膿毒癥作為一個世界性的難題，目前雖然經歷許多相關研究及動物實驗，其致死率仍舊居高不下。在膿毒癥早期病原菌侵入機體后，機體產生的免疫反應促使一系列的細胞因子的合成與分泌，其中有促進炎癥反應的促炎細胞因子，也有抑制炎癥反應的抗炎細胞因子，這些細胞因子在錯綜復雜的細胞網格中相互作用及動態平衡，共同抵御和消滅入侵者后恢復機體穩態。抗炎細胞因子在其中扮演著重要的角色，其作用于特定的免疫細胞或免疫調節受體，在消除入侵者后及時限制持續或過度的炎癥反應，降低甚至阻斷促炎細胞因子活性，促進愈合，以恢復機體正常的免疫生理水平。該文對抗炎細胞因子在膿毒癥中的相關研究進行綜述。
引用本文： 王瑞, 李孟秦, 蔣智, 曹小平. 抗炎細胞因子在膿毒癥中的研究進展. 華西醫學, 2021, 36(11): 1591-1597. doi: 10.7507/1002-0179.202110023 復制
膿毒癥是臨床上常見的急危重癥，在中國大陸地區重癥監護病房（intensive care unit，ICU）患者膿毒癥患者約占 20%，90 d 死亡率高達 35.5%，每年治療膿毒癥患者的費用約為 46 億美元[1]。20 多年來，通過對膿毒癥不斷深入研究，修訂了診斷標準及治療方案，但膿毒癥仍舊是全球急診及 ICU 患者死亡的主要原因之一。膿毒癥的發病機制十分復雜，早期階段的過度炎癥反應和細胞因子風暴是推動膿毒癥發展的關鍵因素，因此全身炎癥反應綜合征（system inflammatory response syndrome，SIRS）成為了最初的膿毒癥診斷標準，其認為感染啟動大量促炎細胞因子的釋放，導致發熱、血管通透性增加、組織損傷等，最終導致患者發生多器官功能障礙綜合征。但是，后來有研究發現，除促炎細胞因子外，機體還會產生內源性的抗炎反應并生成白細胞介素（interleukin，IL）-4、IL-10、IL-13 等抗炎細胞因子，抑制促炎細胞因子釋放，減少巨噬細胞激活，降低過度炎癥反應，保護正常細胞不受破壞。但當過量的抗炎細胞因子產生時，機體則處于代償性抗炎反應綜合征（compensatory anti-inflammatory response syndrome，CARS）的狀態，此時機體的免疫功能受到抑制，并增加感染的易患性。在 SIRS 與 CARS 經歷交替失衡后，機體就會出現混合型拮抗反應綜合征狀態，此時促炎、抗炎均處于亢進狀態，機體發生嚴重免疫混亂[2]。
多年來，大多研究著眼于膿毒癥的炎癥反應及促炎細胞因子的作用，對于抗炎細胞因子在膿毒癥中的作用并無系統性的描述。在復雜的炎性細胞網絡里，抗炎反應與促炎反應幾乎同時發生，抗炎細胞因子限制持續或者過度炎癥反應，亦或是過度的產生抑制了機體的免疫應答，從而導致機體抗感染能力下降，引發反復的感染。目前在多數膿毒癥動物研究中發現，抗炎細胞因子主要表達于不同器官的組織細胞，保護機體免受炎癥反應損害，甚至部分可以人為予以實驗動物補充抗炎細胞因子治療；而在膿毒癥臨床研究中，抗炎細胞因子在血漿中的升高更多的反映了炎癥過程的發生與演變，判斷患者病情進展以及用于預測患者預后，而不是單單反應感染的存在。為更加深入了解抗炎細胞因子在膿毒癥中的作用及變化情況，本文就抗炎細胞因子在膿毒癥中的研究進展作一綜述。
1 IL-4
IL-4 是一種多效性細胞因子，由成熟的輔助 T（helper T cell，Th）2 細胞、肥大細胞和嗜堿性細胞產生的一種相對分子質量為 20×103 的糖蛋白，可抑制單核細胞合成和分泌多種細胞因子，對促炎細胞因子的表達及釋放有明顯的抑制作用。通過抑制或阻斷單核細胞的衍生細胞因子腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、IL-1β、IL-6 的產生來減輕炎癥反應[3]；IL-4 也能夠影響 Th 細胞的分化，IL-4 的早期分泌導致 Th 細胞向 Th2 細胞分化，抑制 Th1 細胞分化，激活 Th2 細胞，隨后通過正反饋使 Th2 細胞繼續產生 IL-4 以加強 Th2 細胞分化[4]；此外還能介導肥大細胞的募集和激活，增強 B 細胞 CD23 和主要組織相容性復合體Ⅱ（major histocompatibility complexⅡ，MHCⅡ）類的表達，并刺激免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）E 抗體的產生[5]。同時，它也被證明可以抑制巨噬細胞的細胞毒活性、殺死寄生蟲和抑制巨噬細胞源性一氧化氮的產生[6]。
