HMGB1-Th17/IL-17炎癥軸在重癥肺炎中的作用及其臨床意義

楊志明　陳鳴娣　劉曉月　鄒天士　桑喜梅　林穎

[摘要] 目的 探討HMGB1-Th17/IL-17炎癥軸在重癥肺炎中的作用及其臨床價值。 方法 選取2018年6月～2019年3月在廣東醫科大學附屬第二醫院重癥醫學科收治的重癥肺炎患者24例（重癥肺炎組），其中15例患者病情好轉（好轉組），選取廣地地質療養院體檢中心健康體檢者19例作為對照組，記錄重癥肺炎組患者收治ICU第1天及其轉出病房當天的急性生理學與慢性健康狀況（APACHE Ⅱ）評分，并檢測其及對照組體檢當天的HMGB1、IL-17表達水平，比較各組HMGB1、IL-17水平的差異，分析HMGB1、IL-17與APACHE Ⅱ評分三者之間的相關性。結果 重癥肺炎組患者血漿HMGB1、IL-17表達水平較好轉組的及對照組的均高，差異有統計學意義（P<0.05），重癥肺炎組患者血漿HMGB1與IL-17水平呈正相關（r=0.788，P<0.05），重癥肺炎組患者血漿HMGB1、IL-17水平與APACHE Ⅱ評分呈正相關（r分別為0.964，0.771，P均<0.05）。好轉組患者血漿HMGB1、IL-17水平與APACHE Ⅱ評分無明顯相關性（r分別為0.181，0.403，P值分別為0.519，0.137）。好轉組患者血漿HMGB1、IL-17水平與對照組的比較，差異有統計學意義（P<0.05）。 結論 HMGB1-Th17/IL-17炎癥軸在重癥肺炎的發生發展中起重要作用，它可作為治療重癥肺炎的潛在切入點。

[關鍵詞] 重癥肺炎;高遷移率族蛋白B1;白介素-17;APACHEⅡ評分

[中圖分類號] R563.1 ? ? ? ? ?[文獻標識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 1673-9701（2020）21-0026-05

The role of HMGB1-Th17/IL-17 inflammation axis in severe pneumonia and its clinical significance

YANG Zhiming1 CHEN Mingdi2 LIU Xiaoyue3 ZOU Tianshi1 SANG Ximei4 LIN Ying1

1.Department of Respiratory Medicine， First People's Hospital of Zhaoqing in Guangdong Province， Zhaoqing 526000， China; 2.Department of Critical Care Medicine， Second Affiliated Hospital of Guangdong Medical University， Zhanjiang ?524000， China; 3.Science Education Museum of Guangdong Province Geological Bureau （Guangdi Geological Sanatorium）， Zhaoqing 526000， China; 4.Coronary Care Unit， First People's Hospital of Zhaoqing in Guangdong Province， Zhaoqing 526000， China

[Abstract] Objective To explore the role and clinical value of HMGB1-Th17/IL-17 inflammation axis in severe pneumonia. Methods Twenty-four patients with severe pneumonia admitted to the Department of Intensive Medicine of the Second Affiliated Hospital of Guangdong Medical University from June 2018 to March 2019 were selected as severe pneumonia group. Among them， 15 patients who got better were set as the improvement group. A total of 19 healthy patients from Physical Examination Center in Guangdi Geological Sanatorium were served as the control group. The acute physiology and chronic health status（APACHE Ⅱ） scores of the severe pneumonia group on the first day of ICU admission and the day they were transferred out of the ward were recorded. The expression levels of HMGB1 and IL-17 of the severe pneumonia group and the control group on the day of the physical examination were detected. The difference in the levels of HMGB1 and IL-17 between each group were compared. And the correlation between the HMGB1， IL-17 and APACHE Ⅱ scores was analyzed. Results The plasma HMGB1 and IL-17 expressions in the severe pneumonia group were higher than those in the improvement group and the control group， and the difference was statistically significant（P<0.05）. In the severe pneumonia group， the plasma HMGB1 and IL-17 was positively correlated（r=0.788， P<0.05）. And the levels of plasma HMGB1 and IL-17 of the severe pneumonia group were positively correlated with the APACHE Ⅱ score（r was 0.964， 0.771， P<0.05）. There was no significant correlation of HMGB1， IL-17 and the APACHE Ⅱ score in the improvement group（r were 0.181 and 0.403， respectively， and P was 0.519 and 0.137， respectively）. There were statistically significant differences in levels of plasma HMGB1 and IL-17 between the improvement group and the control group（P<0.05）. Conclusion The HMGB1-Th17/IL-17 inflammation axis plays an important role in the development of severe pneumonia， and it can be used as a potential entry point for the treatment of severe pneumonia.

