严重烧伤后免疫功能紊乱的病因

一、严重烧伤后免疫功能紊乱的病因

(一)烧伤创面的变性坏死组织

烧伤创面的变性、坏死组织是烧伤后免疫紊乱的主要发病原因。损伤组织直接释放大量的凝血致活酶(凝血因子Ⅲ、组织因子),热力损伤内皮细胞后暴露的基底膜和胶原纤维激活凝血因子Ⅻ。它们分别启动外源性、内源性凝血过程,继而激活血液的纤溶、激肽系统。创面的变性蛋白可直接激活血液的补体系统。这四大系统的部分活化产物为炎症介质。损伤组织的细胞还可生成或释放血管活性胺、脂质炎性介质、促炎细胞因子和趋化性细胞因子等炎症介质,如组胺、血小板活化因子、TNF-α和高迁移率族蛋白B1(high-mobility group box 1 protein,HMGB1)等。最近的研究表明,HMGB1是介导机体对感染、损伤和炎症起反应的一种极为重要的细胞因子,可由坏死细胞直接释放或Mφ受脂多糖(LPS)刺激后释放;HMGB1可作用于Mφ释放更多的促炎细胞因子。烧伤可引起大鼠血清HMGB1水平明显升高,这可能是创面坏死组织细胞直接释放造成的。

烧伤焦痂及痂下水肿液富含炎症介质及内毒素,不仅能损伤培养的脏器细胞,还具有免疫抑制活性。有实验显示,从烧伤创面分离的皮肤烧伤毒素(脂蛋白复合物,lipid protein complex,LPC)不仅引起肝线粒体超微结构的不可逆性损害及肝细胞能量代谢的低下,而且还以剂量依赖的方式诱导体内免疫抑制,如对原发性溶血空斑形成细胞(PFC)的抑制作用比LPS要强1000倍,对细胞介导免疫的抑制作用比LPS也要强600~5000倍以上。烧伤后血液循环中可以短暂地出现LPC。体外实验证明,LPS对淋巴细胞转化、IL-2及CSF产生,以及IgG的分泌均有抑制作用,但当LPC浓度为5~40mg/L时,又使LPS刺激PBMC产生IL-1的量有增加趋势。因此,烧伤创面是烧伤后炎症反应的启动器官和炎症介质库,也是免疫抑制物质的重要来源。

(二)烧伤休克的缺血缺氧反应

休克是严重烧伤早期重要的并发症之一,缺血、缺氧是烧伤休克最基本的病理生理改变。缺血缺氧后细胞能量代谢障碍可致细胞损伤,缺血再灌注本身就可以产生大量的氧自由基,两者均引发机体的炎症反应。缺氧是一有力的刺激因素,可活化细胞内基因和介导蛋白质合成。特定的细胞类型对低氧的反应为活化特征基因,此时其他基因产物则明显减少。烧伤患者常伴有休克和细胞供氧不全,而缺氧可影响淋巴细胞和Mon-Mφ的功能。缺氧能显著增加人Mon-Mφ产生TNF-α和释放TNFR,缺氧后18小时可观察到TNF-α的最大分泌。缺氧[PaO21.87~2.67kPa(14~20mmHg)]脂多糖(LPS)9小时后再供氧可增强Mon释放IL-1。缺氧[PaO20~0.933kPa(0~7 mmHg)]脂多糖(LPS)2小时再供氧22小时后可增加LPS刺激性IL-6释放。但缺氧2小时后立即用LPS刺激未测得TNF-α及IL-1的释放,这可能与缺氧时间太短有关。有人比较了有氧或低氧条件下受两次LPS刺激的Mφ释放TNF-α、IL-6、IL-1、PGE2、NO、O2·-的变化,结果提示,缺氧对Mφ释放介质的效应至少存在3种方式,即直接方式、先低氧后LPS刺激的方式,以及对低氧与LPS刺激后再受LPS刺激后的方式。这3种潜在的效应方式与临床有关。缺氧对Mφ释放介质的正负调节作用可解释在创伤患者中观察到的临床表现。

低压性缺氧志愿者的PBMC受PHA刺激的淋巴细胞转化和IFN-γ产生明显受抑制,而美洲商陆有丝分裂原(PWM)刺激的淋巴细胞转化不受影响。有人观察以T细胞暴露于缺氧[PaO2<5.33kPa(40mmHg)]环境15分钟后随缺氧时间延长而出现IL-2 mRNA表达急剧下降,虽经PaO220.0 kPa(150mmHg)(空气)继续培养18小时IL-2 mRNA表达下降仍持续存在。PaO2>6.00kPa(45 mmHg)15~90分钟对IL-2 mRNA表达无影响,但经PaO220.0kPa(150 mmHg)18小时则呈中度增加。结果表明,T细胞内IL-2的转录调控对氧张力的变化极度敏感,当PaO2<5.33kPa(40mmHg)时可导致IL-2 mRNA表达的持久损害。短暂缺氧的持续影响可部分解释危重患者有并发感染的倾向。实验表明,缺氧能显著增加Mφ产生TNF-α;短暂缺氧后再充氧可增强Mφ释放IL-1和IL-6,持续抑制T细胞产生IL-2;全身缺氧可导致快速的炎症反应,肥大细胞在其中起重要作用。缺氧复合烧伤血清能使心肌细胞TNF-α、IL-1 mRNA表达增多。烧伤后出现的严重休克或休克复苏治疗不当易使患者发生感染或脓毒症,后者又反过来加重休克。因此,应进行积极的液体复苏治疗,以避免传统补液公式遗留的隐性休克,及时改善或纠正延迟入院严重烧伤患者的缺血、缺氧。