雖然已對 IL-4 在膿毒癥中的作用進行了廣泛的研究，但其在感染下的免疫作用十分復雜，至今仍未能研究透徹。與此同時，從這些研究結果中可見，IL-4 并非總是有益的，其早期濃度變化結果也各不相同，各種研究結果充斥著矛盾與爭議。如在動物實驗里，膿毒癥小鼠的肺組織中促炎細胞因子 TNF-α、IL-1β、IL-6 表達均明顯增高，抗炎細胞因子 IL-4 的表達卻無明顯改變[7]，而趙立等[8]的研究發現膿毒癥時 IL-4 在小鼠腸道相關淋巴組織中的表達明顯降低，特別是在致傷后 12 h 明顯低于致傷后 3 h。在膿毒癥動物中 IL-4 的增加會導致死亡率的增加[9]。對于動物實驗中不同種類的細菌所產生的研究結果也存在不同，在革蘭陰性細菌性肺炎的實驗模型中，IL-4 已被證明能增強肺組織中銅綠假單胞菌的清除[10]；而在革蘭陽性細菌感染模型中，IL-4 被發現作為金黃色葡萄球菌的一種生長因子，會導致全身性感染，并增加細菌性膿毒癥的致命性[11]。在臨床研究中同樣也存在著諸多爭議，有研究認為 IL-4 在預測早期死亡率（<48 h）的發生方面有很好的準確性[12]；但 Wu 等[13]的研究結果顯示在膿毒癥患者入院當天，IL-4 水平在存活者與死亡者中并沒有差異，但最后存活者的 IL-4 濃度明顯高于死亡者。
2 IL-5
IL-5 主要由 Th2 細胞產生，在嗜酸性粒細胞的分化和激活中起著關鍵作用，是一種最強的嗜酸性粒細胞趨化因子。人 IL-5 是一種二硫連接的同型二聚體，長度為 134 個氨基酸，相對分子質量為（40～45）×103。在結構上，人和小鼠的 IL-5 基因分別位于第 5 和第 11 號染色體，與粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）、IL-3 和 IL-4 的基因密切連鎖。除了嗜酸性粒細胞，IL-5 還可作用于 B 淋巴細胞，誘導 B 細胞的增生和分化，招募中性粒細胞和單核細胞，在對抗寄生蟲感染中發揮著重要作用，也參與了炎癥狀態（如哮喘），以及自身免疫和腫瘤進展過程[14-15]。
在膿毒癥相關的研究中發現，IL-5 主要起到保護機體的作用。在 Wei 等[16]的動物實驗中發現，使用盲腸結扎穿刺法（cecal ligation and puncture，CLP）可以誘導大鼠嚴重的肺組織損傷和肺水含量的增加，但在 CLP 大鼠中注射 IL-5 后，小鼠的肺損傷程度和含水量顯著降低，IL-5 可以通過調節免疫反應抑制炎癥來減輕肺損傷，并能夠降低 CLP 大鼠血清中促炎細胞因子的表達。據報道，IL-5 通過靶向單核細胞來保護小鼠免受盲腸結扎引起的膿毒癥，以避免肺損傷[17]。Hrusch 等[18]認為，IL-5 可能直接作用于肺組織的結構細胞（如上皮細胞或內皮細胞），以降低滲透性，從而使肺泡灌洗液中的嗜酸性粒細胞增加，紅細胞減少，保護肺組織免受損傷。同時，有研究表明 IL-5 可以通過負反饋調節來降低 Th1 和 Th2 細胞的活性，恢復和維持外周血中 CD4+/CD8+ 和 Th1/Th2 比率的平衡，并且 IL-5 可以降低 IL-6、TNF-α和高遷移率組蛋白 B1（high mobility group box 1 protein，HMGB1）的濃度，從而抑制膿毒癥引起的全身炎癥反應，減輕肺損傷[19]。Linch 等[20]發現，在小鼠膿毒癥發生后給予 IL-5 治療可顯著提高小鼠存活率，提示 IL-5 是一種有效的治療方法。但 Vucic 等[21]的研究發現，IL-5 對早產新生兒膿毒癥的早期檢測并沒有預測價值，這或許與新生兒的免疫系統發育不全有關系。
3 IL-10
IL-10 是一種相對分子質量為 35×103 的同源二聚體細胞因子，是經典的抗炎細胞因子，由多種類型的免疫細胞產生，如單核細胞、巨噬細胞、B 和T 淋巴細胞以及自然殺傷細胞[22]。它是一種有效的 Th1 細胞因子抑制劑，抑制促炎細胞因子如 TNF-α、IL-1、IL-6、γ 干擾素（interferon-γ，IFN-γ）和 GM-CSF 等的產生[23]，增強膿毒癥免疫抑制，促進膿毒癥的骨髓衍生抑制細胞發展[24]，在維持免疫穩態、預防免疫介導的炎癥疾病和對病原體所致的免疫反應方面發揮著至關重要的作用。在炎癥反應中，IL-10 在受刺激后 8 h 才可以測出，并于 12～24 h 后達高峰[25-26]。
盡管 IL-10 具有眾所周知的抗炎作用，但仍有研究認為其具有雙重功能，Mazer 等[27]研究認為 IL-10 在膿毒性微環境中能夠表現出促炎和抗炎雙重作用，其中 IL-10 的保護性研究如下：① 在動物實驗中，即使在小鼠被注入細菌脂多糖后 30 min 再予以 IL-10，IL-10 蛋白也能保護小鼠免于致死性膿毒癥[28]；② 在 CLP 時中和 IL-10 部分加劇了死亡率的升高[29]；③ 缺乏 IL-10 基因的動物在 10 d 的觀察期后表現出 100%的死亡率[30]；④ IL-10 作為一種抗炎反應的標志，其特異性的過量表達可改善膿毒癥患者預后[31]。盡管 IL-10 在多個動物實驗中有這些明顯的保護作用，但 IL-10 的作用在膿毒癥中并不總是有益的，目前，在關于膿毒癥患者 IL-10 的臨床研究里，大多都認為膿毒癥患者血漿中高 IL-10 水平與疾病的嚴重程度以及炎癥反應的大小相關，在膿毒癥患者的血漿中檢測到高水平的 IL-10 可能反映了這些患者的炎癥反應的嚴重程度或相對免疫抑制狀態[32-33]。van Dissel 等[34]在對 464 例社區獲得性感染的發熱患者的研究中顯示，高 IL-10/TNF 比值與致死性結局相關；這點與 Gogos 等[35]對 65 例嚴重膿毒癥患者的研究結果一致。Chuang 等[36]發現嚴重膿毒癥患者在疾病早期血清 IL-10 濃度增高與患者 48 h 死亡風險增加密切相關。而動物實驗研究顯示 CLP 后 12 h 抑制 IL-10 顯著提高了生存率[37]。在最新的研究中發現，與革蘭陽性細菌感染患者相比，革蘭陰性細菌感染患者早期血清 IL-10 水平下降，并認為可以作為膿毒癥早期快速判斷革蘭陽性菌或革蘭陰性菌感染的指標[38]。
