白 雪 ，楊 杰，楊麗婷，張 亮，呂 剛，張 玲

膿毒癥是全世界死亡和危重疾病的主要原因，也是導(dǎo)致住院死亡的首要因素，是全球范圍內(nèi)的主要疾病負(fù)擔(dān)[1]。膿毒癥被定義為由宿主對(duì)感染的反應(yīng)失調(diào)引起的危及生命的器官功能障礙，膿毒癥對(duì)感染反應(yīng)失調(diào)主要變現(xiàn)為細(xì)胞因子風(fēng)暴和免疫抑制，這種不平衡的免疫反應(yīng)影響重要器官的生理穩(wěn)態(tài)，包括腎臟、肝臟、肺和心臟，并演變成多器官功能障礙綜合征(MODS)[2]。在受傷的器官中，肺是第一個(gè)也是最常見的器官衰竭，急性肺損傷(ALI)是膿毒癥患者死亡率的最關(guān)鍵預(yù)后因素之一。一項(xiàng)流行病學(xué)調(diào)查納入了我國(guó)44個(gè)重癥監(jiān)護(hù)病房的2 322例膿毒癥患者，結(jié)果顯示68.2%的膿毒癥患者合并ALI，90 d病死率達(dá)35.5%[3]。本文通過概述膿毒癥急性肺損傷中細(xì)胞因子風(fēng)暴的損傷機(jī)制、促炎細(xì)胞因子的分類及生物學(xué)功能、細(xì)胞因子風(fēng)暴的治療等方面的研究進(jìn)展，以期為膿毒癥急性肺損傷中細(xì)胞因子風(fēng)暴的防治提供新策略或新思路。

1 細(xì)胞因子風(fēng)暴與膿毒癥急性肺損傷

細(xì)胞因子風(fēng)暴(CS)是指多種組織和細(xì)胞(主要是免疫細(xì)胞)在外界刺激(如病毒、細(xì)菌)的影響下，對(duì)免疫系統(tǒng)失去負(fù)反饋機(jī)制而過度分泌產(chǎn)生具有廣泛生物活性的促炎細(xì)胞因子的過程。這些細(xì)胞因子繼續(xù)驅(qū)動(dòng)其他免疫細(xì)胞的正反饋，并將免疫細(xì)胞招募到炎癥部位，導(dǎo)致炎癥和器官損傷程度的指數(shù)增長(zhǎng)。它是自身免疫系統(tǒng)不斷的極端激活和攻擊的結(jié)果。感染時(shí)宿主的先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)、病毒的毒力及其逃避宿主免疫反應(yīng)的能力之間的平衡共同決定了疾病的嚴(yán)重程度及預(yù)后。輕度感染時(shí)，在宿主有限的抵抗力作用下，被破壞的內(nèi)穩(wěn)態(tài)很快可以恢復(fù)正常。重度感染時(shí)，機(jī)體的免疫系統(tǒng)被過度激活，免疫平衡被打破，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子[包括IL-6、IL-8、IL-1β、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)，趨化因子如CCL2、CCL5、CCL3和干擾素誘導(dǎo)蛋白(IP-10)]的過度和失控釋放，引發(fā)CS，導(dǎo)致肺微血管通透性增加、間質(zhì)和肺泡肺水腫、肺不張和透明膜形成等，最終導(dǎo)致急性肺損傷，甚至死亡[4]。

2 促炎細(xì)胞因子在膿毒癥中的損傷機(jī)制

2.1 IL-1β:在膿毒癥患者中，死亡患者的IL-1β水平高于存活者，表明IL-1β水平高與膿毒癥結(jié)局相關(guān)[5]。IL-1β是IL-1家族的成員，在炎癥小體(尤其是NLRP3)活化后產(chǎn)生。IL-1受體的激活會(huì)促進(jìn)擴(kuò)增級(jí)聯(lián)反應(yīng)，并誘導(dǎo)各種炎性基因的合成，如IL-6、IL-8、MCP-1、COX-2、IκBα、IL-1α、IL-1β和MKP-1。

2.2 IL-2: IL-2是由抗原激活的T細(xì)胞分泌的一種細(xì)胞因子，受體分為IL-2Rα、IL-2Rβ和IL-2Rγ。IL-2的產(chǎn)生受到嚴(yán)格的調(diào)節(jié)，并且在很大程度上局限于活化的CD4+T細(xì)胞，但是在被抗原呈遞細(xì)胞活化之后，活化的CD4+T細(xì)胞瞬時(shí)產(chǎn)生大量的IL-2，這進(jìn)一步增強(qiáng)了IL-2Rα的表達(dá)并因此增強(qiáng)了高親和力的IL-2受體，促進(jìn)了T細(xì)胞的擴(kuò)增和分化。由活化的CD4+T細(xì)胞分泌的IL-2也可以以旁分泌的方式作用于其他免疫細(xì)胞，包括產(chǎn)生IL-2的Treg細(xì)胞。IL-2的大量分泌將激活三種主要的信號(hào)通路，包括JAK-STAT通路(主要激活JAK1、JAK3、STAT5A和STAT5B)、RAS-MAP激酶通路和PI 3/AKT通路，導(dǎo)致免疫反應(yīng)失控[6]。

