膿毒癥是機(jī)體對(duì)感染反應(yīng)失調(diào)所致的危及生命的器官功能障礙，發(fā)病率逐年上升且病死率居高不下，是臨床亟待解決的難題之一。美國(guó)的流行病學(xué)研究顯示膿毒癥在住院患者中的發(fā)病率為6%，住院病死率為15%。2013年的一項(xiàng)德國(guó)調(diào)查顯示，重癥醫(yī)學(xué)科（intensive care unit，ICU）住院患者膿毒癥和感染性休克的發(fā)病率為12.6%。膿毒癥已經(jīng)成為威脅人群健康和加重社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的重要因素。在膿毒癥發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，免疫反應(yīng)發(fā)揮著重要作用，其強(qiáng)度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)給機(jī)體帶來(lái)不良結(jié)局。

一、免疫反應(yīng)在膿毒癥中的作用

（一）過(guò)度的炎癥反應(yīng)

膿毒癥發(fā)生后，免疫系統(tǒng)啟動(dòng)針對(duì)病原體的防御，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患者血液中的降鈣素原（procalcitonin，PCT）、白介素10（interlukin-10，IL-10）及高遷移率族蛋白B1（high mobility group box-1 protein，HMGB-1）等炎癥指標(biāo)顯著升高。適當(dāng)?shù)难装Y反應(yīng)能夠有效限制感染范圍，但過(guò)度的反應(yīng)會(huì)介導(dǎo)補(bǔ)體系統(tǒng)、凝血系統(tǒng)和血管內(nèi)皮細(xì)胞的激活，引起更嚴(yán)重的組織器官損傷，導(dǎo)致膿毒癥的早期死亡，阻斷或者清除這些因子能夠起到保護(hù)性作用。因此，膿毒癥早期調(diào)控過(guò)度炎癥反應(yīng)可能有助于改善預(yù)后。

（二）免疫抑制

除了過(guò)度炎癥反應(yīng)，免疫抑制對(duì)膿毒癥的預(yù)后造成了更重要的影響。1977年，Meakins等首次發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患者應(yīng)對(duì)普通抗原的遲發(fā)型超敏反應(yīng)喪失。2011年，Boomer等發(fā)現(xiàn)，與非膿毒癥死亡患者相比，膿毒癥死亡患者中脾細(xì)胞的細(xì)胞因子分泌水平顯著降低，免疫組化顯示脾白細(xì)胞分化抗原（cluster of differentiation，CD）4、CD8數(shù)量顯著減少，單核細(xì)胞人類白細(xì)胞抗原DR（human leukocyte antigen-antigen D related，HLA-DR）表達(dá)顯著降低，T淋巴細(xì)胞抑制性受體和配體的表達(dá)水平顯著升高，共刺激分子水平表達(dá)下降，肺上皮細(xì)胞抑制性受體配體的表達(dá)顯著增加。另有新近研究表明，膿毒癥能夠?qū)е耇細(xì)胞、自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞等免疫細(xì)胞的數(shù)量減少，以及干擾素γ（interferon gamma，IFN-γ）的分泌水平下降，提示膿毒癥會(huì)導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生免疫抑制。膿毒癥時(shí)的免疫抑制導(dǎo)致患者容易發(fā)生繼發(fā)感染，也是膿毒癥患者晚期死亡的重要原因。Unsinger等和Chang等發(fā)現(xiàn)，抑制免疫效應(yīng)細(xì)胞的凋亡能夠降低繼發(fā)感染的概率，提高膿毒癥患者的生存率，這提示通過(guò)抑制凋亡、改善免疫細(xì)胞功能等方式逆轉(zhuǎn)免疫抑制有可能改善膿毒癥的預(yù)后。

二、NK細(xì)胞在固有免疫和適應(yīng)性免疫中的作用

NK細(xì)胞主要存在于血液、脾、肝、肺和骨髓中，少數(shù)在淋巴結(jié)中定居。它是固有免疫系統(tǒng)的大顆粒淋巴細(xì)胞，因其是有無(wú)需預(yù)先致敏就能殺傷白細(xì)胞的能力而被發(fā)現(xiàn)。NK細(xì)胞具有殺傷腫瘤細(xì)胞和病毒感染細(xì)胞的作用，同時(shí)也是Ⅰ型細(xì)胞因子IFN-γ、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）等的來(lái)源。