[Key words] Severe pneumonia; High mobility group protein B1; Interleukin-17; APACHEⅡ scors

重癥肺炎是一種嚴重肺部感染，治療難度大，死亡率高。因此，研究重癥肺炎發生發展的機制，查找新的治療方法，改善預后及降低死亡率，具有極為重要的現實意義。目前認為，重癥肺炎的產生與病原體感染后導致體內過度的炎性反應及抗炎反應失代償相關，并非單單致病菌及其毒素損傷的結果。細胞因子介導的炎癥反應在重癥肺炎的發生、發展發揮了重要作用。高遷移率族蛋白1（High mobility group box 1，HMGB1）是一種晚期炎癥介質及重要的細胞因子，在啟動和維持炎癥瀑布樣反應、誘導細胞分化、刺激其他趨化因子方面均具重要作用。輔助性T淋巴細胞17（Th17）是由初始CD4+T細胞分化而成的新型輔助性T淋巴細胞，它的功能發揮主要靠其分泌的細胞因子白介素17（IL-17）通過直接或間接的方式參與免疫反應，其中最主要的是促炎作用。目前關于HMGB1-Th17/IL-17在重癥肺炎中的作用的研究不多。本研究以HMGB1-Th17/IL-17作為切入點，通過觀察重癥肺炎中HMGB1-Th17/IL-17的表達，探討HMGB1-Th17/IL-17在重癥肺炎中的作用及其臨床意義，為重癥肺炎尋找新的治療方法提供理論支持，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

將2018年6月～2019年3月廣東醫科大學附屬第二醫院重癥醫學科收治的重癥肺炎患者24例設為研究對象，其中男11例，女13例，平均年齡（69.3±4.7）歲。選取廣東醫科大學附屬第二醫院體檢中心健康體檢者19例作為對照組，其中男11例，女8例，平均年齡（62.2±8.2）歲。各組的性別、年齡等一般資料比較，差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。所有患者符合重癥CAP的診斷標準[1]：符合下列1項主要標準或≥3項次要標準者可診斷為重癥肺炎，需密切觀察，積極救治，有條件時收住ICU治療（ⅡA）。重癥肺炎主要標準：（1）需要有創機械通氣;（2）感染性休克需要血管收縮劑治療。次要標準：（1）呼吸頻率≥30次/min;（2）氧合指數≤250 mmHg;（3）多肺葉浸潤;（4）意識障礙或定向障礙;（5）氮質血癥;（6）白細胞減少;（7）血小板減少;（8）低體溫;（9）低血壓，需強力的液體復蘇。好轉組的納入標準：重癥肺炎患者病情改善，氧合指數改善，呼吸<30次/min，不需有創呼吸機輔助呼吸，休克糾正不需要升壓藥物維持，總之所納入患者不再符合重癥肺炎的診斷標準。

1.2 方法

1.2.1 細胞因子HMGB1、IL-17水平測定 ?分別抽取重癥肺炎組患者收治ICU第1天、轉出普通病區當天及對照組體檢當天靜脈血5 mL，4℃，3500r/min離心10 min，取上清液，將其儲存于-20℃冰箱。使用ELISA試劑盒分別測定各組血漿IL-17和HMGB1水平，ELISA試劑盒購于武漢純度生物有限公司。

1.2.2 重癥肺炎患者作急性生理學與慢性健康（APACHE Ⅱ）評分 ?急性生理學與慢性健康狀況（APACHE Ⅱ）評分是包括急性生理評分、年齡評分及慢性健康評分。急性生理評分包括呼吸頻率、心率、平均動脈壓、體溫、血氣pH值或HCO3-濃度、格拉斯哥昏迷評分（GCS）、白細胞數、白細胞比容、血肌酐、血鈉、血鉀值在內的12項生理指標;慢性健康評分者給有慢性器官功能不全或免疫功能抑制的患者評分，內容包括心血管、肝功能、腎功能、呼吸系統及免疫功能抑制的情況。最終APACHE Ⅱ評分等于急性生理評分加上年齡評分再加上慢性健康評分。記錄重癥肺炎患者在入院第1天和病情好轉轉普通病區當天作急性生理學與慢性健康評分。

1.3 統計學方法

使用SPSS17.0統計學軟件進行數據分析，符合正態分布的計量資料用均數±標準差（x±s）表示，不符合正態分布的計量用中位數（P25，P75）表示，采用t檢驗或非參數秩和檢驗;相關分析根據正態分布與否采用相應的Peason或Spearman統計分析，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 重癥肺炎組與對照組血漿中HMGB1、IL-17比較

