余泽伟 孙 健

1.绍兴文理学院医学院，浙江绍兴 312000；2.绍兴文理学院附属第一医院呼吸内科，浙江绍兴 312000

脓毒症致急性器官功能障碍居重症监护病房患者死亡原因的首位，其起病急骤且发展迅猛，具有发病率高、治疗费用昂贵、病死率高等特点，显著增加全球疾病负担，因此，2017 年世界卫生组织将脓毒症列为全球卫生优先事项[1]。脓毒症的发病机制尚未明确，目前研究显示，免疫抑制诱发的顽固性感染是导致脓毒症高病死率的根本原因。此外，脓毒症具有高度异质性，且临床治疗变异性高，目前仅依靠抗生素、液体复苏和器官支持治疗，尚难以降低患者中远期病死率。因此，进一步探索脓毒症免疫抑制的机制，寻找更有效、更精准的治疗方法，有着极其重要的现实意义。

细胞自噬是真核生物对自身细胞内废弃的细胞器、侵犯的微生物等，通过溶酶体机制进行降解、再循环的过程，其同时参与免疫应答、炎症反应及细胞增殖等多种重要的生理过程，维持内环境稳态，常常被认为是一种细胞保护性程序[2]。自噬还具有恢复免疫细胞功能的潜力[3]。研究显示，脓毒症晚期自噬功能紊乱可能是导致脓毒症引发免疫抑制的主要原因[4]。因此，进一步探索自噬在脓毒症晚期免疫抑制中的作用机制，可能成为治疗脓毒症的新靶点之一。

1 脓毒症与宿主免疫

新的脓毒症指南定义，脓毒症是因感染引发的宿主本身免疫功能失调而导致多器官功能衰竭，该定义将感染、免疫功能失调、多器官功能衰竭联系在一起，强调三者之间的递进关系，其中脓毒症的主要环节为宿主免疫反应失调[5]。

1.1 脓毒症的病程与机体免疫状态的关系

当机体处于各种内源性或外源性应激时，会触发一系列的免疫应答反应[6]。研究表明，宿主可通过模式识别受体（pattern–recognition receptor，PRR）识别各种有害抗原，启动一系列下游信号分子，刺激免疫细胞释放大量白细胞介素（interleukin，IL）–1β、肿瘤坏死因子–α（tumor necrosis factor–alpha，TNF–α）等炎症介质。同时，抗原呈递细胞（antigen presenting cell，APC）通过PRR 识别外源性抗原，与APC 表面表达的主要组织相容性复合体Ⅱ（major histocompatibility complex Ⅱ，MHCⅡ）结合形成抗原肽–MHCⅡ复合体，协同共刺激分子一起呈递给CD4+T 淋巴细胞，使其活化并释放更多细胞因子形成“炎症细胞因子风暴”，致使炎症扩散及组织损伤，并最终引发全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）；随后，促炎反应激活调节性T 细胞（regulatory T cell，Tr 细胞），释放转化生长因子–β（transforming growth factor–beta，TGF–β）、IL–10，及髓系来源抑制细胞（myeloid–derived suppressor cell，MDSC）[7]、儿茶酚胺[8]等抑制CD4+和CD8+T 淋巴细胞功能。随即细胞凋亡相关信号通路被激活，淋巴细胞群相继凋亡，且可降低单核细胞表面人类白细胞抗原–DR（human leukocyte antigen–DR，HLA–DR）的表达[9]，诱发免疫麻痹[10]，引发代偿性抗炎反应综合征（compensatory anti–inflammatory response syndrome,CARS）。

