膿毒癥中CD4+T淋巴細胞凋亡的研究進展

黃麗 綜述 曹殿青 審校

1.廣東醫科大學，廣東 湛江 524000；2.廣東醫科大學附屬醫院麻醉科，廣東 湛江 524000

膿毒癥(sepsis)是由于宿主炎癥反應失調引起的危及生命的器官功能障礙[1]，并且集合了感染及非感染性疾病的共同病理生理過程，是重癥監護病房(ICU)及急診科死亡率高的主要原因之一，可導致急性心功能衰竭、腎損傷、肺損傷，甚至多器官功能障礙(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)[2]。在美國，每年有70余萬的膿毒癥患者，死亡率接近30%[3]；德國的一項研究顯示重度膿毒癥及膿毒癥休克患者的ICU和醫院死亡率分別為44.3%和50.9%[4]。目前的研究正在不斷更新治療膿毒癥新型的方法及策略，但臨床療效仍不盡人意，臨床病死率仍然居高不下。逐漸地，人們發現CD4+T淋巴細胞在免疫系統功能中起著關鍵作用，如介導病原體的適應性免疫、自身免疫疾病、哮喘、過敏反應及腫瘤免疫等[5]。細胞凋亡(cell apoptosis)是高度有序的細胞死亡過程，對細胞的正常發育和內穩態至關重要。細胞凋亡的過度異常與免疫息息相關，機體免疫系統中CD4+T細胞的發育和生理功能與細胞凋亡密切相關。免疫反應細胞的凋亡參與膿毒癥器官功能的損害及臨床病死率的增加[6]，在膿毒癥發生后，機體中的淋巴細胞如CD4+T細胞會出現凋亡增快及增加的現象，從而導致其數量逐漸減少。隨著重癥監護管理和目標導向干預的發展，早期膿毒癥死亡率減少，促使人們尋找膿毒癥引起的免疫功能[7]。膿毒癥在免疫系統方面的機制日益被了解，人們逐漸意識到膿毒癥CD4+T 細胞的凋亡的重要作用，因此本文就膿毒癥中CD4+T細胞凋亡進展的這一熱點展開綜述。

1 膿毒癥與CD4+T淋巴細胞凋亡

先前的研究表明淋巴細胞凋亡的變化是膿毒癥機體中主要的病變之一[8]，并且在多種疾病的發生及發展中有著重要的作用。已知多數內毒素、部分外毒素和幾乎所有細菌會引起機體CD4+T細胞凋亡，甚至導致機體免疫功能降低。據相關研究，膿毒癥時炎癥因子的過度釋放以及CD4+T 細胞的大量激活是CD4+T 細胞發生凋亡的主要原因[9]。幾乎所有死于膿毒癥患者的脾臟中高度一致表現為：CD4+T細胞耗竭，殘余T 細 胞 分 泌 干 擾 素 -γ (IFN-γ)和 腫 瘤 壞 死 因 子(TNF-α)能力下降，CD4+T 淋巴細胞上細胞程序性死亡受體1(PD1)表達增加及CD127(IL-7 受體α-chain)表達減少[10]。膿毒癥時細胞凋亡導致免疫細胞的免疫功能低下，大量T 細胞、抗原呈遞細胞(APC)、自然殺傷細胞(NK)的凋亡使得機體免疫處于無應答狀態，免疫功能受到極大影響。機體CD4+T 淋巴細胞的凋亡程度是維持適應性免疫穩態的關鍵因素，它與隨后的免疫抑制發生的免疫不應答密切相關。膿毒癥時，大量的免疫細胞特別是CD4+T 淋巴細胞會發生凋亡，嚴重損壞機體的抵抗病原體的免疫功能，促進了細菌經多種途徑移動至體循環，從而使全身炎癥反應持續，并誘發繼發性感染甚至死亡，這提示CD4+T淋巴細胞的凋亡可能是機體加快膿毒癥的發展的重要因素[11]。

