创伤可引发过度的炎性反应和显着的细胞免疫功能抑制,手术或创伤病人易于并发感染和/或多脏器功能衰竭,多脏器功能衰竭已成为手术后患者的首要死因。正常的免疫反应有赖于充分的Th1/Th2 反应、完整的单核细胞-T 细胞相互作用和适当的细胞因子水平。本文主要综述创伤性休克动物模型和大型腹部手术大量失血后巨噬细胞和T细胞功能的变化。
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1. 创伤和失血后的心血管反应。
创伤和失血后,心输出量和器官血流量出现变化,使组织灌注和氧供降低,导致细胞缺氧和器官损伤,甚至死亡。血管内皮细胞释放NO,是控制血管平滑肌张力的关键因素。创伤和失血后血管内皮功能受到抑制,内皮源性NO 释放减少,使血管舒张功能减退甚至消失,血小板聚集增加和中性粒细胞侵入增加;毛细血管也出现这些反应,微血管的通透性增大,内皮的完整性受到破坏,出现毛细血管渗漏,粘附分子如细胞间粘附分子(ICAM)-1、血管细胞粘附分子(VCAM)-1、P选择素和E选择素等的表达增高,从而启动炎性反应,进而导致创伤-出血性休克后的免疫抑制。已经证实外源性性抗原由巨噬细胞胞吞和溶胞为小的抗原多肽之后,这些小的抗压多肽由其细胞表面的MHC-II 分子递呈给CD4+T 细胞,抗原提呈需要细胞表面受体如CD4、细胞表面结合和可溶性的分子激活T 细胞,其中IL-12 和TNF-α决定是否产生Th1 依赖的细胞免疫和巨噬细胞激活,IL-4 和-10 决定着是否产生 Th2 依赖性的免疫抑制。
2. 手术后巨噬细胞功能
2.1 巨噬细胞的细胞因子释放
多数手术后免疫研究通过外周血细胞功能和血浆各种相关介质的水平进行评估。很多动物实验和临床研究检测大手术后各种炎症介质的释放、激活或抑制及其进展和相互作用。手术或创伤后患者易出现免疫防御功能受损。动物实验发现,失血性休克后的细胞免疫功能很快出现抑制;创伤-失血休克后,脾、腹膜和肺泡的巨噬细胞对脂多糖刺激而释放白介素(IL) -2、-6 和肿瘤坏死因子(TNF)-α的能力降低;脾和腹膜巨噬细胞IL-6 释放抑制一直持续达7 天之久;相对于软组织损伤合并失血性休克,软组织损伤合并失血性休克和骨折时免疫抑制时间更久。临床发现,手术创伤后循环中的单核细胞对细菌或内毒素的反应能力降低;并发脓毒血症患者术后很快就出现单核细胞失功能,其促炎和抗炎因子分泌均显着降低,这提示免疫抑制是手术的一个直接反应,而不是机体对手术的间接调节反应。脓毒血症的转归与单核细胞促炎因子功能的恢复相关,而与抗炎因子无关。
单核细胞源性细胞因子IL-12 可启动充分的T 细胞反应,手术前选择性抑制单核细胞 IL-12 的分泌,手术后就会出现致命性的脓毒血症;大创伤早期就出现单核细胞IL-12 的量和活性均下降,单核吞噬细胞系统的IL-12 分泌抑制使创伤早期的T 细胞反应表现为Th2 方式。
创伤-失血休克后,与脾、腹膜和肺泡巨噬细胞不同,休克后24 内库否氏细胞表现为分泌促炎因子(IL-2、-6和TNF-α)的能力增强,失血性休克和复苏后2 小时库否氏细胞TNF- α增高,而脾巨噬细胞分泌下降。Pellegrini 等证实创伤病人的细胞相关TNF-α与可溶性 TNF-α受体的比值变化和多脏器功能衰竭的发生率呈正比,细胞相关TNF-α的变化在损伤后免疫调节中起着重要作用。由于库否氏细胞、脾和腹膜的巨噬细胞所处的微环境不同,上述资料还说明创伤和失血性休克在不同的组织床产生的效应不同,可能由于脾中的巨噬细胞与T 细胞最接近,而在创伤-失血性休克后的免疫抑制中发挥更重要的作用。虽然不同微环境中巨噬细胞所分泌细胞因子的变化有所不同,但是创伤-失血性休克后所有组织床中巨噬
细胞的抗原提呈功能均表现为抑制。
