脓毒症是指因感染引起的宿主反应失调而导致的致命的器官功能障碍^[1]，据全球疾病负担研究报道，2017年间世界范围内脓毒症的患病与死亡人数分别为4 890万和1 100万，其中高达40%的病例为5岁及以下的儿童，引起了广泛关注^[2]。中国每年脓毒症新发病例约486万人，死亡率可达20.5%^[3]，探讨脓毒症进展的相关病理生理变化及分子生物学特征存在重要意义。已有证据显示天然免疫与获得性免疫应答改变或紊乱是导致脓毒症的主要发病机制之一^[4]，与单核细胞、树突状细胞（dendritic cells, DC）、自然杀伤细胞（natural killer cell, NK）以及淋巴细胞的免疫特征密切相关，为解释脓毒症与免疫系统的复杂相互作用, 并阐述单个核细胞免疫特征所起的重要作用，故本文综述如下。

1 脓毒症与免疫系统的调节

发现关键免疫细胞缺陷或检出免疫抑制标志物能够有效预测脓毒症发生，与宿主遗传变异激活脓毒症前期免疫反应并诱导机体向易感性体质转变有关^[5]。机体炎症反应的持续增强介导免疫紊乱是参与脓毒症进展的重要机制^[4]，提示脓毒症与免疫系统的调节存在显著相关性。

1.1 脓毒症相关炎症与免疫

脓毒症相关免疫紊乱主要因机体促炎与抗炎作用失衡所导致，以异常表达细胞因子为特征，在所有免疫细胞及其区室内均存在不同类型的表现^[5]，炎症反应平衡失调通过异常表达细胞因子的途径促使脓毒症进展，这与患者死亡风险密切相关^[4]。

研究表明，先天免疫由模式识别受体与外源性病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns, PAMPs）、内源性损伤相关分子模式等结合后激活，是炎症反应的启动要件，在细胞因子释放与机体细胞大量死亡的条件下可引起炎症级联反应，与内皮细胞障碍、宿主遗传变异紧密相关^[6]。细胞因子包括肿瘤坏死因子（tumour necrosis factor-α, TNF-α）、生长因子、白细胞介素（interleukin, IL）、趋化因子以及干扰素（interferon, IFN）五大类型，其中TNF-α、IL分别是炎症相关脓毒症最基础、最重要的细胞因子。

TNF-α可通过激活补体、诱发凝血与内皮障碍以及促进细胞凋亡等途径参与免疫紊乱或免疫抑制^[7]，其水平在脓毒症患者中升高，与死亡风险直接相关^[8]，尤其是TNF-α-308位点的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）对细胞因子表达的催化作用，是脓毒症病死率较高的关键原因^[9]。值得注意的是，不同的脓毒症患者血清中TNF-α的水平差异较大，可能与SNP等位基因携带不同有关^[10]。脓毒症相关促炎IL以IL-1β、IL-6、IL-12以及IL-17为典型代表，抗炎白介素主要包括IL1RA、IL-4与IL-10等，在诱导巨噬细胞极化（M2）、调控神经功能等方面有重要作用^[11-12]，IL的失衡可能致使微环境不稳定，从而加快脓毒症发展。

