引用本文： 曾小良, 張劍鋒. T淋巴細胞在膿毒癥相關急性呼吸窘迫綜合征中的作用研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2023, 22(3): 223-228. doi: 10.7507/1671-6205.202203050 復制
膿毒癥是宿主對感染反應失調而導致的危及生命的器官功能障礙[1]，是醫院負擔最重的疾病之一，也是住院死亡的主要原因，已成為世界范圍內主要的健康負擔。2017年，全球估計膿毒癥病例4890萬例，膿毒癥相關死亡病例1100萬例，占全球總死亡人數19.7%[2]。肺是膿毒癥最易累及的器官之一，約44%膿毒性休克患者發展為急性肺損傷（acute lung injury，ALI）[3]。急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）是指心源性以外的肺內肺外致病因素導致的急性、進行性缺氧性呼吸衰竭，以炎癥浸潤、彌漫性肺泡上皮細胞–肺泡毛細血管內皮細胞損傷、肺間質水腫和肺泡透明膜形成為主要病理特點。ARDS占ICU住院患者約10%，住院死亡率高達35%～46%[4]。既往膿毒癥相關ARDS免疫學研究多集中在先天免疫反應，而T淋巴細胞在其中的作用機制尚不完全清楚。本文就膿毒癥相關ARDS中T淋巴細胞的作用研究進展作一綜述。
1 膿毒癥相關ARDS病理生理學
肺泡作為肺部氣體交換單元由一層薄的肺泡–毛細血管屏障構成，維持氣液界面：（1）上皮細胞層［Ⅰ型肺泡上皮細胞（type Ⅰ alveolar epithelial cell，ATⅠ）和Ⅱ型肺泡上皮細胞（type Ⅱ alveolar epithelial cell，ATⅡ）］；（2）微血管內皮細胞層；（3）上皮和內皮表面之間的間隙。ARDS肺部損傷的中心概念是這一屏障損傷。膿毒癥相關ARDS可由肺部感染（直接肺損傷，如肺炎）或肺外感染（間接肺損傷，如腹腔感染）引起，從而導致肺泡–毛細血管屏障功能障礙：肺部感染引起的直接膿毒癥誘導的ARDS以肺泡上皮損傷為主要特點；而肺外感染引起的間接膿毒癥誘導的ARDS則以肺微血管內皮損傷為主要特點。研究表明，直接膿毒癥誘導的ARDS，肺部病原體激活上皮細胞和肺泡巨噬細胞先天免疫，中性粒細胞和單核細胞遷移和募集，釋放促炎介質［如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）、白細胞介素（interleukin，IL）-1β和IL-6］，肺泡–毛細血管屏障破壞，肺泡表面活性物質功能障礙，肺泡上皮細胞間連接改變，肺泡上皮細胞水腫、損傷或死亡。間接膿毒癥誘導的ARDS其發病機制尚不完全清楚。一方面，炎性介質/病原體通過血液循環進入肺部；另一方面，腸道屏障在其中也發揮著重要作用。膿毒癥期間細胞因子增加使腸道屏障破壞。腸道通透性增加，進而促進炎性介質釋放增多，炎性介質通過腸系膜淋巴管進入肺（“腸道淋巴”假說）導致肺損傷[5-7]。間接膿毒癥誘導ARDS肺微血管內皮細胞損傷、功能障礙：血管滲漏和水腫，血管擴張和收縮失衡，促炎介質表達增加（黏附分子、受體和信號轉導分子、活性氧等），促凝血和抗凝纖溶表型改變；內皮功能障礙相關生物標志物（如內皮素-1、血管緊張素轉換酶、血管緊張素轉換酶2、前列腺素，E-、L-和P-選擇素，血管內皮生長因子等）表達失常[8]。膿毒癥期間，病原體或毒素激活抗原提呈細胞（antigen presenting cell，APC），并將病原體相關的分子模式提呈給T細胞，T細胞激活后分泌多種炎癥介質，從而引起炎性級聯反應，中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞和淋巴細胞涌入增多，導致血管內皮功能障礙。肺微血管通透性增高，血漿滲入肺泡腔，導致肺水腫。炎癥反應激活白細胞釋放多種細胞炎性介質，誘導細胞凋亡和壞死，加重內皮細胞和上皮細胞損傷，進一步加重肺水腫，阻礙氣體交換和肺泡彌散功能[9]。
2 膿毒癥相關ARDS免疫學
膿毒癥是宿主對感染的反應失調。既往提出“失調”的雙相概念（即早期的過度炎癥、晚期出現的免疫抑制）已經過時。最新研究和觀念提出炎癥和免疫抑制同時發生而不是順序發生。促炎和抗炎細胞因子風暴可同時發生在感染的早期階段，促炎和抗炎平衡決定了是否出現過度炎癥或免疫抑制。過度炎癥和免疫抑制混雜、貫穿于膿毒癥病程，導致治療困難和較差的預后[10]。