2.2 大手术后巨噬细胞的抗原提呈
抗原提呈是抗原提呈细胞在其表面表达抗原,并可以被T 细胞识别。抗原一般先处理为小的抗原肽,然后和MHC-II形成复合体并递呈给帮助T淋巴细胞,或者和MHC-II形成复合体而成为细胞毒性T 淋巴细胞的目标,一个完整的抗原提呈过程还要求抗原提呈细胞提供一个膜和/或可溶性的共刺激信号。手术患者并发脓毒血症的关键因素是单核细胞功能受损和单核细胞-T 细胞相互作用受到抑制,人白细胞抗原(HLA)-DR 受体表达被抑制并发脓毒血症的几率增大,且抑制程度与预后正相关;如果早期矫正HLA-DR 受体表达的抑制,则脓毒血症的发生率降低;一旦创伤病人的延迟型超敏反应(亦为抗原特异性)被抑制,则预后很差。大手术后FcR+单核细胞亚群比例增高,该亚群与激活的巨噬细胞变化相似,均表现为促炎因子合成增加和抗原提呈抑制。
创伤和大型手术后患者细胞免疫发生抑制,使脓毒血症发生率增高,部分原因可能是巨噬细胞的抗原提呈能力下降。已经发现多个因素,包括代谢率、抗炎因子、前列腺素类和 NO 等降低,与巨噬细胞抗原提呈能力下降有关,T细胞反应受损是否是巨噬细胞功能降低的原因仍有争论。
3. 失血性休克后淋巴细胞功能
临床和基础研究均发现,手术、钝性伤和切割等创伤后T 细胞对刀豆素A 和植物凝血素等促有丝分裂刺激的反应能力降低,且降低程度与损伤程度成正比;创伤-失血性休克后脾细胞对丝裂素和刀豆素A等刺激的增殖能力降低;Hensler 等发现大手术后T淋巴细胞体外增殖和细胞因子分泌功能严重受损。这些研究均观察到手术后早期T 淋巴细胞分泌功能受损,其IL-12、INF-γ和TNF-α分泌下降。T细胞增殖和分泌IL-12 和TNF的能力受损与脓毒血症死亡率成正比,提示T细胞在手术后感染的免疫防御中的重要作用。
创伤-失血性休克2 小时后脾细胞所分泌的Th1 淋巴因子如IL-12 和INF-γ等降低,这一抑制一直持续达5 天之久,而抗炎因子IL-10(Th2 淋巴因子)则增高。在创伤动物的脾细胞培养皿中加入抗IL-10 单克隆抗体以中和IL-10,可以恢复脾细胞被抑制的增殖能力。烧伤后早期应用抗IL-10 治疗可防止T细胞免疫抑制和提高脓毒血症的生存率。因此,创伤 -失血性休克后IL-10 分泌增加可能是导致脾细胞Th1 淋巴因子受到抑制的重要原因。
4. 循环炎性和抗炎介质
部分在创伤和大手术后出现免疫抑制的患者,可以出现血浆炎性细胞因子浓度增高,说明这些病人的免疫潜能细胞被激活,而上文的离体研究所发现的细胞免疫抑制现象,可能是体内发生了大的免疫激活后的免疫细胞低反应性表现。
动物和人体研究均发现,创伤、严重失血和脓毒血症时血浆中促炎因子,如TNF-α、 IL-1 和IL-6等,增大幅度增高。IL-6同时还有抗炎效应:在控制局部和全身的急性炎症反应中起着关键作用,可以刺激一些抗炎因子,如IL-1受体拮抗剂和TNF受体等,的释放, IL-1 受体拮抗剂和TNF 受体与循环中促炎因子结合而发挥抗炎作用。IL-6 还能触发前列腺素E2(PGE2)的释放,后者可能是最强的内皮源性T细胞和巨噬细胞免疫反应抑制剂,PGE2 可以引起强抗炎因子IL-10 的释放,进而抑制单核细胞活性。使用IL-10 抗体可以恢复PGE2 引起的单核细胞抑制。这种血浆因子变化临床上称为抗炎反应综合症。目前对手术和脓毒血症患者进行的一些细胞因子治疗,可能是由于用药时间、剂量或合用药物等因素难以掌握,没能取得满意的临床效果。
上述研究提示了促炎因子在手术或创伤病人病理生理中的重要地位,临床上的重症监护病人进行这些促炎因子和抗炎因子的监测,可以提示细胞内所发生的一些变化和细胞内环境,这对于危重病治疗可能很有用处。
5. 性别对免疫反应的影响