早期研究认为SIRS 与CARS 是脓毒症序贯出现的两个阶段，但随着深入研究脓毒症相关机制，发现SIRS 和CARS 并不是两个独立体，二者互相影响，或称混合性拮抗炎症反应综合征（mixed antagonist response syndrome，MARS）。Xiao 等[11]研究显示，全身性感染免疫抑制在早期即可发生。近年来，随着重症医学的进步，尤其是早期目标指导性治疗和早期集束化治疗的提出规范了脓毒症的治疗行为[12]，使脓毒症患者的早期病死率下降52.8%[13]。然而临床发现，更多在早期炎症反应亢进中幸存的脓毒症患者出现病情迁延，部分患者长期滞留重症监护病房而大量消耗医疗资源。最近研究显示，即使脓毒症幸存者达到临床治愈后出院，当再次给予免疫系统激活剂刺激时，其细胞因子分泌能力大大减弱，显示免疫系统受到全面损害[14]，其2～3 年内病死率高达45%～71%[15,16]。Gentile 等[17]因此提出持续炎症反应–免疫抑制–分解代谢综合征（persistent inflammatory response immunosupp–ressive catabolism syndrome,PICS）这个新概念。

1.2 PICS 炎症–免疫–代谢多重恶性循环

PICS 是指慢性危重症患者因受到全身严重感染或非感染如重症急性胰腺炎等打击而表现为持续的慢性炎症反应、免疫功能抑制及代谢功能紊乱，其突出的特征是持续炎症反应亢进和免疫功能抑制同时并存[17]。

PICS 患者因持续的感染灶或难以愈合的损伤，通过各种炎症细胞通路诱发促炎反应，触发“炎症细胞因子风暴”，引发急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征（acute lung injury/acute respiratory distress syndrome，ALI/ARDS），随着免疫细胞的大量消耗及凋亡，最终导致免疫麻痹，形成炎症–免疫恶性循环。最近有研究者提出脓毒症后死亡的三峰分布[18]：①免疫亢进导致的早期死亡；②持续性器官损伤和免疫抑制导致的延迟死亡[9]；③持续的免疫功能障碍和慢性炎症导致的远期死亡[19,20]。可见，由感染、创伤等原因诱导的宿主免疫功能抑制可能是导致脓毒症中远期病死率增加的根本原因。

脓毒症的高代谢反应主要通过增强糖酵解途径及氧化磷酸化产生的腺苷三磷酸（adenosine–triphosphate，ATP）供能[21]。长期高分解代谢致营养不良，引起能量代谢失衡，通过免疫代谢机制使免疫功能降低，诱发机会性感染；同时免疫细胞的代谢缺陷将导致紊乱的炎症反应，最终引发免疫麻痹，形成炎症–免疫–代谢多重恶性循环[22]。

1.3 脓毒症机体免疫状态的监测

脓毒症早期，尽管固有免疫激活、炎症亢进和免疫抑制可同时存在，但仍以免疫亢进为主，随着病程的进展，在持续多重恶性循环下，晚期通常以免疫抑制占主导地位，这提示脓毒症患者免疫状态存在时间转折点，动态监测其变化可能成为靶向免疫监测及免疫调理治疗的重要手段，但目前临床上仍缺乏明确的免疫监测指标。

HLA–DR 是公认的免疫抑制相关的生物标志物。研究表明，重症脓毒症死亡患者外周血单核细胞HLA–DR 表达明显下降[9]，呈典型的免疫抑制状态，提示HLA–DR 可用于监测机体免疫功能，且HLA–DR 表达低下与脓毒症患者不良预后有显著相关性[23]。Meisel 等[24]将连续 2d 表达单核细胞HLA–DR＜每细胞8000 单克隆抗体（monoclonal antibodies，mAb）设定为免疫抑制组，用免疫增强药物粒细胞–巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte–macrophage colony–stimulating factor，GM–CSF）治疗脓毒症免疫抑制患者，并将单核细胞HLA–DR≥15 000mAb 作为治疗指标。相关研究发现，院内金黄色葡萄球菌感染患者多合并基础疾病等，宿主免疫功能已受损，此时免疫炎症细胞中的基因转录悄然改变，当机体再次受到刺激时，大量免疫抑制因子（如IL–10）释放，相反，机体分泌促炎因子的能力降低甚至无反应，表现为IL–10/TNF–α 比值升高，诱导并加重机体免疫抑制，该过程称为内毒素耐受[25]。免疫细胞的增殖状态是另一个反映机体免疫状态的指标[26]，目前已有研究报道将外周血总淋巴细胞计数＜0.8×109/L 作为判断免疫功能抑制的标准[15]。提示机体的免疫水平可通过动态监测血浆细胞因子（如IL–10/TNF–α 比值）、HLA–DR 表达及免疫细胞增殖进行评估。

