烧伤后免疫功能紊乱的临床后果

二、烧伤后免疫功能紊乱的临床后果

烧伤后过度的炎症反应可引起组织器官损伤和多器官功能不全或衰竭,低下的免疫反应则主要引起机体的抗感染防御功能受抑制,易于发生全身性感染。由于多器官功能不全和全身性感染是严重烧伤的主要死亡原因,可见,严重烧伤后免疫紊乱与伤后致死性并发症的发生发展关系密切。

(一)烧伤后炎症反应亢进介导了组织损伤和器官功能不全

烧伤后炎症介质的炎症反应首先是机体的一种保护性防御反应,有助于清除坏死组织,限制组织损伤扩大和加速组织的修复。但随着烧伤、休克和感染的严重程度增加,机体还可伴有不同程度的全身反应,如发热、血白细胞增多、血沉加快、肝脏合成急性期蛋白(APP)等,则称为全身性炎症反应综合征(SIRS)。这时的炎症反应通过“瀑布效应”不断强化、扩大,释放大量的炎症介质可激活中性粒细胞(PMN)和血管内皮细胞(VEC),如抗炎介质产生相对不足则可造成组织和器官的损伤,这就使机体的炎症反应过度或失控,造成全身性炎症反应,构成了组织器官损伤、多脏器功能不全(multiple organ dysfunction,MOD)甚至多脏器功能衰竭(MOF)的病理生理学基础。

严重烧伤可启动过度的全身炎症反应和多器官功能衰竭。用LPS选择性刺激天然免疫细胞的Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)4,烧伤小鼠的死亡率在伤后7天高达75%,死亡小鼠伴有肺、肝内PMN细胞积聚,血清细胞因子、趋化因子水平升高。阻断TNF-α活性可降低死亡率,提示TLR4反应性增强、TNF-α产生过多与这一致死性反应有关。实验显示,仅注射重组TNF-α就可以模拟出几乎所有的内毒素血症临床表现;TNF-α与IL-1有许多共同生物学特性,两者又协同作用。因此,现认为烧伤和/或脓毒症的炎症反应主要由TNF-α和IL-1引起,TNF-α作为产生很早的细胞因子之一,一旦分泌即通过诱导IL-1、IL-6、IL-8和脂质炎性介质等其他介质的继发性分泌而激发炎症连锁反应,激活PMN和VEC,引起血管通透性增加、病理性凝血、心肌抑制、血流动力学紊乱及高代谢,最终导致脏器功能损害和多器官功能衰竭。

烧伤诱导的炎症反应引起了继发性组织损害,中性粒细胞的聚集、活化部分地参与了这一类组织损害。野生型(WT)小鼠烧伤后1~3小时PMN在肺、小肠聚积及3小时的组织水肿,血浆及小肠组织MIP-1β和角朊细胞衍生趋化因子(CXC趋化因子配体1,CXCL1)的平行增多;而γδTCR(-/-)小鼠烧伤后则无此现象。WT小鼠的血γδT细胞表达CD120b在伤后3小时增加,表明其活化,提示γδT细胞通过产生的趋化因子在烧伤后中性粒细胞介导的组织损伤的启动中起中心作用。巨噬细胞迁移抑制因子(migration inhibitory factor,MIF)是一种心肌抑制蛋白。40%烧伤小鼠的血清MIF在伤后4小时升为基线的2.2倍,伴有心肌组织MIF水平明显降低2.1倍。这一变化与MIF从心脏和其他器官的胞质贮备处释放不一致。抗MIF中和抗体处理小鼠出现与未处理小鼠类似的早期心功能受抑制,而后出现迅速的心功能恢复,至观察结束伤后24小时时已完全恢复,并持续至48小时。因此,烧伤后MIF介导了迟发的心脏功能紊乱。烧伤诱导肠损伤引起生物学活性因子的产生,这些活性因子被携带入肠淋巴而非门静脉,它再进一步损伤内皮细胞、活化PMN,进而促进远隔脏器的损伤。

补体的活化为抗感染的适当炎症反应所必需。烧伤坏死组织和感染过程中内毒素是强有力的补体激活触发物。补体连锁反应所释放的大量过敏毒素(C3a、C4a、C5a)等产物与炎性细胞因子、脂质炎性介质一起可引起血管扩张、通透性增加,触发PMN脱颗粒,释放溶酶体酶、氧自由基,产生细胞毒效应、微循环障碍、代谢紊乱,最终导致多器官功能损害。有人观察了补体在介导烧伤后早期血流动力学抑制中的作用。给大鼠注射眼镜蛇毒因子(CVF)(20 U/kg)除去补体后造成50%烫伤,未去除补体大鼠的心输出量(cardiac output,CO)和平均动脉压(mean arterial pressure,MAP)在伤后3~6小时明显降低并伴外周血管阻力(peripheral vascular resistance,SVR)增加,伤后血清补体溶血活性立即呈进行性降低,表明补体被激活。而去除补体的大鼠,其烧伤后早期CO的降低有所减缓,明显减轻了SVR的升高程度,同时还改善了心率和每搏输出量,使24小时的心功能正常,表明补体活化与烧伤后早期CO降低有关。ARDS的发生也被认为依赖于广泛的补体活化,C5a及其降解产物C5ades-Arg在ARDS发病中尤为重要。总之,广泛组织损伤引起的补体活化是MOF及后续感染发生的重要机制之一。

除炎性细胞因子、补体活化产物、脂质炎性介质外,烧伤和脓毒症时机体还可大量产生其他炎症介质,如内皮素(endothelin,ET)和一氧化氮(NO)、氧自由基、组胺等。ET是已知最强的内皮细胞源性缩血管活性肽,在烧伤和脓毒症中的主要作用是引起各器官血管收缩,血流量下降,导致各器官病理改变。NO是由VEC、Mφ、PMN等细胞产生的一种自由基,具有扩张血管、降低血压、抑制血小板聚集与黏附、增强非特异性免疫、抑制特异性细胞免疫以及细胞毒性作用等多种生物活性。一定量的NO生成是维持微循环内环境稳定的重要因素,在炎症反应中发挥保护作用,但NO产生过多则是创伤和脓毒症(尤其脓毒性休克)的一种重要炎症介质。脓毒性休克时体内的L-精氨酸在NO合酶作用下产生大量的NO,可致血管扩张作用和细胞毒作用引起血压下降及组织细胞损害。创伤和脓毒症患者组织中氧自由基大量积聚。氧自由基的强氧化性不仅引起生物膜脂质过氧化,破坏生物膜的结构和功能,而且对几乎所有生命大分子(如蛋白质、核酸、多糖、脂质等)造成氧化损害,是介导组织损伤的重要炎症介质。氧自由基刺激机体释放的其他炎症介质如脂质炎性介质、补体裂解产物等可致各种继发性损伤。(https://www.daowen.com)

(二)烧伤后细胞免疫低下介导了对病原体的易感性和全身性感染

免疫应答是机体对抗原(如病原体、自身抗原等)的特异性反应过程。烧伤后免疫应答的低下本身可以减轻机体对烧伤坏死组织所释放的自身抗原、变性抗原等的反应,起免疫保护作用;但抑制过度则削弱了机体的抗感染免疫能力,加之吞噬细胞对病原体的吞噬、杀菌等功能受损,造成烧伤患者对病原体甚至条件致病菌的易感性增加,容易发生感染。

烧伤促进了适应性免疫向2型T细胞偏移,常见以2型T细胞应答占优势。这一抗炎型细胞因子反应导致机体对感染的抵抗力下降。严重烧伤容易并发全身细菌性感染。例如15%Ⅲ度背部烫伤小鼠复合肺部感染(BI组)的72小时死亡率为30%,单纯肺部感染(I组)则为12%,单纯烫伤(B组)和假伤(S组)的死亡率均<10%。所有感染动物均有肺炎,但全身脓毒症仅见于BI组动物。相对于假伤组比较,所有各组有明显增强的骨髓GM-CSF和M-CSF反应,BI组可见刺激最大的GM-CSF反应。显然,烧伤复合肺感染引起了全身性脓毒症,并显著增加了死亡率。在缺少适应性免疫系统的Rag1(-/-)C57BL/6小鼠(Rag1)和免疫健全的野生型C57BL/6小鼠制作25%烧伤,伤后10天行盲肠结扎穿刺(cecal ligation puncture,CLP)制作多菌性脓毒症。假伤WT小鼠的CLP存活率明显高于烧伤WT小鼠、假伤Rag1小鼠、Rag1烧伤小鼠。Rag1烧伤小鼠脾细胞的TNF-α、IL-6产生远远多于WT烧伤小鼠。烧伤时用WT小鼠的脾细胞重建Rag1小鼠可使TNF-α、IL-6产生恢复至WT小鼠的水平。结果表明,适应性免疫系统为机体抵抗多菌性脓毒症的保护反应所必需,在调节对损伤的炎症反应中起着显著作用。

烧伤相关2型T细胞也是造成烧伤小鼠容易感染Ⅰ型单纯疱疹病毒、白色念珠菌的原因。烧伤相关的2型T细胞或其他细胞因子产物在烧伤小鼠新型隐球菌脑炎严重程度中起关键作用。还有人在雄性C57BL/6小鼠观察到,烧伤后合并弓形体感染组(BT组)的存活率明显低于感染组(T组)和烧伤组(B组),伴有组织中的弓形体数明显高于T组,抗弓形体特异性抗原的抗体产生明显低于T组,BT组血清IFN-γ IL-10水平明显降低,而IL-6水平明显高于T组,B、BT组对2,4-二硝基氟苯(DNFB)的迟发型变态反应明显弱于T组。提示,烧伤损害了抗原特异性反应和迟发型变态反应,改变了细胞因子反应的类型,从而诱导了烧伤免疫抑制的发生,使机体对弓形体感染的易感性增高。

烧伤后早期暴露于细菌超抗原(superantigen,SAg)的小鼠经历了带有致死性后果的强烈SAg反应。用亚致死剂量金黄色葡萄球菌肠毒素A或B在烧伤后1天攻击的小鼠呈现出高死亡率,而在伤后7天则无死亡。这一死亡率的变化与伤后7天CD4+和CD8+T细胞表达更多的Th2型细胞因子(IL-4、IL-10)相关,而与假伤小鼠组无关。烧伤小鼠淋巴细胞在伤后7天也产生更多Th2型细胞因子。然而,伤后7天在体内阻断IL-10活性可引起更高的SAg诱导的死亡率,这也证明,虽然损伤促进了获得性免疫向Th2型偏移,这一抗炎型反应与对感染的抵抗力低下相关,但它有时可能对受伤的机体也有益处。

IL-12诱导T细胞向Th1细胞分化。烧(创)伤患者或烧伤小鼠Mon-Mφ系的黏附细胞产生IL-12能力显著降低;患者在伤后1周左右在产生IL-12减少与IL-10增多之间存在倒数关系。低剂量IL-12治疗甚至始于脓毒症发生后可明显增加脓毒症攻击后的存活。IL-12治疗增加了促炎介质的产生,也维持了抗炎作用的IL-10产生增多。因此,损伤引起了产生IL-12缺陷,IL-12治疗可恢复伤后对感染的抵抗力。