膿毒癥所致ARDS是宿主對微生物病原體的炎癥反應，天然免疫（上皮細胞、內皮細胞、肺泡巨噬細胞、中性粒細胞、單核細胞等）和獲得性免疫（B淋巴細胞和T淋巴細胞）兩者相互調控，共同參與宿主免疫應答[11]。膿毒癥期間免疫細胞表型和功能發生巨大變化：在最初2～4天白細胞、中性粒細胞和單核細胞數量顯著增加，隨后迅速出現淋巴細胞減少和凋亡。存活的膿毒癥患者，盡管淋巴細胞數量在1個月內逐漸恢復正常，但仍存在免疫功能障礙[12]。本課題組通過生物信息技術研究發現：膿毒癥患者巨噬細胞、肥大細胞和中性粒細胞浸潤增加，B淋巴細胞、T淋巴細胞浸潤顯著減少；膿毒癥患者對細菌的防御反應、補體依賴性細胞毒性、典型糖酵解、缺氧誘導因子1信號通路、腫瘤壞死因子信號通路顯著上調，而IL-17、B細胞、T細胞受體信號傳導、Th1/Th2細胞分化、輔助性T細胞17（T helper cell 17，Th17）分化、T細胞受體信號通路顯著下調[13]。
3 T淋巴細胞在膿毒癥相關ARDS中的分化及其作用
當前膿毒癥相關ARDS研究主要集中在天然免疫細胞，而T淋巴細胞在其中的作用機制尚不完全清楚。近年來生物信息學技術篩查發現CD247、ZAP70、Ikbkb、MAPK14、FGR、LAT、ITK等TCR信號通路的重要基因與膿毒癥相關[13-14]，提示T淋巴細胞在膿毒癥中發揮重要作用。膿毒癥時期，細胞因子以及共刺激分子表達影響T淋巴細胞亞群的分化和功能，導致炎癥失衡，促進疾病進展。CD4輔助性T細胞是最重要的外周淋巴細胞亞群，它通過促炎細胞因子和細胞間的相互作用影響先天性和獲得性免疫細胞[15-16]。Th1淋巴細胞主要產生IL-2、干擾素-γ（interferon，IFN-γ）和TNF-α參與細胞免疫。Th2淋巴細胞主要產生IL-4、IL-5和IL-13參與體液免疫。Th17主要分泌IL-17A/F、IL-21、IL-22、IL-6、粒細胞–巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）和TNF-α等細胞因子，介導和參與免疫炎癥反應。調節性T細胞（regulatory T lymphocyte，Treg）主要分泌轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、IL-10等細胞因子，調控免疫耐受，發揮免疫調節作用[16-17]。Li等[18]研究表明IL-17信號通路與肺炎所致膿毒癥顯著相關；與對照組比較，肺炎所致膿毒癥患者和靜脈注射肺炎克雷伯菌誘導的肺炎源性膿毒癥模型大鼠Th17/Treg、Th1/Th2、M1/M2細胞比值升高；IL-6、TNF-α、IL-1β、IL-18、乳酸脫氫酶升高。Lei等[19]研究發現，與假手術組相比，盲腸結扎穿孔術（cecal ligation and puncture，CLP）膿毒癥模型小鼠外周血CD3+ T淋巴細胞占淋巴細胞百分比、CD4+ T淋巴細胞占CD3+ T淋巴細胞百分比均降低；CD4+ T淋巴細胞表達IFN-γ、IL-4和IL-17百分比上調。與健康對照人群相比，膿毒癥患Th1和Th17細胞比例上調，Th17細胞比例是28天死亡率的獨立預測因子[20]。Zhao等[21]研究顯示，膿毒癥相關ARDS患者血漿IL-17、IL-22高于健康人群；非存活患者第7天IL-17、IL-22高于存活患者，表明Th17介導的免疫反應與膿毒癥導致的ARDS不良預后相關；在小鼠急性肺損傷研究結果顯示：完全缺乏IL-17的小鼠不能募集和激活中性粒細胞，肺部炎癥明顯減輕。有學者研究發現Th17細胞參與巨噬細胞募集和激活[22]，破壞肺泡上皮細胞屏障[23]。Li等[24]研究表明與膿毒癥非ALI組相比，膿毒癥ALI患者Th17、Th22在CD4+ T淋巴細胞百分比升高；肺損傷預測評分、IL-6、IL-17和IL-22表達升高；膿毒癥ALI患者外周血Th22和Th17細胞顯著增加，可作為早期診斷膿毒癥誘導ALI的生物標志物。Treg細胞受IL-10調控，IL-10能減少炎癥因子（IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ）和趨化因子（單核細胞趨化因子-1、角質形成細胞衍生趨化因子）表達從而延長ARDS小鼠生存時間、減輕肺損傷[25]。研究發現姜黃素可促進CD4+ T細胞向Treg細胞分化，減少肺組織中性粒細胞、巨噬細胞浸潤，降低TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-17A、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）表達，減輕肺損傷[26]。