2 细胞自噬在脓毒症晚期免疫抑制中的作用

2.1 自噬对脓毒症患者组织器官的作用

自噬能促进生成微管运输相关蛋白和溶酶体相关蛋白，还能抑制IL–18、IL–1β 及氧自由基等的产生，经PRR/吞噬体/溶酶体途径实现细胞内清除，达到减轻炎症反应、保护组织器官的作用[4]。Zhao 等[27]研究显示，抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin，mTOR）能够诱导自噬，减少炎症细胞活化和增殖，减轻脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的小鼠脓毒症ALI。Sun 等[28]研究发现，心脏自噬相关蛋白Beclin–1 依赖性自噬，可缓解LPS诱导的脓毒症相关损伤，改善心脏功能。Hsiao 等[29]通过盲肠结扎穿刺（cecal ligation and puncture，CLP）制作脓毒症模型，发现肾小管上皮细胞自噬在术后3h逐渐升高，并在9～18h 呈下降趋势，当应用mTOR抑制剂刺激NRK–52E 细胞10h，发现其LC3Ⅱ（自噬相关蛋白）明显升高，且细胞死亡的数目减少。但也有研究发现，抑制自噬反而减轻LPS 诱导的ALI[30]。可见，脓毒症引发多脏器功能衰竭的器官中细胞自噬上调，但在不同器官和疾病的不同病程，自噬可能呈现不同的调节作用，以维持促炎和抗炎因子间的稳态平衡[31]。

2.2 自噬影响脓毒症晚期机体免疫状态

脓毒症晚期患者通常以免疫抑制为主，表现为HLA–DR 和协同刺激分子表达降低，MHCⅡ分子抗原呈递能力下降，产生促炎细胞因子的能力下降，呈现免疫麻痹。自噬可促进树突状细胞、B 细胞和上皮细胞的生成，上调HLA–DR 的表达，增强固有免疫；LC3Ⅱ可使CD4+T 淋巴细胞表达HLA–DR 增多，增强机体的获得性免疫。简言之，自噬能增强MHCⅡ分子抗原呈递并活化CD4+T 淋巴细胞[32]。Kondylis 等[33]研究提示，自噬可能是通过与内体MHCⅡ类区室（MHC class Ⅱ compartment，MⅡC）融合来协助其发挥抗原呈递功能。自噬还可促进MHCⅠ类分子交叉递呈细胞外抗原，但机制尚不明确[34]。

2.3 自噬参与调节免疫细胞增殖并维持免疫稳态

mTOR 是磷脂酰肌醇3 激酶（phosphoinositide 3–kinase，PI3K）相关激酶家族成员之一。细胞自噬受上游信号分子mTOR 的负性调控，且可通过PI3K/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）/mTOR 或腺苷酸激活蛋白激酶（adenosine 5’–monophosphate–activated protein kinase，AMPK）/mTOR 信号通路抑制mTOR以实现上调自噬[19]。同时，mTOR 也调控免疫细胞的分化和增殖，在细胞的生存中不可或缺[35]。

研究发现，LPS 能激活磷酸化的mTOR（phos phorylation–mTOR，p–mTOR），促进THP–1 细胞增殖，表现为典型的脓毒症早期炎症反应。LPS 还能刺激THP–1 细胞通过核因子–κB 抑制蛋白激酶（nuclear factor–kappa B inhibitor protein kinas，IKK）/核因子–κB（nuclear factor kappa B，NF–κB）/TNF–α途径引发炎症并诱导自噬。当给予自噬诱导剂米诺环素后，能明显抑制p–mTOR 并诱导自噬，抑制细胞增殖并减少细胞因子的分泌，且与mTOR 抑制剂有协同作用，提示早期给予自噬诱导剂能够抑制炎症[36]。在脓毒症脑病中，抑制NF–κB 信号通路可推动自噬流，促进神经细胞修复[37]；积聚的p62（自噬相关蛋白）可抑制自噬流激活NF–κB 加剧炎症因子风暴[38]。意味着NF–κB 和自噬这两个应激途径在炎症反应及免疫反应中呈现密切的相互作用。