2 CD4+T淋巴細胞在膿毒癥中的凋亡途徑

探索膿毒癥CD4+T 淋巴細胞的凋亡途徑及明確影響細胞凋亡的各種因素，為發現新手段提供新的治療靶點，對于減少過度CD4+T細胞凋亡以及預防膿毒癥的進展有十分重要的意義。越來越多的研究表明，葡萄糖代謝的程序調節T細胞(CD4+T及CD8+T細胞)的葡萄糖攝取、激活和分化，導致糖酵解的增加，凋亡增加[12]。同時有研究表明，線粒體、內質網等亞細胞器功能障礙與膿毒癥嚴重程度及預后密切相關[13-14]。

2.1 葡萄糖轉運蛋白酶(Glucose transporter 1，Glut1)/糖酵解途徑 Glut1 是T 細胞主要的葡萄糖轉運蛋白，對細胞的葡萄糖轉運的過程進行動態調節。Glut1是PI3K-AKT信號通路的下游靶點，其激活后促使Glut1 從細胞質轉移到細胞膜上，促進葡萄糖的攝取和代謝，導致細胞凋亡增加。在體內CD4+T 細胞的活化、Teff 擴增和存活的代謝重編程過程中都需要Glut1 的參與[15]。此外，Glut1 是 CD4+T 細胞激活的標記物，對CD4+T 細胞的生長、發育、增殖、激活和免疫功能至關重要[16]。并且研究發現，CD4+T 細胞時糖酵解代謝增加與感染異常高的免疫激活水平和低CD4+T細胞計數有關[17]，至少部分原因是這些細胞的“代謝衰竭”。當CD4+T細胞激活后，Glut1被轉移到CD4+T細胞表面。這發生在對PI3K-Akt通路的激活的反應中，而該通路觸發了Glut1 從細胞質池到細胞表面的募集。CD4+T 細胞激活后會使Glut1 的表達及葡萄糖的攝取增加，同時伴隨著糖酵解及細胞凋亡的增加。Glut1在CD4+T淋巴細胞的表面表達增加，促進大量葡萄糖轉運至T 細胞內，參與有氧糖酵解快速供能以滿足激活T 細胞的能量需求[18-19]。在帶有死亡結構域的Fas相關蛋白(FADD)敲除的胸腺細胞中發現了Akt信號的異常轉導，部分原因是Glut1表達下降，細胞對葡萄糖的攝取相應減少，凋亡增加，細胞數量減少。

2.2 線粒體途徑 真核生物進行有氧呼吸主要發生在線粒體，它具有氧化磷酸化、能量代謝、傳遞電子、儲存Ca2+等生理功能，對機體淋巴細胞的凋亡有一定作用。線粒體通過自身感知凋亡信號并釋放細胞色素C (Cyt C)核酸內切酶及凋亡介導因子等誘發Caspase-3 的激活，從而降解相關的蛋白，最終導致細胞的凋亡。研究表明，線粒體外膜蛋白絲裂霉素敗血癥2 (Mfn2)與CD4+T 細胞的凋亡和代謝相關。近來YING等[20]在體內及體外實驗均發現膿毒癥模型的脾臟CD4+T細胞Mfn2表達增加及細胞凋亡增加這一現象，表明了Mfn2 在膿毒癥CD4+T 細胞凋亡中的重要作用，此外說明了膿毒癥后Mfn2 通過線粒體信號通路引起的脾臟CD4+T 細胞凋亡，具體機制仍需探究。相關研究證明了選擇性的Drp1 抑制劑(Mdivi-1)通過平衡線粒體融合分裂減少膿毒癥的CD4+T 淋巴細胞的凋亡[21]。

2.3 內質網途徑 內質網是胞內蛋白質合成和Ca2+儲存的場所，參與了細胞凋亡信號的處理和傳遞。當內質網內Ca2+平衡被破壞或內質網蛋白積累過量，誘導Caspase-12 在內質網膜上的表達，同時誘導胞質的Caspase-7轉移到內質網表面并激活Caspase-12，并進一步剪切Caspase-3，從而引發細胞凋亡。研究表明，膿毒癥Caspase-3等的激活參與了CD4+T淋巴細胞的凋亡過程，而應用Caspase 抑制劑可減少CD4+T 細胞的凋亡。膿毒癥時，線粒體融合裂變的平衡向線粒體裂變轉移，導致ROS 的產生增加，線粒體外膜通透性增加和細胞色素C釋放，而持續的ROS增加導致細胞的凋亡；同時，內質網(ER)功能被破壞，ER 應激(ERS)被誘導，從而誘導細胞凋亡[22-23]。

