免疫失衡是脓毒症治疗难题，精准医疗或成破局关键

免疫失衡是脓毒症治疗难题，精准医疗或成破局关键

脓毒症是一种由感染引发的、威胁生命的多器官功能障碍综合征，其核心病理机制是免疫功能失衡。尽管免疫治疗在理论上是治疗脓毒症的理想选择，但临床实践结果却令人失望。本文将探讨脓毒症免疫治疗的理论基础、现状及未来展望。

脓毒症免疫治疗的理论基础

宿主应对各种刺激因素（尤其是感染）的免疫功能紊乱和免疫反应失衡是脓毒症发生发展的主要病理机制。感染引起的宿主应答始于固有免疫细胞识别出微生物成分并与其结合，中性粒细胞、巨噬细胞、树突状细胞（DC）等通过细胞表面模式识别受体（PRRs）识别外源性的病原相关分子（PAMPs）和内源性的损伤相关分子（DAMPs），PRRs通过与PAMPs和DAMPs的结合激活体内的炎症反应，促进外源性的毒素、病原体和内源性的损伤组织细胞的清除，维持机体免疫反应的稳定；髓样细胞触发受体（TREM）-1和宿主免疫细胞上的髓样DAP12-相关凝集素（MDL）-1受体也可识别并结合微生物成分。

在脓毒症状态下，PAMPs等持续刺激人体的免疫系统，使固有和适应性免疫系统被过度激活，进而通过级联信号转导引起包括白细胞介素家族（IL-1、IL-3、IL-6、IL-8等）、肿瘤坏死因子（TNF-α）和干扰素（IFN-γ）等大量释放，形成炎症因子风暴。感染引起的促炎介质溢出并导致更广泛的反应时（SIRS），患者就会发生脓毒症。同时，机体还存在对抗过度炎症的免疫反应，如IL-4和IL-10等抗炎因子的大量释放，即代偿性抗炎反应综合征（CARS）。在此过程中，促炎介质和抗炎介质的平衡可调节炎症过程，包括黏附、趋化、吞噬入侵细菌、杀菌及吞噬损伤组织的碎片。如果炎症介质相互平衡且初始的感染损害得到控制，则内环境稳态会得以恢复。

然而，脓毒症发展过程中，促炎反应与抗炎反应逐渐失衡，机体固有免疫和获得性免疫细胞数量的减少及各种功能障碍逐渐突出，淋巴细胞大量消耗并凋亡，中性粒细胞凋亡增加，导致固有免疫功能异常及适应性免疫功能障碍也即免疫瘫痪/免疫抑制的发生，如该过程无法有效打断并回归到机体正常、可控的免疫平衡状态，必将导致极差的预后（图1）。

图1.脓毒症免疫失衡发展示意图

需要指出的是，在脓毒症临床过程中，既无法区别促炎阶段，也无法准确区别从促炎到抗炎阶段准确的时间节点或现象，故也被称为混合性抗炎反应综合征（MARS）。也有人用持续炎症-免疫抑制-代谢综合征（PICS）理念来描述脓毒症后病理生理状态。但脓毒症后机体免疫反应及状态具有高度异质性，单一的模型可能都不足以反映脓毒症免疫状态的全貌或者解释某一个具体的脓毒症个案，这可能也是脓毒症免疫治疗临床效果差强人意的重要原因之一。

总之，机体发生感染时初期免疫反应通常限于局部，尚不清楚为何其有时会传播到局部环境之外并引起脓毒症。原因可能包括患者可能存在的脓毒症遗传易感性，入侵微生物或其毒性产物的直接作用，大量促炎介质的释放和补体激活等因素。

由于文章篇幅受限，上述机制中涉及具体的细胞及分子机制不细述。

近些年来的诸多临床研究也证实脓毒症患者存在免疫功能紊乱（表1）。

表1.脓毒症免疫失衡及免疫调节相关研究

这些研究结果均表明免疫功能紊乱是脓毒症发生、发展的重要环节且与其预后密切相关，免疫抑制、慢性炎症和细菌的持续存在也清晰地证实了这种改变。这从理论上表明免疫治疗应该并可能会成为脓毒症的一种重要治疗模式。

脓毒症免疫干预/调节治疗的现状

脓毒症的免疫干预/调节的目的在于恢复体内免疫系统的平衡，改善甚至逆转免疫抑制/免疫麻痹从而降低病死率。几十年来，多种免疫药物( 胸腺肽α1、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子等)治疗脓毒症的临床实践有时带来一些希望，但总体结果差强人意。