1.2 脓毒症与免疫抑制

免疫抑制在炎症反应后发生，与细胞凋亡、自噬、内毒素耐受、中枢神经系统调节以及代谢重编程紧密相关^[13]。

免疫细胞（包括DC与T、B细胞）的异常凋亡致其在脓毒症患者体内循环丰度降低的理论成果首次见于Hotchkiss和Nicholson^[14]的研究，被证明是免疫抑制的重要原因。脓毒症相关细胞凋亡的机制与途径可归结为3种类型，包括凋亡基因的调节、凋亡信号的驱使以及抗炎因子的释放。Girardot等^[15]研究表明抗凋亡基因如Bcl-2和Bcl-xl在严重的脓毒症患者血清内表达下调，Bcl-2超家族促、抗凋亡基因产物的平衡失调可通过激活caspase-9的途径诱导细胞凋亡，从而走向脓毒症的结局。凋亡信号如细胞凋亡膜表面分子在免疫功能受损的细胞中增强能够激发caspase-8的活性被证明是脓毒症免疫抑制的另一大途径。抗炎因子的释放则与免疫耐受密切相关，在脓毒症相关免疫抑制中起着重要作用。此外，不同种类细胞凋亡带来的结果并不相同，其中淋巴细胞的减少能够影响CD4⁺与CD8⁺效应T细胞的表达并可能诱导免疫麻痹，巨噬细胞、NK细胞的减少能够弱化免疫反应对病原体的清除力，DC细胞减少将降低先天与获得性免疫反应，提示细胞凋亡与免疫功能紧密关联，监测免疫细胞的凋亡有助于预测脓毒症严重程度^[15]。

自噬是一种基本的生物学过程，其本质是防御、代谢和质量控制，它们在免疫方面相互关联。自噬功能的缺陷通常表现为炎症反应失调。自噬有多种类型：异体自噬（直接消除细胞内微生物）、聚集体自噬（去除大分子聚集体或凝结物）、线粒体自噬、内质网自噬（也称为网状吞噬）、过氧化物酶体自噬、溶酶体自噬等。一般情况下，自噬的细胞质清除功能在任何能够激活自主炎症的细胞中具有抗炎作用。自噬通过调整线粒体和内质网含量来调节免疫细胞功能，还能影响巨噬细胞和T细胞极化的免疫代谢状态，进一步影响炎症的发生和消退^[16]。

内毒素耐受是指机体长期在内毒素如脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）的环境下失去对其应对能力的一种现象，肠道内共生细菌是内毒素的来源之一，脓毒症患者较非脓毒症患者的肠道菌群显著改变^[17]，肠道屏障受损使LPS向血液或淋巴扩散。内毒素耐受患者其体内的促炎、抗炎细胞因子与趋化因子的表达显著增加，说明免疫紊乱必然存在^[18]。此外，内毒素还与神经和代谢功能有关，Brown^[19]研究表明，内毒素可通过一氧化氮、氧化剂、细胞因子等介质激活损害神经元的小胶质细胞。Williams等^[20]指出内毒素耐受的脓毒症患者其血清内单核细胞代谢可塑性的丧失是免疫麻痹的基本机制，包括有氧糖酵解、三羧酸循环等，提示内毒素、代谢重编程、免疫抑制三者相互串扰，在脓毒症的发生中存在重要意义。

2 脓毒症单个核细胞的免疫特征研究进展 2.1 淋巴细胞

淋巴细胞是体积最小的白细胞，其含量表达在不同组织内以及脓毒症发生前后存在显著差异，与脓毒症相关免疫反应密切相关，探讨其免疫特征有助于临床诊疗，应给予高度重视。

Szabo等^[21]使用单细胞RNA测序鉴定骨髓、淋巴结、淋巴组织、肺部及血液来源的T细胞组间基因差异，发现细胞活化状态、CD4/CD8细胞谱系以及T细胞定位是基因差异表达的主要原因，其中淋巴组织定位表达T细胞分布最多，组织驻留记忆细胞、调节性T细胞（regulatory cells, Tregs）以及CD45RA细胞分别在肺部、淋巴结、骨髓中富集，与微管蛋白和细胞骨架相关基因复合物产物有关，提示T细胞定位大概率与促进组织-基质间相互反应的细胞结构变化有关，可能是脓毒症后免疫细胞改变的原因之一。

一项前瞻性研究采用流式细胞术鉴定了5例脓毒症（感染性休克）患者外周血内淋巴细胞的免疫表型，共发现包括CD3、CD4、CD8以及HLA-DR等19种标志物抗原，其中CD38、CCR6的表达分别呈增加、减少的趋势，提示B细胞向浆细胞分化。脓毒症患者外周血内CD4与CD8细胞显著减少，以B细胞（未成熟的B细胞及浆母细胞）为代表的非T细胞簇、NK细胞（CD56^-CD16⁺）含量显著增加，表明机体受感染程度严重，凋亡信号传导机制被激活，可引起大量细胞凋亡，并诱导免疫抑制^[22]。Wilson等^[23]研究发现，脓毒症患者的4个淋巴细胞亚群（CD27⁺CD19⁺B细胞、CD27^-CD19⁺B细胞、CD27⁺CD4⁺T细胞以及CD27^-CD4⁺T细胞）中CD27⁺B细胞上的PD-1与PD-L1表达水平更高，与记忆B、T细胞密切相关，需进一步研究证实。