研究表明T淋巴細胞與肺微血管內皮細胞、肺泡上皮細胞相互作用，參與膿毒癥相關ARDS的免疫炎癥反應。循環中T淋巴細胞向炎癥部位遷移涉及到它們與血管內皮細胞的相互作用。Kumar[27]總結既往研究：炎癥狀態下T淋巴細胞與內皮細胞細胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）和CD18相互作用激活促炎癥因子。急性炎癥期IL-15、IL-12，E-和P-選擇素、ICAM-1和血管黏附蛋白-1參與外周血T淋巴細胞向內皮細胞遷移。吸入金黃色葡萄球菌腸毒素A的小鼠，血管通透性增加，出現肺損傷；肺內皮細胞激活、表型改變，同時伴隨T淋巴細胞啟動的炎癥事件[28]。Treg在膿毒癥相關ARDS肺部浸潤增加，并且與肺組織修復有關。Tan等[29]研究發現在體內耗竭Treg的LPS誘導ARDS小鼠模型中，Th1和Th17免疫應答受損，肺上皮和內皮細胞修復減弱。LPS誘導ALI的小鼠研究中，Treg缺失導致ATⅡ內基因表達改變，表明Treg在炎癥微環境中影響ATⅡ功能[30]。有研究證實了LPS誘導的ARDS小鼠Treg細胞增加；Treg缺失導致肺修復受損；IL-33通過轉移生長因子-β1促進肺部Treg細胞增值和活化來調節肺上皮再生[31]。
4 T細胞活化狀態、共信號分子表達調控膿毒癥相關ARDS免疫功能
T細胞激活依賴其表面T細胞受體（T-cell receptor，TCR）-CD3復合物。TCR識別抗原肽–主要組織相容性復合物（major histocompatibility complex，MHC），CD3將TCR識別的信號傳入細胞內，通過鈣調蛋白、MAPK和NF-κB信號通路進行傳導，進而活化NFAT、AP-1、NF-κB等轉錄因子，最終引起T細胞增殖活化、細胞因子產生和效應器功能。LCK、ZAP70、LAT是TCR信號通路關鍵調節點[32-33]。
T細胞最佳激活不僅需要TCR與MHC特異性結合提供第一信號，還需第二激活信號（共刺激信號）。第二信號必須在TCR連接時傳遞，促進T細胞活化；缺乏共刺激信號，T細胞反應失能，甚至凋亡。代表性的共刺激信號分子有CD28、ICOS、GITR、4-1BB、OX40；共抑制信號有CTLA-4、PD-1、BTLA、CD160。大多數共信號受體在T細胞上表達，配體在APC上表達，第二信號可能由APC和T細胞之間的相互作用提供[34]。B7作為共信號配體，屬于免疫球蛋白超家族， 多為跨膜糖蛋白，由B7-1、B7-2、B7-H1、B7DC、B7-H2、B7-H3、B7-H4、B7-H5、BTNL2、B7-H6和B7-H7組成，它們結構類似，在機體免疫中傳遞協同刺激信號。B7-1和B7-2分別與其受體CD28和CTLA-4相互作用，激活或抑制T細胞活化與增殖，調控T細胞狀態，進而調節機體免疫[35]。
研究表明，膿毒癥進程中T細胞表面共信號分子表達失衡，在調控機體免疫功能方面發揮著重要作用。膿毒癥時CD4+和CD8+ T細胞表面CD28表達降低，CD28激動劑可通過Treg細胞釋放IL-10提高免疫膿毒癥小鼠存活率[36]。LPS刺激后CD28在小鼠肺組織T細胞中表達下降，CTLA-4表達升高[37]。與健康對照人群比較，膿毒性休克患者外周血腫瘤壞死因子受體2陽性 Treg細胞中CTLA4表達增加，功能抑制[38]。針對T細胞表面共信號分子的靶點治療已在膿毒癥研究中不斷嘗試：一項臨床研究使用抗CD28抗體TGN1412治療健康人群導致了快速而嚴重的細胞因子風暴，提示過強的免疫反應會導致疾病惡化、甚至死亡[39]。CD28模擬肽AB103能減弱CD28信號，降低T細胞活化，減輕細胞因子反應，降低膿毒癥小鼠死亡率[40]，顯著改善壞死性軟組織感染者器官功能障礙和出院轉歸[41]。
5 TCR多樣性改變與膿毒癥疾病進程相關
TCR能特異性識別抗原多肽，啟動T細胞克隆激活，在機體抵御病原體感染方面發揮重要作用。一種TCR僅能特異性識別對應的抗原表位，TCR多樣性是機體對種類繁多的抗原產生特異性細胞免疫應答的分子基礎，同時防止病原體逃避機體細胞免疫應答。TCR分為TCRαβ和TCRγδ兩種類型，分別由α、β和γ、δ鏈組成。外周血中90%～95% T細胞表達TCRαβ，3%～10% T細胞表達TCRγδ。TCR的β和δ肽鏈編碼的基因由V、D、J、C基因組成；α和γ肽鏈編碼的基因由V、J、C基因組成。TCR多樣性機制主要涉及多胚系基因數（V、D、J、C基因）、組合多樣性、V-J重排、N序列插入等。T細胞在成熟過程中產生TCR基因序列高度多樣性，使免疫系統能夠適應環境的變化。TCR多樣性能作為多種疾病（如癌癥、自身免疫性疾病、艾滋病）進展的預測指標[42-43]。
