免疫调理治疗热点

【概述】

全身炎症反应综合征(system inflammatory response syndrome,SIRS)和脓毒症(sepsis)是ICU患者的主要死亡原因之一。SIRS的特点是宿主对感染和非感染因素产生不可控制的过度反应。一个重要变化是累及宿主的免疫系统,释放一些重要的体液因子和炎症介质,对血管张力和渗透性产生影响,引起微循环障碍,最后导致休克和多器官功能障碍综合征(MODS)。

近来有证据表明,与炎症反应相平行的是机体产生一种抗炎症反应,释放各种免疫抑制介质。如果促炎症(proinflammatory)介质和抗炎症(anti-inflammatory)介质不平衡,则或产生不可控制的SIRS或者发生代偿性抗炎症反应综合征(CARS)。也有人认为危重患者免疫状态可能是两二者共存,即混合拮抗物反应综合征(mixt antagonist response syndrome,MARS)。SIRS和CARS都处于极期,都可引起致命性并发症。如果这一理论能被证明是正确的,则免疫调理治疗将可能让许多危重患者受益。

总的来说,ICU患者的免疫调理治疗就是针对SIRS、脓毒症和MODS免疫功能紊乱,应用一些具有免疫调节功能的药物或技术,以增强机体抗感染能力和减轻免疫反应损害。

【病理机制】

感染(内毒素、外毒素、革兰阳性细菌壁成分、病毒和真菌)和非感染(细胞残核、补体活化产物、免疫复合物、出血、创伤)因素刺激宿主免疫系统产生全身炎症反应综合征。

革兰阴性细菌的LPS或与细胞膜上CD14受体结合,使单核细胞和巨噬细胞活化,也可以直接与可溶性CD14结合形成复合物,再与内皮、上皮细胞及平滑肌细胞相互作用。革兰阳性细菌如何活化单核细胞还不完全清楚,可能存在CD14依赖和非依赖机制。活化的单核细胞和巨噬细胞释放大量的TNF-α,是脓毒症中的主要介质。单核细胞/巨噬细胞还产生其他促炎症介质,如IL-1、IL-6、Eicosanoids(十烷类)、反应性氧簇(ROS)、血小板活化因子(PAF)、一氧化氮(NO)等。

细菌胞壁产物与活化的补体和凝血瀑布反应损伤内皮表面,同时黏附分子表达增加,多形核粒细胞通过与黏附分子反应而活化,并通过内皮黏附与迁徙,以及中性粒细胞活化释放氧自由基和蛋白酶,杀死微生物同时也造成内皮细胞损伤。而活化的内皮细胞也能释放炎症介质,如IL-1、IL-6、IL-8、NO、前列腺素类、激肽等。导致血管扩张,加上广泛的内皮细胞损伤引起低血压、毛细血管渗漏等,进而发展为脓毒性休克和多器官功能衰竭(MOF)乃至死亡。

【临床治疗共识】

目前尚不能人为控制SIRS或CARS的发展趋向,但有一点可以明确,持续高浓度促炎症介质或抗炎症介质预示临床预后很差。既然SIRS和CARS是机体处于一种异常免疫状态,那么非常必要判定炎症反应不同阶段的免疫状态,从而制订针对性和有效性的免疫调理治疗方案,促进恢复免疫稳态,这也是未来免疫治疗研究的热点之一。

近年来免疫治疗目标主要集中在抑制或减轻炎症反应。尽管动物实验和初步的临床试验取得了令人鼓舞的结果,但大规模的临床试验表明这种治疗并没能提高生存率。这些临床试验未能取得预期效果的可能解释是:①中和一种或几种特定的细胞因子不足以降低脓毒症的死亡率;②药物的效果依赖于其在脓毒症过程中给予的剂量、时间及途径等,而对于免疫治疗药物使用的最佳时间、剂量以及持续时间都缺乏足够的认识;③与其他有明确定义的疾病如风湿性关节炎(其抗TNF治疗是有效的)相比,脓毒症患者在临床上缺乏最佳的患者入选标准;④性别差异与基因多态性对脓毒症的预后均起重要作用;⑤免疫调节研究中所使用的动物模型难以准确反映危重患者实际情况。

