免疫功能紊亂的調(diào)理措施
許多研究證實,在炎癥反應(yīng)過程中體內(nèi)免疫活性細(xì)胞可被感染性和非感染性刺激物活化,結(jié)果使激素和介質(zhì)包括炎性細(xì)胞因子釋放增加,這種狀態(tài)稱之為SIRS。盡管這一反應(yīng)對于誘導(dǎo)宿主防御機(jī)制是必需的,但是過度的和(或)持續(xù)的炎癥反應(yīng)將引起組織損傷,并最終誘發(fā)器官功能障礙甚至衰竭。隨著病程的進(jìn)一步進(jìn)展,患者可表現(xiàn)以T細(xì)胞低反應(yīng)或無反應(yīng)、抗原呈遞缺陷為特征的免疫低下狀態(tài),即所謂代償性抗炎反應(yīng)綜合征(compensatory anti-inflammatory response syndrome,CARS)?;颊呷绫憩F(xiàn)為上述反應(yīng)的一種混合型,則可稱作混合性抗炎反應(yīng)綜合征(mixed antagenists response syndrome,MARS)。與這些綜合征有關(guān)的介質(zhì)包括有血漿級聯(lián)系統(tǒng)(如補(bǔ)體系統(tǒng))和可溶性細(xì)胞衍生介質(zhì)[如細(xì)胞因子、活性氧簇、血小板活化因子(platelet activating factor,PAF)、花生四烯酸代謝產(chǎn)物、一氧化氮(NO)]。
體液性介質(zhì)和致炎細(xì)胞因子如TNF-α、IL-1β以及IL-6可誘導(dǎo)天然免疫反應(yīng)和引起SIRS的發(fā)生。近年來免疫治療目標(biāo)主要集中在抑制或減輕炎癥反應(yīng)。盡管動物實驗和初步的臨床觀察取得了令人鼓舞的結(jié)果,但大規(guī)模的臨床試驗表明單純抗感染治療并不能提高生存率。臨床試驗未能取得預(yù)期效果的原因包括多個方面,其可能解釋是:①中和一種特定的細(xì)胞因子不足以降低膿毒癥的死亡率;②藥物的效果依賴于其在膿毒癥過程中給予的時間;③與其他有明確定義的疾病如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(其抗TNF-α治療是有效的)相比,膿毒癥患者在臨床上缺乏最佳的患者入選標(biāo)準(zhǔn);④性別差異與基因多態(tài)性對膿毒癥患者的預(yù)后均起重要作用;⑤對于免疫治療藥物使用的最佳時間、劑量以及持續(xù)時間都缺乏足夠的認(rèn)識;⑥以往免疫調(diào)節(jié)研究中所使用的大多數(shù)動物模型并不能準(zhǔn)確模擬在膿毒癥患者身上所觀察到的“多重打擊”的模式。
一、膿毒癥抗感染治療回顧
業(yè)已明確,宿主對細(xì)菌和(或)其成分作用產(chǎn)生的主要損傷效應(yīng)是不可控制的全身炎癥反應(yīng),其損傷組織反應(yīng)是由于活化的巨噬細(xì)胞釋放致炎細(xì)胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6和IFN-γ)所引起的。機(jī)體炎癥反應(yīng)在細(xì)菌入侵早期即可啟動,天然免疫系統(tǒng)的過度活化則對膿毒癥患者常常帶來嚴(yán)重后果。例如,致炎細(xì)胞因子的大量產(chǎn)生以及對其下游介質(zhì)(如NO、PAF、前列腺素)的誘生與高凝狀態(tài)和內(nèi)皮損傷有關(guān),而高凝狀態(tài)和內(nèi)皮改變可以引起低血壓、器官低灌注、細(xì)胞凋亡,最終引起MODS。最近研究表明,實質(zhì)器官的凋亡過程與MODS的發(fā)生密切相關(guān),但凋亡在器官損傷中的確切作用目前還不完全清楚。過去與現(xiàn)在以免疫與炎癥為基礎(chǔ)的治療目的大多在于阻止宿主防御系統(tǒng)活化或在于直接拮抗炎性介質(zhì)。
(一)抗內(nèi)毒素治療
抗內(nèi)毒素抗體包括特異性和非特異性抗體,它們曾用于阻止宿主免疫系統(tǒng)的活化。最初臨床試驗觀察到,用大腸埃希菌抗血清治療膿毒癥患者可降低其病死率,然而后來的一些試驗卻沒有重復(fù)出這一結(jié)果。外科患者術(shù)前給予抗核心糖脂的抗血清降低了膿毒性休克的發(fā)生率,但與對照組相比患者感染率并沒有明顯不同。同樣,有人采用可直接對抗細(xì)菌內(nèi)毒素特異成分的免疫球蛋白(包括IgM、IgG和IgA)治療膿毒性休克的初步研究表明其可明顯降低病死率。然而應(yīng)用其他特異性抗體如鼠源性(E5)和人源性(HA-1A)抗LPS脂質(zhì)A抗體進(jìn)行的臨床試驗療效并不確切。初步觀察提示這兩種抗體可改善革蘭陰性菌所致膿毒癥患者的預(yù)后,然而,隨后進(jìn)一步多中心試驗使用E5抗體并沒有顯著降低病死率,僅僅器官衰竭得到改善。后來用這些抗體進(jìn)行的臨床試驗也未表現(xiàn)出有益的臨床價值。
