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脓毒症时免疫调节的应用前景

作者: walking 来源: 急诊医学资讯 日期:2017-02-21
导读

过去几十年里,尽管脓毒症方面研究取得了显著进步,但脓毒症一直是重症监护室内死亡率最高的疾病之一,死亡率约占40%。除了对感染的控制外(包括早期合理抗感染和必要时的手术治疗),脓毒症的治疗主要集中在脏器功能的支持治疗上。

关键字: 脓毒症 | 免疫调节

前言

过去几十年里,尽管脓毒症方面研究取得了显著进步,但脓毒症一直是重症监护室内死亡率最高的疾病之一,死亡率约占40%。除了对感染的控制外(包括早期合理抗感染和必要时的手术治疗),脓毒症的治疗主要集中在脏器功能的支持治疗上。脓毒症过程中宿主免疫反应越来越被发现具有重要作用。证据表明脓毒症时,免疫变化与增高的死亡风险或院内感染相关,这也提示脓毒症的治疗可能存在其他方法。这种方法主要致力于通过药物干预或体外血液净化的方式恢复患者的免疫平衡。

脓毒症初期,免疫细胞活化释放促炎和抗炎性细胞因子。适量的促炎和抗炎细胞因子是必要的,并且对宿主有利。而一旦平衡遭受破坏,形成“细胞因子风暴”,将对宿主有害。不受控制的促炎性反应可以诱发多脏器衰竭,导致脓毒症患者早期死亡。相反,过度的抗炎性反应可以导致免疫细胞无应答。如果免疫麻痹持续存在,可增加院内感染的风险。绝大多数脓毒症患者死亡主要发生在第二阶段。下面讨论的2种方法旨在恢复宿主免疫平衡,提高脓毒症患者的存活率。体外血液净化可以控制过度的炎症反应,而免疫刺激药物可以解决免疫系统受损的问题。

体外血液净化技术

许多体外血液净化技术被用于调节脓毒症时的宿主反应,这其中,绝大多数是来自于肾脏替代治疗技术。清除血液中的炎症介质可以控制细胞毒性,并且恢复细胞因子/趋化因子在血液及感染部位的浓度梯度,因此可以促进白细胞迁移至正确位置。这些技术同时也可以使脓毒症状态下改变的免疫细胞表型得到修饰。

高通量血液滤过

高通量血液滤过(HVHF)时,超滤率较一般肾脏支持更高(> 50 ml/kg/h)。高或是很高的超滤流量可增加中分子量物质的清除,例如细胞因子(6,7)。

HVHF被动物实验及亚临床实验支持,是应用较广的血液净化技术。在一个bilei诱导的胰腺炎的猪模型中,HVHF可以使免疫麻痹相关物质表达降至正常水平。并且也有证据表明其可以降低死亡率(8)。然而,在IVOIRE随机对照实验中,脓毒性休克并发急性肾损伤患者中,应用35或70 ml/kg/h的超滤流量对死亡率及其他次级终点事件并未发现有所不同。结合最近的两份荟萃分析同样是阴性结果,IVOIRE实验可能代表着HVHF在脓毒症患者中应用的终止。

级联血液滤过

HVHF应用有许多的限制,比如低分子量物质的大量丢失(维生素,营养素,抗生素…),昂贵的价格,较高护理要求。结合利用两种不同的超滤器,这些缺点可以避免。最初的理念是选择性的清除中分子量分子,同时将低分子量分子返还给患者。如图2所示,第一个过滤器有较大的滤过间隙,可以使低中分子量滤过进入第二个过滤器。第二个过滤器滤过间隙较小,可以允许低分子量物质返还患者体内,选择性清除中分子量物质(例如细胞因子)。

在脓毒性休克的猪模型中,相对于标准的HVHF,此项技术降低了所需的肾上腺素用量,并且改善了生物学参数(12)。一项关于评估此项技术对脓毒性休克患者血流动力学影响的临床研究也刚刚结束,期待研究结果(NCT00922870)。

血浆置换

血浆置换包括移除患者的血浆并用液体予以替换。理论上,血浆置换可以很有效的清除患者血液中的细胞因子。其在革兰阴性菌感染的研究中也显示出了令人鼓舞的结果(13)。有效清除细胞因子恰好解释了脓毒症患者中降低的炎症标志及器官损伤(14)。在随机试验中,血浆置换可以提高脓毒性休克患者的存活率,但是这一结论只在腹部感染导致脓毒性休克患者中被证明。然而,对照组患者年龄更高且呼吸系统损伤更重,这使得结论具有争议性(15)。

