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Sepsis,中文译作脓毒(血)症,脓毒症的定义是宿主对感染的反应失调引起的威胁生命的器官功能障碍。以前硬要把脓毒症和败血症概念分开,实际上这两者应统一,均是感染进展过程中的一个重要阶段,见下图:
图片来源:王贵强,《脓毒症诊断和治疗》会议PPT[1]
年5月,世界卫生组织(WHO)将脓毒症确定为全球卫生重点,并通过一项改善预防、诊断和管理这种致命疾病的决议。
根据脓毒症的定义,我们明显看出,响应感染因素而触发的不平衡的宿主(免疫)反应是脓毒症病理生理学的关键。
早在年,MacLeanMeakins及其同事[2]报道了在受伤后对曾接触的抗原作出反应的迟发性超敏反应皮肤试验。医院感染死亡率增加相关,疑与免疫抑制有关。年,Cavaillon研究小组[3]观察到体外LPS攻击后,脓毒症患者血液中炎性细胞因子反应的改变,提示存在先天免疫的改变。与此同时,RichardHotchkiss小组[4]发现脓毒症小鼠和患者出现大量淋巴细胞凋亡,说明存在适应性免疫缺陷,而各种抗炎方法无法阻止这些凋亡,也无法带来任何临床益处。这使得临床医生和研究人员重新考虑他们对脓毒症病理生理学中免疫反应的理解。从年初开始,人们开始发现,宿主对脓毒症初期的抗炎反应可能与引起免疫抑制的抗炎补偿反应相关[5],随后逐步发现了这一过程的主要机制,并且利用新技术(例如生物能、表观遗传、转录组学)重新研究其机制,具体内容详见:
?MonneretG,VenetF,PachotA,LepapeA.Monitoringimmunedysfunctionsinthesepticpatient:Anewskinfortheoldceremony.MolMed;14:64–78.?HotchkissRS,MonneretG,PayenD.Immunosuppressioninsepsis:Anovelunderstandingofthedisorderandanewtherapeuticapproach.LancetInfectDis;13:–.?HotchkissRS,MonneretG,PayenD.Sepsis-inducedimmunosuppression:Fromcellulardysfunctionstoimmunotherapy.NatRevImmunol;13:–.
此外,几十年来临床试验结果的不确定性[6]提醒我们,脓毒症患者个体之间的异质性太强,因此统一的治疗方案并不理想。这种异质性的一个重要驱动因素是患者的个体免疫状态,会随年龄、性别、合并症(包括生活中的感染原暴露)、疾病进展和潜在的病理生理学而变化,这就说明了脓毒症中免疫监测的重要性,唯有重视免疫监测才能更好地描述患者的免疫状态,提高对病理生理学的理解,并确定新的治疗靶点和相关的生物标志物。
下面我们概括一下脓毒症相关的免疫指标:
1、单核细胞HLA-DR(mHLA-DR)表达水平降低在开始几篇文献报道人体受伤后后mHLA-DR表达下降的现象,Volk等人发现IFN-γ在一小群脓毒症患者中能起到免疫刺激的作用,这说明该标记物在区分哪些脓毒症患者可发生免疫应答改变具有相当的意义,因为他们对患者的分层正是基于低mHLA-DR表达,并且通过纵向mHLA-DR监测容易观察对治疗的反应。mHLA-DR的缺失在临床上说明了内毒素耐受现象,其特征在于在第一次炎症应激后对次要感染性攻击的响应性降低。由于HLA-DR分子属于组织相容性复合物II类(MHCII)系统,因此低mHLA-DR表达也反映了抗原呈递能力降低。目前,低单核细胞HLA-DR(mHLA-DR)作为脓毒症诱导的免疫抑制的替代标志是存在共识的[7]。mHLA-DR是该领域研究和验证最多的生物标志物(种出版物)。在诊所,mHLA-DR减少的幅度和持续时间超过证医院感染有关。值得注意的是,在多变量分析中对常见临床混杂因素进行调整后,mHLA-DR降低仍然是脓毒症后死亡率/医院感染发生率的独立预测因子。mHLA-DR现用于对随机对照研究的患者分层,评估脓毒症的免疫刺激(例如,GRID研究,NCT)并监测药物疗效。值得一提的是,mHLA-DR值的极度增加有助于明确排除噬血细胞性淋巴组织细胞增生症(HLH)引起器官功能障碍患者的感染性休克,因为脓毒性休克和HLH需要相反的治疗,mHLA-DR可能对临床医生对于患者的护理和管理起到至关重要的帮助。因此,流式细胞术可用于治疗败血症急诊医学的有用临床工具。此外,它重新打开了可能使用各种免疫调节剂的大门,这些免疫调节剂之前由于缺乏分层而被认为无效,而实际上回顾性分析发现这些药物对大多数炎症患者其实有显著保护作用。至于检测指标结果,除了mHLA-DR表达率,5年的专家共识[8]更推荐对mHLA-DR分子进行绝对定量,将表达量转换为AB/C。
