綜述T細(xì)胞亞群在膿毒癥中的免疫代謝反應(yīng)

綜述T國(guó)際麻醉學(xué)與復(fù)蘇雜志,2020,41(02):212-216.DOI：10.3760/cma.j.issn.1673-4378.2020.02.019膿毒癥是指由感染引起的宿主反應(yīng)失調(diào)所導(dǎo)致的、危及生命的器官功能障礙。膿毒癥的發(fā)病機(jī)制涉及早期階段免疫細(xì)胞的異常激活和T和質(zhì)量與膿毒癥相關(guān)的免疫抑制密切相關(guān)。在免疫抑制階段，CD4+TCD8+T細(xì)胞、Th17細(xì)胞、γδT細(xì)胞減少并伴有調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatoryTcells,T細(xì)胞數(shù)量，還通過(guò)影響免疫細(xì)胞的代謝影響T細(xì)胞的功能。細(xì)胞的代謝狀況可以控制T細(xì)胞免疫代謝中通路轉(zhuǎn)換，因此與免疫細(xì)胞的活動(dòng)、生長(zhǎng)、分化、增殖緊密相關(guān)，并可能決定免疫細(xì)胞下一步的功能活動(dòng)。在不同T細(xì)胞亞群，控制免疫代謝的因子同樣還會(huì)影響免疫表型。所以免疫代謝會(huì)決定T細(xì)胞的命運(yùn)和免疫功能。本文對(duì)不同T細(xì)胞群體在膿毒癥時(shí)的免疫代謝變化及相關(guān)免疫反應(yīng)進(jìn)行綜述。CD4+、CD8+T靜息T細(xì)胞和初始T細(xì)胞主要通過(guò)葡萄糖有氧氧化或脂肪酸有氧氧化產(chǎn)生細(xì)胞代謝發(fā)生顯著變化，并可導(dǎo)致TCD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞凋亡導(dǎo)致膿毒癥后期患者淋巴細(xì)胞減少，發(fā)生免疫抑制，同時(shí)增加繼發(fā)感缺乏應(yīng)對(duì)氧化應(yīng)激的谷胱甘肽（glutathione，GSH）等發(fā)揮重要作用。糖代謝T細(xì)胞的葡萄糖攝取受到T細(xì)胞受體信號(hào)通路和IL-7信號(hào)通路控制。初始T細(xì)胞的生長(zhǎng)需要IL-7信號(hào)通路，其主要是通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及5（signaltransducerandactivatoroftranscription5,B（proteinkinaseB,哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mechanistictargetofrapamycin,信號(hào)通路，并上調(diào)細(xì)胞表面葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（glucosetransporter1,GLUT1）的表達(dá)，促進(jìn)葡萄糖攝取，阻止細(xì)胞凋亡。在發(fā)生膿毒癥時(shí)，IL-7IL-7IL-7IL-7IL-7mTOR產(chǎn)生減少，引起T細(xì)胞凋亡。而使用IL-7GLUT1的表達(dá)，增加葡萄糖攝入。以rhIL-7T為靶向的細(xì)胞代謝免疫治療現(xiàn)已在美國(guó)和法國(guó)展開(kāi)臨床試驗(yàn)，結(jié)果也將于不遠(yuǎn)的將來(lái)發(fā)表。氨基酸代謝除了糖代謝變化顯著影響膿毒癥時(shí)T細(xì)胞功能，氨基酸代謝同樣參與了T細(xì)胞在膿毒癥相關(guān)反應(yīng)中的功能障礙。在所有氨基酸中，亮氨酸在膿毒癥導(dǎo)致的免疫抑制中發(fā)揮著重要作用。在膿毒癥時(shí)，骨骼肌中氨基酸合成減少，其他細(xì)胞也出現(xiàn)亮氨酸攝取受損。亮氨酸可以通過(guò)亮氨酸感應(yīng)器sestrin2,SESN2）調(diào)節(jié)mTOR的激活。