4 IL-11
IL-11 由許多間葉細胞來源的細胞產生，包括滑膜細胞、軟骨細胞、成骨細胞、白細胞、成纖維細胞和上皮細胞，據報道，白細胞、成纖維細胞和上皮細胞是主要來源[39]。IL-11 相對分子質量為 23×103，是造血微環境中一個多功能的調節因子，Gp130 細胞因子家族的成員，與同為一個家族的促炎細胞因子 IL-6 不同，IL-11 被認為是一種抗炎細胞因子，直接作用于巨噬細胞和其他效應細胞[40]。IL-11 通常不會在系統循環中檢測到，而是在局部監測到，IL-11 可刺激漿細胞增殖及 T 細胞依賴的 B 細胞發育，促進巨核細胞的形成及成熟，提高外周血血小板數目；與 IL-3 和 IL-4 協同作用刺激休止期造血干細胞的增殖；影響紅細胞的生成及分化；調節肝細胞血漿蛋白基因的表達，并誘導急性期蛋白生成[41]。IL-11 作為增強 Th2 細胞產生細胞因子和 Th1 淋巴細胞的直接抑制劑，通過調節 CD4+T 細胞產生的細胞因子，限制輔助 T 細胞的分化，導致 IL-4 和 IL-19 增加，IFN-γ和 IL-12 減少，從而減輕炎癥組織損傷[42]。
在膿毒癥研究中發現 IL-11 可以加速血小板的恢復，也能夠顯著降低炎癥反應程度，降低伴有血小板減少的膿毒癥患者的死亡率[43]，并且 IL-11 能夠抑制促炎細胞因子 TNF-α和 IL-6 的表達，下調降鈣素原水平，但不影響白細胞和 C 反應蛋白水平。此外，它能夠促進小腸損傷的快速恢復，并在感染的動物模型中對炎癥進行反應[44]。在 Wan 等[43]的研究中觀察到，體內 IL-11 水平的升高保護了炎癥反應較輕和感染指標表達下降的患者，補充外源性 IL-11 可顯著提高血小板數量，抑制促炎細胞因子 TNF-α的表達，使 IL-11/IL-6 比值正常化，降低炎癥反應程度，最終降低 28 d 死亡率。Opal 等[44]研究證實，IL-11 可以維持胃腸道黏膜完整性，限制細菌內毒素和活細菌進入中性粒細胞減少的膿毒癥大鼠的體循環，并且通過予以實驗小鼠口服重組人 IL-11，證實其對實驗性中性粒細胞減少性膿毒癥具有保護作用。也有研究表明，重組人 IL-11 在體內可有效保護動物免受急性膿毒癥引起的肝損傷，通過治療也提高了細菌脂多糖誘導的急性膿毒癥大鼠的生存率[45]。但目前口服 IL-11 的益處是否可以轉化為膿毒癥患者的可行治療選擇，仍有待在未來的臨床試驗中得到證實。
5 IL-13
IL-13 主要由 Th2 細胞產生，是一個相對分子質量為 10×103、含 132 個氨基酸的非糖基化蛋白，其結構和生物學作用與 IL-4 有相似之處，人類 IL-13 基因在染色體上的堿基 DNA 序列與 IL-4 基因很接近，并且 IL-13 和 IL-4 共享一個共同的細胞受體[46-47]。IL-4 和 IL-13 在功能上的主要區別在于它們對 T 細胞的影響，IL-4 是 Th2 細胞分化、增殖和活性的主要調節因子，而 IL-13 對 T 細胞功能的影響小，可通過單核細胞下調 TNF、IL-1 和 IL-8 的生成，并對單核細胞和巨噬細胞表面分子的表達有影響。另外，IL-13 具有能上調單核細胞抗原的能力，還是一種體外有效的人類單核細胞和 B 細胞功能調節劑，可以誘導 B 細胞表達 CD23 并上調 MHCⅡ，并且對活化的 B 細胞也具有強大的促生長作用，誘導成熟 B 細胞合成 IgE[48]。張永紅等[49]發現在 T 細胞活化后 2 h，人 T 細胞的 IL-13 信使 RNA 表達即達到高峰，并可持續 72 h，IL-13 還能夠調節單核巨噬細胞形態的變化，下調促炎細胞因子和趨化因子的合成。有研究發現，IL-13 可以抑制 IgG 免疫復合物沉積后的肺部炎癥損傷，IgG 免疫復合物沉積后，外源性給予抗炎細胞因子到大鼠肺中，發現 IL-13 和 IL-10 的抑制炎癥反應活性最強，IL-4 和 IL-6 次之[50-51]。