最近其他的抗內(nèi)毒素方法還包括應(yīng)用殺菌/通透性增加蛋白(bactericidal/permeabilityincreasing protein,BPI)中和內(nèi)毒素。BPI是一種與內(nèi)毒素有高度親和力的蛋白,BPI對于嚙齒動物的大腸埃希菌膿毒癥和兒童腦膜炎雙球菌膿毒癥是有效的。另外,多黏菌素B是一種陽離子抗生素,它可以通過與脂質(zhì)A結(jié)合使LPS滅活。用多黏菌素B的初步研究結(jié)果表明,它可以減少膿毒性休克患者血漿內(nèi)毒素水平,增加心臟收縮期的動脈血壓。然而,由于多黏菌素B的毒性使其臨床應(yīng)用受到了限制。
基于抗內(nèi)毒素試驗未能取得成功,有學(xué)者質(zhì)疑抗內(nèi)毒素治療是否對于所有膿毒癥患者都合適。因為只有約40%的膿毒癥患者是革蘭陰性菌感染,所以抗內(nèi)毒素治療的患者中可能僅有少于一半的患者從中受益。因此治療前鑒別出革蘭陰性菌引起的膿毒癥患者亞群非常重要。當(dāng)然,要做到這一點也非常困難,因為革蘭陰性菌與革蘭陽性菌引起的膿毒癥甚至是細(xì)菌培養(yǎng)為陰性的膿毒癥在臨床上沒有明顯差別。有研究表明,致炎細(xì)胞因子IL-18可在膿毒癥早期區(qū)分是革蘭陽性菌還是革蘭陰性菌感染所致膿毒癥,這項研究對于解決上述問題可能會有幫助。
動物實驗往往是在內(nèi)毒素血癥發(fā)生前或剛發(fā)生后進(jìn)行治療,這樣與動物實驗相比,用抗內(nèi)毒素療法治療患者的可行性較差。在許多病例中,當(dāng)診斷了膿毒癥并且考慮抗內(nèi)毒素治療時,機(jī)體過度炎癥反應(yīng)狀態(tài)就已經(jīng)存在了。目前還沒有完全明確抗內(nèi)毒素治療應(yīng)該是針對最初的革蘭陰性菌感染,還是在于干擾細(xì)菌移位引起的菌血癥或內(nèi)毒素血癥,而后者可能是抗內(nèi)毒素治療的重點。
(二)拮抗細(xì)胞因子療法
1.抗TNF-α 宿主對分泌型TNF-α的反應(yīng)通過兩種表面受體p55和p75介導(dǎo)。有資料證實,膿毒癥患者TNF-α水平與膿毒癥的嚴(yán)重程度和預(yù)后相關(guān),盡管循環(huán)中沒有TNF-α并不代表局部不產(chǎn)生TNF-α。中和TNF-α活性的兩種主要方法包括使用單克隆抗體和可溶性TNF受體成分(包括免疫黏附因子)。最近三次大規(guī)模臨床試驗使用了鼠源性的單克隆抗體??偟膩碚f結(jié)果令人失望,因為這些抗體對患者生存率無顯著影響。
中和TNF-α的第二種方法是使用可溶性TNF受體結(jié)構(gòu),包括p75受體胞外域或p55受體胞外域。兩次大規(guī)模臨床試驗結(jié)果同樣令人失望。使用p75免疫黏合素膿毒癥患者病死率隨劑量增加而增加,病死率的增加可能部分是由于其與TNF抗體相比對TNF-α的抑制作用延長。另一次臨床試驗采用p55免疫黏合素沒有增加死亡率,但也并未使患者預(yù)后明顯改善。
2.IL-1受體拮抗藥 IL-1受體拮抗藥(IL-1ra)是IL-1天然產(chǎn)生的抑制劑,可以競爭地結(jié)合IL-1受體。IL-1ra可減少膿毒癥動物模型致炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生,降低病死率。99例病人的最初Ⅱ期臨床試驗表明IL-1ra可提高膿毒癥患者的生存率,但Ⅲ期臨床試驗并沒有取得這樣有效的結(jié)果。IL-1ra未能提高生存率的原因之一可能是IL-1在膿毒癥發(fā)病中并不起關(guān)鍵作用,正如在對靈長類動物的實驗中觀察到的那樣。
除了高度特異性免疫調(diào)節(jié)藥物如單克隆抗體外,其他拮抗促炎介質(zhì)包括PAF、前列腺素、NO合成或生物效應(yīng)的藥物也進(jìn)行了動物實驗和臨床研究。盡管它們在動物實驗中取得了令人鼓舞的結(jié)果,但這些藥物對嚴(yán)重膿毒癥患者的預(yù)后均沒有明顯影響。
膿毒癥臨床試驗失敗的原因比較復(fù)雜,其中重要一點是與機(jī)體免疫系統(tǒng)動態(tài)變化有關(guān)。有資料提示,宿主的免疫系統(tǒng)在與微生物接觸后不久就由過度的炎癥反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)行性的免疫麻痹。單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞功能明顯受到抑制,從而使致炎細(xì)胞因子的合成與釋放減少。另外,刺激免疫應(yīng)答的淋巴因子如IFN-γ也減少,這干擾了巨噬細(xì)胞與T細(xì)胞之間的相互作用。免疫系統(tǒng)的這些改變可能就是臨床上稱之為CARS的那種狀態(tài)。因此,免疫功能低下的患者可能會受益于刺激免疫的藥物,而不是抑制炎癥反應(yīng)的藥物。