其具體機(jī)制是，在亮氨酸缺乏的情況下，SESN2表現(xiàn)為一個(gè)重組激活基因2的GTP酶激活蛋白質(zhì)（GTPase-activatingproteinstowardrags 2, GATOR2）相互作用蛋白，連接 GATOR2，形成SESN2-GATOR2復(fù)合物抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1（mechanistictargetofrapamycincomplexes通路。而mTORC1信號(hào)通路調(diào)控T此膿毒癥患者由于亮氨酸減少導(dǎo)致激活的T細(xì)胞缺失而處于免疫抑制的狀況。然而，在膿毒癥發(fā)生1h質(zhì)合成，同時(shí)也不增加蛋白質(zhì)生物合成的過(guò)程和mTOR信號(hào)通路的完全激活。GSH除了以上所述的有關(guān)糖代謝的信號(hào)通路和氨基酸外，膿毒癥時(shí)，GSH在T細(xì)胞中通過(guò)平衡活性氧（reactiveoxygenspecies,ROS），抑制T細(xì)胞免疫抑制及細(xì)胞凋亡中ROS相關(guān)的重要作用。膿毒癥時(shí)血液循環(huán)、肝和肌肉中GSH水平下降。如果T細(xì)胞缺乏GSH，開(kāi)始會(huì)表現(xiàn)為正常的激活反應(yīng)，但由于能量供應(yīng)和生物合成受損，激活反應(yīng)持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)。T細(xì)胞缺乏GSH，會(huì)導(dǎo)致mTOR信號(hào)通路受損，激活c-Myc基因和激活T細(xì)胞核因子,阻礙應(yīng)對(duì)炎癥時(shí)由能量需求改變而引起的免疫代謝重編程。如果GSH長(zhǎng)時(shí)間缺乏，將造成T細(xì)胞能量減少，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。使用GSH治療可以增強(qiáng)固有免疫反應(yīng)，對(duì)膿毒癥患者起保護(hù)作用。但T細(xì)胞的GSH下降對(duì)T細(xì)胞凋亡影響的具體機(jī)制還有待進(jìn)一步深入研究。Th17Th17細(xì)胞是由CD4+T細(xì)胞在特定的細(xì)胞因子的情況下分化而來(lái)，可以產(chǎn)生IL-17家族的細(xì)胞因子IL-21和IL-23。Th17在包括銀屑病、炎性腸病、多發(fā)性硬化和類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等自身免疫性炎癥及癌癥中發(fā)揮著重要作用。此外，Th17細(xì)胞還可以對(duì)真菌、細(xì)菌等病原體產(chǎn)生防御作用。Th17細(xì)胞和Tregs的比例影響炎癥的進(jìn)展與消退。發(fā)生膿毒癥后，Th17細(xì)胞減少，促進(jìn)免疫麻痹或免疫抑制，增加患者病死率。在膿毒癥時(shí)，CD4+T細(xì)胞中糖酵解，谷氨酰胺分解增加，激活缺1α（hypoxia-inducible,HIF-1α）表達(dá)和激活mTOR信號(hào)通路，為初始T細(xì)胞向Th17細(xì)胞分化提供環(huán)境。因此在膿毒癥早期，床上的觀(guān)察也驗(yàn)證了這樣一種變化過(guò)程。免疫代謝通路主要通過(guò)影響Th17Th17Tregs免疫代謝調(diào)控還可以通過(guò)磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositide3-kinase,S61（ribosomalproteinS6kinaseGfi1控Th17細(xì)胞生成。Gfi1是一種鋅指蛋白，在轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮抑制作用。另外S6K1會(huì)結(jié)合維甲酸受體相關(guān)孤兒受體yt（retinoicacidreceptor-relatedorphannuclearreceptorgammat,帶RORyt到細(xì)胞核，誘導(dǎo)Th17細(xì)胞功能表型的基因。除了S6K1，mTORC1也在Th17細(xì)胞產(chǎn)生中發(fā)揮重要作用。