2.3 IL-6: IL-6一直是CS的重要中心因子，高水平的IL-6可以激活凝血系統(tǒng)，增加血管通透性，為炎癥的快速擴(kuò)散提供條件。IL-6 信號(hào)通過兩種不同的機(jī)制發(fā)生。第一個(gè)需要與廣泛表達(dá)的細(xì)胞相關(guān)gp130 (CD130)和膜結(jié)合的IL-6受體 (IL-6R)結(jié)合，IL-6R與巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肝細(xì)胞和一些T細(xì)胞相關(guān)，并介導(dǎo)經(jīng)典的IL-6信號(hào)傳導(dǎo)，當(dāng) IL-6水平較低時(shí)，IL-6信號(hào)傳導(dǎo)占主導(dǎo)地位。然而，當(dāng)IL-6水平升高時(shí)，可溶性 IL-6R(sIL-6R；反式IL-6信號(hào)傳導(dǎo))也可以啟動(dòng)反式信號(hào)傳導(dǎo)，導(dǎo)致JAK STAT通路激活。目前的模型報(bào)告表明，IL-6的抗炎特性是通過經(jīng)典信號(hào)傳導(dǎo)介導(dǎo)的，而促炎反應(yīng)是通過可溶性受體的反式IL-6信號(hào)傳導(dǎo)而介導(dǎo)的。另外，高水平的IL-6很可能會(huì)引發(fā)促炎性IL-6介導(dǎo)的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)。與sIL-6R結(jié)合的IL-6可與膜結(jié)合的gp130結(jié)合，從而激活JAK/STAT通路。由于gp130在許多效應(yīng)細(xì)胞中廣泛表達(dá)，因此高水平的IL-6會(huì)導(dǎo)致更強(qiáng)大的免疫激活[7]。在健康對(duì)照組中，IL-6水平被認(rèn)為是檢測(cè)不到的，或低于10 pg/m，然而，嚴(yán)重膿毒癥患者發(fā)病時(shí)的平均IL-6水平顯著升高。此外，IL-6水平在膿毒癥幸存者中下降，而在非幸存者群體中則保持較高的水平[8]。

2.4 IL-17:IL-17是T輔助細(xì)胞17通路中的關(guān)鍵促炎細(xì)胞因子。IL-17細(xì)胞因子家族由6種蛋白(IL-17A至IL-17F))和5種受體(IL-17RA至IL-17RE)組成。IL-17受體廣泛分布于不同組織的常見細(xì)胞類型中。根據(jù)應(yīng)答細(xì)胞的性質(zhì)，IL-17R的連接啟動(dòng)導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子NF-κB、IκB、AP1和C-EBP信號(hào)通路的激活，這些轉(zhuǎn)錄因子以組織特異性方式誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄。其中最相關(guān)的是炎性細(xì)胞因子(TNF、IL-6、IL1β、G-CSF、GM-CSF)、趨化因子(IL8、CXCL1、CXCL2、CXCL5、CCL2、CCL7、CCL20)、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP1、MMP3、MMP9、MMP12和MMP13)，以及保護(hù)上皮屏障功能的不同蛋白質(zhì)。促炎細(xì)胞因子如TNF、IL-1β、IFNγ，GM-CSF、IL-22、IL-17A和IL-17F細(xì)胞因子通過募集和激活中性粒細(xì)胞，以及在較小程度上激活單核細(xì)胞，在針對(duì)胞外細(xì)菌和真菌的生理免疫應(yīng)答中發(fā)揮著核心作用[9]。

2.5 TNF-α:TNF-α是細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)因子，可誘導(dǎo)IL-6、IL-8等促炎因子的產(chǎn)生，是一種重要的全身反應(yīng)性介質(zhì)，在膿毒癥的發(fā)病過程中起著重要的作用。TNF-α在膿毒癥合并細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS)患者中水平升高，遠(yuǎn)超健康對(duì)照人群。