對于 IL-13，早在 1996 年已被證明具有強大的抗炎特性。在膿毒癥的研究里，Baumhofer 等[52]在小鼠膿毒癥模型的實驗中，通過外源性 IL-13 治療減少了全身性 TNF 的產生來保護小鼠免受致命的膿毒癥損傷，證實了體內 IL-13 的抗炎特性。然而，在膿毒癥患者和注射低劑量內毒素的健康人的血漿中，IL-13 水平均沒有升高[53]。為此，Matsukawa 等[54]采用了 CLP 引起的感染性腹膜炎的小鼠模型，利用這個模型，研究發現 IL-13 在 CLP 后在肝、肺和腎等組織中快速表達，但在腹膜液或血清中都沒有發現該介質的水平升高，并且肝臟和腎臟中的 IL-13 水平分別在 CLP 后 4 h 和 8 h 達到峰值，在 48 h 仍保持升高，而肺中的 IL-13 水平隨時間的推移逐漸增加，表明在 CLP 誘導的腹膜炎的進化過程中，IL-13 水平僅在組織中增加，通過控制組織水平的特異性細胞因子和趨化因子的產生來調節器官特異性炎癥，而外源性 IL-13 治療能夠改變細胞因子的平衡，有利于體外和體內的抗炎作用，表明內源性 IL-13 通過調節 CLP 后的特異性器官、組織炎癥來發揮保護作用。Socha 等[55]發現，相比于非感染性 SIRS，在確診膿毒癥患者中 IL-13 顯著升高，它與中性粒細胞、淋巴細胞和單核細胞計數呈負相關關系，支持了 IL-13 的抗炎作用。并且在膿毒性休克患者中 IL-13/TNF-α的比例比膿毒癥患者高 4 倍[56]。
6 轉化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β
TGF-β是一種相對分子質量為 25×103 二硫連接二聚體蛋白，功能性 TGF-β由一個非活性前體產生，TGF-β具有 3 個等離子體：TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3，而每種亞型在體內都有獨特的功能[57]；在體外，這 3 種亞型都表現出重疊的特征：TGF-β1 是最常見的亞型，也是目前研究最普遍的一類，其存在于軟骨、骨、皮膚和軟骨內組織中，突出了其在生長和組織分化中的作用；TGF-β2 由神經元和星形膠質細胞表達，在自主細胞增殖中起著關鍵作用；TGF-β3 在上顎和肺組織中表達，并參與上皮-間充質的相互作用[58]。在體外，TGF-β能夠抑制單核細胞和巨噬細胞釋放刺激性介質，如 IL-1、TNF-α和 HMGB1，并刺激免疫抑制因子的產生，如可溶性 TNF 受體和 IL-1 受體拮抗劑。此外，TGF-β還能抑制 T 淋巴細胞功能：如 IL-2 分泌和 T 細胞增殖，促進調節 T 細胞的發育[59-61]。
目前，膿毒癥動物模型實驗和人類臨床研究均支持 TGF-β的抗炎作用，TGF-β參與調節膿毒癥炎癥反應，抑制促炎細胞因子釋放，抵御機體產生過度炎癥反應[62]。Perrella 等[63]報道了 TGF-β治療阻斷了內毒素誘導的低血壓，可能是通過抑制一氧化氮的降壓作用，提高了傷寒沙門菌內毒素誘導的膿毒性休克大鼠模型的生存率，并且在內毒素刺激后，TGF-β可降低血清中 TNF-α和 IL-1β水平的一半[64]。此外，與健康對照組相比，膿毒癥患者的 TGF-β水平升高[65]，但 TGF-β水平在膿毒癥進展早期就達到峰值，與疾病嚴重程度或預后沒有密切相關[66]，一般 TGF-β水平在 CLP 后 24 h 達到峰值，隨后下降[67]。Kumar 等[68]發現 TGF-β可能在膿毒癥誘導的心臟損傷中具有心臟保護作用，但也有研究發現 TGF-β在膿毒癥中能增加促炎細胞因子 TNF-α生成，并能夠促進肝急性期反應蛋白合成，促使大鼠發展為膿毒癥休克甚至死亡[69]。另外，Jude 等[70]首次證明了在慢性膿毒癥期間抑制 TGF-β通路可以在感染后的第 1 天保護膈肌免受損耗，在這項研究中還發現 TGF-β 超家族的成員可能在膿毒癥誘導后的最初幾個小時內具有抗炎作用，并且在病理的慢性階段具有很強的分解代謝作用，認為 TGF-β 在膿毒癥后的前 24 h 有保護作用。也有研究認為，TGF-β 的表達時間較長，可在入院后 17 d 檢測到，并且不同劑量的 TGF-β 可能發揮不同的調節作用，TGF-β 與膿毒癥預后相關[71]，這一點在王為[72]的研究中也有所證實，不同濃度的 TGF-β 對促炎細胞因子 TNF-α 的合成影響不同，小劑量 TGF-β，對 TNF-α 的合成無影響，當劑量達到一定程度后可抑制 TNF-α 的合成。de Pablo 等[73]發現，膿毒癥誘導的急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者中 TGF-β 濃度的進行性顯著增加，膿毒性休克和持續性 ARDS 的死亡患者的 TGF-β 濃度高于幸存者，認為測量血清 TGF-β 可以為確定 ARDS 患者抗纖維化治療的最佳時間提供更精確的標準。
7 小結與展望
膿毒癥一直是花費多、住院時間長、死亡率高的世界難題，對于全球醫務工作者和科研人員來說仍舊是巨大的挑戰，盡管對抗炎細胞因子經過了多年的深入研究，我們對于這么一個龐大的細胞因子網格的了解仍然知之甚少，對抗炎細胞因子的病理生理的了解也并不全面，而特異性的抗炎細胞因子在治療膿毒癥的臨床試驗也未成熟運用。部分抗炎細胞因子雖然表現出的作用好壞不一，但大部分表現為對機體的保護作用，減輕炎癥的組織損傷，降低死亡率，并且其中多數抗炎細胞因子能在臨床上預測患者預后及判斷病情進展。未來我們能否根據膿毒癥患者機體細胞因子濃度來考慮人為補充特定抗炎細胞因子，幫助機體維持細胞因子的動態平衡，并根據不同種類的抗炎細胞因子濃度來早期識別并準確判斷患者病情，了解膿毒癥患者體內的免疫狀態，以提高治愈率、改善預后，為膿毒癥患者免疫治療提供新思路。