2.4 死亡因子受體(Fas)/死亡因子Fas配體(FasL)途徑 腫瘤壞死因子(TNF)受體家族在調節免疫細胞凋亡過程起重要作用，這些受體被稱為“死亡受體”。Fas在免疫細胞中表達較為廣泛，FasL為Fas的天然受體，表達于激活的淋巴細胞(以T、B 淋巴細胞為主)、NK 細胞等，Fas 與 FasL 結合后，可通過一系列細胞凋亡信號傳遞途徑最終由Caspase-3 介導細胞的凋亡。動物實驗中表明，膿毒癥后胸腺的CD4+CD8+雙陽性T細胞減少；膿毒癥后脾臟CD4+和CD8+T 細胞數量減少，Tregs頻率增加，幼稚CD4+T細胞數量減少；膿毒癥后肺CD4+、CD8+T 細胞頻率降低；膿毒癥患者血液中CD4+、CD8+T細胞的耗竭，可見多器官T淋巴細胞表現出凋亡的現象，且膿毒癥小鼠脾臟CD4+和CD8+T細胞Fas/FasL的mRNA表達增加[24]，而在正常的細胞上Fas及FasL則是低表達的。大量研究表明，Fas/FasL系統參與調節并誘導膿毒癥CD4+T淋巴細胞的凋亡。

2.5 其他因素影響的凋亡 近年的研究表明，程序性死亡受體-1和程序性死亡配體-1(PD-1/PD-L1)阻滯劑可用于治療膿毒癥，發現抗PD-1或抗PD-L1抗體可降低細胞凋亡水平，并增加IFN-γ和IL-2的產生[25]。另外也有研究報道，Caspase-3的激活和Bc1-2基因表達減少共同參與了CD4+T淋巴細胞的凋亡過程。

3 CD4+T淋巴細胞的凋亡對膿毒癥研究的價值

迄今為止，人類膿毒癥相關確切的發病機制方面尚未充分闡明，特別是對機體免疫系統的功能機制方面的發病過程和意義認識不足。在眾多不同的膿毒癥模型如TLR激動劑LPS注射、細菌靜脈注射、肺炎、糞便腹腔注射、結腸升腹支架腹膜炎(CASP)以及盲腸結扎和穿刺(CLP)等臨床試驗中，CD4+T淋巴細胞對凋亡刺激的敏感性明顯增強，隨著病情的迅速發展，CD4+T淋巴細胞出現大量的凋亡。膿毒癥中免疫細胞(如CD4+/CD8+T淋巴細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞等)通過分泌相關細胞因子調節免疫反應，從而改變了膿毒癥的病情發展與結果，對這種過度的炎癥反應發揮了重要的作用。另外，采取合適有效的策略防止CD4+T淋巴細胞的凋亡可提高膿毒癥的存活率。目前臨床上膿毒癥的發生率仍較高，對膿毒癥免疫細胞的凋亡情況及其深入的研究是尋找更高效的治療方法的突破口，具有較好的臨床意義。

4 展望

臨床上膿毒癥的發生仍呈現嚴峻的局面。盡管目前有關CD4+T 淋巴細胞等免疫細胞在膿毒癥中的調控作用越來越受到重視，但是對膿毒癥中CD4+T 淋巴細胞凋亡起到相應調控作用這一塊研究目前還是空白。CD4+T淋巴細胞在膿毒癥的發生及發展中起重要作用，而減少CD4+T淋巴細胞的凋亡則對免疫系統的保護至關重要。綜上所述，進一步深入研究膿毒癥中CD4+T 淋巴細胞發生凋亡的分子機制并采用有效手段減少CD4+T 淋巴細胞的凋亡，是目前膿毒癥治療研究的重點和急需突破的方向之一。