放，并显著改善动物预后，该研究可能为严重烧伤的免疫调理治疗开辟新途径[26]。但DCreg在脓毒症中的确切作用及其临床潜在价值还需进一步探讨。
5 结语目前，对于DC在脓毒症中作用与临床意义的研究日益增多，随着对脓毒症发病本质认识的不断深化，已证实脓毒症不是简单的由感染所致过度炎症反应综合征，而主要可能与机体免疫功能紊乱密切相关；有关免疫功能障碍在脓毒症发生发展过程中的确切作用与调控环节、临床诊治价值等诸多问题尚不十分清楚，均有待深入探讨。在脓毒症的发病过程中存在着多种免疫细胞及细胞因子的相互作用，DC为重要免疫细胞之一，具有很强的抗原提呈能力，在宿主天然免疫和细胞免疫中均发挥关键调节效应。因此，进一步了解DC及其亚群介导的免疫反应在脓毒症发病中的具体机制及调节途径，将有助于为脓毒症的预防与治疗提供新思路
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