利益沖突聲明：稿件作者與所涉及內容均不存在利益沖突。
膿毒癥是臨床上常見的急危重癥，在中國大陸地區重癥監護病房（intensive care unit，ICU）患者膿毒癥患者約占 20%，90 d 死亡率高達 35.5%，每年治療膿毒癥患者的費用約為 46 億美元[1]。20 多年來，通過對膿毒癥不斷深入研究，修訂了診斷標準及治療方案，但膿毒癥仍舊是全球急診及 ICU 患者死亡的主要原因之一。膿毒癥的發病機制十分復雜，早期階段的過度炎癥反應和細胞因子風暴是推動膿毒癥發展的關鍵因素，因此全身炎癥反應綜合征（system inflammatory response syndrome，SIRS）成為了最初的膿毒癥診斷標準，其認為感染啟動大量促炎細胞因子的釋放，導致發熱、血管通透性增加、組織損傷等，最終導致患者發生多器官功能障礙綜合征。但是，后來有研究發現，除促炎細胞因子外，機體還會產生內源性的抗炎反應并生成白細胞介素（interleukin，IL）-4、IL-10、IL-13 等抗炎細胞因子，抑制促炎細胞因子釋放，減少巨噬細胞激活，降低過度炎癥反應，保護正常細胞不受破壞。但當過量的抗炎細胞因子產生時，機體則處于代償性抗炎反應綜合征（compensatory anti-inflammatory response syndrome，CARS）的狀態，此時機體的免疫功能受到抑制，并增加感染的易患性。在 SIRS 與 CARS 經歷交替失衡后，機體就會出現混合型拮抗反應綜合征狀態，此時促炎、抗炎均處于亢進狀態，機體發生嚴重免疫混亂[2]。
多年來，大多研究著眼于膿毒癥的炎癥反應及促炎細胞因子的作用，對于抗炎細胞因子在膿毒癥中的作用并無系統性的描述。在復雜的炎性細胞網絡里，抗炎反應與促炎反應幾乎同時發生，抗炎細胞因子限制持續或者過度炎癥反應，亦或是過度的產生抑制了機體的免疫應答，從而導致機體抗感染能力下降，引發反復的感染。目前在多數膿毒癥動物研究中發現，抗炎細胞因子主要表達于不同器官的組織細胞，保護機體免受炎癥反應損害，甚至部分可以人為予以實驗動物補充抗炎細胞因子治療；而在膿毒癥臨床研究中，抗炎細胞因子在血漿中的升高更多的反映了炎癥過程的發生與演變，判斷患者病情進展以及用于預測患者預后，而不是單單反應感染的存在。為更加深入了解抗炎細胞因子在膿毒癥中的作用及變化情況，本文就抗炎細胞因子在膿毒癥中的研究進展作一綜述。
1 IL-4
IL-4 是一種多效性細胞因子，由成熟的輔助 T（helper T cell，Th）2 細胞、肥大細胞和嗜堿性細胞產生的一種相對分子質量為 20×103 的糖蛋白，可抑制單核細胞合成和分泌多種細胞因子，對促炎細胞因子的表達及釋放有明顯的抑制作用。通過抑制或阻斷單核細胞的衍生細胞因子腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、IL-1β、IL-6 的產生來減輕炎癥反應[3]；IL-4 也能夠影響 Th 細胞的分化，IL-4 的早期分泌導致 Th 細胞向 Th2 細胞分化，抑制 Th1 細胞分化，激活 Th2 細胞，隨后通過正反饋使 Th2 細胞繼續產生 IL-4 以加強 Th2 細胞分化[4]；此外還能介導肥大細胞的募集和激活，增強 B 細胞 CD23 和主要組織相容性復合體Ⅱ（major histocompatibility complexⅡ，MHCⅡ）類的表達，并刺激免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）E 抗體的產生[5]。同時，它也被證明可以抑制巨噬細胞的細胞毒活性、殺死寄生蟲和抑制巨噬細胞源性一氧化氮的產生[6]。
雖然已對 IL-4 在膿毒癥中的作用進行了廣泛的研究，但其在感染下的免疫作用十分復雜，至今仍未能研究透徹。與此同時，從這些研究結果中可見，IL-4 并非總是有益的，其早期濃度變化結果也各不相同，各種研究結果充斥著矛盾與爭議。如在動物實驗里，膿毒癥小鼠的肺組織中促炎細胞因子 TNF-α、IL-1β、IL-6 表達均明顯增高，抗炎細胞因子 IL-4 的表達卻無明顯改變[7]，而趙立等[8]的研究發現膿毒癥時 IL-4 在小鼠腸道相關淋巴組織中的表達明顯降低，特別是在致傷后 12 h 明顯低于致傷后 3 h。在膿毒癥動物中 IL-4 的增加會導致死亡率的增加[9]。對于動物實驗中不同種類的細菌所產生的研究結果也存在不同，在革蘭陰性細菌性肺炎的實驗模型中，IL-4 已被證明能增強肺組織中銅綠假單胞菌的清除[10]；而在革蘭陽性細菌感染模型中，IL-4 被發現作為金黃色葡萄球菌的一種生長因子，會導致全身性感染，并增加細菌性膿毒癥的致命性[11]。在臨床研究中同樣也存在著諸多爭議，有研究認為 IL-4 在預測早期死亡率（<48 h）的發生方面有很好的準確性[12]；但 Wu 等[13]的研究結果顯示在膿毒癥患者入院當天，IL-4 水平在存活者與死亡者中并沒有差異，但最后存活者的 IL-4 濃度明顯高于死亡者。