现将ICU免疫调理治疗的主要方法归结如下。

1.抗内毒素治疗 抗内毒素抗体曾被用于试图阻止宿主免疫系统的活化。抗内毒素抗体包括特异性和非特异性抗体。用Ecoli抗体治疗脓毒症患者的最初临床试验降低了患者的死亡率,然而后来的试验却没有得到这样的结果。相似地,用可直接对抗细菌内毒素特异成分的免疫球蛋白(包括Ig M,IgG和Ig A)治疗脓毒性休克的初步研究表明其可明显降低死亡率。

最近其他的抗内毒素策略还包括用杀菌/通透性增加蛋白(BPI)中和LPS,BPI是一种与内毒素有高度亲和力的蛋白。BPI对于啮齿动物的Ecoli脓毒症和儿童的脑膜炎双球菌脓毒症是有效的。另外,多黏菌素B是一种阳离子抗生素,它可以通过与脂质A结合使LPS灭活。用多黏菌素B的初步研究结果表明,它可以减少脓毒性休克患者内毒素水平,增加心脏收缩期的动脉血压。

动物实验是在内毒素血症发生前或刚发生后进行治疗,因此与动物实验相比,用抗内毒素疗法治疗患者的可行性较差。在许多病例中,当诊断了脓毒症并且考虑用抗内毒素方法治疗时,此时高炎症反应状态就已经存在了。目前还没有完全明确抗内毒素治疗是针对最初的革兰阴性菌还是在于干扰由于细菌易位引起的菌血症或内毒素血症,而后者可能是抗内毒素治疗的重点。

2.抗细胞因子疗法

◆抗TNF-α治疗:脓毒症患者TNF-α的水平与脓毒症的严重程度和预后相关,尽管循环中没有TNF-α并不代表局部不产生TNF-α。中和TNF-α活性的主要方法是单克隆抗体和可溶性TNF受体结构(包括免疫黏附因子)。

◆IL-1受体拮抗药(IL-1ra):IL-1ra是IL-1抑制药,可以竞争地结合IL-1受体。IL-1ra可减少脓毒症动物模型致炎细胞因子的产生,降低死亡率。

除了高度特异的免疫调节药物(如单克隆抗体),阻断促炎介质,如PAF、前列腺素、NO合成或生物效应的药物也用在了动物实验和临床研究。尽管这些药物在动物实验中取得了令人鼓舞的结果,但这些药物对严重脓毒症患者的预后却没有明显作用。

临床脓毒症试验得到的这些令人失望的结果可以被观察到的现象所解释。宿主的免疫系统在与微生物接触后不久就由过度的炎症反应转变为进行性的免疫麻痹。单核细胞和巨噬细胞功能明显受到抑制,这使致炎细胞因子的合成和释放减少。另外,刺激免疫的淋巴因子如IFN-γ也减少,这干扰了巨噬细胞与T细胞之间的相互作用。免疫系统的这些改变可能就是临床上称之为CARS的那种状态。因此,免疫功能低下的患者可能会受益于刺激免疫的药物,而不是抑制炎症反应的药物。

3.免疫刺激药

◆干扰素-γ:干扰素-γ主要是由抗原致敏的T细胞分泌,是作用最广泛的防御性细胞因子之一。干扰素-γ可以增加其他粒细胞如中性粒细胞和非专门性的吞噬细胞的抗菌作用。此外,干扰素-γ是单核细胞重要的活化剂,它主要通过上调人类白细胞抗原(HLA)-DR和共刺激分子从而使免疫细胞增加由于内毒素诱导的致炎细胞因子的产生。

然而,还需要进一步的大规模试验来证明干扰素-γ在严重脓毒症和免疫麻痹患者中的治疗作用。应该强调的是在高炎症状态下使用干扰素-γ可以使炎症反应进一步恶化,增加死亡率。

◆粒细胞集落刺激因子(G-CSF):G-CSF是一种造血生长激素,它在中性粒细胞的增殖、成熟和功能活化方面起重要作用。G-CSF增加了术后患者和创伤后患者白细胞数,上调了中性粒细胞功能,可能有益于清除病原体。但其临床疗效还有待考证。

4.调节细胞凋亡 正常情况下,凋亡是一种连续的生理学过程,用于消除衰老细胞。半胱天冬酶被认为是凋亡最主要的细胞内发起者和执行者。它们破坏生存通路和诱导不可逆的细胞内重要成分的蛋白降解,如死亡底物。在静息细胞中,半胱天冬酶以未活化的酶原形式存在。半胱天冬酶系统的活化并不一定引起凋亡,因为半胱天冬酶的活化也参与了其他生物学过程,如T细胞增殖、分化及炎症。有研究表明,使用半胱天冬酶-3抑制剂可减少盲肠穿刺结扎(CLP)诱导的多种微生物引起的啮齿类动物脓毒症模型的死亡率。