(三)感染(https://www.daowen.com)

严重烧伤患者都存在着程度不同的创面感染和肠道细菌或内毒素移位,同时又伴有单核吞噬细胞系统(mononuclear phagocytes system,MPS)功能障碍。因此,进入体循环的内毒素清除率降低,患者易出现内毒素血症。内毒素血症对免疫系统有多方面的影响。LPS不仅刺激Mφ-Mon等免疫细胞产生大量的TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等炎性细胞因子T和PLA2、PAF、前列环素(prostacyclin,PGI2)、TXA2、LTs等脂质炎症介质,而且还激活补体系统产生大量的补体裂解片段,如C5a、C3a、C567等。这些炎症介质作用于机体出现过度的炎症反应。LPS也刺激Mφ/Mon分泌IL-10、IL-13、IL-4、TGF-β、NO、PGE2等免疫抑制性细胞因子或介质,增加GC释放,降低Mφ-Mon表达MHC Ⅱ类抗原表达,抑制抗原提呈功能和淋巴细胞转化,诱导胸腺细胞凋亡和介导Th1、Th2亚型转换。这些因素参与了LPS引起的免疫应答低下。

细菌菌体的组成成分均是机体感染时的致炎因子,如革兰阳性菌的磷壁酸、脂磷壁酸和肽聚糖,革兰阴性菌的LPS,细菌脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA),细菌蛋白(外毒素和溶血素)等。天然免疫应答是机体抗感染作用的先导,这些分子作用于免疫细胞上的模式识别受体使之激活并产生和释放炎症介质。值得注意的是细菌自然生长情况下就可以释放这些分子,抗生素种类和剂量不同对此有不同的影响。菌体分子相互之间还有协同的致炎作用。细菌DNA分子单独作用于Mφ就可引起大量的炎性细胞因子释放,DNA还可与低于致炎阈值的LPS协同作用刺激炎症介质的释放。众多的体内外实验均证明,内毒素或细菌可引起多种促炎细胞因子产生增多并释放入血,导致其血中浓度的增高。TNF-α是机体内毒素或细菌反应产生最早的细胞因子之一,其他依次为IL-1、IL-6、IL-8、IL-10;HMGB1是出现较迟的促炎细胞因子。严重烧伤伴感染时其血清水平明显升高。值得注意的是细菌自然生长情况下就可以释放这些分子,不同种类和剂量的抗生素治疗可以影响细菌DNA、内毒素(endotoxin)、磷壁酸(teichoic acid)等多种菌体成分的释放,从而对临床抗生素的合理应用提出了更高的要求。

(四)应激反应

机体神经内分泌系统与免疫系统间存在双向调节、交互影响的基础。神经内分泌系统对免疫系统的调控在应激反应时表现尤为突出。现已公认,下丘脑是机体调控全身免疫功能的中心环节。它具有通过下丘脑—垂体—肾上腺轴(hypothalamus-pituitaryadrenal axis,HPA)分泌各种神经肽和激素,作用于免疫细胞上的相应受体并将信号转入细胞内进而调节免疫细胞的功能。此外,胸腺、脾脏、骨髓等淋巴组织亦受自主神经支配。

烧伤引起的疼痛、坏死组织及随之发生的休克、感染、手术等均可刺激中枢神经系统,从而激活自主神经系统和下丘脑—垂体—肾上腺轴,直接或经释放大量的儿茶酚胺、糖皮质激素、神经速激肽和多种神经肽等间接调节机体的免疫应答。它们对免疫细胞功能有不同的调节作用,如GC抑制免疫反应,阻止T细胞成熟,脑啡肽抑制抗体产生;P物质和儿茶酚胺分别作用于Mφ表面的神经激肽1受体和β2肾上腺素能受体发挥促炎效应;传出迷走神经释放乙酰胆碱作用于烟碱乙酰胆碱受体发挥抗炎效应。可见,机体的神经—内分泌—免疫网络在整体上对烧伤后的免疫应答起着重要的调节作用。我们曾对烧伤大鼠血浆应激激素和淋巴细胞功能的变化进行了同步观察,结果说明,淋巴细胞在体内可能同时受到具有免疫抑制作用的皮质激素和肾上腺素作用,因而表现出自发母细胞转化(spontaneous blastogenic transformation,SBT)反应的下降。此两激素在伤后的变化与SBT的抑制是同步的,其显著增多和持续于高水平,超过了仅一过性增多和具免疫兴奋作用的去甲肾上腺素。有人在体外用相当于创伤应激水平的激素观察了其对正常淋巴细胞功能的影响,发现单一的皮质醇以及复合去甲肾上腺素、肾上腺素和胰高血糖素的皮质醇均可造成淋巴细胞增殖的明显受抑制。此外,烧伤患者的血浆β-内啡肽浓度明显升高,且血浆对正常人淋巴细胞转化的抑制作用可因加入抗β-内啡肽抗体而明显减弱;甚至用阿片拮抗剂可使烫伤小鼠的迟发型反应不受抑制。

综上所述,严重烧伤可导致大量的组织坏死,同时机体出现明显的应激、休克、感染和营养缺乏等反应,它们与后续的各种治疗因素一起改变了机体免疫细胞和免疫分子所处的微环境,进而造成免疫功能紊乱。这些因素已成为严重烧伤后出现免疫功能紊乱的主要发病原因。