(三)免疫刺激劑
1.干擾素-γ 干擾素-γ(IFN-γ)主要是由抗原致敏的T細(xì)胞分泌,系作用最廣泛的防御性細(xì)胞因子之一。IFN-γ可以增加其他粒細(xì)胞如中性粒細(xì)胞和非專門性的吞噬細(xì)胞的抗菌作用。此外,IFN-γ是單核細(xì)胞重要的活化劑,它主要通過上調(diào)HLA-DR和共刺激分子表達(dá)從而使免疫細(xì)胞增加由于內(nèi)毒素誘導(dǎo)的致炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。正如之前描述的那樣,膿毒癥患者存在著一種繼發(fā)性的低炎癥反應(yīng)狀態(tài)(CARS),它以TNF-α、IL-1β和IL-6產(chǎn)生減少,淋巴細(xì)胞功能障礙,MHC Ⅱ型抗原表達(dá)降低的單核/巨噬細(xì)胞抗原呈遞功能降低為特點。
基于這些事實,最近的一些研究觀察了給予HLA-DR表達(dá)減少的膿毒癥患者IFN-γ對HLA-DR表達(dá)的影響。研究證實,接受IFN-γ注射的患者單核細(xì)胞HLA-DR表達(dá)恢復(fù),血漿TNF-α和IL-6水平也明顯增加。其中一組資料發(fā)現(xiàn)9例患者中8例有效。然而,還需要進(jìn)一步進(jìn)行大規(guī)模試驗來證明IFN-γ在嚴(yán)重膿毒癥和免疫麻痹患者中的治療作用。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是,在過度炎癥狀態(tài)下使用IFN-γ存在使炎癥反應(yīng)進(jìn)一步惡化的風(fēng)險,結(jié)果可能增加MODS的發(fā)生和增加病死率。
2.粒細(xì)胞集落刺激因子 粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)是一種造血生長激素,它在中性粒細(xì)胞的增殖、成熟和功能活化方面起重要調(diào)節(jié)作用。G-CSF可增加術(shù)后患者和創(chuàng)傷患者白細(xì)胞數(shù),上調(diào)中性粒細(xì)胞功能,從而增加了誘發(fā)膿毒癥風(fēng)險。近來一項研究采用靜脈給予SIRS患者或膿毒癥患者G-CSF并觀察其療效。有趣的是,在10例給予G-CSF的SIRS患者中沒有人發(fā)生膿毒癥和多器官功能衰竭,且病人均存活。然而,在10例給予G-CSF的膿毒癥患者中有4人死亡。這些結(jié)果表明可能只有某些患者受益于G-CSF治療。
相反,用G-CSF預(yù)防性治療急性外傷性腦損傷或腦出血減少了感染并發(fā)癥的發(fā)生率,但并沒有改善臨床預(yù)后。那些血漿中G-CSF水平較低或檢測不到的膿毒癥患者可能受益于G-CSF治療。不適當(dāng)?shù)膬?nèi)源性G-CSF濃度可能與膿毒癥的嚴(yán)重后果相關(guān),因為血漿G-CSF濃度降低與急性細(xì)菌感染患者的死亡有關(guān)。此外,接受G-CSF治療但缺乏適當(dāng)反應(yīng)的患者也預(yù)后不良。
與許多其他免疫調(diào)節(jié)藥物相反,體內(nèi)對G-CSF的反應(yīng)可以通過粒細(xì)胞計數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。目前還需要進(jìn)一步研究來明確什么樣的患者會受益于G-CSF治療以及使用的劑量大小等問題。
二、膿毒癥干預(yù)新途徑
新治療策略的出現(xiàn)是以對炎癥生物學(xué)機(jī)制深入認(rèn)識為基礎(chǔ)的,這包括了對胞外刺激細(xì)胞內(nèi)信號通路的反應(yīng)、炎癥的分子反應(yīng)機(jī)制以及對器官衰竭機(jī)制的新認(rèn)識,特別是凋亡在其中作用的認(rèn)識。除了炎性細(xì)胞因子釋放增加和微循環(huán)的改變,細(xì)胞凋亡在器官功能障礙和衰竭中似乎發(fā)揮了關(guān)鍵作用。另外,隨著對于調(diào)節(jié)細(xì)胞因子產(chǎn)生和免疫細(xì)胞活性信號通路的認(rèn)識不斷深入,為發(fā)現(xiàn)用于治療許多炎性疾病的新方法敞開了大門。在這些炎性疾病中細(xì)胞因子的產(chǎn)生和凋亡過程的改變起重要作用。
(一)調(diào)節(jié)凋亡過程
正常情況下,凋亡是一種連續(xù)的生理學(xué)過程,用于消除衰老細(xì)胞。凋亡最主要的細(xì)胞內(nèi)調(diào)節(jié)因子是caspases。它們形成一組半胱氨酸蛋白酶,名字來源于它們特異性半胱氨酰天冬氨酸蛋白酶結(jié)構(gòu)。caspases被認(rèn)為是凋亡最主要的細(xì)胞內(nèi)發(fā)起者和執(zhí)行者,它們破壞細(xì)胞生存通路和誘導(dǎo)不可逆的細(xì)胞內(nèi)重要成分蛋白的降解,如“死亡”底物。在靜息細(xì)胞中,caspases以未活化的酶原形式存在。caspase系統(tǒng)的活化并不一定引起凋亡,因為caspases的活化也參與了其他生物學(xué)過程,如T細(xì)胞增殖、分化以及炎癥。