如果幼稚CD4+T細(xì)胞缺乏mTORC1信號(hào)通路和Th17細(xì)胞系的分化受阻。此外，AMP-活化蛋白激酶（AMP-activatedproteinkinase,AMPK）作為mTORC1信號(hào)通路的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，還可通過(guò)下游調(diào)控作用抑制Th17細(xì)胞分化和相關(guān)炎癥免疫反應(yīng)。另外也是Th17細(xì)胞發(fā)育重要的調(diào)節(jié)因子。人和小鼠 Th17細(xì)胞都高表達(dá) HIF-1α，并與mTORC1一起在生物合成和釋放IL-17中發(fā)揮作用，導(dǎo)致Th17細(xì)胞增加，并產(chǎn)生炎性反應(yīng)。TregsTregs是CD25+CD4+FOXP3+T細(xì)胞。Tregs以分為固有型Tregs（naturalTregsnTregs）和誘導(dǎo)型Tregs（induced。nTregsTregs持續(xù)表達(dá)細(xì)胞毒性T細(xì)胞相關(guān)抗原4（cytotoxic-T-lymphocyteassociatedprotein-4TNF受體（glucocorticoid-inducibletumornecrosisfactorreceptor,/翼狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子（forkheadboxP3,。其中，F(xiàn)OXP3是TregsTregsTregs是免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞，可以抑制效應(yīng)T細(xì)胞的促炎作用。其中Tregs和膿毒癥免疫麻痹密切相關(guān)，并增加膿毒癥患者病死率。膿毒癥期間，組蛋白修飾的FOXP3增加，使T細(xì)胞傾向于向Tregs細(xì)胞系分化，使得外周循環(huán)和脾中Tregs數(shù)量增加。發(fā)生膿毒癥時(shí)，機(jī)體糖代謝、氨基酸代謝、脂質(zhì)代謝都會(huì)發(fā)生變化，并對(duì)Tregs產(chǎn)生影響。糖代謝糖酵解過(guò)程在Tregs的免疫抑制活動(dòng)中起重要的作用。在體內(nèi)，使用2-脫氧葡萄糖（2-deoxyglucose,2-DG）抑制糖酵解可抑制Tregs的增殖。抑制糖酵解則導(dǎo)致烯醇化酶 -1連接FOXP3，形成減少Tregs相關(guān)的免疫抑制。因此，糖代謝和相關(guān)調(diào)節(jié)因子可能影響Tregs免疫抑制活動(dòng)所需的下游信號(hào)通路的激活。有研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1α將減少iTregs分化，其主要通過(guò)泛素化下調(diào)FOXP3的轉(zhuǎn)錄因子，從而抑制iTregs分化。脂肪代謝除了糖代謝，脂肪代謝在Tregs細(xì)胞分化中也有重要作用，其中mTOR信號(hào)通路和過(guò)氧化物酶體激活物增殖受體（peroxisomeproliferator-activatedreceptor，PPAR）信號(hào)通路發(fā)揮不同的作用。一方面，Tregs的增殖需要低水平的mTOR信號(hào)，發(fā)揮功能則需要高的mTOR信號(hào)mTORC1主要是通過(guò)甲羥戊/甲羥戊酸依賴(lài)性的脂質(zhì)和膽固醇合成來(lái)控制Tregs的生長(zhǎng)、增殖和功能。另一方面信號(hào)通路與脂肪組織 Tregs有很大關(guān)系，PPAR信號(hào)通路可以通過(guò)CD36增強(qiáng)脂肪酸攝取和脂肪酸氧化相關(guān)的活動(dòng)，并在膿毒癥發(fā)病機(jī)制和預(yù)后中發(fā)揮重要的作用。但膿毒癥時(shí)， PPAR信號(hào)通路是如何在Tregs上發(fā)揮作用還需要進(jìn)一步研究。