2 IL-5
IL-5 主要由 Th2 細胞產生，在嗜酸性粒細胞的分化和激活中起著關鍵作用，是一種最強的嗜酸性粒細胞趨化因子。人 IL-5 是一種二硫連接的同型二聚體，長度為 134 個氨基酸，相對分子質量為（40～45）×103。在結構上，人和小鼠的 IL-5 基因分別位于第 5 和第 11 號染色體，與粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）、IL-3 和 IL-4 的基因密切連鎖。除了嗜酸性粒細胞，IL-5 還可作用于 B 淋巴細胞，誘導 B 細胞的增生和分化，招募中性粒細胞和單核細胞，在對抗寄生蟲感染中發揮著重要作用，也參與了炎癥狀態（如哮喘），以及自身免疫和腫瘤進展過程[14-15]。
在膿毒癥相關的研究中發現，IL-5 主要起到保護機體的作用。在 Wei 等[16]的動物實驗中發現，使用盲腸結扎穿刺法（cecal ligation and puncture，CLP）可以誘導大鼠嚴重的肺組織損傷和肺水含量的增加，但在 CLP 大鼠中注射 IL-5 后，小鼠的肺損傷程度和含水量顯著降低，IL-5 可以通過調節免疫反應抑制炎癥來減輕肺損傷，并能夠降低 CLP 大鼠血清中促炎細胞因子的表達。據報道，IL-5 通過靶向單核細胞來保護小鼠免受盲腸結扎引起的膿毒癥，以避免肺損傷[17]。Hrusch 等[18]認為，IL-5 可能直接作用于肺組織的結構細胞（如上皮細胞或內皮細胞），以降低滲透性，從而使肺泡灌洗液中的嗜酸性粒細胞增加，紅細胞減少，保護肺組織免受損傷。同時，有研究表明 IL-5 可以通過負反饋調節來降低 Th1 和 Th2 細胞的活性，恢復和維持外周血中 CD4+/CD8+ 和 Th1/Th2 比率的平衡，并且 IL-5 可以降低 IL-6、TNF-α和高遷移率組蛋白 B1（high mobility group box 1 protein，HMGB1）的濃度，從而抑制膿毒癥引起的全身炎癥反應，減輕肺損傷[19]。Linch 等[20]發現，在小鼠膿毒癥發生后給予 IL-5 治療可顯著提高小鼠存活率，提示 IL-5 是一種有效的治療方法。但 Vucic 等[21]的研究發現，IL-5 對早產新生兒膿毒癥的早期檢測并沒有預測價值，這或許與新生兒的免疫系統發育不全有關系。
3 IL-10
IL-10 是一種相對分子質量為 35×103 的同源二聚體細胞因子，是經典的抗炎細胞因子，由多種類型的免疫細胞產生，如單核細胞、巨噬細胞、B 和T 淋巴細胞以及自然殺傷細胞[22]。它是一種有效的 Th1 細胞因子抑制劑，抑制促炎細胞因子如 TNF-α、IL-1、IL-6、γ 干擾素（interferon-γ，IFN-γ）和 GM-CSF 等的產生[23]，增強膿毒癥免疫抑制，促進膿毒癥的骨髓衍生抑制細胞發展[24]，在維持免疫穩態、預防免疫介導的炎癥疾病和對病原體所致的免疫反應方面發揮著至關重要的作用。在炎癥反應中，IL-10 在受刺激后 8 h 才可以測出，并于 12～24 h 后達高峰[25-26]。
盡管 IL-10 具有眾所周知的抗炎作用，但仍有研究認為其具有雙重功能，Mazer 等[27]研究認為 IL-10 在膿毒性微環境中能夠表現出促炎和抗炎雙重作用，其中 IL-10 的保護性研究如下：① 在動物實驗中，即使在小鼠被注入細菌脂多糖后 30 min 再予以 IL-10，IL-10 蛋白也能保護小鼠免于致死性膿毒癥[28]；② 在 CLP 時中和 IL-10 部分加劇了死亡率的升高[29]；③ 缺乏 IL-10 基因的動物在 10 d 的觀察期后表現出 100%的死亡率[30]；④ IL-10 作為一種抗炎反應的標志，其特異性的過量表達可改善膿毒癥患者預后[31]。盡管 IL-10 在多個動物實驗中有這些明顯的保護作用，但 IL-10 的作用在膿毒癥中并不總是有益的，目前，在關于膿毒癥患者 IL-10 的臨床研究里，大多都認為膿毒癥患者血漿中高 IL-10 水平與疾病的嚴重程度以及炎癥反應的大小相關，在膿毒癥患者的血漿中檢測到高水平的 IL-10 可能反映了這些患者的炎癥反應的嚴重程度或相對免疫抑制狀態[32-33]。van Dissel 等[34]在對 464 例社區獲得性感染的發熱患者的研究中顯示，高 IL-10/TNF 比值與致死性結局相關；這點與 Gogos 等[35]對 65 例嚴重膿毒癥患者的研究結果一致。Chuang 等[36]發現嚴重膿毒癥患者在疾病早期血清 IL-10 濃度增高與患者 48 h 死亡風險增加密切相關。而動物實驗研究顯示 CLP 后 12 h 抑制 IL-10 顯著提高了生存率[37]。在最新的研究中發現，與革蘭陽性細菌感染患者相比，革蘭陰性細菌感染患者早期血清 IL-10 水平下降，并認為可以作為膿毒癥早期快速判斷革蘭陽性菌或革蘭陰性菌感染的指標[38]。