caspase家族按照它們的結(jié)構(gòu)、功能以及分裂特性不同可分為三組。第一組參與致炎細(xì)胞因子如IL-β和IL-18的成熟,并不參與凋亡;第二組作為凋亡的執(zhí)行者通過分裂眾多的死亡底物在凋亡過程中起關(guān)鍵作用;第三組主要起調(diào)節(jié)作用,在蛋白復(fù)合物中通過募集DISC復(fù)合體或凋亡小體或通過第二組caspases的反式激活而得以活化,從而啟動caspases級聯(lián)反應(yīng)。Bcl-2家族成員是細(xì)胞內(nèi)caspases關(guān)鍵的調(diào)節(jié)因子,包括促凋亡(Bax、Bid)和抗凋亡(Bcl-2、Bcl-xL)反應(yīng)成員。
有資料比較了死于膿毒癥的患者與其他原因死亡的患者,研究表明50%以上死于膿毒癥的患者表現(xiàn)為脾白髓衰竭以及其淋巴細(xì)胞凋亡增加。同時,死于膿毒癥的多數(shù)患者淋巴細(xì)胞減少。因此,證明大部分膿毒癥患者都可能存在有淋巴細(xì)胞凋亡增加,導(dǎo)致淋巴細(xì)胞數(shù)量的耗竭,最終引起淋巴細(xì)胞減少癥。caspases引起的淋巴細(xì)胞減少癥可能有著重要臨床意義,因為對于創(chuàng)傷和膿毒癥患者的臨床觀察證明淋巴細(xì)胞減少癥與膿毒癥和多器官功能衰竭的發(fā)展有明顯相關(guān)性。
caspase-3是凋亡級聯(lián)反應(yīng)中的主要效應(yīng)器。使用caspase-3抑制劑可降低盲腸結(jié)扎穿孔所致膿毒癥動物模型的病死率。轉(zhuǎn)基因小鼠中過表達(dá)抗凋亡蛋白Bcl-2,可減少膿毒癥小鼠淋巴器官的凋亡,同時也降低了病死率。與此相似,在腸上皮細(xì)胞過表達(dá)Bcl-2的轉(zhuǎn)基因小鼠對腸道缺血再灌注損傷有較強(qiáng)的抵抗力。
淋巴組織凋亡對于膿毒癥死亡率影響的內(nèi)在機(jī)制還不完全清楚,淋巴細(xì)胞的減少可能損害了微生物入侵引起機(jī)體細(xì)胞調(diào)節(jié)的免疫反應(yīng)。此外,凋亡的細(xì)胞被巨噬細(xì)胞和不成熟的樹突狀細(xì)胞吞噬可導(dǎo)致免疫抑制,因為凋亡的淋巴細(xì)胞被巨噬細(xì)胞吞噬可刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子如IL-10,其結(jié)果將造成促炎細(xì)胞因子合成受阻以及Th1細(xì)胞分化受抑制。與淋巴細(xì)胞凋亡增加相似,在內(nèi)毒素引起的膿毒癥模型中發(fā)現(xiàn)實質(zhì)器官如肝組織、腎組織細(xì)胞凋亡也增加。在這些模型中,給予caspase抑制劑治療有效,從而表明這類藥物的潛在治療效應(yīng)。
盡管目前推薦采用抗凋亡的方法治療膿毒癥還不成熟,但進(jìn)一步探討十分必要。在臨床應(yīng)用前還需要解決一些問題,即如何成功作用于適當(dāng)?shù)男盘柾泛吞禺愋约?xì)胞群。膿毒癥誘導(dǎo)凋亡的潛在治療靶點是介導(dǎo)膿毒癥所致細(xì)胞死亡的特異性細(xì)胞內(nèi)信號通路和效應(yīng)器,包括caspases和多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase,PARP)途徑,它們的活化或分裂可能是線粒體或胞質(zhì)凋亡通路的共同產(chǎn)物。此外,使用IL-10上調(diào)抗凋亡蛋白(Bcl-2、BclxL)或抑制凋亡前體蛋白(Bax、Bid)也都證明是有效的。減輕凋亡的其他策略還有調(diào)節(jié)凋亡誘導(dǎo)因子(apoptosis-inducing factor,AIF)或阻止caspase-3或caspase-9的活化。
與淋巴細(xì)胞和實質(zhì)細(xì)胞不同,膿毒癥時中性粒細(xì)胞凋亡明顯減少,從而可導(dǎo)致中性粒細(xì)胞在炎癥局部積聚,釋放有毒物質(zhì)(蛋白酶、氧自由基)增加以及引起后續(xù)的組織損傷。盡管中性粒細(xì)胞壽命延長有利于宿主通過釋放這些代謝產(chǎn)物清除微生物,但持續(xù)的中性粒細(xì)胞凋亡減少將誘發(fā)組織損傷和后續(xù)的器官衰竭。