2.6 粒細(xì)胞集落刺激因子:粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)，最初被發(fā)現(xiàn)是一種從內(nèi)毒素發(fā)炎的肺部釋放的血細(xì)胞生長(zhǎng)因子粒細(xì)胞-CSF ；粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)是另一種重要的骨髓生長(zhǎng)因子；G-CSF 由基質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，其產(chǎn)生的主要刺激是細(xì)菌產(chǎn)物和促炎細(xì)胞因子。GM-CSF可刺激中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的增殖并增強(qiáng)二者的吞噬作用，使巨噬細(xì)胞表面的Toll樣受體表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)促炎細(xì)胞因子(如TNF、IL-6、IL-1β等)分泌，誘導(dǎo)分化為M1型巨噬細(xì)胞，造成組織損傷。G-CSF可與表達(dá)在中性粒細(xì)胞的粒細(xì)胞CSF受體結(jié)合，啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)JAK/STAT/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子(SOCS)和絲氨酸-蘇氨酸激酶(Akt)信號(hào)通路，促進(jìn)中性粒細(xì)胞增殖和趨化。中性粒細(xì)胞成熟時(shí)間的減少會(huì)導(dǎo)致不成熟、功能較差的表型，可能會(huì)減少良好(功能性)中性粒細(xì)胞的豐度。感染導(dǎo)致招募未成熟的功能失調(diào)的中性粒細(xì)胞，這些細(xì)胞清除碎片的能力較低，感染持續(xù)導(dǎo)致更多的促炎因子和緊急粒細(xì)胞生成，導(dǎo)致肺部充滿了更多未成熟的功能失調(diào)的中性粒細(xì)胞，使病情進(jìn)一步惡化[10]。

2.7 趨化因子家族:T淋巴細(xì)胞是許多趨化因子的重要來源，并表達(dá)多種分子受體。中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分別在IL-8和MCP-1的趨化作用下遷移到感染部位，同時(shí)分泌其他趨化因子以招募更多細(xì)胞參與清除病原體。不同趨化因子可趨化相同細(xì)胞上的受體，趨化因子與其受體之間的復(fù)雜關(guān)系使趨化因子能夠在各種微環(huán)境中迅速補(bǔ)充，促成炎癥風(fēng)暴的疾聯(lián)放大[11]。

3 針對(duì)細(xì)胞因子的治療

細(xì)胞因子風(fēng)暴的一般治療策略包括維持器官功能、控制潛在疾病和消除異常免疫系統(tǒng)激活的觸發(fā)因素以及靶向免疫調(diào)節(jié)，以限制激活的免疫系統(tǒng)的附帶損害。

3.1 選擇性細(xì)胞因子阻斷治療

3.1.1 IL-1受體拮抗劑：IL-1是一種在CS中起主導(dǎo)作用的促炎細(xì)胞因子。研究表明，IL-1抑制劑可降低膿毒血癥引起的CS患者的死亡率。一項(xiàng)研究Anakinra在嚴(yán)重膿毒癥中使用的Ⅲ期隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)分析表明，在沒有任何嚴(yán)重不良反應(yīng)的情況下，具有 MAS 特征的膿毒癥患者的生存率顯著提高[12]。此外，Canakinumab是一種人類抗 IL-1β單克隆抗體，可阻斷 IL-1β 與 IL-1 受體的相互作用。目前有1項(xiàng)已注冊(cè)的觀察性研究，Anakinra和Canakinumab IL-1阻滯劑具有相當(dāng)好的安全性，但會(huì)導(dǎo)致肝酶水平升高、肌病和輕度白細(xì)胞減少癥[13]。

3.1.2 IL-6受體拮抗劑：最常用的抗 IL-6 抗體是Tocilizumab，它是一種人源化抗體，通過作用于IL-6R和sIL-6R來阻斷IL-6信號(hào)傳導(dǎo)，因此在IL-6水平高的情況下尤其有效。但需注意Tocilizumab完全抑制IL-6信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，全阻斷IL-6信號(hào)傳導(dǎo)的主要副作用是中性粒細(xì)胞減少、血小板減少和肝酶異常[14]。Siltuximab 是一種直接靶向IL-6并防止與可溶性和膜結(jié)合的IL-6受體結(jié)合的嵌合mAb，也正在進(jìn)行研究。

3.2 選擇性通路抑制劑: Fedratinib (JAK2抑制劑)、Baricitinib (JAK1/JAK2、JAK1/JAK3、JAK1/酪氨酸激酶2和JAK2/酪氨酸激酶2抑制劑)、Ruxolitinib(JAK1、JAK2抑制劑)和Tofacitinib(JAK1/JAK2、JAK1/JAK3 和 JAK2/JAK2抑制劑)正在研發(fā)或已進(jìn)入臨床試驗(yàn)，上述抑制劑可以抑制JAK的活性，從而減少相關(guān)的細(xì)胞因子。據(jù)報(bào)道，使用JAK抑制劑會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的細(xì)菌、分枝桿菌、真菌和病毒感染，在膿毒癥中應(yīng)謹(jǐn)慎使用[15]。