与淋巴细胞凋亡增加相似,内毒素可致实质组织如肝组织、肾组织凋亡增加,在这些模型中,给予半胱天冬酶抑制剂治疗有效,从而表明这类药物的潜在治疗作用。

尽管目前推荐采用抗凋亡的治疗方法还不成熟,但进一步研究十分必要。在临床应用前还需要解决一些问题,如如何成功作用于适当的信号通路和特异的细胞群。

5.信号通路的调节　多种细胞信号通路都是通过细胞内蛋白激酶传递信息,在这些激酶当中对细胞分裂素(丝裂原)活化蛋白激酶(MAPK)的研究更深入。根据它们活化的通路,MAPK家族被再分为三组:细胞外信号调节激酶(ERK),c-Jun氨基末端激酶(JNK)和p38激酶。ERK激酶主要被不同的生长因子(如血小板来源的生长因子)活化;而JNK激酶和p38激酶都可以被炎性刺激物所活化。p38激酶家族包括四个成员,它们的组织分布、对激酶活性的调节及其下游底物的磷酸化不同。作为对LPS刺激的反应,p38激酶在不同类型细胞中均可上调致炎细胞因子m RNA的表达,而特异的抑制T细胞中p38激酶可减少IFN-γ和TNF-α的产生。以上述研究结果为基础,就可以提出一种通过抑制p38激酶治疗SIRS和脓毒症的治疗方法。这种潜在的方法在内毒素血症的鼠类模型中进行了验证,发现抑制p38激酶不仅降低了TNF-α的水平,也降低了死亡率。

炎症时其他信号通路中被活化的酶如磷酸肌醇-3激酶(PI-3K)、蛋白酪氨酸激酶(PKT)及转录因子NF-κB似乎也与凋亡的调节、细胞因子的产生以及后续的基因转录有关。已证明抑制这些信号通路中的酶或转录因子可提高脓毒症动物模型的生存率。总之,目的在于抑制信号通路或NF-κB活化的治疗性干预可能有益于降低炎症反应,减少中性粒细胞存活时间。

6.基因治疗 基因治疗是治疗急、慢性炎性疾病的一种新的治疗方式。是一种使目的蛋白在个别组织中表达的有效工具。通过修饰载体和启动子系统就可以实现组织特异性的高表达,凭借高度的组织特异性实现其治疗作用。

基因治疗的优点之一就是持续表达这种基因和蛋白。这就意味着仅应用一种或几种基因疗法就可产生有效的蛋白水平,疗效可能持续几天到几个月。

由于基因治疗有许多潜在的治疗靶点,载体研制的进步将使基因治疗作为治疗急性炎性疾病的一种潜在工具更加引人注目,使基因治疗成为一种很有希望的治疗方法。目前的问题是什么样的患者会受益于基因治疗?还是一个没能回答的问题。

7.其他免疫治疗方法

◆持续血液净化(continuous blood purification,CBP) CBP能改善严重脓毒症患者细胞免疫功能紊乱,对T淋巴细胞亚群具有双向调节功能,从而维持T淋巴细胞亚群间的平衡。其机制尚不清楚,可能有:①通过滤过和吸附的机制,清除血浆中存在的可溶性炎性介质,减轻炎症介质对免疫细胞功能的直接抑制;②减轻淋巴细胞异常凋亡;③抑制炎症系统与凝血系统的相互作用,阻断炎症级联;④清除血液中存在的除炎症介质以外的其他毒性物质及某些致病因子;⑤改善脓毒症患者内环境紊乱,改善组织氧合和心肺功能,重建机体免疫系统内稳状态等。

目前临床对血液净化的最佳时机、应用时限和治疗剂量尚无明确标准,炎性介质的代谢动力学尚不十分清楚,高通量透析是否真的具有优势仍缺乏循证医学证据,临床上有关血液滤过诸多益处的报道,都是非对照及回顾性的,相关研究结果和结论也存在差异。另外,对不同生物膜效能、价值及不良反应的评估,最佳联合方式的选择也无公认的结论,有待进一步研究。