实际上，脓毒症相关免疫记忆细胞的作用在研究中已得到一定进展，集中体现在CD4与CD8细胞当中。Martin等^[24]表明，脓毒症发生的2~4 d内就存在淋巴细胞凋亡、CD4和CD8细胞显著减少的现象，严重的脓毒症能够使幼稚CD8细胞失去前体特异性并抑制其对新抗原产生免疫反应能力，导致存在脓毒症相关记忆的CD8细胞在依赖性或非依赖性抗原中表现出免疫缺陷，包括对抗原的识别敏感性与对细胞因子分泌能力的降低、细胞增殖与病原体清除能力降低等。值得注意的是，CD4与CD8细胞的增殖能力在抑制后并不会持续很长时间，可以依靠稳态增殖、脓毒症期间对感染做出反应的抗原驱动增殖或内源性记忆CD4细胞增长的途径于1个月内逐渐恢复，但机体清除病原体的能力仍会显著下降，且免疫相关细胞因子会受到严重损害^[25-26]。IL-37被发现在多种感染性疾病中发挥作用，王雪松等^[27]发现对脓毒症模型小鼠腹腔注射IL-37可以起到保护作用，其通过增加Foxp3和CTLA-4表达以及促进TGF-β分泌的方式增强Treg免疫负性调节，并刺激Treg胞内自噬小体的形成，提示自噬参与脓毒症时IL-37调节Treg免疫功能的过程。

此外，辅助型T淋巴细胞在淋巴细胞也有关键作用，脓毒症也对Th1、Th2、Th17等细胞产生负面影响，其通过降低Th1等细胞的主要转录因子的mRNA来实现免疫抑制，包括T-bet、GATA3以及ROR-γt等^[28-29]，其中Th1与Th2平衡失调与记忆细胞相关病原体清除率降低紧密相关，Th2比值长期上调是造成脓毒症死亡事件的危险因素之一^[30]。

2.2 单核细胞

单核细胞是体积最大的白细胞，来源于造血干细胞，在骨髓中发育成熟。单核细胞能够通过调节基因、控制信号传导两大行为参与脓毒症相关免疫反应，并于脓毒症期间改变自身免疫表型以影响机体炎症反应。

Washburn等^[31]对脓毒症与非脓毒症患者外周血内的淋巴细胞和单核细胞进行特异性RNA测序，发现脓毒症患者的单核细胞差异基因数量约为CD8细胞的5倍，其中55%的差异基因下调，单核细胞共刺激分子基因（CD86、OX40L）表达减少，共刺激分子信号通路（NF-AT、ICOS）、基因表达相关信号通路（JAK-STAT）等10条免疫反应途径受到抑制，且IL-10介导的免疫抑制信号通路被激活，严重损害了机体免疫功能的正常运转。Shalova等^[32]研究表明，脓毒症单核细胞能够上调大量细胞因子、趋化因子、细胞表面分子以及转录因子等并激活炎症核心反应的转录因子NF-κB，提示其在免疫反应、炎症中存在重要作用。值得注意的是，脓毒症单核细胞本身也参与免疫调节过程，抗原呈递相关基因（HLA-DR、MHCⅡ）作为抗原呈递细胞的重要组成部分，其在内毒素的影响下表达下调能够减少单核细胞的增殖，尽管不具备威胁能力，但足以证明其在免疫反应的方方面面中均具有一定影响。