膿毒癥時中性粒細(xì)胞壽命延長至少部分是由于細(xì)胞內(nèi)蛋白-酪氨酸磷酸化作用上調(diào)或由于血管內(nèi)外GM-CSF與G-CSF水平增加引起的。這樣通過抗凋亡介質(zhì)負(fù)向調(diào)節(jié)膿毒癥誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞壽命延長是可能實現(xiàn)的,最近一項體外研究支持這一觀點,該研究表明IL-10恢復(fù)了內(nèi)毒素誘導(dǎo)的從健康個體與膿毒癥患者獲得的中性粒細(xì)胞的凋亡。
(二)信號通路的調(diào)節(jié)
多種細(xì)胞信號通路都是通過細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶傳遞信息,其中對細(xì)胞MAPK途徑的研究較為深入。一般來說,MAPK家族有四個成員:細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)、p38激酶和ERK5/大絲裂原活化激酶1(BMK1)。ERK激酶主要被不同的生長因子(如血小板來源的生長因子)活化;而JNK激酶和p38激酶都可以被炎性刺激物所活化。p38激酶家族包括四個亞成員,它們的組織分布、對激酶活性的調(diào)節(jié)及其下游底物的磷酸化不同。作為對內(nèi)毒素刺激的反應(yīng),p38激酶在不同類型細(xì)胞中均可上調(diào)致炎細(xì)胞因子mRNA的表達(dá),而特異性抑制T細(xì)胞中p38激酶可減少IFN-γ和TNF-α的產(chǎn)生。以上述研究結(jié)果為基礎(chǔ),有人提出一種通過抑制p38激酶治療SIRS和膿毒癥的治療方法。這種潛在的干預(yù)方法在內(nèi)毒素血癥動物模型中進(jìn)行了驗證,發(fā)現(xiàn)抑制p38激酶不僅降低了TNF-α的水平也降低了動物死亡率。
炎癥時其他信號通路中被活化的酶如磷酸肌醇-3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI-3K)、蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase,PKT)以及轉(zhuǎn)錄因子NF-κB也與凋亡的調(diào)節(jié)、細(xì)胞因子的產(chǎn)生以及后續(xù)的基因轉(zhuǎn)錄有關(guān)。抑制這些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的酶或轉(zhuǎn)錄因子可不同程度地提高膿毒癥動物模型的生存率。總之,抑制信號通路或NF-κB活化的治療性干預(yù)可能有益于降低炎癥反應(yīng),縮短中性粒細(xì)胞存活時間。
(三)基因治療
基因治療是治療急慢性炎性疾病的一種新的治療方式。目前基因治療在遺傳性疾?。ㄈ缒倚岳w維化和α1-抗胰蛋白酶缺乏)、慢性炎性疾?。ㄈ绫透窝缀虷IV感染)以及癌癥患者中的臨床試驗正在進(jìn)行。近年的研究表明,非遺傳性疾病如急慢性炎性疾?。L(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、急性炎癥以及創(chuàng)傷愈合延遲)均可受益于這種方法。
基因治療是一種使目的蛋白在個別組織中表達(dá)的有效工具。通過修飾載體和啟動子系統(tǒng)就可以實現(xiàn)組織特異性的高表達(dá)。傳統(tǒng)藥物治療需要全身的高藥物水平來獲得局部的有效濃度;而基因治療憑借高度的組織特異性實現(xiàn)其治療作用,并不需要全身有可檢測到的蛋白水平。最近建立了一種新方法,它使用一種肝急性期反應(yīng)蛋白的啟動子,急性炎癥時它就開啟,炎癥消退時則關(guān)閉。
基因治療的優(yōu)點之一就是持續(xù)表達(dá)某種基因和蛋白。這就意味著僅應(yīng)用一種或幾種基因療法就可產(chǎn)生有效的蛋白水平,而傳統(tǒng)的藥物治療是依靠藥物的藥代動力學(xué)和藥效學(xué)的原理。傳統(tǒng)藥物治療通常半衰期為幾分鐘到幾個小時;而基因藥物卻可持續(xù)幾天到幾個月,時間的長短與載體有關(guān)?;蛑委煾髢?yōu)點是可以直接調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)信號通路。
由于基因治療有許多潛在的治療靶點,這使基因治療成為一種很有希望的治療方法。與傳統(tǒng)藥物治療相似,基因治療也可以靶向于致炎細(xì)胞因子的過度合成,如通過調(diào)節(jié)特異的信號通路或過表達(dá)IκB(IκB是NF-κB的天然抑制劑)抑制NF-κB使致炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生減少。這種策略在急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)元損傷和內(nèi)毒素攻擊的致死模型中證明是有效的。目前問題仍然是什么樣的患者會受益于基因治療?