◆营养免疫:研究表明,营养支持可以改变疾病的治疗效果,不仅仅是由于纠正和预防了营养不良,更重要的可能是通过其中某些特异性营养物质的药理学作用达到了治疗目的。这些营养物质不仅能防治营养缺乏,而且能以特定方式刺激免疫细胞,增强免疫功能,减轻有害的或过度的炎症反应。这一新概念最初被称之为营养药理学,近年来称之为免疫营养(immunonutrition)。这种将营养支持与全身炎性反应综合征及由此所致的多器官功能不全的防治有机地结合,已成为危重患者的重要治疗方法之一,也是合理营养支持的基础与临床研究的热点。

研究证实,ω-6能促进促炎因子如IL-6和TNF释放,ω-3则相反,能减少IL-10和TNF释放,具有改善机体氮平衡,增强免疫功能,减少内毒素移位等作用。因此,危重患者适当应用ω-3脂肪酸以维持两者正常比例关系,对调节促炎和抗炎介质平衡、减轻应激个体过度炎症反应,避免重要脏器受到促炎介质打击有一定临床意义。

Gln虽为体内最丰富的游离氨基酸,但应激时却是条件必需氨基酸。体内快速增殖的细胞群,如肠黏膜细胞、免疫细胞及成纤维细胞等对其需要量极大,若无适当补充,尤其严重应激时,更易发生Gln缺乏。作为一种营养底物,Gln参与肠上皮细胞的修复,对维护肠屏障功能、防止肠道细菌和毒素移位,减少肠源性感染起重要作用;同时Gln可被体内免疫组织所利用,对维护机体正常免疫应答起重要的作用。

危重患者因禁食、使用制酸药及抗生素等诸多因素,可破坏肠道内微生态稳定性,由此引起的肠道菌群失调已成为细菌移位及肠源性感染的最主要原因。近来有学者提出“生态营养”的概念,即在传统肠内营养的基础上补充肠道有益菌群,如乳酸杆菌利用肠道内有益菌群的生物拮抗作用减少致病菌的过度生长,同时提高肠道细菌的酵解效能以改善肠道内环境,最终达到维护肠道微生态及肠道功能、改善机体营养状态及抗病力、减少危重患者感染率的目的。

【救治难点与争议】

正常情况下,机体免疫系统保持着高效和平衡,但是严重创伤、大手术或心肌梗死等可导致暂时性器官功能障碍甚至衰竭,与其他器官衰竭一样,危重患者出现免疫功能紊乱对ICU患者的生存产生极其有害的影响。得益于监护仪器对重要生命器官的功能动态监测,生命体征异常能被及时发现,患者经过积极处理得以生存,得益于器官功能支持技术的发展,器官功能障碍或衰竭时,可对心、肺、肝、肾等进行人工支持治疗。然而,尽管免疫功能紊乱在脓毒症和多器官功能障碍综合征(MODS)损害中占有重要的地位,但却不易为人们所认知。

正是没有明确危重病患者的免疫和炎症状态,近年来使用抗炎、抗内毒素、抗细胞因子等方法在临床上无法达到预期的目标。缺乏简便、有效的检测手段对机体免疫状况进行监测,是难以进行有效免疫调理治疗的重要原因。而作为判断免疫状态的实验室检查指标,不同实验室有不同的标准,不同实验室得出的结果也难以进行比较。因此有必要把改进标准化作为当前工作的重要任务,特别是HLA-DR、CD14及TNF-α等检测的标准化问题。

理想的情况是,对处于过度炎症反应状态(如血小板计数减少、凝血因子消耗、分解代谢过度和心肌抑制)的患者进行特异性的免疫抑制治疗,对处于免疫麻痹状态(如低温、白细胞计数下降)的患者进行特异性的免疫刺激治疗。目前在还不能准确判定患者的免疫状态的现实条件下,一些非特异性免疫调节治疗方式,如血液净化、营养免疫及生态免疫等,具有十分重要的研究和应用价值。

【展望】

相信随着现代生物学技术的不断进步,探测基因序列和基因表达的新技术允许我们在分子水平上更好的理解脓毒症和器官功能不全的病理生理变化,同时不断完善机体免疫状态监测方法,从而准确判别危重患者免疫功能状态,明确免疫功能是否受损及其程度,对严重创伤、烧伤、感染等高危患者进行有目的地预防,对出现的免疫障碍进行针对性和有效性的干预,将有助于提高危重患者的救治水平,造福社会。

(万 健 单红卫)