有研究表明膿毒血癥患者TCR多樣性下降。Cheng等[44]對入住重癥監護室膿毒癥患者的全血進行RNA序列分析，免疫功能正常患者TCR多樣性高于免疫功能低下患者。黃循斌等[45]的高通量測序分析得出，膿毒癥新生兒TCR β鏈互補決定區3多樣性低于健康足月兒。Tomino等[46]研究發現膿毒性休克早期患者TCR多樣性和單核細胞人類白細胞抗原-DR表達減少，程序性死亡受體1（programmed cell death protein 1，PD-1）在CD4+ T淋巴細胞表達增加；感染性休克發生后，淋巴細胞持續顯著減少；觀察到第7天TCR多樣性和PD-1表達恢復正常。
6 T淋巴細胞凋亡是膿毒癥免疫功能衰竭的重要原因
淋巴細胞耗竭作為膿毒癥免疫抑制的關鍵事件，其機制尚未完全清楚。膿毒癥期間，持續的抗原負荷、極高水平的促炎和抗炎細胞因子為淋巴細胞衰竭提供了背景環境。細胞凋亡是淋巴細胞耗竭的重要原因，淋巴細胞大量耗竭導致免疫抑制，增加機會性感染和死亡風險[16, 47]。Cao等[47]總結既往研究指出：膿毒癥期間，類固醇、細胞因子（TNF-α、高遷移率族蛋白-1、FasL和熱休克蛋白），可通過caspase-8或Fas凋亡途徑來調節細胞凋亡。基因富集分析顯示，膿毒癥患者B細胞、T細胞受體信號傳導顯著下調，B淋巴細胞、T淋巴細胞浸潤顯著減少[13]。研究表明淋巴細胞耗竭、淋巴細胞凋亡與膿毒癥患者不良預后相關。Chen等[48]研究發現，與輕度和無膿毒癥相比，重度膿毒癥患者淋巴細胞計數較低；CD4+ T細胞中哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）和PD-1高表達，IFN-γ低表達是膿毒癥患者28天死亡率的獨立危險因素。Saito等[49]用盲腸漿液腹腔注射構造小鼠膿毒癥模型發現，與年輕膿毒癥小鼠比較，老齡化的膿毒癥小鼠T細胞衰竭更明顯，CD4+和CD8+ T細胞減少，T細胞和Treg上PD-1表達增加。Bai等[50]研究結果表明，mTOR通過負調控Akt–IRE1–JNK caspase 3信號傳導通路，介導CLP膿毒癥小鼠內質網應激誘導的CD4+ T細胞凋亡。T細胞表面共刺激和共抑制分子調控免疫反應，在膿毒癥誘導的獲得性免疫反應中起重要作用。膿毒癥時T細胞表面共抑制受體PD-1、CTLA-4表達增多，可誘導細胞衰竭和凋亡，抑制T細胞功能；通過阻斷PD-1、CTLA-4可減少T細胞凋亡，改善T細胞功能[51]。
7 免疫治療進展
近年來，細胞因子治療、免疫檢查點治療、生物靶向治療等免疫調節治療逐漸在膿毒癥相關ARDS研究中嘗試。近期研究表明，IL-7可以提高T細胞存活率、增殖、轉運和產生效應細胞因子的能力，臨床試驗結果顯示，IL-7在膿毒癥患者中具有良好的耐受性，并能改善T細胞數量和功能[52-53]。Treg細胞是治療ARDS的重要靶點。IL-35可抑制CLP誘導ARDS肺組織凋亡和NF-κB信號通路，增加脾臟和外周血Treg細胞比例；IL-35可促進CD4+ T細胞向Treg細胞分化而減輕ARDS，為ARDS治療提供了一種新的方法[54]。CD28能上調IL-22基因的表達和分泌，促進上皮細胞再生和屏障功能[55]。近年研究表明Th17細胞和氧化應激參與了ALI肺部炎癥。ITK抑制劑可逆轉Th17細胞和氧化應激的變化，減輕ALI氣道炎癥，可能是一種潛在的治療策略[56]。此外，PD-1是T細胞表面一種重要的免疫抑制分子，以PD-1為靶點的免疫調節對膿毒癥ARDS治療有重要的參考價值和意義。Lomas-Neira等[57]在CLP膿毒癥小鼠模型體內實驗、小鼠肺內皮細胞體外實驗的研究結果顯示：PD-1基因缺陷能提高小鼠存活率；PD-1和PD-L1基因缺陷能顯著降低BALF蛋白水平，減輕肺損傷；PD-1和PD-L1基因缺陷能改善肺內皮屏障功能。Nakamori等[10]總結近年來PD-1和PD-L1在膿毒癥的研究：2019年抗PD-1抗體“nivolumab”1b期臨床試驗評估結果顯示，膿毒癥患者服用“nivolumab”未發現細胞因子風暴不良事件。2019年另一項臨床試驗研究也證實，膿毒癥患者對抗PD-L1抗體BMS-936559的耐受性良好，未出現藥物誘導的高細胞因子血癥或細胞因子風暴不良事件，并且在較高劑量下，患者免疫狀態在28天內有一定程度的恢復。未來抗PD-1抗體有望成為膿毒癥免疫治療的靶點[10]。
8 展望
目前膿毒癥相關ARDS缺乏特異性治療手段，仍然是以抗感染、肺保護性通氣、支持治療為主。為提高治療成功率，臨床上應在膿毒癥早期識別危險因素，在病程不同階段全面評估患者免疫功能，結合臨床檢測指標綜合評估疾病預后，根據病情輕重程度，采取分層綜合治療和個體化治療。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