如前所述，激活mTOR 能促进免疫细胞快速增殖，但此时自噬反而受到抑制。由于自噬对调节记忆性免疫细胞的功能至关重要，因此，靶向自噬的治疗可能对维持机体免疫平衡有着重要意义[39]。

2.4 自噬与脓毒症免疫抑制期T 淋巴细胞的关系

T 淋巴细胞是机体获得性免疫的关键成员，广泛参与机体的免疫应答反应，T 淋巴细胞亚群通常反映机体的免疫水平，其中辅助T 细胞（helper T cell，Th 细胞）是介导细胞免疫的重要成员，包括Thl 细胞和Th2 细胞。Thl 细胞分泌的γ 干扰素（interferon–gamma，IFN–γ）、TNF–α 具有刺激自噬的作用，Th2细胞分泌的IL–4 和IL–13 能抑制自噬[40]。

随着脓毒症病程进展，单核/巨噬细胞、淋巴细胞等多种免疫细胞凋亡增加。此外，T 淋巴细胞长期暴露于持久性刺激中可能会致其表面抑制受体的表达增加[41]，CD4+和CD8+T 淋巴细胞产生减少，诱导Th1 细胞向Th2 细胞极化，分泌IFN–γ、TNF–α等细胞因子的能力减弱，细胞增殖能力受损，HLA–DR 表达下降，Tr 细胞及TGF–β 增加，巨噬细胞、单核细胞等还会分泌大量IL–10、IL–4，一同诱发免疫抑制[42]。

免疫功能障碍的关键因素是T 淋巴细胞耗竭，而T 淋巴细胞耗竭的主要原因为细胞凋亡。自噬与凋亡存在广泛串扰，如B 细胞淋巴瘤2 家族蛋白可通过与Beclin–1 直接结合来限制其功能[43]。

Lin 等[44]研究发现，在T 淋巴细胞特异性自噬相关基因7（autophagy associated gene7，Atg7）敲除小鼠中建立CLP 诱发脓毒症，会使CD4+和CD8+T 淋巴细胞中自噬蛋白减少，同时增加CD4+和CD8+T 淋巴细胞凋亡及小鼠病死率。Oami 等[4]研究显示，当自噬流受到抑制时，能增加程序性死亡蛋白–1（programmed death，PD–1）的基因表达，加速T淋巴细胞凋亡，导致T 淋巴细胞活力和功能下降，从而增加病死率。Ge 等[45]研究显示，在通过CLP 和内毒素刺激方法诱导的脓毒症小鼠模型中，IL–36 通过激活自噬降低CD4+、CD25+Tr 细胞的免疫抑制活性。Wang 等[46]研究揭示mTOR 基因敲除的CLP 小鼠表达更高的LC3Ⅱ/Ⅰ、更低的p62 并减少CD4+T淋巴细胞凋亡，这表明mTOR 的缺失通过改善自噬流来缓解CD4+T 淋巴细胞凋亡。脓毒症免疫抑制期机体上调自噬的能力是有限的[28]，当外源性有害因素持续存在时，将导致自噬活性降低并引发细胞自噬性死亡[47,48]。综上所述，自噬的缺乏或受抑制与免疫细胞凋亡及其功能障碍的发生有着密不可分的联系，上调自噬能减轻免疫抑制，提示脓毒症晚期免疫抑制时诱导自噬有可能恢复免疫功能。

3 展望

脓毒症的疾病进程复杂，异质性强，但治疗针对性差，预后常不佳。PICS 的提出让越来越多的研究者意识到，单纯的抗炎或免疫治疗可能并不适宜。自噬影响脓毒症患者的免疫状态，在脓毒症晚期诱导自噬可能恢复免疫细胞功能。因此，推测在免疫监测下进行个体化自噬调节联合免疫调理，较传统的治疗方式更有利于对脓毒症晚期患者开展精准治疗。