NK細(xì)胞的固有免疫作用對(duì)機(jī)體具有重要意義。NK細(xì)胞通過(guò)Toll樣受體（Toll- like receptor，TLR）識(shí)別病原體相關(guān)分子模式（pathogen-associated molecular pattern，PAMP）或損傷相關(guān)分子模式（damage-associated molecular pattern，DAMP），發(fā)揮自然殺傷作用，主要途徑主要包括：抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC）、顆粒胞吐（穿孔素/顆粒酶途徑）、Fas/FasL和TNF-α/TNF受體（TNF receptor，TNFR）誘導(dǎo)凋亡以及釋放殺傷介質(zhì)（NK細(xì)胞毒因子、TNF和IFN-γ等）殺傷靶細(xì)胞。此外，NK細(xì)胞活化后能夠產(chǎn)生細(xì)胞因子和趨化因子，促進(jìn)其他固有免疫細(xì)胞向感染部位遷移，提高免疫功能，促進(jìn)感染修復(fù)。NK細(xì)胞來(lái)源的IFN-γ能夠活化髓細(xì)胞，擴(kuò)大吞噬作用、呼吸爆發(fā)、微生物殺傷和細(xì)胞因子分泌，形成正反饋，進(jìn)一步擴(kuò)大炎癥反應(yīng)。

NK細(xì)胞主要通過(guò)以下方式殺傷靶細(xì)胞（圖1）。（1）顆粒胞吐：多個(gè)穿孔素在細(xì)胞膜上形成孔道，幫助顆粒酶進(jìn)入細(xì)胞，繼而通過(guò)裂解甲硫氨酸、亮氨酸等促進(jìn)靶細(xì)胞凋亡。（2）ADCC：IgG的Fab段和病原體感染細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞結(jié)合，同時(shí)其Fc段（FcγRIIIa）與NK細(xì)胞的CD16分子結(jié)合，介導(dǎo)NK細(xì)胞直接殺傷靶細(xì)胞。（3）誘導(dǎo)凋亡：通過(guò)細(xì)胞表面的Fas/FasL和TNF-α/TNFR途徑使靶細(xì)胞發(fā)生凋亡。（4）釋放殺傷介質(zhì)殺傷靶細(xì)胞：①NK細(xì)胞釋放可溶性NK細(xì)胞毒因子（NK cytotoxic factors，NKCF），與靶細(xì)胞表面NKCF受體結(jié)合，選擇性殺傷靶細(xì)胞；②活化的NK細(xì)胞能夠釋放TNF-α，通過(guò)多種機(jī)制殺傷靶細(xì)胞；③NK細(xì)胞能夠釋放IFN-γ，激活巨噬細(xì)胞，促進(jìn)免疫應(yīng)答。

圖1NK細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞的機(jī)制

除了在固有免疫中的作用，NK細(xì)胞在適應(yīng)性免疫中的地位也逐漸受到人們的重視。既往研究表明，NK細(xì)胞能夠通過(guò)釋放細(xì)胞因子影響適應(yīng)性免疫的過(guò)程，比如其釋放的IFN-γ能夠促進(jìn)CD4^＋T細(xì)胞分化為Th1細(xì)胞。NK細(xì)胞也可以促進(jìn)樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟，以及通過(guò)殺傷靶細(xì)胞釋放抗原，從而促進(jìn)后續(xù)T細(xì)胞應(yīng)答和體液免疫的進(jìn)行，它還能夠通過(guò)ADCC參與適應(yīng)性免疫的效應(yīng)階段。

值得注意的是，近年來(lái)大量研究發(fā)現(xiàn)NK細(xì)胞還具有記憶性免疫的特點(diǎn)。O′Leary等通過(guò)實(shí)驗(yàn)首次發(fā)現(xiàn)，NK細(xì)胞能夠誘導(dǎo)抗原特異性的接觸性超敏反應(yīng)（contact hypersensitivity，CHS），而在此之前這一直被認(rèn)為是T細(xì)胞所特有的現(xiàn)象。這種記憶性NK細(xì)胞只存在于肝臟中，其表面表達(dá)高水平的Ty1和細(xì)胞表面趨化因子受體6抗體（CXC chemokine receptor type 6，CXCR6），后者對(duì)接觸性超敏反應(yīng)的發(fā)生尤為重要。研究表明，感染丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）、乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）、人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）、漢坦病毒等病毒后，機(jī)體也能夠產(chǎn)生抗原特異性的記憶性NK細(xì)胞，但前提是此前曾發(fā)生過(guò)人巨細(xì)胞病毒（human cytomegalovirus，HCMV）感染。與幼稚NK細(xì)胞相比，記憶性NK細(xì)胞的溶細(xì)胞能力更強(qiáng)，并能產(chǎn)生更高水平的細(xì)胞因子。此外，細(xì)胞因子也能誘導(dǎo)記憶性NK細(xì)胞的產(chǎn)生，但缺乏抗原特異性。Cooper等發(fā)現(xiàn)，用IL-12、IL-15、IL-18等細(xì)胞因子刺激小鼠脾NK細(xì)胞，并將其移植到Rag1^-/-的小鼠中，可以促其產(chǎn)生記憶性NK細(xì)胞。與小鼠巨細(xì)胞病毒（murine cytomegalovirus，MCMV）誘導(dǎo)的記憶性NK細(xì)胞不同，細(xì)胞因子活化后的NK細(xì)胞溶細(xì)胞能力并不增加，但產(chǎn)生細(xì)胞因子的水平依然增加^[31]。記憶性NK細(xì)胞被移植到新宿主體內(nèi)后具有增殖的能力，能夠迅速對(duì)病原體再侵入產(chǎn)生強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。