2、未成熟中性粒细胞和髓源抑制细胞长期以来,循环未成熟中性粒细胞(多为杆状核)的数量显着增加是在脓毒症患者的外周血中发现的一个比较明确的免疫学特征。最近,两个独立的研究小组[9]报告了来自脓毒症患者的外周血中未成熟中性粒细胞的比例增加、CD10/CD16表达低和免疫抑制性质。这些未成熟中性粒细胞的百分比增加与脓毒症后死亡率增加有关。髓源抑制细胞(MDSC)是异质的未成熟髓系细胞群,除了上面所说的未成熟中性粒细胞外,还包括单核细胞、树突细胞的前体细胞。它们的主要特征在于抑制特性(对先天免疫和适应性免疫均有抑制作用),并且在各种炎症/感染信号下释放出来抑制炎症。最近,Uhel等人[10]描述了血液中MDSC数量增加与脓医院感染之间的关联。然而,遗憾的是,到目前为止,人类MDSC定义缺乏公认的表型特征(可在全血中常规使用),以及对应的较明确的数据。因此,进一步的临床研究将需要更好的标准化。在制定适当的染色方案后,MDSC群体的分析可能会在临床研究中提供关键信息。
3、淋巴细胞改变(1)淋巴细胞绝对数脓毒症患者绝对淋巴细胞计数(ALC)常出现明显降低。ALC降低与ICU入院时的初始严重程度相关,而持续性淋巴细胞减少与医院感染发生率增加有关。因此,最近IL7的一项临床试验[11]中选择淋巴细胞减少程度作为评估脓毒性休克患者的分层标记。该研究仅纳入ALC细胞/μl的患者。
(2)调节T淋巴细胞增多基于CD4+CD25highFoxp3+,可分出调节T细胞,众多研究观察到脓毒症休克患者中Tregs的百分比增加,最大值为休克后第3天。有人提出这种百分比的相对增加是由于Treg对脓毒症后诱导的细胞凋亡机制的对抗。后来发现,Treg细胞在脓毒症诱导的先天性和适应性改变中均起着关键性作用。现在在大型前瞻性多中心临床研究中,常常将CD染色加入,并对细胞内Foxp3染色做标准化,以保证该参数的稳定可靠,以便对适合免疫干预的患者进行分层。
(3)共抑制分子表达在癌症和慢性病毒感染中证实了共抑制分子表达和共抑制途径在T细胞衰竭中的作用。现有多项研究发现,PD1和PDL1表达增加与T细胞增殖减少、医院感染之间有显著关联。其他共抑制分子如BTLA、Tim3和LAG3也出现不同程度的增高。因此,已有不少研究将抗PD1和抗PD-L1阻断抗体应用于改善脓毒症诱导的T细胞改变:
?ChangK,SvabekC,Vazquez-GuillametC,SatoB,RascheD,WilsonS,RobbinsP,UlbrandtN,SuzichJ,GreenJ,etal.Targetingtheprogrammedcelldeath1:Programmedcelldeathligand1pathwayreversesTcellexhaustioninpatientswithsepsis.CritCare;18:R3.?PateraAC,DrewryAM,ChangK,BeiterER,OsborneD,HotchkissRS.Frontlinescience:DefectsinimmunefunctioninpatientswithsepsisareassociatedwithPD-1orPD-L1expressionandcanberestoredbyantibodiestargetingPD-1orPD-L1.JLeukocBiol;:–.?PatilNK,GuoY,LuanL,SherwoodER.Targetingimmunecellcheckpointsduringsepsis.IntJMolSci;18:.
将癌症治疗中常用的免疫检查点抑制剂用于脓毒症患者治疗的国际临床试验有两项,编号分别为NCT、NCT。期待这些临床试验的结果最后公布。
4、功能试验虽然前面说到的免疫细胞表型改变从一定程度上能反映功能改变。但是真正的免疫细胞功能检测,还是有必要的,可以直接明确治疗方法是否能真正有效地恢复患者的免疫功能,而不单纯只看数量。然而,实际应用还是存在较大困难,主要是因为这些功能试验缺乏自动化和标准化,例如,孵育时间长、细胞纯化程序复杂、细胞破膜以及多次染色/洗涤耗时等等。可以尝试研究的功能试验包括:
单核细胞中TNF-α产生
CD4+和CD8+淋巴细胞的TNF-α、IL-2、IFN-γ产生。
针对脓毒症患者,除了前面提到的因素需要优化,还需要注意刺激物的性质和浓度。
最后,综合一下,脓毒症的指标,不应该只是目前那么几个CRP和PCT生化指标,而是应该对患者免疫系统做一个综合性的评估,从临床上精确进行靶向治疗。
看完之后,可能很多人会质疑,为什么没有目前推的特别热闹的中性粒细胞CD64和血清细胞因子这两类指标,在此声明一下,本文大部分内容编译自《HowClinicalFlowCytometryRebootedSepsisImmunology》[12],文中确实没涉及到,按我个人的推测,可能是原因如下:血清细胞因子其实也算是第4项功能试验中的一部分,只是可能胞内因子更能反映某个特定亚群的功能,所以检测胞内因子对于脓毒症的免疫功能判断更有利,而中性粒细胞CD64对脓毒症预后的指导是有意义的,但是对于患者的免疫调节治疗意义不大,因此此处并未提及。
References[1]王贵强,《脓毒症诊断和治疗》会议PPT: