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脓毒症免疫治疗的研究现状

2019-03-01吴健锋

医学研究生学报 2019年1期
关键词:胸腺肽免疫抑制安慰剂

吴健锋,裴 飞

0 引 言

脓毒症是由宿主应对感染的免疫反应紊乱所引起的一个高度复杂的综合征,也是急危重症患者常见的致死病因之一。随着拯救脓毒症运动(Surviving Sepsis Campaign, SSC)指南在临床诊治中的广泛开展[1],1h内使用抗生素、早期液体复苏和多种器官功能支持手段的规范应用已经让脓毒症的短期病死率下降到20%左右[2-3]。在最新的脓毒症3.0中,脓毒症被重新定义为感染后宿主免疫反应失调导致的危及生命的器官功能衰竭[4]。近年来,随着对于脓毒症病理机制的深入研究,免疫抑制被认为是脓毒症病理机制的中心环节[5]。目前,多种免疫药物(胸腺肽α1、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子等)的临床研究初步表明免疫治疗将会为脓毒症治疗带来新希望。因此,文章从固有免疫抑制和适应性免疫抑制以及免疫调理联合抗炎等方面介绍脓毒症的治疗。

1 固有免疫抑制治疗

1.1干扰素γ干扰素γ(interferon-gama, IFN-γ)是由T淋巴细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞等免疫细胞分泌的一种具有多种免疫功能的细胞因子。在体内,IFN-γ可以上调病原识别受体进而有利于抗原提呈细胞完成抗原信息的呈递,抑制T淋巴细胞凋亡以及激活吞噬细胞的吞噬和杀菌能力,逆转脓毒症患者单核细胞表面人白细胞抗原(monocyte human leukocyte antigen,mHLA)DR的表达降低[6]。1991年, IFN-γ治疗慢性肉芽肿患者的临床研究就已经开展[7],这项研究的主要研究结果是IFN-γ(0.2 mg/mL,3次/周,12个月)或安慰剂治疗后,慢性肉芽肿患者在1年的观察时间窗内出现首次严重感染的时间。结果发现,与安慰剂组相比,IFN-γ治疗组在研究窗内出现严重感染的患者更少(治疗组14/63,安慰剂组30/65,P=0.002)。

随后,有研究又发现IFN-γ还可用于治疗脓毒症患者。1997年,Docke等[8]首先在体外实验中发现IFN-γ作用于经LPS刺激的单核细胞可以增加肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-alpha, TNF-α)的分泌增加和mHLA-DR表达的升高。近年来,一项随机、双盲、安慰剂对照的研究旨在观察IFN-γ和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte macrophage-colony stimulating factor, GM-CSF)在治疗脓毒症中的疗效[9],结果发现在访视点2,安慰剂组志愿者循环中促炎因子TNF-α和抗炎因子白细胞介素-10(interleukin-10, IL-10)的浓度分别下降了60%和39%,与对照组相比,IFN-γ组在第7天访视期间的TNF-α浓度未显着减弱,而IL-10却下降的更加显著。此外,IFN-γ组志愿者外周血中单核细胞表面mHLA-DR的表达也相应的从治疗前的83%升高到98%。可见,IFN-γ可以通过刺激免疫细胞生成促炎因子,增强单核细胞的抗原提呈功能来逆转脓毒症中的免疫麻痹。尽管如此,目前的研究只能初步证明IFN-γ可能会在脓毒症免疫抑制的治疗中有较好的疗效,仍需要更多的临床研究来证实其疗效。

1.2粒细胞巨噬细胞集落刺激因子粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte macrophage-colony stimulating factor, GM-CSF)是一种具有免疫刺激作用的生长因子,最初的研究认为它可以通过刺激骨髓前体细胞向粒细胞和巨噬细胞分化并形成集落。后来发现GM-CSF是一个多功能的细胞因子,可以通过诱导中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞等多种免疫细胞的增殖和分化而发挥免疫调节作用[5]。

近年来,多项GM-CSF治疗脓毒症的临床试验相继开展。Presneill 等[10]针对脓毒症伴有呼吸功能障碍患者开展了一项小样本的临床研究,结果发现静脉使用小剂量GM-SCF(3 mg/kg)治疗后的患者,氧合指数较安慰剂组改善的更加明显,肺泡内中性粒细胞和巨噬细胞数目也进一步减少,但两组患者在30 d生存率和器官功能衰竭数目的差异均并无统计学意义(P>0.05)。Orozco等[11]也将GM-CSF用于治疗非外伤腹腔感染的脓毒症患者,结果显示治疗组的抗生素使用时间和平均住院时间较对照组明显缩短,感染相关的并发症也有所减少,但两组在院内病死率上差异无统计学意义(P>0.05)。2009年,Meisel等[12]采用mHLA-DR作为治疗起始的评估指标,对严重脓毒症患者进行GM-CSF免疫增强治疗取得了成功,研究者将严重脓毒症合并免疫麻痹状态的患者(连续2 d mHLA-DR<8000 mAb/Cell)随机分为GM-CSF治疗组和等渗盐水对照组,结果发现GM-CSF治疗组在治疗24 h后所有的患者mHLA-DR水平均明显上升,而等渗盐水对照组仅有15.8%的患者上升;同时,治疗组APACHE-Ⅱ评分下降更快,呼吸机使用时间、住院时间和重症监护室(intensive care unit, ICU)入住时间也明显缩短。2011年,Bo等[13]将12项G-CSF和GM-CSF治疗脓毒症患者的研究进行了Meta分析,共纳入2380例脓毒症患者,结果发现G-CSF和GM-CSF并不能改善脓毒症患者的28 d生存率,这可能与入组患者脓毒症发病时间不一、免疫状态不同相关,分析发现GM-CSF可增加感染灶的清除。可见,过去临床研究并未发现GM-CSF可改善脓毒症患者的预后,但其在增强病灶清除率和降低继发感染发生率上显现出一定的作用。

目前,一项大样本量的多中心、随机、双盲、安慰剂对照的临床试验 (NCT02361528)已经开始。这一研究将选择免疫麻痹的脓毒症患者作为受试者,并且以28 d内ICU获得性感染发生率作为这项研究的主要终点事件,该试验旨在证实GM-CSF对于感染病灶的清除和减少继发感染的疗效,其结果将会成为GM-CSF是否可以使脓毒症患者获益提供更加丰富的临床证据。

1.3免疫球蛋白静脉免疫球蛋白(intravenous immunoglobulin, IVIG)可通过中和细菌内毒素和外毒素,刺激血清杀菌活性和增加抗炎介质来调节脓毒症的免疫反应。2007年的SBITS研究是第一项大样本IVIG治疗脓毒症的临床研究[14],该研究随机将患者分成安慰剂对照组(n=303)和IVIG治疗组(n=321),IVIG组在入组当天给予IgG 0.6 g/kg,次日则给予0.3 g/kg,结果发现两组患者的28 d病死率差异无统计学意义(P>0.05)[15]。2008年,ESSICS研究纳入了218例心脏外科术后严重炎症反应综合征的患者(n=218),研究者随机将患者分成白蛋白对照组(0.1%白蛋白)和IVIG治疗组(10%IgG),白蛋白对照组在入组当天给予6 mg/kg的白蛋白,在入组后第1天给予3 mg/kg的白蛋白,而治疗组的给药同SBTIS研究,研究最终结果显示两组患者的28 d死亡率差异无统计学意义(P>0.05)。这两项早期研究的结果均证明IVIG并不能改善脓毒症患者的生存预后。随后,INSTINCT研究在皮肤软组织感染患者中同样发现静脉IVIG并不能降低患者180 d病死率[16]。Iizuka等[17]通过一项大样本的回顾性配对研究也证明使用低剂量IgG治疗脓毒症和脓毒性休克患者并不能改善患者病死率。多项临床研究均未在IVIG治疗脓毒症中证明其疗效。

接着,有研究在使用IgG的基础上加用IgM进行免疫球蛋白联合治疗。Hentrich等[18]在CCM上发表的一项关于静脉使用富含IgG、IgM以及IgA(IVIGMA)的免疫球蛋白组合治疗脓毒症患者的研究。该研究共纳入了211例化疗后伴有中性粒细胞减少的脓毒症患者。治疗组患者在72 h内接受1300 mL的IVIGMA治疗,对照组则在72 h内接受等体积的5%白蛋白,结果发现两组间的28 d病死率差异无统计学意义(P>0.05)。

2013年,Cochrane对IVIG和免疫球蛋白IgG联合IgM治疗脓毒症进行了荟萃分析,在10项IVIG治疗的研究中共纳入了1430例患者,结果发现IVIG组患者在28~180 d的病死率为29.6%(RR:0.81, 95%CI:0.70~0.93),安慰剂组为36.5%。IVIGM的研究中(n=528例),IVIGM组28~60 d的病死率为24.7%(RR:0.66, 95%CI:0.51~0.85),安慰剂组为37.5%。近期,Laupland等[19]发现IVIG可降低患者病死率(OR:0.66, 95% CI:0.53~0.83),进行亚组分析IVIG(OR:0.96,95% CI:0.71~1.3)却不能得到相同的结论。

总之,目前关于IVIG和IVIGM的研究大多数样本量偏小、偏倚风险较高,几个大型的RCT研究都未能证明免疫球蛋白可改善脓毒症患者的病死率。因此,SSC指南不推荐脓毒症患者使用免疫球蛋白;而IVIGM需要更多高质量的临床研究来进一步证明它在脓毒症治疗中的疗效。

IFN-γ作为一种细胞因子可以改善脓毒症患者的免疫抑制,但是需要特别注意的是该药有可能诱导过度的炎症反应,因此在未来临床上的应用可能受到严格的限制。GM-CSF可以通过刺激粒细胞和单核-巨噬细胞的活化而改善脓毒症固有免疫抑制,对于本身已有粒细胞和单核细胞数目增多的大多数脓毒症患者是否适用仍有待进一步研究。另外,IVIG的使用时机、剂量和疗程仍需探讨。

2 适应性免疫抑制治疗

2.1IL-7脓毒症的病理生理特点之一就是淋巴细胞的凋亡和CD4+和CD8+T淋巴细胞的耗竭。IL-7作为一种抗细胞凋亡的常见γ链细胞因子,对淋巴细胞的增殖和存活至关重要[20]。它可以诱导活化和非活化T淋巴细胞的增殖,抑制其凋亡,从而逆转脓毒症病程中淋巴细胞的减少[20-21]。IL-7调节脓毒症诱导的免疫抑制的机制包括:诱导T淋巴细胞增殖、抑制淋巴细胞凋亡以及增加黏附分子地表达以促使免疫细胞更好地游走和趋化。因此,人们开始探究IL-7在改善脓毒症免疫抑制中的治疗作用。临床前研究发现IL-7对严重的脓毒症小鼠有明显的保护性作用[22-23]。对脓毒症患者的T淋巴细胞进行体外IL-7治疗后发现,IL-7促进T淋巴细胞的增殖和IFN-γ的分泌,间接地证明了IL-7能够逆转人类脓毒症中淋巴细胞的功能紊乱[21]。

近期,全球第一项验证IL-7治疗脓毒症患者疗效的临床试验已经完成并正式发表[24],该研究纳入了法国和美国的27名脓毒性休克和严重淋巴细胞减少患者。这些患者随机接受重组人IL-7(CYT107)或安慰剂治疗4周,研究的主要目的是确定CYT107在脓毒症治疗中逆转淋巴细胞减少的能力及其安全性。结果发现CYT107耐受性良好,没有诱导细胞因子风暴或炎症或器官功能障碍恶化;并且CYT107治疗后绝对淋巴细胞计数和循环中CD4+和CD8+T淋巴细胞数目较基础状态增加3~4倍,并且可以在治疗后持续数周。此外,CYT107还可增加T淋巴细胞增殖和活化能力。可见,通过恢复适应性免疫,逆转CD4+和CD8+T淋巴细胞的耗竭,CYT107为脓毒症的治疗带来了新的希望。在此基础上,随后必然会有更大样本量的多中心临床研究来进一步验证IL-7在治疗脓毒症中的疗效,这也将会更进一步地推进适应性免疫缺陷免疫辅助治疗在脓毒症中的深入研究。

2.2胸腺肽α1胸腺肽α1是一种天然分泌的小分子物质,主要由胸腺分泌。1972年,Goldstein等[25]首次从胸腺Ⅴ肽提取出胸腺肽α1并对其特征进行了描述。胸腺肽α1作为调节因子在固有免疫系统和适应性免疫系统中均可发挥作用。它不仅可以活化DC细胞,增强Th1细胞的抗真菌作用,而且能够激活巨噬细胞胞内MAPK转录信号通路[26],增强巨噬细胞的杀菌能力。同时,胸腺肽α1还可增加IL-12、IL-2、IFN-α和IFN-γ的释放而具有抗菌作用,并且还能增加IL-10分泌来控制炎症反应。

目前,胸腺肽α1被用于治疗与免疫紊乱有关的疾病,包括乙肝病毒感染、某些癌症以及作为疫苗强化剂。近年来中国已经进行了多项关于胸腺肽α1治疗脓毒症的临床研究[27]。2007年,一项纳入了42例脓毒症患者的随机对照研究发现[28],使用胸腺肽α1治疗(1.6 mg,2次/d,持续7 d)的脓毒症患者28 d病死率较对照组明显下降(P<0.01),并且治疗组患者的机械通气时间和住ICU时间均得到减少。樊举兵等[29]纳入120例老年脓毒症患者(≥60岁)的研究同样也发现胸腺肽α1治疗可以改善脓毒症患者的院内病死率。2013年,吴健锋等[30]完成了一项纳入361例脓毒症患者的多中心随机对照研究(ETASS研究),旨在探讨胸腺肽α1在治疗脓毒症中的疗效和安全性,所有患者被随机分配至对照组(n=180)和胸腺肽α1组(n=181),治疗组接受7 d疗程的治疗(1.6 mg 胸腺肽α1,12 h/次,持续5 d;接着,1.6 mg 胸腺肽α11次/d,持续2 d),结果发现胸腺肽α1组和对照组在28 d内的全因死亡率分别是26.0%和35.0%(P<0.05);与对照组相比,胸腺肽α1治疗组患者的mHLA-DR改善更加明显,结果提示胸腺肽α1与传统脓毒症的治疗策略联合应用可能有效地改善严重脓毒症人群的临床结局。一篇纳入19个随机对照临床研究的荟萃分析也提示胸腺肽α1可以改善脓毒症患者的预后,但纳入分析的研究样本量过少,且多数研究并未涉及到病死率的数据。因此,我们仍需要大样本的多中心研究来进一步验证其在治疗脓毒症中的疗效。

近期,我们正在开展一项胸腺肽α1治疗脓毒症的多中心随机双盲对照研究(NCT02867267),目前正在募集受试者,预计纳入超过1000例脓毒症患者。该研究不仅基于前期研究结果以受试者年龄进行分层,而且以mHLA-DR, Treg作为评估患者免疫状态的指标,希望通过大样本的临床研究为胸腺肽α1脓毒症的治疗提供更加充分的临床证据。

2.3抗PD-L1抗体抗PD-L1(programmed death ligand 1)抗体和抗PD-L1抗体作为抑制性免疫检查点的抗体能够恢复T淋巴细胞的功能,因而被认为是脓毒症的潜在治疗方案。目前PD-1和PD-L1的单克隆抗体已被开发作为癌症的治疗手段并允许进入临床。Huang等[31]在2009年的研究发现巨噬细胞表面PD-1的表达与免疫功能紊乱有关,当阻断PD-1的表达后,脓毒症小鼠的病死率可得到明显改善。Zhang等[32]的研究发现使用抗PD-L1抗体阻断盲肠结扎穿孔小鼠的PD-L1的作用后,小鼠淋巴细胞凋亡减少,单核细胞功能紊乱也得到逆转,并且脓毒症休克患者体内PD-1和PD-L1的表达升高与脓毒症的病死率、继发感染发生率呈正相关。Chang等[33]利用CLP方法给脓毒症小鼠造模后,3 d再给予尾静脉注射白色念珠菌,制作脓毒症二次打击模型。造模成功48 h后使用抗PD-1抗体和抗PD-L1抗体阻断PD-1/PD-L1通路,结果发现二次打击的脓毒症小鼠死亡率下降[33],随后,Chang等[33]又利用抗PD-1抗体和抗PD-L1抗体在体外作用于脓毒症患者的外周血单个核细胞发现了与脓毒症小鼠模型中相同的结果。可见,脓毒症患者体内PD-1/PD-L1的激活可导致T淋巴细胞凋亡增加, Treg细胞比例增加。因此,阻断PD-1/PD-L1通路将有助于降低继发感染发生率,改善脓毒症患者预后。近期,抗PD-L1抗体治疗脓毒症的Ⅰ期临床试验(NCT02576457)已经结束,该研究结果将会证明抗PD-L1抗体在治疗脓毒症中的初步疗效和安全性。

IL-7、胸腺肽α1均可以通过刺激淋巴细胞激活改善脓毒症适应性免疫抑制,而抗PD-L1抗体通过拮抗PD-1/PD-L1通路同样也可以有助于逆转T淋巴细胞免疫抑制。目前几项正在进行的大样本临床研究将会进一步验证这些适应性免疫调理药物的疗效。

3 免疫调理联合抗炎治疗

脓毒症的全身炎症反应和细胞免疫抑制并不是独立的两个部分,在很多脓毒症患者体内它们会同时存在。近年来,持续炎症反应、免疫抑制和分解代谢综合征(persistent inflammation, immunosuppression, and catabolic syndrome, PICS)作为一种新的概念被大家熟知[34]。PICS的临床诊断主要包括以下几个方面[34-35]:①住院时间延长超过14 d;②持续炎症反应:C反应蛋白持续>150 μg/dL;③免疫抑制:淋巴细胞总数<0.8×109/L;④分解代谢增加:住院期间体重下降超过10%或者体重指数<18,肌酐升高指数<80%,视黄醇结合蛋白<10 μg/dL,白蛋白<3 mg/dL,前白蛋白<30 mg/dL等。PICS概念的提出让我们看到单独进行抗炎治疗或者免疫调理治疗可能是不恰当的。

近年来,我国学者率先提出同时进行抗炎与细胞免疫调理治疗或许有利于改善脓毒症患者的预后。2007年,中国脓毒症免疫调理治疗临床研究协作组完成一项联合乌司他丁和胸腺肽α1治疗脓毒症的多中心随机双盲对照研究[36],该试验分为两个阶段,共纳入433例脓毒症患者。第一阶段(n=91)治疗组患者接受乌司他丁10万U/次,3次/d,1.6 mg胸腺肽α1,1次/d;第二阶段(n=342)治疗组患者接受乌司他丁(20万U/次,1次/d)和1.6 mg胸腺肽α1(2次/d)。结果显示第一阶段两组间28 d病死率未见明显差异,而第二阶段发现联合治疗可显著降低脓毒症患者28 d病死率(P<0.01)和90 d病死率(P<0.01)。同时还发现联合治疗可降低APACHEⅡ评分和增加m HLA-DR的表达。2009年,两项临床研究也得到同样的结果,Chen等[37]研究发现联合乌司他丁和胸腺肽α1治疗的患者(n=59)较对照组(n=55)改善脓毒症患者28 d生存率(P>0.05)、60 d生存率(P<0.05)和90 d生存率(P<0.05)。苏磊等[38]研究显示治疗组(n=242)28 d病死率较对照组(n=114)明显降低(P<0.05)。2016年,Feng等[39]分析显示,乌司他丁联合胸腺肽α1治疗可以降低脓毒症患者28 d病死率(P<0.01)和90 d病死率(P<0.01)。可见,免疫调理联合抗炎治疗在脓毒症患者中初步获得成功。

脓毒症有可能同时存在持续炎症反应和免疫抑制,免疫调理联合抗炎治疗初步给出了解决这一复杂免疫状态的治疗方案。但是如何识别和确认这一复杂的免疫紊乱状况是临床上一个巨大的挑战。

4 展 望

随着近年来免疫治疗研究的迅猛发展,可供选择的免疫治疗药物也将会越来越多,关于脓毒症免疫治疗的临床研究也将随之增加。从目前的研究结果可以发现不论是免疫调理还是联合的抗炎治疗都有可能逆转脓毒症免疫抑制,改善预后。因此,免疫调理治疗为脓毒症治疗带来新的曙光。但是考虑到脓毒症本身高度异质性的特点,对于所有脓毒症患者都进行免疫治疗可能是不可取的,我们需要对不同的患者进行个体化的免疫调理治疗。随着“组学”等技术的应用和发展,我们未来可以实现对脓毒症患者进行分型或分期。因此,个体化治疗将会成为未来脓毒症免疫治疗的必经之路。

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