4 IL-11
IL-11 由許多間葉細胞來源的細胞產生，包括滑膜細胞、軟骨細胞、成骨細胞、白細胞、成纖維細胞和上皮細胞，據報道，白細胞、成纖維細胞和上皮細胞是主要來源[39]。IL-11 相對分子質量為 23×103，是造血微環境中一個多功能的調節因子，Gp130 細胞因子家族的成員，與同為一個家族的促炎細胞因子 IL-6 不同，IL-11 被認為是一種抗炎細胞因子，直接作用于巨噬細胞和其他效應細胞[40]。IL-11 通常不會在系統循環中檢測到，而是在局部監測到，IL-11 可刺激漿細胞增殖及 T 細胞依賴的 B 細胞發育，促進巨核細胞的形成及成熟，提高外周血血小板數目；與 IL-3 和 IL-4 協同作用刺激休止期造血干細胞的增殖；影響紅細胞的生成及分化；調節肝細胞血漿蛋白基因的表達，并誘導急性期蛋白生成[41]。IL-11 作為增強 Th2 細胞產生細胞因子和 Th1 淋巴細胞的直接抑制劑，通過調節 CD4+T 細胞產生的細胞因子，限制輔助 T 細胞的分化，導致 IL-4 和 IL-19 增加，IFN-γ和 IL-12 減少，從而減輕炎癥組織損傷[42]。
在膿毒癥研究中發現 IL-11 可以加速血小板的恢復，也能夠顯著降低炎癥反應程度，降低伴有血小板減少的膿毒癥患者的死亡率[43]，并且 IL-11 能夠抑制促炎細胞因子 TNF-α和 IL-6 的表達，下調降鈣素原水平，但不影響白細胞和 C 反應蛋白水平。此外，它能夠促進小腸損傷的快速恢復，并在感染的動物模型中對炎癥進行反應[44]。在 Wan 等[43]的研究中觀察到，體內 IL-11 水平的升高保護了炎癥反應較輕和感染指標表達下降的患者，補充外源性 IL-11 可顯著提高血小板數量，抑制促炎細胞因子 TNF-α的表達，使 IL-11/IL-6 比值正常化，降低炎癥反應程度，最終降低 28 d 死亡率。Opal 等[44]研究證實，IL-11 可以維持胃腸道黏膜完整性，限制細菌內毒素和活細菌進入中性粒細胞減少的膿毒癥大鼠的體循環，并且通過予以實驗小鼠口服重組人 IL-11，證實其對實驗性中性粒細胞減少性膿毒癥具有保護作用。也有研究表明，重組人 IL-11 在體內可有效保護動物免受急性膿毒癥引起的肝損傷，通過治療也提高了細菌脂多糖誘導的急性膿毒癥大鼠的生存率[45]。但目前口服 IL-11 的益處是否可以轉化為膿毒癥患者的可行治療選擇，仍有待在未來的臨床試驗中得到證實。
5 IL-13
IL-13 主要由 Th2 細胞產生，是一個相對分子質量為 10×103、含 132 個氨基酸的非糖基化蛋白，其結構和生物學作用與 IL-4 有相似之處，人類 IL-13 基因在染色體上的堿基 DNA 序列與 IL-4 基因很接近，并且 IL-13 和 IL-4 共享一個共同的細胞受體[46-47]。IL-4 和 IL-13 在功能上的主要區別在于它們對 T 細胞的影響，IL-4 是 Th2 細胞分化、增殖和活性的主要調節因子，而 IL-13 對 T 細胞功能的影響小，可通過單核細胞下調 TNF、IL-1 和 IL-8 的生成，并對單核細胞和巨噬細胞表面分子的表達有影響。另外，IL-13 具有能上調單核細胞抗原的能力，還是一種體外有效的人類單核細胞和 B 細胞功能調節劑，可以誘導 B 細胞表達 CD23 并上調 MHCⅡ，并且對活化的 B 細胞也具有強大的促生長作用，誘導成熟 B 細胞合成 IgE[48]。張永紅等[49]發現在 T 細胞活化后 2 h，人 T 細胞的 IL-13 信使 RNA 表達即達到高峰，并可持續 72 h，IL-13 還能夠調節單核巨噬細胞形態的變化，下調促炎細胞因子和趨化因子的合成。有研究發現，IL-13 可以抑制 IgG 免疫復合物沉積后的肺部炎癥損傷，IgG 免疫復合物沉積后，外源性給予抗炎細胞因子到大鼠肺中，發現 IL-13 和 IL-10 的抑制炎癥反應活性最強，IL-4 和 IL-6 次之[50-51]。
對于 IL-13，早在 1996 年已被證明具有強大的抗炎特性。在膿毒癥的研究里，Baumhofer 等[52]在小鼠膿毒癥模型的實驗中，通過外源性 IL-13 治療減少了全身性 TNF 的產生來保護小鼠免受致命的膿毒癥損傷，證實了體內 IL-13 的抗炎特性。然而，在膿毒癥患者和注射低劑量內毒素的健康人的血漿中，IL-13 水平均沒有升高[53]。為此，Matsukawa 等[54]采用了 CLP 引起的感染性腹膜炎的小鼠模型，利用這個模型，研究發現 IL-13 在 CLP 后在肝、肺和腎等組織中快速表達，但在腹膜液或血清中都沒有發現該介質的水平升高，并且肝臟和腎臟中的 IL-13 水平分別在 CLP 后 4 h 和 8 h 達到峰值，在 48 h 仍保持升高，而肺中的 IL-13 水平隨時間的推移逐漸增加，表明在 CLP 誘導的腹膜炎的進化過程中，IL-13 水平僅在組織中增加，通過控制組織水平的特異性細胞因子和趨化因子的產生來調節器官特異性炎癥，而外源性 IL-13 治療能夠改變細胞因子的平衡，有利于體外和體內的抗炎作用，表明內源性 IL-13 通過調節 CLP 后的特異性器官、組織炎癥來發揮保護作用。Socha 等[55]發現，相比于非感染性 SIRS，在確診膿毒癥患者中 IL-13 顯著升高，它與中性粒細胞、淋巴細胞和單核細胞計數呈負相關關系，支持了 IL-13 的抗炎作用。并且在膿毒性休克患者中 IL-13/TNF-α的比例比膿毒癥患者高 4 倍[56]。