糖皮质激素

由于脓毒症存在广泛复杂的免疫系统紊乱尤其多数理论认为初期可能存在高促炎状态，糖皮质激素在脓毒症休克中一直作为辅助治疗手段。1950-1980年间，大剂量激素（30 mg/kg的甲泼尼龙或3-6 mg/kg的地塞米松）持续治疗方案广泛用于治疗脓毒症休克。但此后研究发现，大剂量糖皮质激素与生理盐水相比并不能降低脓毒症休克患者死亡率，反而增加了脓毒症并发肾功能不全患者的死亡率，动物实验也发现大剂量激素的使用可能不会带来更多凝血及炎症改善的优势。

一系列高质量临床研究及meta分析发现糖皮质激素并没有对脓毒症患者产生满意的治疗效果，尤其对病死率的改善存在巨大争议，其中对免疫状态的把握可能是激素临床干预脓毒症的关键。激素在治疗哮喘等疾病时根据疾病表型方面的研究进展为脓毒症具体分型的探索及激素通过免疫调节作用使具体人群获益的临床试验提供较好的借鉴，这使得脓毒症患者免疫状态表型或者内型的区分成为研究热点，并可能是将来精准应用激素并带来临床获益的未来之路。

免疫球蛋白在脓毒症中的应用

免疫球蛋白是一种液体或冻干血液产品，是浆细胞分泌的糖蛋白，含有大量非特异性抗体。免疫球蛋白在脓毒症治疗中的作用机制有：病原体和毒素的识别和清除；抑制上游介质的基因转录；清除和抑制炎症下游介质的转录的基因；抗原中和；fc受体对吞噬细胞的阻滞；fc受体表达的调节；对细胞因子反应的调节；调节免疫细胞功能。

20世纪80年代，免疫球蛋白首次被报道用于治疗一系列脓毒症链球菌感染的动物模型，结果提示能提高动物模型的存活率，其机制可能是通过人中性粒细胞的吞噬和杀灭细菌的作用来实现的。然而之后进行了一系列动物与临床试验，所得结论褒贬不一。近年来，免疫球蛋白辅助治疗脓毒症的研究越来越多，但患者是否从中获益一直存在争议。虽然免疫球蛋白辅助治疗脓毒症的研究较多，但是结果异质性较大，免疫球蛋白辅助治疗脓毒症治疗的异质性不仅包括感染特征（微生物的类型和毒力以及感染部位）和患者特征（例如年龄、合并症和遗传背景）异质性，还包括每个患者在不同时期的免疫状态的异质性：炎症激活、免疫抑制及不同的转换时间，这些异质性也可能是免疫球蛋白脓毒症治疗临床试验失败的部分主要原因。

胸腺肽α1

胸腺肽α1是一种天然分泌的小分子物质，主要由胸腺分泌，由Goldstein等人于1972年首次发现并对其特征进行了描述，它是天然免疫系统和获得性免疫系统的内源性调节因子，主要影响T细胞功能的放大。

2007年，一项纳入了42例脓毒症患者的RCT研究结果显示使用胸腺肽 α1治疗(1.6mg，2次/d，持续7d)的脓毒症患者28d病死率较对照组明显下降(P<0.01) ，并且治疗组患者的机械通气时间和住ICU时间均得到减少；2013 年，ETASS研究结果发现胸腺肽α1组和对照组在28d内的全因死亡率分别是 26.0%和35.0%( P=0.049)，提示胸腺肽α1与传统脓毒症的治疗策略联合应用可能有效地改善严重脓毒症人群的临床结局。

遗憾的是目前关于胸腺肽α1在脓毒症的临床治疗研究多为国内小样本、单中心的实验结果，缺乏国际合作的多中心、前瞻性的大型RCT研究来进一步证实其疗效。另外，在针对不同患者的治疗中，单独用药或联合用药，以及治疗剂量、时间等问题也需要大型临床试验提供依据。

免疫检查点抑制剂

近20年以来，PD-1（programmed cell death-1)和PD-L1（programmed cell death ligand-1)抑制剂肿瘤治疗领域取得巨大成功并被认为可能是攻克肿瘤的终极武器，相关研究也方兴未艾，这也给了脓毒症免疫治疗以重要启发。PD-1是B7-CD28家族的负性共刺激分子，PD-L1 是其配体。PD-1 主要诱导性表达于CD4+细胞与CD8+ T淋巴细胞，而PD-L1可广泛表达于T和B淋巴细胞等，PD-1与其配体结合后的一个重要作用是抑制T淋巴细胞功能。