血液灌流

血液灌流也叫血液吸附,利用的是有吸附特性的材料。血液循环直接与吸附剂接触,吸附剂吸附溶质主要通过疏水性、离子、范得华力。因此,大分子量分子虽然有时候可以逃脱标准滤过滤孔径的过滤器,但是可以通过与吸附剂表面结合而被从血液中清除。这些材料的生物相容性问题已被解决。血液灌流还有一个缺点就是它不是RRT技术(6)。最近的一项荟萃分析示,血液灌流可以提高生存率的研究结果主要来自于一项日本学者的研究,主要是针对polymyxin-B。polymyxin-B被广泛使用,尤其是在革兰阴性菌感染中。EUPHAS试验证实在腹部感染导致的严重脓毒症患者中,血液灌流除了可以改善血流动力学及呼吸系统功能,还可以提高生存率(17)。然而,最近的ABDO-MIX试验并未得出相同的结论(18)。这项随机多中心试验主要研究血液灌流(polymyxin-B)对腹膜炎导致的脓毒性休克患者的死亡率有无影响。结果,polymyxin-B组与传统组之间差异并没有统计学意义,并且polymyxin-B 组的死亡率可能更高。次要结果及各组间分析也并未发现这项技术有什么优势(18)。EUPHRATES试验 (NCT 01046669)可能证实polymyxin-B的血液灌流对脓毒症患者无效。在其他国家,有提出一种填充二乙烯基苯的吸附材料。体外实验表明这种材料可以移除血中被活化的固有免疫及适应性免疫相关细胞,并且可以修饰细胞因子的表达(5)。在脓毒性休克的大鼠模型中,血液灌流可以降低IL-6与IL-10的相互作用,并且可以延长生存时间(19)。

配对血浆分离吸附法

结合以上描述,配对血浆分离吸附法(CPFA)有望在体外血液净化中占领一席之地(20)。首先通过一血浆过滤器从全血中分离出血浆。血浆不凝的特性允许它可以在吸附材料表面缓慢循环使得吸附过程最优化。然后,纯化的血浆再与之前分离开的那部分混合,然后流向第二个血液灌流器,这使得这种所谓的杂交技术变成一个标准的连续性RRT环路(Fig. 3) [21]。严重脓毒症并发多脏器功能损伤综合征患者中,研究表明CPFA较HVHF更有利于恢复患者免疫麻痹状态。研究明显发现,CPFA可以增加单核细胞表面HLA-DR表达以及恢复脂多糖(LPS)诱导的肿瘤坏死因子(TNF)的表达(22)。COMPACT-1试验中,CPFA联合脓毒性休克患者的标准治疗方案为5天。不幸的是,由于循环凝固的问题限制了被处理血浆的容积。然而,可能存在量效关系:接受更高量CPFA的亚组死亡率较对照组低(23)。COMPACT-2试验(NCT 01639664)主要就是用于研究这个问题。通过抗凝治疗阻止其凝固,进而研究高CPFA(>0.2l/kg/d 血浆)在脓毒性休克中的作用。

高吸附膜

RRT膜可以被修饰使其成为血液净化的一种方法。例如,通过在聚丙烯腈膜上增加带正电荷的聚合物可以增加其对LPS及炎症细胞因子的吸附力。在脓毒性休克的猪的模型上,6小时的HVHF(使用这种膜)较普通膜的HVHF可以改善血流动力学(25)。

高滤过膜

膜的其他属性可以被修饰,使更大范围的中质量分子被清除。这些膜最早被用于血液滤过,但是后来发现可以改善脓毒症患者的血流动力学(26)。然而,蛋白质丢失比如白蛋白是这项技术最主要的缺点。除了连续最优化这种膜的参数外,使用扩散技术而不是对流技术可以减少白蛋白泄漏(27)。“超高通量”膜已经出现,不仅可以保留白蛋白还可以有效清除细胞因子(5)。

药物方法

第二种调控脓毒症宿主免疫反应的方法就是药物。最近研究显示氢化可的松及活化蛋白C的无效作用,一些新的分子被提示很有前景(28,29)。这些分子通过多方面的影响脓毒症免疫细胞(包括数量,表型,功能)进而产生合适的免疫反应。