膿毒癥是宿主對感染反應失調而導致的危及生命的器官功能障礙[1]，是醫院負擔最重的疾病之一，也是住院死亡的主要原因，已成為世界范圍內主要的健康負擔。2017年，全球估計膿毒癥病例4890萬例，膿毒癥相關死亡病例1100萬例，占全球總死亡人數19.7%[2]。肺是膿毒癥最易累及的器官之一，約44%膿毒性休克患者發展為急性肺損傷（acute lung injury，ALI）[3]。急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）是指心源性以外的肺內肺外致病因素導致的急性、進行性缺氧性呼吸衰竭，以炎癥浸潤、彌漫性肺泡上皮細胞–肺泡毛細血管內皮細胞損傷、肺間質水腫和肺泡透明膜形成為主要病理特點。ARDS占ICU住院患者約10%，住院死亡率高達35%～46%[4]。既往膿毒癥相關ARDS免疫學研究多集中在先天免疫反應，而T淋巴細胞在其中的作用機制尚不完全清楚。本文就膿毒癥相關ARDS中T淋巴細胞的作用研究進展作一綜述。
1 膿毒癥相關ARDS病理生理學
肺泡作為肺部氣體交換單元由一層薄的肺泡–毛細血管屏障構成，維持氣液界面：（1）上皮細胞層［Ⅰ型肺泡上皮細胞（type Ⅰ alveolar epithelial cell，ATⅠ）和Ⅱ型肺泡上皮細胞（type Ⅱ alveolar epithelial cell，ATⅡ）］；（2）微血管內皮細胞層；（3）上皮和內皮表面之間的間隙。ARDS肺部損傷的中心概念是這一屏障損傷。膿毒癥相關ARDS可由肺部感染（直接肺損傷，如肺炎）或肺外感染（間接肺損傷，如腹腔感染）引起，從而導致肺泡–毛細血管屏障功能障礙：肺部感染引起的直接膿毒癥誘導的ARDS以肺泡上皮損傷為主要特點；而肺外感染引起的間接膿毒癥誘導的ARDS則以肺微血管內皮損傷為主要特點。研究表明，直接膿毒癥誘導的ARDS，肺部病原體激活上皮細胞和肺泡巨噬細胞先天免疫，中性粒細胞和單核細胞遷移和募集，釋放促炎介質［如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）、白細胞介素（interleukin，IL）-1β和IL-6］，肺泡–毛細血管屏障破壞，肺泡表面活性物質功能障礙，肺泡上皮細胞間連接改變，肺泡上皮細胞水腫、損傷或死亡。間接膿毒癥誘導的ARDS其發病機制尚不完全清楚。一方面，炎性介質/病原體通過血液循環進入肺部；另一方面，腸道屏障在其中也發揮著重要作用。膿毒癥期間細胞因子增加使腸道屏障破壞。腸道通透性增加，進而促進炎性介質釋放增多，炎性介質通過腸系膜淋巴管進入肺（“腸道淋巴”假說）導致肺損傷[5-7]。間接膿毒癥誘導ARDS肺微血管內皮細胞損傷、功能障礙：血管滲漏和水腫，血管擴張和收縮失衡，促炎介質表達增加（黏附分子、受體和信號轉導分子、活性氧等），促凝血和抗凝纖溶表型改變；內皮功能障礙相關生物標志物（如內皮素-1、血管緊張素轉換酶、血管緊張素轉換酶2、前列腺素，E-、L-和P-選擇素，血管內皮生長因子等）表達失常[8]。膿毒癥期間，病原體或毒素激活抗原提呈細胞（antigen presenting cell，APC），并將病原體相關的分子模式提呈給T細胞，T細胞激活后分泌多種炎癥介質，從而引起炎性級聯反應，中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞和淋巴細胞涌入增多，導致血管內皮功能障礙。肺微血管通透性增高，血漿滲入肺泡腔，導致肺水腫。炎癥反應激活白細胞釋放多種細胞炎性介質，誘導細胞凋亡和壞死，加重內皮細胞和上皮細胞損傷，進一步加重肺水腫，阻礙氣體交換和肺泡彌散功能[9]。
2 膿毒癥相關ARDS免疫學
膿毒癥是宿主對感染的反應失調。既往提出“失調”的雙相概念（即早期的過度炎癥、晚期出現的免疫抑制）已經過時。最新研究和觀念提出炎癥和免疫抑制同時發生而不是順序發生。促炎和抗炎細胞因子風暴可同時發生在感染的早期階段，促炎和抗炎平衡決定了是否出現過度炎癥或免疫抑制。過度炎癥和免疫抑制混雜、貫穿于膿毒癥病程，導致治療困難和較差的預后[10]。