重癥肺炎組血漿HMGB1、IL-17水平高于對照組，差異有統計學意義（P<0.001）。見表1。

2.2 重癥肺炎組與好轉組細胞因子HMGB1、IL-17及APACHE Ⅱ評分比較

重癥肺炎組HMGB1、IL-17水平及APACHEⅡ評分高于好轉組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表2。

2.3 好轉組與對照組血漿中HMGB1、IL-17比較

好轉組血漿中HMGB1、IL-17的水平高于對照組，差異有統計學（P<0.05）。見表3。

2.4 重癥肺炎組血漿HMGB1、IL-17水平相關性分析

重癥肺炎組血漿中HMGB1與IL-17呈正相關（r=0.788，P<0.05）。

2.5 HMGB1、IL-17分別與急性生理與慢性健康評估（APACHE Ⅱ）評分相關性分析

重癥肺炎組急性生理與慢性健康評估（APACHE Ⅱ）評分為26（23，28），重癥肺炎組血漿HMGB1、IL-17水平與APACHE Ⅱ評分呈正相關（r分別為0.964， 0.771，P均<0.05）。好轉組患者血漿HMGB1、IL-17與APACHE Ⅱ評分無明顯相關性（r值分別為0.181，0.403， P值分別為0.519，0.137）。

3 討論

重癥肺炎主要癥狀為呼吸急促或呼吸窘迫，部分患者伴有意識障礙，伴多臟器功能不全等，其產生與致病菌感染后體內瀑布樣炎性反應及抗炎反應失代償相關，并非單致病菌損傷作用的結果。細胞因子介導的炎癥過反應在重癥肺炎的發生、發展起著重要的作用?？梢娪行Э刂蒲装Y因子過反應，使促炎因子與抑炎因子重新達到動態平衡，是減輕急性肺損傷及治療重癥肺炎有效措施。

高遷移率族蛋白1（HMGBl）是一種重要的晚期炎癥因子，主要由活化的免疫細胞分泌，部分由壞死細胞分泌，在炎癥反應及組織損傷中扮演了重要角色[2]。

HMGB1通過一些免疫細胞及炎癥因子中介誘導輔助性T淋巴細胞17（Th17）產生IL-17[3]。IL-17是由輔助性T淋巴細胞17（Th17 ）分泌的最主要的效應細胞因子，IL-17具有強大的募集中性粒細胞的能力，能誘導活化T細胞和刺激巨噬細胞、成纖維細胞及上皮細胞產生一系列促炎遞質，誘導炎癥的發生，引起炎癥細胞浸潤及組織破壞[4-5]。

Treg細胞和Th17細胞均表達晚期糖基化終產物受體（RAGE）和Toll樣受體家族（TLRs）。HMGBl作為這些受體的內源性配體可作用于上述細胞并調節其功能。因此，HMGB1調節Th17/Treg平衡可能是通過作用于Th17細胞和Treg細胞實現的。研究發現，動脈粥樣硬化可能是HMGB1通過調節Treg/Th17比例來促進的[6]。研究發現，接受抗HMGB1單克隆抗體治療實驗性自身免疫性心肌炎小鼠，心肌纖維化可得到緩解，Th17細胞對心肌的浸潤得到抑制[7]。同樣，孫燕[8]對實驗性自身免疫性腦脊髓炎小鼠研究發現，給予HMGB1拮抗劑甘草甜素，HMGB1 Ab能緩解實驗性自身免疫性腦脊髓炎小鼠的臨床癥狀，減輕脊髓組織炎性細胞的浸潤及髓鞘的脫失，抑制脊髓組織HMGB1表達，下調脾組織中Th17的表達。張方等[9]研究發現，Th17優勢型哮喘小鼠氣道上皮HMGB1表達上調，與IL-17表達水平和中性粒細胞數呈正相關，較Th2優勢型哮喘組和對照組明顯增加，提示HMGB1可能在調控哮喘Th17極化中起了關鍵作用。為了進一步闡明HMGB1在Th17優勢型哮喘中的作用機制，其后續研究發現，HMGB1通過刺激樹突狀細胞分泌IL-23并誘導進初級T淋巴細胞向Th17分化。在Th17優勢哮喘模型中，抗HMGB1 IgG抗體能通過下調HMGB1表達來抑制樹突狀細胞產生IL-23，從而下調Th17細胞應答，減輕哮喘小鼠肺部炎癥反應及降低氣道高反應性[10-11]。同樣，有研究發現，在慢性乙型肝炎患者中HMGB1能通過HMGB1-TLR4-IL-6信號傳遞通路來調節Treg/Th17平衡[12]。