氨基酸代謝氨酰胺、亮氨酸在,KYN）、吲哚胺2，3雙氧酶（indoleamine2,3-dioxygenase,IDO）等會(huì)影響TregsKYN會(huì)通過(guò)與芳香族化合物受體結(jié)合促進(jìn)iTregs的產(chǎn)生。IDOGao等的研究發(fā)現(xiàn)，IDO抑制劑（1-甲基左旋色氨酸）對(duì)發(fā)生膿毒癥相關(guān)性腦病的小鼠有保護(hù)作用。另一研究表明，血漿中KYN還與膿毒癥患者CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞缺失的免疫抑制相關(guān)。但KYN水平對(duì)膿毒癥中Tregs的影響以及膿毒癥期間IDO瘦素代謝除了代謝變化，有研究發(fā)現(xiàn)瘦素可能對(duì)Tregs在膿毒癥中的作用產(chǎn)生影響。Bracho-Riquelme等的研究發(fā)現(xiàn)，在膿毒癥患者入ICU后的第2天，血清瘦素水平就會(huì)升高。Tzanela等的研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間的膿毒癥患者中瘦素水平下降。Vallejos等的研究發(fā)現(xiàn)，瘦素可以改善膿毒癥導(dǎo)致的低血壓、心動(dòng)過(guò)速、氧化應(yīng)激爆發(fā)、多器官功能障礙，增加生存率。更多的研究提示了瘦素對(duì)固有和獲得性免疫細(xì)胞及免疫系Tregsreceptor,LEPR），同時(shí)也會(huì)根據(jù)自身情況產(chǎn)生瘦素。瘦素信號(hào)通路可激活Tregs細(xì)胞的mTORC1信號(hào)，抑制Tregs增殖。另外，血清瘦素和LEPR水平的變化與膿毒癥動(dòng)物和患者病死率的變化密切相關(guān)。膿毒癥早期，瘦素與Tregs上表達(dá)的LEPR結(jié)合導(dǎo)致mTORC1信號(hào)增強(qiáng)，早期抑制Tregs的增殖和減輕免疫抑制。但是在膿毒癥后期，由于瘦素水平的降低，循環(huán)中沒(méi)有足夠瘦素來(lái)刺激TregLEPR，導(dǎo)致mTORC1Treg觀(guān)察到的那樣，瘦素在膿毒癥晚期加劇免疫抑制，使得這些患者更容易發(fā)生繼發(fā)感染和死亡?，F(xiàn)在已有研究將瘦素作為膿毒癥預(yù)后的預(yù)測(cè)TregsγδTγδT細(xì)胞是攜帶包含γ和δT細(xì)胞受體亞基的淋巴細(xì)胞。γδT細(xì)胞只占血液中淋巴細(xì)胞的1％~5％，但大量存在于如肺、皮膚、腸道和泌尿道等容易感染且富含上皮細(xì)胞的組織中。γδT 細(xì)胞具有包括免疫監(jiān)視、調(diào)節(jié)傷口修復(fù)、增強(qiáng)炎癥和預(yù)防惡性腫瘤發(fā)生等多種功能。而且由于γδT細(xì)胞大量存在于上皮組織，因此是抵抗入侵病原體的第道防線(xiàn)。γδT細(xì)胞主要通過(guò)產(chǎn)生細(xì)胞因子（γ干擾素和TNF-α）和細(xì)胞毒性物質(zhì)（穿孔蛋白和顆粒酶）兩種途徑發(fā)揮固有免疫反應(yīng)。Tsch?p等發(fā)現(xiàn)缺乏γδT細(xì)胞的小鼠比野生型小鼠在盲腸結(jié)扎穿孔后存活時(shí)間減少，此外γδT細(xì)胞缺陷小鼠血清中的γ干擾素水平增加，IL-10的水平降低細(xì)胞缺陷小鼠腸道的髓過(guò)氧化物酶降低且腸道組織損傷嚴(yán)重。Costa等研究發(fā)現(xiàn)，早期活化的γδT淋巴細(xì)胞是膿毒癥肺損傷中產(chǎn)生IL-17的主要細(xì)胞，并可以降低膿毒癥小鼠的病死率。Kasten等研究發(fā)現(xiàn)，在膿毒癥小鼠模型中，IL-7通過(guò)促進(jìn)γδT細(xì)胞產(chǎn)生IL-17，加速中性粒細(xì)胞的募集。Hu等的研究發(fā)現(xiàn)，具有免疫調(diào)節(jié)作用的谷氨酰胺會(huì)影響肺γδT細(xì)胞的比例和細(xì)胞因子分泌，并防止γδT細(xì)胞的凋亡，防止中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)到肺部，可能部分改善膿毒癥引起的急