膿毒癥所致ARDS是宿主對微生物病原體的炎癥反應，天然免疫（上皮細胞、內皮細胞、肺泡巨噬細胞、中性粒細胞、單核細胞等）和獲得性免疫（B淋巴細胞和T淋巴細胞）兩者相互調控，共同參與宿主免疫應答[11]。膿毒癥期間免疫細胞表型和功能發生巨大變化：在最初2～4天白細胞、中性粒細胞和單核細胞數量顯著增加，隨后迅速出現淋巴細胞減少和凋亡。存活的膿毒癥患者，盡管淋巴細胞數量在1個月內逐漸恢復正常，但仍存在免疫功能障礙[12]。本課題組通過生物信息技術研究發現：膿毒癥患者巨噬細胞、肥大細胞和中性粒細胞浸潤增加，B淋巴細胞、T淋巴細胞浸潤顯著減少；膿毒癥患者對細菌的防御反應、補體依賴性細胞毒性、典型糖酵解、缺氧誘導因子1信號通路、腫瘤壞死因子信號通路顯著上調，而IL-17、B細胞、T細胞受體信號傳導、Th1/Th2細胞分化、輔助性T細胞17（T helper cell 17，Th17）分化、T細胞受體信號通路顯著下調[13]。
3 T淋巴細胞在膿毒癥相關ARDS中的分化及其作用
當前膿毒癥相關ARDS研究主要集中在天然免疫細胞，而T淋巴細胞在其中的作用機制尚不完全清楚。近年來生物信息學技術篩查發現CD247、ZAP70、Ikbkb、MAPK14、FGR、LAT、ITK等TCR信號通路的重要基因與膿毒癥相關[13-14]，提示T淋巴細胞在膿毒癥中發揮重要作用。膿毒癥時期，細胞因子以及共刺激分子表達影響T淋巴細胞亞群的分化和功能，導致炎癥失衡，促進疾病進展。CD4輔助性T細胞是最重要的外周淋巴細胞亞群，它通過促炎細胞因子和細胞間的相互作用影響先天性和獲得性免疫細胞[15-16]。Th1淋巴細胞主要產生IL-2、干擾素-γ（interferon，IFN-γ）和TNF-α參與細胞免疫。Th2淋巴細胞主要產生IL-4、IL-5和IL-13參與體液免疫。Th17主要分泌IL-17A/F、IL-21、IL-22、IL-6、粒細胞–巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）和TNF-α等細胞因子，介導和參與免疫炎癥反應。調節性T細胞（regulatory T lymphocyte，Treg）主要分泌轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、IL-10等細胞因子，調控免疫耐受，發揮免疫調節作用[16-17]。Li等[18]研究表明IL-17信號通路與肺炎所致膿毒癥顯著相關；與對照組比較，肺炎所致膿毒癥患者和靜脈注射肺炎克雷伯菌誘導的肺炎源性膿毒癥模型大鼠Th17/Treg、Th1/Th2、M1/M2細胞比值升高；IL-6、TNF-α、IL-1β、IL-18、乳酸脫氫酶升高。Lei等[19]研究發現，與假手術組相比，盲腸結扎穿孔術（cecal ligation and puncture，CLP）膿毒癥模型小鼠外周血CD3+ T淋巴細胞占淋巴細胞百分比、CD4+ T淋巴細胞占CD3+ T淋巴細胞百分比均降低；CD4+ T淋巴細胞表達IFN-γ、IL-4和IL-17百分比上調。與健康對照人群相比，膿毒癥患Th1和Th17細胞比例上調，Th17細胞比例是28天死亡率的獨立預測因子[20]。Zhao等[21]研究顯示，膿毒癥相關ARDS患者血漿IL-17、IL-22高于健康人群；非存活患者第7天IL-17、IL-22高于存活患者，表明Th17介導的免疫反應與膿毒癥導致的ARDS不良預后相關；在小鼠急性肺損傷研究結果顯示：完全缺乏IL-17的小鼠不能募集和激活中性粒細胞，肺部炎癥明顯減輕。有學者研究發現Th17細胞參與巨噬細胞募集和激活[22]，破壞肺泡上皮細胞屏障[23]。Li等[24]研究表明與膿毒癥非ALI組相比，膿毒癥ALI患者Th17、Th22在CD4+ T淋巴細胞百分比升高；肺損傷預測評分、IL-6、IL-17和IL-22表達升高；膿毒癥ALI患者外周血Th22和Th17細胞顯著增加，可作為早期診斷膿毒癥誘導ALI的生物標志物。Treg細胞受IL-10調控，IL-10能減少炎癥因子（IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ）和趨化因子（單核細胞趨化因子-1、角質形成細胞衍生趨化因子）表達從而延長ARDS小鼠生存時間、減輕肺損傷[25]。研究發現姜黃素可促進CD4+ T細胞向Treg細胞分化，減少肺組織中性粒細胞、巨噬細胞浸潤，降低TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-17A、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）表達，減輕肺損傷[26]。