IL-7

IL-7作为淋巴细胞存活的必须因子同时也与淋巴细胞的很多功能有关,它有可能成为脓毒症治疗的一种方法。在小鼠腹膜炎模型中,重组人IL-7(rhIL-7)可以阻止CD4+和CD8+ T淋巴细胞凋亡,恢复干扰素(IFN)的产生,通过增加淋巴细胞的粘附分子(LFA-1,VLA-4)的表达促进淋巴细胞像感染部位趋化,并且可以增加脓毒症小鼠的存活率(30)。同时体外实验也表明IL-7可以恢复淋巴细胞的免疫功能,rhIL-7可以增加STAT-5的磷酸化及B-cell lymphoma 2 induction after stimulation(31)。正是因为临床前研究的有效结果,使得近期一个法国、美国的关于rhIL-7刺激脓毒性休克免疫损伤的患者的临床研究即将开始。

粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)

一个小的临床研究中,GM-CSF可以使脓毒症免疫抑制患者(主要表现为单核细胞低表达HLA-DR)的HLA-DR表达增加。体外实验,GM-CSF同样可以恢复TLR-2/4诱导的促炎细胞因子产生。GMCSF组中临床结果(机械通气时间,脏器损伤,ICU住院时间及住院日子)同时也得到改善(32)。为了证实GMCSF的疗效,一项大的3期,双盲随机对照试验即GRID(GM-CSF降低ICU获得感染)即将开始(NCT 02361528)。这项研究主要评估GMCSF对预防二重感染及其他临床结果的作用。

IFN

同GM-CSF一样,体外实验中,IFN可以恢复脓毒症患者活化淋巴细胞的免疫功能。在健康的静脉注射LPS志愿者中,IFN较安慰剂可以减少LPS诱导的TNF反应,增加单核细胞HLA-DR的表达(33)。在少数病例中,增加IFN治疗可以促进侵袭性真菌感染的治愈及免疫功能恢复(34,35)。一项正在进行中的脓毒性休克病人的随机对照试验(NCT 01649921),旨在研究重组IFN的免疫功能及其对相关临床结果的影响。

PD-1、PD-L1及CTLA-4拮抗剂

脓毒症淋巴细胞表面增加的程序性死亡细胞-1(PD-1)表达是T淋巴细胞无应答的主要原因。在小鼠的真菌感染的脓毒症模型中阻断PD-1通路。PD-1及其配体PD-L1的拮抗剂抗体可以使IFN及HLA-DR表达增加,并且可以增加感染小鼠的存活(36)。由于此途径在癌症治疗中的快速进展,不难推测此通路在脓毒症方面的临床试验很快就会开展(37)。上述的实验中,学者同样也阻断了CTLA-4(负向共刺激分子,和PD-1类似抑制T细胞功能),此路径阻断对IFN、HLADR表达以及小鼠死亡率的影响同PD-1通路阻断的效果类似。

静脉给予免疫球蛋白

静脉给予免疫球蛋白(IVIG)进而调控炎症反应是许多免疫疾病治疗的方法。标准的或是富含Ig-M的IVIG作为一种免疫调控治疗方法对脓毒症患者是有效的。一项最近的荟萃分析表明IVIG较安慰剂组或无处理组可以显著降低死亡率。然而,仅仅统计分析那些偏移较小的实验不足以得出这样的结论(38)。除此之外,此项荟萃分析中的某些实验中对照组的治疗标准与Surviving Sepsis Campaign 中发表的证据依赖的系列措施并不符合(39)。

结论

过去的几十年里,脓毒症预后得到了显著的改善(40,41)。对脓毒症诱导的免疫抑制状态的逐渐认识使我们逐渐形成了针对调控病理炎症反应的方法。许多体外技术及药物方法已经被提出来。这其中的某些方法可能对于控制脓毒症有效。这些旨在调控患者免疫反应的治疗措施根据患者状态不同分别被选用。单核细胞表面HLA-DR表达是目前为止判断患者是否可以从免疫刺激治疗中受益的金标准,同时其他相关合适的临床标准亟待发现(42)。最后,基因的不同是宿主对感染损伤反应不同的最主要原因。转录组学的发展可以帮助了解免疫抑制中的各种途径,有助于我们发现针对每一个病人的治疗措施(43)(完,参考文献略)。

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