Immunity综述：脓毒症的免疫学研究进展

最近的研究表明，调控免疫检查点在脓毒症诱导的免疫抑制中的重要作用。免疫检查点蛋白是一种膜结合蛋白，作为第二信号指导对特定抗原的免疫反应(抑制或刺激)。程序性细胞死亡-1 (PD-1)是脓毒症领域广泛研究的免疫检查点蛋白。T细胞上PD-1的触发导致免疫抑制分子的释放，最终可能导致细胞凋亡。在脓毒症患者中，外周血T细胞PD-1表达增强与T细胞增殖能力减弱、医院感染发生率增加和死亡率增加相关。此外，脓毒症患者血液单核细胞和粒细胞PD-1表达增强。一项尸检研究报告PD-1在T细胞上表达增加，PD-L1和PD-L2在树突状细胞上表达增加。在脓毒症患者中，T细胞PD-1和抗原呈递细胞PD-L1的表达与淋巴细胞减少、T细胞凋亡和死亡率相关。在体外使用抗PD-1抗体治疗脓毒症患者的CD8+T细胞后，细胞凋亡减少，IFN-γ产生增强。此外，中性粒细胞和单核细胞PD-L1表达的增加与这些细胞的吞噬能力受损相关，抗PD -1抗体的体外应用可以提高脓毒症患者的血白细胞的吞噬能力。阻断或敲除PD-1基因可提高脓毒症小鼠的存活率，从而提出PD-1和/或PD-L1途径抑制剂可能逆转脓毒症诱导的免疫抑制的假设，并在脓毒症患者中进行了多个使用抗PD-L1抗体的I期和II期临床试验。结果表明，抗PD - L1治疗的耐受性良好，并可诱导绝对淋巴细胞计数和人单核细胞白细胞抗原- DR亚型(HLA-DR)表达的增加。虽然大量文献暗示其他免疫检查点蛋白在免疫抑制中可能的作用，但直接揭示其在脓毒症中的作用的研究很少。细胞毒性T淋巴细胞抗原-4(CTLA-4)一种表达于T细胞上负性免疫检查点蛋白，与B细胞活化抗原B7-1 (CD80)和B7-2 (CD86)结合。腹腔注射诱导脓毒症小鼠模型后，CD4+T细胞、CD8+T细胞和Treg细胞的CTLA-4表达增加，而抗CTLA-4抗体治疗可减少脓毒症诱导的脾脏凋亡，提高存活。抗CTLA -4治疗还降低了细菌引起的脓毒症小鼠的死亡率，同时增加了脾细胞产生IFN-γ的量。

免疫抑制的一个关键特征是单核细胞和巨噬细胞的重编程，在细菌激动剂的体外刺激下其产生促炎细胞因子的能力受损(也称为脂多糖耐受性)，而且MHC II类表达减少。脓毒症患者的外周血白细胞减少，释放促炎细胞因子如TNF、IL-1α、IL-6和IL-12能力减弱，释放抗炎介质如IL-1受体拮抗剂和IL-10没有或增强。交叉耐受性是指发现一种细菌激动剂的刺激会导致多种其他激动剂产生促炎细胞因子的能力降低。例如，体内注射LPS的人体血液白细胞在TLR2、TLR4、TLR5和TLR7配体和整个细菌的作用下，显示出体内细胞因子的产生减少。DAMPs还诱导与LPS的交叉耐受性，表明在脓毒症中诱导单个核细胞重编程的多种机制。值得注意的是，来自小鼠的研究表明，一些细胞类型没有表现出这种耐表型，甚至成为启动细胞，包括肺泡巨噬细胞、肝脏kuppfer细胞、小胶质细胞、肠道上皮细胞和皮肤中的淋巴细胞。脓毒症的一个特征是外周血单核细胞HLA-DR表达减少，这是一种公认的脓毒症诱导免疫抑制的替代标记，其与较高的院内感染发生率和死亡率相关。

通过组蛋白修饰和DNA甲基化对基因表达的表观遗传调控，有助于脓毒症中免疫细胞的重编程。基因转录是由染色质上的基因位点组织调节到转录活跃或沉默状态。组蛋白在染色质结构中塑造DNA，因此特定的组蛋白修饰可缠绕或解开染色质，使其分别无法(异染色质)或可(常染色质)进行转录。赖氨酸的组蛋白乙酰化通常支持转录，而甲基化可支持活跃的常染色质或沉默的异染色质形成，这取决于甲基化的赖氨酸。在不同的组蛋白修饰中，组蛋白3赖氨酸-4 (H3K4)和组蛋白3赖氨酸-27 (H3K27)的甲基化分别与转录的激活和抑制高度相关。脂多糖耐受巨噬细胞在编码IL-1β和TNF基因的启动子区域显示出更多的抑瘤性组蛋白修饰H3K9me2。在脓毒症患者的脂多糖耐受外周血单核细胞中也获得了类似的结果。LPS影响基因转录的表观遗传调控的分子机制包括通过NF-κB激活增加组蛋白去甲基酶KDM6B (JMJD3)的表达和在TNF和IL-1β启动子上积累组蛋白去乙酰化酶sirtuin-1。来自脓毒症患者的外周血单个核细胞和树突状细胞的单细胞转录组学揭示了一种独特的CD14+单核细胞群的扩增，称为MS1，它(相对于其他CD14+单核细胞)表现出免疫抑制表型，即通过LPS体外刺激降低了MHC II类表达，并降低了激活NF-κB和产生TNF的能力。这项研究表明，单细胞分析可能有助于深入了解脓毒症中不同的细胞表型(促炎症与免疫抑制)。

感染引起的表观遗传变化是持久的。从腹腔脓毒症中恢复的小鼠表现出树突状细胞来源的IL-12持续降低，持续至少6周，这是由组蛋白修饰影响IL-12p35和IL-12p40基因的转录引起的。此外，小鼠肺炎引起长期的表观遗传变化，使巨噬细胞耐受，并降低其吞噬抗原非特异性、无关细菌的能力。最近的小鼠研究表明，脓毒症诱导骨髓细胞的表观遗传改变。从腹腔脓毒症中恢复的小鼠，骨髓来源的巨噬细胞显示混合谱系白血病1 (Mll1)的表达下降，损害炎症基因启动子上NF-κ B结合位点的H3K4me3(激活标记)。骨髓移植实验表明，脓毒症后骨髓祖干细胞中启动的表观遗传修饰会导致外周血巨噬细胞功能的长期损害。这些结果表明，免疫抑制的变化在随后几代白细胞中持续存在，这可能与长期病残率和死亡率的预后相关。

中枢神经系统也参与了免疫反应的调节。中枢神经系统可通过神经免疫炎症反射改变周围免疫功能，包括周围组织通过传入迷走神经向中枢神经系统的感觉输入和刺激传出迷走神经导致乙酰胆碱介导的TNF产生抑制。紊乱的神经-免疫相互作用在脓毒症诱导的免疫抑制中的作用仍有待进一步的研究确定。