三、NK細(xì)胞在膿毒癥中的作用

鑒于免疫功能紊亂是膿毒癥常見(jiàn)的問(wèn)題，且與患者預(yù)后顯著相關(guān)，因此調(diào)控膿毒癥患者的免疫狀態(tài)有望改善患者預(yù)后。而NK細(xì)胞在固有免疫及適應(yīng)性免疫中均發(fā)揮重要作用，因此，調(diào)控膿毒癥時(shí)NK細(xì)胞的數(shù)量和功能，可能是潛在的治療靶點(diǎn)。

保持NK細(xì)胞的正常功能有助于機(jī)體清除病原體和感染細(xì)胞。NK細(xì)胞在清除病原體中具有重要作用，然而發(fā)生膿毒癥時(shí)患者的NK細(xì)胞數(shù)量下降，在此情況下增加NK細(xì)胞數(shù)量及改善NK細(xì)胞功能有利于感染控制。Hiraki等通過(guò)中和IL-10的方法增強(qiáng)NK細(xì)胞分泌IFN-γ的功能，發(fā)現(xiàn)能夠提高感染性休克小鼠的生存率。因此，恢復(fù)和提高NK細(xì)胞的數(shù)量和功能是膿毒癥治療的有效方法，例如調(diào)控NK細(xì)胞受體的效應(yīng)、抑制NK細(xì)胞的凋亡、注射具有活化NK細(xì)胞效應(yīng)的細(xì)胞因子，甚至是進(jìn)行NK細(xì)胞的移植。

盡管NK細(xì)胞在早期控制感染方面意義重大，但其過(guò)度反應(yīng)也會(huì)擴(kuò)大炎癥，造成組織器官損害。Guo等發(fā)現(xiàn)，通過(guò)敲除小鼠IL-15基因抑制NK細(xì)胞的功能能夠顯著提高膿毒癥小鼠的生存率。另有研究表明，NK細(xì)胞數(shù)量較少的膿毒癥患者具有更高的生存率。這些結(jié)果提示，過(guò)度激活的NK細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致膿毒癥患者的不良預(yù)后。因此，對(duì)于NK細(xì)胞過(guò)度激活的患者，可以采取適當(dāng)抑制其功能的治療方法，比如利用抗NK細(xì)胞的抗體，以及調(diào)控NK細(xì)胞上受體功能抑制過(guò)度的炎癥反應(yīng)。在調(diào)控NK細(xì)胞進(jìn)行治療時(shí)，需要嚴(yán)密監(jiān)控患者的免疫狀態(tài)，進(jìn)行精準(zhǔn)化的調(diào)控，避免治療帶來(lái)的危害。

雖然NK細(xì)胞歸屬于固有免疫系統(tǒng)，但新近研究發(fā)現(xiàn)，它具有產(chǎn)生記憶細(xì)胞的能力，發(fā)揮與適應(yīng)性免疫細(xì)胞類似的記憶性免疫反應(yīng)。半抗原、病毒和細(xì)胞因子的誘導(dǎo)都能促使機(jī)體產(chǎn)生記憶性NK細(xì)胞，尤其病毒感染后的記憶性NK細(xì)胞的溶細(xì)胞能力和產(chǎn)生IFN-γ的能力顯著增高，這在膿毒癥的免疫調(diào)控中必然發(fā)揮著重要作用，對(duì)控制感染也具有重要意義。因此，調(diào)控記憶性NK細(xì)胞也是膿毒癥的一個(gè)潛在治療靶點(diǎn)。

膿毒癥是臨床的常見(jiàn)問(wèn)題，NK細(xì)胞作為免疫系統(tǒng)的重要成員，在膿毒癥中發(fā)揮著重要作用。NK細(xì)胞在膿毒癥中的作用具有兩面性，適度的炎癥反應(yīng)是有利的，能夠起到控制感染的作用，若NK細(xì)胞缺乏或功能障礙則會(huì)導(dǎo)致感染難以控制。但NK細(xì)胞過(guò)度反應(yīng)也會(huì)使得炎癥反應(yīng)失控，導(dǎo)致器官功能障礙，帶來(lái)不良預(yù)后。因此，密切監(jiān)測(cè)膿毒癥期間NK細(xì)胞的數(shù)量與功能，是通過(guò)調(diào)控NK細(xì)胞進(jìn)行治療的基石。

【引用本文】: 胡梓菡, 謝劍鋒, 楊毅. 自然殺傷細(xì)胞在膿毒癥免疫功能障礙中的研究進(jìn)展 [J/CD] . 中華重癥醫(yī)學(xué)電子雜志,2019,5( 2 ): 194-198. DOI: 10.3877/cma.j.issn.2096-1537.2019.02.020