很多的研究显示创伤出血性后的免疫抑制具有性别特异性:雌鼠发情周期的发情前期进行创伤-失血性休克,其巨噬细胞和淋巴细胞反应性能够正常维持,甚至得到加强,而雄性鼠则表现为抑制;雌鼠创伤-失血性休克时,信号传导通路p38 呈现减弱状态,而雄性鼠的该信号通路传导增强,这一差别可能是前者在诱导脓毒血症后病死率低的主要原因。免疫抑制的性别特异性说明雄性激素具有免疫抑制作用,而雌性激素具有免疫保护作用,雄性鼠去势两周后再进行创伤-失血性休克时,脾和腹膜巨噬细胞因子的释放和皮细胞免疫反应就得到了保护,巨噬细胞MHC-II表达的抑制现象也不见了。雌激素具有免疫增强作用,给雄性鼠注射雌二醇可以使创伤失血性休克后的免疫抑制得到恢复;卵巢切除的雌性鼠表现免疫抑制,再进行中枢性雌激素支持又可以维持其免疫反应。临床上脓毒血症、大手术、创伤或大失血的患者可以见到同样的免疫抑制性别特异性现象,感染的发病率和死亡率男性均高于女性
6. 可能的免疫调节对策
应激后宿主的免疫反应加剧是双刃剑,目前的免疫治疗目标是既保护其防御机制又可以抑制其副作用,一般采用免疫调节的方法,而不是阻滞某个介质。
免疫调节的原理多是基于性激素/受体拮抗剂对T 细胞和单核细胞的免疫调节特性。创伤-出血性休克和复苏后应用雄激素受体拮抗剂氟他胺,可以使脾和腹膜巨噬细胞受到抑制的细胞因子释放得到恢复正常,在并发脓毒血症之后连续3 天应用氟他胺亦有相似的促恢复效果,并可降低大出血后由脓毒血症所致的死亡率。临床上氟他胺用药时间远超于3 天都少见副作用,用于创伤病人进行免疫抑制的调节会一个是很好的选择。女性激素本身就有保护创伤-休克后免疫反应的作用,研究发现对哪行和卵巢切除患者应用单次剂量的雌二醇可使受到抑制的免疫功能恢复。雌二醇可能就是女性维持免疫反应性的原因,应用于男性、卵巢切除或停经女性可恢复创伤和大失血后的免疫抑制。
脱氢表雄酮是血浆中含量最多的类固醇激素,它是合成5α-双氢睾酮和雌二醇的中间产物,可使雄性鼠创伤-失血性休克后的T 细胞和单核细胞抑制得到恢复,显着改善并发脓毒血症者的生存率。体外脱氢表雄酮增强脂多糖对大手术后患者外周血单个核细胞(PBMCs)细胞因子释放的抑制作用,对手术后血浆培养的手术后细胞亦具有显着的免疫调节作用;体外雌二醇受体阻滞剂三苯氧胺可以阻断脱氢表雄酮对T细胞和PBMCs的免疫保护作用,提示脱氢表雄酮免疫保护机制与雌二醇受体有关。已经证实短期使用脱氢表雄酮没有明显的副作用。因此,脱氢表雄酮可用于治疗免疫抑制,但是手术患者中脱氢表雄酮的在体效果还有待证实。
粒细胞集落刺激因子(G-CSF)也具有免疫调节作用,它可诱导手术后释放新的单核细胞。研究显示围手术期应用G-CSF 可防止手术后单核细胞活性降低、保持适当的Th1/Th2 比值和适当减轻免疫细胞的急性期反应程度,还能够减少手术后并发脓毒血症的发病率。免疫增强膳食和高张盐水复苏亦可降低手术后的脓毒血症的发生率,据推测可能是这些方法有助于维持平衡的免疫细胞和炎症介质。
上述药物在手术后患者中预防脓毒血症和提高生存率的效果还有待于大型的临床研究证实。
7. 总结
总之,手术的和非手术的创伤和大失血可显着抑制细胞免疫,尤其是单核细胞-T 细胞之间的相互作用,从而增加脓毒血症的发病率。手术患者的免疫调节治疗集中于保护淋巴细胞、巨噬细胞、粒细胞和内皮细胞,既避免它们过渡激活又避免过度抑制;抑制一些特别的介质如IL-1或TNF-α取得了很好的实验研究效果,临床效果却不明显。围手术期应用G-CSF 可诱导手术后释放新的单核细胞而防止大手术后免疫抑制,但是G-CSF 的这种免疫保护作用是否能够减少手术后患者感染的发生率和死亡率还有待证实。临床上已经使用性激素/受体拮抗剂氟他胺和/或雌二醇,以及类似雌二醇的药物脱氢表雄酮进行免疫调节,这些药物调节单核细胞和T细胞的反应性,是临床创伤患者安全、有效的免疫抑制治疗药物。