為了回答這個問題,就有必要在治療前全面評估每個患者的免疫狀態(tài)。與傳統(tǒng)治療方法相比,基因治療可持續(xù)誘導(dǎo)目標(biāo)蛋白的產(chǎn)生和分泌,因此它的一個主要優(yōu)點是藥物的半衰期長,不用多次給藥。此外,因為給予免疫調(diào)節(jié)的藥物必須與它們的天然配體競爭結(jié)合位點,為了有效必須給予相當(dāng)高的濃度(100~1000倍)。與基因治療相比傳統(tǒng)藥物治療就更難實現(xiàn)。
在基因治療能夠常規(guī)應(yīng)用于患者之前還有一些問題需要解決和優(yōu)化,特別是使用的基因包含在病毒載體中,如重組腺病毒。第一個問題是病毒載體可能因劑量問題引起炎癥反應(yīng);第二個問題是患者對病毒載體產(chǎn)生的免疫反應(yīng)可能妨礙反復(fù)的注射。然而,最近研究證實對病毒基因組進(jìn)行修飾可減輕對病毒的免疫反應(yīng)。載體研制的進(jìn)步將使基因治療作為治療急性炎性疾病的一種潛在工具更加引人注目。
基因治療是一種新工具,通過它傳遞基因產(chǎn)生蛋白從而影響膿毒癥的級聯(lián)反應(yīng)?;蛑委熯€可以克服傳統(tǒng)藥物治療無法克服的障礙。但是基因治療并不是“魔彈”,在基因治療能夠成功用于干預(yù)膿毒癥患者之前,患者的炎癥狀態(tài)、給藥時機(jī)以及藥物劑量等重要問題都還需要解決。
三、膿毒癥免疫調(diào)理新策略
免疫調(diào)理治療的概念起源于20世紀(jì)80年代中期。其時人們認(rèn)識到,膿毒癥的發(fā)展及MODS的形成并非是細(xì)菌感染直接作用的結(jié)果,而是機(jī)體異常的炎癥反應(yīng)所致。由于免疫調(diào)理治療直接針對這種異常的免疫炎癥反應(yīng),比支持治療更貼近病因,因此具有相當(dāng)大的吸引力。不幸的是,基于對膿毒癥是“過度炎癥反應(yīng)”認(rèn)識而采用的多種促炎細(xì)胞因子的單克隆抗體治療并沒有達(dá)到人們所預(yù)期的結(jié)果,使人們對免疫調(diào)理治療的前途產(chǎn)生疑問和憂慮。毫無疑問,有效的免疫調(diào)理治療有賴于對膿毒癥發(fā)生機(jī)制的充分把握和了解,但目前對此并沒有完全厘清,這是阻礙制訂有效的免疫調(diào)理治療方法的根本原因。
雖然人們已就TNF-α、IL-1和內(nèi)毒素等多種致炎因子的抗體進(jìn)行了近20年的研究,但迄今尚無一種能夠通過Ⅲ期臨床試驗,甚至有使用拮抗劑可增加病死率的臨床報告。如一組伴有低血壓的膿毒癥病人接受三種不同劑量sTNFR p75異構(gòu)體治療,該制劑并不能有效降低病人28d病死率,相反隨著給藥劑量的加大還可引起死亡率明顯上升。隨著人們對膿毒癥病理生理學(xué)認(rèn)識的不斷深入,為膿毒癥免疫調(diào)理治療研究不斷地注入新的活力。特別值得關(guān)注的是1996年美國學(xué)者Bone提出假說,明確指出膿毒癥可以存在免疫麻痹,而非僅為“過度炎癥反應(yīng)”狀態(tài)。其后,大量的基礎(chǔ)研究進(jìn)一步闡明了膿毒癥免疫麻痹的確切機(jī)制,學(xué)習(xí)并理解這些進(jìn)展無疑有助于制訂更合理的免疫調(diào)理治療方案。
研究資料顯示,膿毒癥所致大量釋放的促炎性介質(zhì)在引發(fā)全身非特異性炎癥反應(yīng)亢進(jìn)的同時,也誘發(fā)了免疫抑制的出現(xiàn)。目前已經(jīng)確認(rèn),促炎性介質(zhì)TNF-α、FasL和顆粒酶能夠通過激活胞質(zhì)內(nèi)caspases促進(jìn)細(xì)胞凋亡加速。幾項膿毒癥實驗?zāi)P途@示,細(xì)胞凋亡加速現(xiàn)象可以廣泛出現(xiàn)在包括肺、肝、腸道等器官,但以胸腺和脾受累最嚴(yán)重,而胸腺和脾則是特異性免疫細(xì)胞聚集的場所。因此,膿毒癥往往造成以B細(xì)胞和輔助性T細(xì)胞(CD4+),以及樹突狀細(xì)胞為主的免疫細(xì)胞數(shù)量的減少。眾所周知,B細(xì)胞和CD4+細(xì)胞是機(jī)體執(zhí)行特異性免疫功能的主體;樹突狀細(xì)胞雖然是非特異性免疫細(xì)胞,但其功能是向CD4+細(xì)胞呈遞抗原,在連接非特異性免疫系統(tǒng)和特異性免疫系統(tǒng)中起到橋梁作用,因此樹突狀細(xì)胞凋亡加速也必然導(dǎo)致特異性免疫功能受損。綜上所述,膿毒癥造成的免疫抑制應(yīng)該主要是特異性免疫功能下調(diào)。