单核细胞基因差异表达能够区分部分脓毒症与非脓毒症，也可以作为评估脓毒症的指标之一。Reyes等^[33]在脓毒症患者的外周血中鉴定出4种单核细胞群，其中以高水平的RETN、ALOX5AP、IL1R2基因为特征的MS1细胞群在脓毒症与非脓毒症患者中均有表达，进一步分析发现MS1细胞群中PLAC8基因上调与脓毒症有关，且MS1细胞线粒体相关基因（MS1-A等）以及抗炎反应相关基因（MS1-B等）分别与脓毒症严重程度呈正、负相关，提示MS1基因差异表达可作为脓毒症分级参考指标。Wen等^[34]将脓毒症单核细胞分为6个亚群并分别编码为3、5~8和11，其中组号为11（CD16⁺单核细胞）的细胞簇的表达与脓毒症患者入住ICU第一天的氧合指数、早期预警评分（NEWS Score）成正比，与CSF 1R、LYN、PECAM1等基因表达含量有关，提示单核细胞簇中代表性基因谱与脓毒症临床指标关系密切，通过单细胞测序在脓毒症的诊疗中发挥作用需进一步研究证实。越来越多的证据显示自噬在脓毒症中被激活，负向调节炎症反应。诱导自噬可阻止单核细胞凋亡，促进其分化为巨噬细胞，而巨噬细胞自噬可以减少炎症小体的激活和炎症细胞因子的释放，从而控制脓毒症炎症的升级^[35]。

2.3 DC细胞

抗原呈递细胞的抗原呈递能力降低是脓毒症相关免疫抑制的主要特征之一^[36]，DC细胞作为功能最强的抗原提呈细胞，其数量减少直接影响了免疫反应的有效性。

DC细胞包括浆细胞样DC细胞（pDC）与髓样DC细胞（mDC）两大亚群，根据CD4、CD8分子表面表达可分为CD4^–CD8^–、CD4⁺CD8^–和CD4^–CD8⁺三个亚群，其中后两种亚群数量的减少能够解释脓毒症期间脾脏DC细胞消失的原因^[37]。一项盲肠结扎穿刺术诱导的小鼠模型研究显示，术后2 d内，小鼠脾脏DC细胞总数下降近2倍，与亚群CD11c^hi CD4^–CD8^–的比例增加有关^[38]。此外，Wang等^[37]表明，脓毒症期间DC细胞数量减少能够导致细胞因子异常分泌，从而介导免疫耐受状态；Brady等^[39]表明，所有的DC细胞中HLA-DR的表达均有降低并与免疫麻痹直接相关，提示DC细胞减少相关免疫反应复杂，不容忽视。

脓毒症期间DC细胞对免疫功能的影响还体现在其抗原呈递能力下降上，一般来说，未成熟的DC细胞具有较强的迁移能力，成熟的DC细胞能够激活初始T细胞，从而完成免疫应答的关键环节。研究表明，在脓毒症前期，DC细胞通过分泌I型干扰素、促炎细胞因子参与T细胞依赖性免疫反应的启动和调节，伴随脓毒症进展，成熟的DC细胞由PAMP直接激活并迅速上调MHC Ⅱ从而有效呈递抗原，但失去对新抗原的呈递能力。由PAMP相关免疫、上皮细胞产生的炎症细胞因子间接激活的DC细胞尽管能保留对新抗原呈递的应对能力，但细胞因子分泌功能构象会发生改变，虽然就理论而言，直接或间接激活的DC细胞能够共存，但DC细胞的持续功能障碍势必会引起机体损害和不良结局^[38]。

3 小结与展望

脓毒症作为急危重症医学面临的重要临床问题之一，其中的免疫相关内容一直是研究的热点和难点。近年来，免疫学领域技术的发展拓宽了对脓毒症相关基因、分子及细胞间的研究范围并逐渐构建出脓毒症相关免疫反应的机制框架，生物信息学也为临床诊疗现状的改善提供了重要的理论基础。单个核细胞的免疫特征揭示了脓毒症与免疫反应之间的浅层联系，发现基因、信号通路在免疫调节中的重要作用，仍需进一步研究，在未来预防和应对脓毒症中具有高度应用价值。

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