6 轉化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β
TGF-β是一種相對分子質量為 25×103 二硫連接二聚體蛋白，功能性 TGF-β由一個非活性前體產生，TGF-β具有 3 個等離子體：TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3，而每種亞型在體內都有獨特的功能[57]；在體外，這 3 種亞型都表現出重疊的特征：TGF-β1 是最常見的亞型，也是目前研究最普遍的一類，其存在于軟骨、骨、皮膚和軟骨內組織中，突出了其在生長和組織分化中的作用；TGF-β2 由神經元和星形膠質細胞表達，在自主細胞增殖中起著關鍵作用；TGF-β3 在上顎和肺組織中表達，并參與上皮-間充質的相互作用[58]。在體外，TGF-β能夠抑制單核細胞和巨噬細胞釋放刺激性介質，如 IL-1、TNF-α和 HMGB1，并刺激免疫抑制因子的產生，如可溶性 TNF 受體和 IL-1 受體拮抗劑。此外，TGF-β還能抑制 T 淋巴細胞功能：如 IL-2 分泌和 T 細胞增殖，促進調節 T 細胞的發育[59-61]。
目前，膿毒癥動物模型實驗和人類臨床研究均支持 TGF-β的抗炎作用，TGF-β參與調節膿毒癥炎癥反應，抑制促炎細胞因子釋放，抵御機體產生過度炎癥反應[62]。Perrella 等[63]報道了 TGF-β治療阻斷了內毒素誘導的低血壓，可能是通過抑制一氧化氮的降壓作用，提高了傷寒沙門菌內毒素誘導的膿毒性休克大鼠模型的生存率，并且在內毒素刺激后，TGF-β可降低血清中 TNF-α和 IL-1β水平的一半[64]。此外，與健康對照組相比，膿毒癥患者的 TGF-β水平升高[65]，但 TGF-β水平在膿毒癥進展早期就達到峰值，與疾病嚴重程度或預后沒有密切相關[66]，一般 TGF-β水平在 CLP 后 24 h 達到峰值，隨后下降[67]。Kumar 等[68]發現 TGF-β可能在膿毒癥誘導的心臟損傷中具有心臟保護作用，但也有研究發現 TGF-β在膿毒癥中能增加促炎細胞因子 TNF-α生成，并能夠促進肝急性期反應蛋白合成，促使大鼠發展為膿毒癥休克甚至死亡[69]。另外，Jude 等[70]首次證明了在慢性膿毒癥期間抑制 TGF-β通路可以在感染后的第 1 天保護膈肌免受損耗，在這項研究中還發現 TGF-β 超家族的成員可能在膿毒癥誘導后的最初幾個小時內具有抗炎作用，并且在病理的慢性階段具有很強的分解代謝作用，認為 TGF-β 在膿毒癥后的前 24 h 有保護作用。也有研究認為，TGF-β 的表達時間較長，可在入院后 17 d 檢測到，并且不同劑量的 TGF-β 可能發揮不同的調節作用，TGF-β 與膿毒癥預后相關[71]，這一點在王為[72]的研究中也有所證實，不同濃度的 TGF-β 對促炎細胞因子 TNF-α 的合成影響不同，小劑量 TGF-β，對 TNF-α 的合成無影響，當劑量達到一定程度后可抑制 TNF-α 的合成。de Pablo 等[73]發現，膿毒癥誘導的急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者中 TGF-β 濃度的進行性顯著增加，膿毒性休克和持續性 ARDS 的死亡患者的 TGF-β 濃度高于幸存者，認為測量血清 TGF-β 可以為確定 ARDS 患者抗纖維化治療的最佳時間提供更精確的標準。
7 小結與展望
膿毒癥一直是花費多、住院時間長、死亡率高的世界難題，對于全球醫務工作者和科研人員來說仍舊是巨大的挑戰，盡管對抗炎細胞因子經過了多年的深入研究，我們對于這么一個龐大的細胞因子網格的了解仍然知之甚少，對抗炎細胞因子的病理生理的了解也并不全面，而特異性的抗炎細胞因子在治療膿毒癥的臨床試驗也未成熟運用。部分抗炎細胞因子雖然表現出的作用好壞不一，但大部分表現為對機體的保護作用，減輕炎癥的組織損傷，降低死亡率，并且其中多數抗炎細胞因子能在臨床上預測患者預后及判斷病情進展。未來我們能否根據膿毒癥患者機體細胞因子濃度來考慮人為補充特定抗炎細胞因子，幫助機體維持細胞因子的動態平衡，并根據不同種類的抗炎細胞因子濃度來早期識別并準確判斷患者病情，了解膿毒癥患者體內的免疫狀態，以提高治愈率、改善預后，為膿毒癥患者免疫治療提供新思路。
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