研究表明T淋巴細胞與肺微血管內皮細胞、肺泡上皮細胞相互作用，參與膿毒癥相關ARDS的免疫炎癥反應。循環中T淋巴細胞向炎癥部位遷移涉及到它們與血管內皮細胞的相互作用。Kumar[27]總結既往研究：炎癥狀態下T淋巴細胞與內皮細胞細胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）和CD18相互作用激活促炎癥因子。急性炎癥期IL-15、IL-12，E-和P-選擇素、ICAM-1和血管黏附蛋白-1參與外周血T淋巴細胞向內皮細胞遷移。吸入金黃色葡萄球菌腸毒素A的小鼠，血管通透性增加，出現肺損傷；肺內皮細胞激活、表型改變，同時伴隨T淋巴細胞啟動的炎癥事件[28]。Treg在膿毒癥相關ARDS肺部浸潤增加，并且與肺組織修復有關。Tan等[29]研究發現在體內耗竭Treg的LPS誘導ARDS小鼠模型中，Th1和Th17免疫應答受損，肺上皮和內皮細胞修復減弱。LPS誘導ALI的小鼠研究中，Treg缺失導致ATⅡ內基因表達改變，表明Treg在炎癥微環境中影響ATⅡ功能[30]。有研究證實了LPS誘導的ARDS小鼠Treg細胞增加；Treg缺失導致肺修復受損；IL-33通過轉移生長因子-β1促進肺部Treg細胞增值和活化來調節肺上皮再生[31]。
4 T細胞活化狀態、共信號分子表達調控膿毒癥相關ARDS免疫功能
T細胞激活依賴其表面T細胞受體（T-cell receptor，TCR）-CD3復合物。TCR識別抗原肽–主要組織相容性復合物（major histocompatibility complex，MHC），CD3將TCR識別的信號傳入細胞內，通過鈣調蛋白、MAPK和NF-κB信號通路進行傳導，進而活化NFAT、AP-1、NF-κB等轉錄因子，最終引起T細胞增殖活化、細胞因子產生和效應器功能。LCK、ZAP70、LAT是TCR信號通路關鍵調節點[32-33]。
T細胞最佳激活不僅需要TCR與MHC特異性結合提供第一信號，還需第二激活信號（共刺激信號）。第二信號必須在TCR連接時傳遞，促進T細胞活化；缺乏共刺激信號，T細胞反應失能，甚至凋亡。代表性的共刺激信號分子有CD28、ICOS、GITR、4-1BB、OX40；共抑制信號有CTLA-4、PD-1、BTLA、CD160。大多數共信號受體在T細胞上表達，配體在APC上表達，第二信號可能由APC和T細胞之間的相互作用提供[34]。B7作為共信號配體，屬于免疫球蛋白超家族， 多為跨膜糖蛋白，由B7-1、B7-2、B7-H1、B7DC、B7-H2、B7-H3、B7-H4、B7-H5、BTNL2、B7-H6和B7-H7組成，它們結構類似，在機體免疫中傳遞協同刺激信號。B7-1和B7-2分別與其受體CD28和CTLA-4相互作用，激活或抑制T細胞活化與增殖，調控T細胞狀態，進而調節機體免疫[35]。
研究表明，膿毒癥進程中T細胞表面共信號分子表達失衡，在調控機體免疫功能方面發揮著重要作用。膿毒癥時CD4+和CD8+ T細胞表面CD28表達降低，CD28激動劑可通過Treg細胞釋放IL-10提高免疫膿毒癥小鼠存活率[36]。LPS刺激后CD28在小鼠肺組織T細胞中表達下降，CTLA-4表達升高[37]。與健康對照人群比較，膿毒性休克患者外周血腫瘤壞死因子受體2陽性 Treg細胞中CTLA4表達增加，功能抑制[38]。針對T細胞表面共信號分子的靶點治療已在膿毒癥研究中不斷嘗試：一項臨床研究使用抗CD28抗體TGN1412治療健康人群導致了快速而嚴重的細胞因子風暴，提示過強的免疫反應會導致疾病惡化、甚至死亡[39]。CD28模擬肽AB103能減弱CD28信號，降低T細胞活化，減輕細胞因子反應，降低膿毒癥小鼠死亡率[40]，顯著改善壞死性軟組織感染者器官功能障礙和出院轉歸[41]。
5 TCR多樣性改變與膿毒癥疾病進程相關
TCR能特異性識別抗原多肽，啟動T細胞克隆激活，在機體抵御病原體感染方面發揮重要作用。一種TCR僅能特異性識別對應的抗原表位，TCR多樣性是機體對種類繁多的抗原產生特異性細胞免疫應答的分子基礎，同時防止病原體逃避機體細胞免疫應答。TCR分為TCRαβ和TCRγδ兩種類型，分別由α、β和γ、δ鏈組成。外周血中90%～95% T細胞表達TCRαβ，3%～10% T細胞表達TCRγδ。TCR的β和δ肽鏈編碼的基因由V、D、J、C基因組成；α和γ肽鏈編碼的基因由V、J、C基因組成。TCR多樣性機制主要涉及多胚系基因數（V、D、J、C基因）、組合多樣性、V-J重排、N序列插入等。T細胞在成熟過程中產生TCR基因序列高度多樣性，使免疫系統能夠適應環境的變化。TCR多樣性能作為多種疾病（如癌癥、自身免疫性疾病、艾滋病）進展的預測指標[42-43]。