研究显示，PD-1在脓毒症时过表达并高度参与免疫抑制过程，抗PD-1、PD-L1抗体作为免疫检查点抑制剂能够恢复T淋巴细胞功能，干预 PD-L1/PD-1 途径有可能成为治疗脓毒症免疫抑制的有效手段。

在动物实验中，PD-1/PD-L1抑制剂可明显降低脓毒症病死率。Chang等对脓毒症造模成功小鼠48h后使用抗PD-1抗体和抗PD-L1抗体，结果发现二次打击的脓毒症小鼠死亡率下降，随后，应用在有限的临床试验中发现脓毒症患者的外周血单个核细胞发现了与脓毒症小鼠模型中相同的结果。阻断 PD-1/PD-L1 通路将有助于降低继发感染发生率，改善脓毒症患者预后。近期，一系列抗 PD-1、PD-L1抗体治疗脓毒症的临床试验正在进行中，让我们对其疗效和安全性拭目以待。

其他脓毒症免疫干预治疗

2018年，一项验证IL-7 治疗脓毒症患者疗效的临床试验纳入了法国和美国的27名脓毒症休克和严重淋巴细胞减少患者。这些患者随机接受重组人IL-7( CYT107) 或安慰剂治疗4w，结果发现CYT107耐受性良好，没有诱导细胞因子风暴或炎症或器官功能障碍恶化；并且CYT107治疗后绝对淋巴细胞计数和循环中CD4+和CD8+T淋巴细胞数目较基础状态增加3-4倍，并且可以在治疗后持续数周，由此，CYT107 为脓毒症的治疗带来了新的希望。当然后续需要更大样本量的多中心临床研究来进一步验证IL-7在治疗脓毒症中的疗效。

粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF) 是一种具有免疫刺激作用的生长因子，可以通过诱导中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞等多种免疫细胞的增殖和分化发挥免疫调节作用。近年来，临床研究并未发现GM-CSF改善脓毒症患者的预后，但其在增强病灶清除率和降低继发感染发生率上显现出一定的作用。

其他免疫炎症抑制如IL-1抗体、IL-6抗体、TNF-α拮抗剂等主要通过抑制炎症细胞因子的产生达到抗炎效果，虽然动物实验证明这些抗体的应用可以提高脓毒症小鼠的存活率，但是RCT研究的结果显示并未得到预想的结果，尤其是脓毒症患者28 d生存率并未提高，与常规支持治疗疗效的差异也无统计学意义。

脓毒症免疫干预的问题和展望

众所周知，21世纪以来免疫治疗在肿瘤领域取得辉煌成果并且可能颠覆了肿瘤治疗的传统理念，这能否给脓毒症的治疗带来一些启迪和借鉴呢？然而脓毒症免疫治疗的理论很丰满，但现实却很骨感。其主要原因可能存在以下方面。

（1）高度异质性：脓毒症无论从概念还是临床实践本质上还是个综合征，异质性远高于肿瘤。微生物类型和毒力、组织侵犯范围和程度、基础疾病、基因易感性甚至种族差异都构成了脓毒症从免疫反应机制、类型到应答的异质性，高度异质性可能是导致脓毒症临床免疫干预实践结果差强人意的主要原因。

（2）很难精确分型：综合征的本质决定了很难将脓毒症精准基因分型或者我们尚未找到脓毒症基因分型，也很难从临床角度进行表型分类，这可能制约了不同免疫干预药物及措施精准、靶向地应用而达到理想效果。

（3）缺乏指示免疫状态的生物标志物：临床上有很多指标如IL-6、T细胞亚群、单核细胞HLA-DR等在一定程度上指示了脓毒症患者的一个免疫侧面，但目前尚无生物标志物能及时、准确反映脓毒症准确、全面的免疫状态，这可能也制约了其个体化、精准化免疫治疗。因此， 发现敏感且特异的监测指标及标志物可能是脓毒症免疫治疗迫切需要解决的问题。

总之，虽然脓毒症的免疫机制仍有诸多混沌之处，虽然说目前免疫治疗在脓毒症集束化治疗中尚处于“鸡肋”的地位，但免疫调节已经给脓毒症的治疗打开了一扇窗。相信随着对脓毒症免疫失衡机制的深入研究，新的免疫评估、监测位点的发现，临床表型及基因分型的确立，越来越多动物实验及临床试验的深入探索，免疫治疗终将成为脓毒症治疗的“大杀器”及至“终结者”。