在一部分致炎因子促進(jìn)淋巴細(xì)胞凋亡的同時,另外一些促炎細(xì)胞因子卻可以延緩白細(xì)胞凋亡,包括IL-1、IL-6和G-CSF等。眾所周知,白細(xì)胞是非特異性免疫系統(tǒng)的主體,是氧自由基、彈性蛋白酶、水解蛋白酶等在炎癥反應(yīng)中直接造成組織損傷物質(zhì)的主要來源。所以,白細(xì)胞凋亡延緩意味著這些有毒炎性介質(zhì)的來源增加。此外,包括感染在內(nèi)的幾乎所有物理、化學(xué)、生物性致病因素均可造成細(xì)胞膜損傷而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物外泄。胞質(zhì)內(nèi)含有大量的酶物質(zhì),被釋放到細(xì)胞外將不可避免地將導(dǎo)致全身劇烈的非特異性炎癥反應(yīng)。這種損害如此普遍,乃至任何病損打擊都或多或少地造成一定程度的炎癥反應(yīng),但在膿毒癥尤其嚴(yán)重。
由此可見,在膿毒癥的發(fā)生和發(fā)展過程中,始終存在著同時導(dǎo)致特異性免疫功能抑制和非特異性免疫炎癥反應(yīng)亢進(jìn)的雙重因素。基于上述認(rèn)識,合理的膿毒癥免疫調(diào)理方案看來應(yīng)該是:針對特異性免疫麻痹的免疫刺激治療與針對非特異性免疫炎癥反應(yīng)亢進(jìn)的抗感染治療并舉。對此,有幾個問題需要引起注意。
1.盡管有報道稱使用IFN-γ治療器官移植術(shù)后膿毒癥獲得成功,但對其是否普遍地適宜于其他膿毒癥病人治療還須進(jìn)一步確認(rèn)。由于多數(shù)膿毒癥存在非特異性炎癥反應(yīng)亢進(jìn)(此與器官移植術(shù)后使用免疫抑制劑誘發(fā)的膿毒癥可能有所不同),所以對本身就是炎性介質(zhì)的藥物作為膿毒癥的免疫增強(qiáng)劑的使用應(yīng)該慎重。相比之下,筆者認(rèn)為,另一類免疫增強(qiáng)劑,如α1胸腺肽應(yīng)該更安全和有效。其理由如下:
不像IFN-γ、白介素等僅在病理狀態(tài)下才被大量產(chǎn)生的物質(zhì),α1胸腺肽本身就是體內(nèi)正常的生理物質(zhì),但隨年齡增長而分泌減少。因此,給予外源性α1胸腺肽不但有助于提高其靶目標(biāo)的功能,而且對于機(jī)體是十分安全的。目前已經(jīng)認(rèn)識到α1胸腺肽具有以下藥理作用:①誘導(dǎo)T細(xì)胞分化和成熟;②增加CD4、IFN-γ、IL-2表達(dá)和釋放;③抑制促胸腺細(xì)胞(免疫細(xì)胞)凋亡基因蛋白的表達(dá);④抑制caspases的激活;⑤提高單核細(xì)胞的抗原呈遞能力;⑥提高Th1細(xì)胞的活力和數(shù)量,抑制IL-4、IL-10的產(chǎn)生。
2004年4月,胸腺肽之父——著名的美國學(xué)者Goldstein曾經(jīng)在其訪華演說中明確表示對α1胸腺肽治療膿毒癥充滿信心,并計劃將把α1胸腺肽引入膿毒癥治療的研究。限制該藥在臨床廣泛應(yīng)用的因素曾經(jīng)是價格較昂貴,但目前國產(chǎn)α1胸腺肽已經(jīng)進(jìn)入市場,此無疑是膿毒癥患者的福音。
2.在抗感染治療方面,雖然上游細(xì)胞因子很重要,但單克隆抗體既不能覆蓋種類繁多的促炎性細(xì)胞因子,也不能對機(jī)體提供免受“毒性”炎性介質(zhì)攻擊的直接保護(hù),這可能是既往抗感染治療“失敗”的真正原因,因此多數(shù)學(xué)者已經(jīng)主張放棄這種治療。另外,糖皮質(zhì)激素雖然具有強(qiáng)大的抗感染能力,但它同時也是加速特異性免疫細(xì)胞凋亡的主要物質(zhì)之一,因此也不宜用于膿毒癥的抗炎治療。有鑒于此,拮抗下游有毒的炎性介質(zhì)的治療就是一個較好和可行的選擇,它不但能夠?qū)?xì)胞和機(jī)體組織提供最直接的保護(hù),而且不會造成類似激素的不良后果。對此,筆者認(rèn)為,一個廣譜的酶抑制劑—烏司他丁在膿毒癥治療中是極具潛力的。相信其在治療重癥胰腺炎中(一個典型的SIRS或膿毒癥病癥)所展現(xiàn)的效果,能夠為人們將此藥用于膿毒癥帶來有益的經(jīng)驗和巨大的信心。烏司他丁已經(jīng)被證實的作用包括:①同α1胸腺肽一樣,烏司他丁也是人體內(nèi)的正常物質(zhì),但在膿毒癥時消耗增加。因此,補(bǔ)充外源性烏司他丁不但能夠提高機(jī)體抗損傷能力,而且也是安全的;②抑制胰蛋白酶、彈性蛋白酶、水解蛋白酶的活化;③拮抗氧自由基;④穩(wěn)定生物膜;⑤通過抑制絲氨酸酶而抑制凝血系統(tǒng)活化等。