宋平平等[13]研究團隊證明，百草枯所致肺損傷病理特點是中性粒細胞浸潤為主，IL-17水平與中性粒細胞浸潤嚴重程度呈正相關，提示Th17細胞參與了百草枯中毒大鼠急性肺損傷的病理過程，IL-17抗體可減輕急性百草枯致肺損傷。隨后Bailing Yan等[14]對百草枯導致肺部炎癥損傷的作用機理作了深入研究，發現被甘草素拮抗HMGB1信號通路或TLR4基因敲除小鼠的肺部損傷明顯減輕，中性粒細胞浸潤明顯被抑制，IL-23及IL-17表達水平明顯下降，提示HMGB1-TLR4-IL23-IL17A軸參與百草枯致肺損傷的中性粒細胞炎癥反應。以上研究表明，HMGB1能通過TLR4介導炎癥反應，調節Th17細胞的分化和功能，促進炎癥反應，提示HMGB1-TLR4-Th17軸在炎癥的發生發展中起了重要作用。

Haichao等[15]研究發現，血清HMGB1表達水平跟膿毒血癥患者病情輕重及死亡率呈正相關[15]。同時，在急性肺損傷[16]中亦升高。重癥肺炎患者血清HMGB1水平與患者病情輕重和預后相關，可作為評價病情和預測預后的輔助性生化標志物[17]。最近，Ying D等[18]通過觀察452例支原體肺炎患者，其中難治性支原體肺炎108例，發現HMGB1在鑒別難治性肺炎支原體肺炎與非難治性肺炎支原體肺炎方面具有良好的鑒別價值，其敏感性為0.833，特異性為0.824，HMGB1是鑒別難治性肺炎支原體肺炎（RMPP）和非難治性肺炎支原體肺炎（NRMPP）的良好生物標志物。目前臨床研究HMGB1與重癥肺炎或膿毒癥的關系，至于作用機制尚不十分清楚。目前關于HMGB1-Th17/IL-17軸與重癥肺炎的研究報道不多。以上的研究表明，HMGB1-Th17/IL-17參與實驗性自身免疫性腦脊髓炎、百草枯所致肺損傷、慢性乙型肝炎的發生發展，闡述了HMGB1通過TLR4介導，調節Th17細胞的分化和功能，促進炎癥反應，初步闡明了HMGB1的作用機制。本次研究以HMGB1-Th17/IL-17作為切入點，分析HMGB1-Th17/IL-17其在重癥肺炎發生發展中的作用。

本研究發現，重癥肺炎組患者血漿HMGB1及IL-17表達水平呈正相關，其表達水平較對照組及好轉組均升高，與閆百靈等[19]的研究結果相似。急性生理學與慢性健康狀況（APACHEⅡ）評分是評估危重癥患者風險及預后的指標[20]。重癥肺炎組血漿中HMGB1、IL-17水平與APACHE Ⅱ評分呈正相關，可見HMGB1及IL-17表達水平可反映肺炎的嚴重程度，HMGB1-Th17/IL-17炎癥軸在重癥肺炎病情進展中起重要作用。好轉組HMGB1、IL-17水平與APACHE Ⅱ評分均無明顯相關性，受到治療等多種因素影響，好轉組APACHE Ⅱ評分的變化與HMGB1、IL-17的變化是不完全一致的，但好轉組HMGB1、IL-17水平較對照組仍高，差異有統計學意義，說明HMGB1、IL-17在重癥肺炎的發生發展中的作用不可否認。Bailing Y等[14]在動物實驗研究發現，拮抗HMGB1表達可下調炎癥因子IL-17水平，減輕其介導的炎癥反應，使促炎介質與抗炎介質達到新的動態平衡，維持機體內環境的穩態從而減輕急性肺損傷。在重癥肺炎患者，可否采用同樣的方法拮抗或抑制HMGB1表達以減輕炎癥因子過度釋放，防止免疫系統過度激活對機體的損傷，HMGB1-Th17/IL-17炎癥軸作為治療重癥肺炎的切入點值得探討。這當然需要更深入的基礎實驗及大樣本的臨床研究去進一步論證。

當然本研究存在不足的地方，本研究納入病例樣本量不多，只是小樣本研究的結果;另外由于研究經費不足等原因，未對HMGB1-Th17信號傳導通路作更深入的研究。將來我們將擴大研究樣本，增加動物實驗，深入探討HMGB1-Th17/IL-l7信號傳遞通路在重癥肺炎中的作用機制。

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（收稿日期：2020-03-06）