有研究表明膿毒血癥患者TCR多樣性下降。Cheng等[44]對入住重癥監護室膿毒癥患者的全血進行RNA序列分析，免疫功能正常患者TCR多樣性高于免疫功能低下患者。黃循斌等[45]的高通量測序分析得出，膿毒癥新生兒TCR β鏈互補決定區3多樣性低于健康足月兒。Tomino等[46]研究發現膿毒性休克早期患者TCR多樣性和單核細胞人類白細胞抗原-DR表達減少，程序性死亡受體1（programmed cell death protein 1，PD-1）在CD4+ T淋巴細胞表達增加；感染性休克發生后，淋巴細胞持續顯著減少；觀察到第7天TCR多樣性和PD-1表達恢復正常。
6 T淋巴細胞凋亡是膿毒癥免疫功能衰竭的重要原因
淋巴細胞耗竭作為膿毒癥免疫抑制的關鍵事件，其機制尚未完全清楚。膿毒癥期間，持續的抗原負荷、極高水平的促炎和抗炎細胞因子為淋巴細胞衰竭提供了背景環境。細胞凋亡是淋巴細胞耗竭的重要原因，淋巴細胞大量耗竭導致免疫抑制，增加機會性感染和死亡風險[16, 47]。Cao等[47]總結既往研究指出：膿毒癥期間，類固醇、細胞因子（TNF-α、高遷移率族蛋白-1、FasL和熱休克蛋白），可通過caspase-8或Fas凋亡途徑來調節細胞凋亡。基因富集分析顯示，膿毒癥患者B細胞、T細胞受體信號傳導顯著下調，B淋巴細胞、T淋巴細胞浸潤顯著減少[13]。研究表明淋巴細胞耗竭、淋巴細胞凋亡與膿毒癥患者不良預后相關。Chen等[48]研究發現，與輕度和無膿毒癥相比，重度膿毒癥患者淋巴細胞計數較低；CD4+ T細胞中哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）和PD-1高表達，IFN-γ低表達是膿毒癥患者28天死亡率的獨立危險因素。Saito等[49]用盲腸漿液腹腔注射構造小鼠膿毒癥模型發現，與年輕膿毒癥小鼠比較，老齡化的膿毒癥小鼠T細胞衰竭更明顯，CD4+和CD8+ T細胞減少，T細胞和Treg上PD-1表達增加。Bai等[50]研究結果表明，mTOR通過負調控Akt–IRE1–JNK caspase 3信號傳導通路，介導CLP膿毒癥小鼠內質網應激誘導的CD4+ T細胞凋亡。T細胞表面共刺激和共抑制分子調控免疫反應，在膿毒癥誘導的獲得性免疫反應中起重要作用。膿毒癥時T細胞表面共抑制受體PD-1、CTLA-4表達增多，可誘導細胞衰竭和凋亡，抑制T細胞功能；通過阻斷PD-1、CTLA-4可減少T細胞凋亡，改善T細胞功能[51]。
7 免疫治療進展
近年來，細胞因子治療、免疫檢查點治療、生物靶向治療等免疫調節治療逐漸在膿毒癥相關ARDS研究中嘗試。近期研究表明，IL-7可以提高T細胞存活率、增殖、轉運和產生效應細胞因子的能力，臨床試驗結果顯示，IL-7在膿毒癥患者中具有良好的耐受性，并能改善T細胞數量和功能[52-53]。Treg細胞是治療ARDS的重要靶點。IL-35可抑制CLP誘導ARDS肺組織凋亡和NF-κB信號通路，增加脾臟和外周血Treg細胞比例；IL-35可促進CD4+ T細胞向Treg細胞分化而減輕ARDS，為ARDS治療提供了一種新的方法[54]。CD28能上調IL-22基因的表達和分泌，促進上皮細胞再生和屏障功能[55]。近年研究表明Th17細胞和氧化應激參與了ALI肺部炎癥。ITK抑制劑可逆轉Th17細胞和氧化應激的變化，減輕ALI氣道炎癥，可能是一種潛在的治療策略[56]。此外，PD-1是T細胞表面一種重要的免疫抑制分子，以PD-1為靶點的免疫調節對膿毒癥ARDS治療有重要的參考價值和意義。Lomas-Neira等[57]在CLP膿毒癥小鼠模型體內實驗、小鼠肺內皮細胞體外實驗的研究結果顯示：PD-1基因缺陷能提高小鼠存活率；PD-1和PD-L1基因缺陷能顯著降低BALF蛋白水平，減輕肺損傷；PD-1和PD-L1基因缺陷能改善肺內皮屏障功能。Nakamori等[10]總結近年來PD-1和PD-L1在膿毒癥的研究：2019年抗PD-1抗體“nivolumab”1b期臨床試驗評估結果顯示，膿毒癥患者服用“nivolumab”未發現細胞因子風暴不良事件。2019年另一項臨床試驗研究也證實，膿毒癥患者對抗PD-L1抗體BMS-936559的耐受性良好，未出現藥物誘導的高細胞因子血癥或細胞因子風暴不良事件，并且在較高劑量下，患者免疫狀態在28天內有一定程度的恢復。未來抗PD-1抗體有望成為膿毒癥免疫治療的靶點[10]。
8 展望
目前膿毒癥相關ARDS缺乏特異性治療手段，仍然是以抗感染、肺保護性通氣、支持治療為主。為提高治療成功率，臨床上應在膿毒癥早期識別危險因素，在病程不同階段全面評估患者免疫功能，結合臨床檢測指標綜合評估疾病預后，根據病情輕重程度，采取分層綜合治療和個體化治療。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。