筆者認(rèn)為膿毒癥時全身炎癥反應(yīng)和免疫抑制在多數(shù)情況下是同時存在的。所以,無論實施抗炎或免疫刺激,單一治療均不足以有效逆轉(zhuǎn)免疫炎癥反應(yīng)紊亂,而應(yīng)該是抗感染與免疫刺激治療并舉?;谝陨险J(rèn)識,同時進(jìn)行抗炎和免疫刺激治療顯然較以往任何治療都更合理和有效??垢腥局委煵坏軌驕p輕組織和器官的炎性損害,也能使免疫功能得到改善;而免疫刺激治療則通過改善免疫功能,使感染能被更有效地控制,進(jìn)而減輕炎癥反應(yīng)。此外,膿毒癥免疫炎癥反應(yīng)紊亂的發(fā)生機(jī)制還要求對抗感染和免疫刺激藥物進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x擇,并且是成功治療的關(guān)鍵。
為了評估聯(lián)合抗感染和免疫刺激治療嚴(yán)重膿毒癥方法的有效性,解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院組織了全國范圍的多中心、前瞻、隨機(jī)、對照臨床試驗。進(jìn)入ICU內(nèi)嚴(yán)重膿毒癥(Marshall評分5~20)的成年人患者入選,隨機(jī)分為①對照組:常規(guī)治療;②治療組1(第一階段):常規(guī)治療+烏司他丁30萬U/d,胸腺肽α1(邁普新)1.6mg/d,連續(xù)7d ;③治療組2(第二階段):常規(guī)治療+烏司他丁60萬U/d,胸腺肽α1(邁普新)3.2mg/d,連續(xù)7d,進(jìn)行28d和90d預(yù)后等療效評估。結(jié)果顯示,共433例患者進(jìn)入本研究,其中第一階段91例,治療組(治療組1)與對照組28d預(yù)后等各項療效評估指標(biāo)均無統(tǒng)計學(xué)差異。第二階段342例,治療組(治療組2)與對照組相比(意向治療分析),28d死亡率分別為25.14%、38.32%(P=0.0088),90d死亡率分別為37.14%、52.10%(P=0.0054);28d APACHEⅡ評分分別為12.70±9.39、14.32±9.24(P=0.0384),28d CD14+單核細(xì)胞HLA-DR表達(dá)率分別為51.65±26.54%、40.13±21.96%(P=0.0092)。其他療效評估指標(biāo),如ICU內(nèi)治療天數(shù)、呼吸機(jī)使用天數(shù)、抗生素使用天數(shù)等,兩組無顯著差異。上述結(jié)果證實,聯(lián)合抗感染和免疫刺激治療方案能夠明顯改善嚴(yán)重膿毒癥患者28d和90d預(yù)后,因此具有積極推廣價值,且治療的有效性具有劑量依賴性。當(dāng)然,該研究的治療劑量未必是最佳劑量,尚值得進(jìn)一步深入探討。
上述臨床試驗證明聯(lián)合使用烏司他丁和胸腺肽α1(邁普新)治療嚴(yán)重膿毒癥是成功的。28d治療組病死率明顯低于對照組,即使采用極端的“全分析集”統(tǒng)計方法,也使絕對存活率提高13.18%,相對存活率提高21.37%;90d絕對存活率提高14.96%,相對存活率提高31.23%。這種療效在迄今的膿毒癥治療研究中十分令人矚目,無疑證明了該治療理念和方法的正確性。需要指出的是,上述免疫調(diào)理治療的思想和藥物選擇在目前更多地還處在探索階段,但近年來隨著對膿毒癥免疫狀態(tài)了解的深入,確實為人們提供了制定更合理干預(yù)措施的依據(jù),并有給予研究和實施的必要性。希望籍此能夠給目前低迷的免疫調(diào)理治療研究帶來新的活力,乃至尋找到真正的出路。
(姚詠明 顧長國 尹會男 林洪遠(yuǎn))
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