除上述方法外，臨床應(yīng)用還包括靶向IL-2R、IL-1R和TNFα 來治療CS。此外，正在開發(fā)的MCP-1和MIP1B抑制劑也表現(xiàn)出針對(duì)CS的治療前景。

3.3 血液凈化治療:體外血液凈化療法已被用作在膿毒癥和感染性休克期間去除中等分子量循環(huán)炎癥介質(zhì)如細(xì)胞因子(IL-1、IL-6、TNFα)(<40 kDa)、趨化因子和補(bǔ)體。近年來，出現(xiàn)了一些具有高吸附水平的高通量膜，通過離子電荷相互作用，可以提高對(duì)中高分子量溶質(zhì)的去除率。例如，oXiris可以有效吸附炎癥介質(zhì)并額外吸附表面帶負(fù)電荷的內(nèi)毒素。香港的一項(xiàng)前瞻性病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，在oXiris治療48 h后，序貫器官衰竭評(píng)估(SOFA)的得分顯著改善[16]。帶有oXiris過濾器的CRRT可以有效去除感染性休克患者的內(nèi)毒素和TNF-α、IL-6、IL-8及IFN-γ。此外，cytoorb(cyto orbents Corporation，NJ，USA)是一種生物相容性吸收劑，已在歐盟(EU)獲批用于體外細(xì)胞因子去除。它可以獨(dú)立模式(血液灌流)使用，或插入持續(xù)腎臟替代治療(CRRT)回路(與常規(guī)血液過濾器相關(guān))、心肺旁路(CPB)或體外膜氧循環(huán)回路中。Cytoorb具有強(qiáng)大的吸附能力，它以濃度依賴性方式吸附大小在5～60 kDa的疏水性低分子和中分子物質(zhì)。它還能針對(duì)許多關(guān)鍵的炎癥介質(zhì)，如 IL-1β、IL-6、TNF-α和IL-10[17]。

3.4 天然免疫抑制劑:穿心蓮內(nèi)酯、大蒜素、姜黃素、沒食子酸、姜酚、褪黑激素、胡椒堿、槲皮素、白藜蘆醇等天然免疫抑制劑可通過抑制炎性信號(hào)通路，從而降低血清促炎細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生和釋放。上述免疫抑制劑存在于多種植物中，在一定劑量?jī)?nèi)被認(rèn)為是無(wú)毒或低毒的，具有副作用小、安全性高的特點(diǎn)[18]。

3.5 中藥:蘆根、大青葉、金銀花、連翹、紫蘇葉、薄荷、黃芪等中草藥，多酚、丹參酮、肉桂酰胺、泡桐樹果實(shí)的甲醇提取物、甘草酸及其苷元代謝物等中藥成分，以及清開靈注射液、魚腥草注射液、板藍(lán)根沖劑、熱毒寧注射液、參麥注射液等中藥均可抑制炎癥反應(yīng)，降低血清TNF-α、IL-6、IL-8 水平。中藥及中成藥安全性高，在抗炎中表現(xiàn)出巨大的潛力，在膿毒癥肺損傷中具有巨大的臨床研究?jī)r(jià)值及治療前景[19]。

細(xì)胞因子作為“雙刃劍”既可參加免疫應(yīng)答，發(fā)揮抗感染、誘導(dǎo)凋亡等功能，又可在一定條件下參與上述炎癥因子風(fēng)暴的發(fā)生。在這篇綜述中，我們強(qiáng)調(diào)了病理性細(xì)胞因子風(fēng)暴在膿毒癥肺損傷中的致病機(jī)制，以幫助研究人員設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)闹委煵呗?。膿毒癥威脅著世界各地人類健康。膿毒癥的治療也應(yīng)針對(duì)和抑制炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，減輕細(xì)胞因子風(fēng)暴引起的病理?yè)p傷，平衡免疫反應(yīng)，使其能夠在不引發(fā)嚴(yán)重細(xì)胞因子風(fēng)暴的情況下對(duì)抗病原體感染。此外，重要的是要注意CS易感人群如老人、兒童等和耐藥人群之間免疫功能和免疫系統(tǒng)特征的差異，以制定適當(dāng)?shù)闹委煼桨竵砜刂撇煌愋蛡€(gè)體CS，也不應(yīng)忽視個(gè)體易患CS的可能性，這通常與基因多態(tài)性相關(guān)?？傊?，感染引起的細(xì)胞因子風(fēng)暴嚴(yán)重影響人類的健康，并可能導(dǎo)致患者多器官功能衰竭和死亡。我們相信，通過對(duì)細(xì)胞因子風(fēng)暴的病理?yè)p傷機(jī)制的深入了解，未來可以找到更有效和高度特異性的治療策略。