翻译：张红伟 排版：张玮艳
（续）
免疫系统传统上分为体液和细胞免疫。体液部分包括各种方式，包括激肽系统、补体系统、凝血级联反应和抗体。相反，免疫系统的细胞部分涉及各种细胞类型，如血小板、中性粒细胞、单核细胞、树突状细胞、淋巴细胞等。表2总结了CPB/VA-ECMO对免疫系统的影响。对CPB/ VA-ECMO的免疫反应在血液与回路的非内皮表面接触后不久就开始了，主要是通过体液反应。此外，随后的缺血再灌注损伤进一步影响了这种反应。这两种机制影响免疫系统的细胞成分。此外，需要放置VA-ECMO的潜在疾病也会影响免疫系统（心脏手术也会影响，尽管程度较小）。本文旨在全面分析CBP和VA-ECMO诱导的免疫改变的异同。CPB/ VA-ECMO与免疫系统之间的相互作用如图1所示。
图1 CPB/ECMO免疫反应。在血液与循环回路中的非内皮表面接触的最初时刻，激肽系统、补体系统和凝血级联反应被激活。这触发了内皮细胞、血小板和中性粒细胞的激活。血小板与中性粒细胞和单核细胞形成直接连接，同时释放促炎和抗炎细胞因子。此外，缺血再灌注过程促使损伤相关分子模式（DAMPs）的释放和肠道中LPS的移位，激活免疫系统的各种细胞成分（包括树突状细胞、单核细胞、中性粒细胞和T细胞）。这些细胞也释放促炎和抗炎细胞因子，揭示了细胞成分之间的相互作用。最终，骨髓中的髓系来源抑制细胞（MDSCs）被动员，抑制T细胞功能。CPB/ECMO引起的免疫改变总结在图的底部（灰色：仅在CPB后观察到，紫色：仅在ECMO后观察到，绿色：在两者中均观察到）。BK（缓激肽），C5aR（补体成分5a受体），CPB（体外循环），DAMPs（损伤相关分子模式），DC（树突状细胞），ECMO（体外膜肺氧合），HLA-DR（人白细胞抗原-DR同种型），HWK（高分子量激肽原），KK（激肽释放酶），LPS（脂多糖），MDSCs（髓系来源抑制细胞），NETs（中性粒细胞胞外陷阱），PD-1（程序性死亡蛋白1），PD-L1（程序性死亡配体1），PKK（前激肽释放酶），ROS（活性氧），TLR（ Toll样受体）。
激肽系统
激肽系统是一种血浆蛋白酶级联反应系统，它激活促炎激肽释放酶-激肽系统和促凝血内源性途径。第一步是当凝血因子XII（FXII）遇到回路的带负电荷表面时，将其激活为FXIIa。之后，FXIIa将激肽释放酶原转化为激肽释放酶，激肽释放蛋白酶也会将FXII激活为FXIIa，从而形成一个正反馈回路。FXII的激活很快，因为其峰值在CPB开始后的前10分钟内即可达到。激肽释放酶激活中性粒细胞，并从高分子量激肽原中产生缓激肽。最后，缓激肽在与内皮细胞上B2受体结合后增强血管通透性。激肽系统的激活是短暂的，因为缓激肽水平在体外循环手术后24小时恢复到基线水平。虽然激肽系统的激活在涉及体外循环的手术中得到了广泛的研究，但目前缺乏有关VA-ECMO的数据。我们可以假设回路的表面可以激活FXII，然而，由于缓激肽主要在肺部降解（在VA-ECMO期间不会被绕过），其浓度可能低于体外循环手术期间的浓度。
补体系统
补体系统是一组可以通过三种不同途径激活的蛋白质系统。在CPB过程中，由于缺乏该激活途径特异性抑制蛋白，C3与回路表面之间发生相互作用，替代途径在1小时内迅速激活。因此，C3被激活导致C3a和C5a的产生，这两种物质是促炎的，因为它们激活中性粒细胞并增加血管通透性。此外，补体激活最终导致C5b-9膜攻击复合物的形成，从而激活血小板。VA-ECMO期间补体激活的研究可以追溯到20世纪90年代，这一时期生物相容性较差的回路在体外表现出补体激活。此外，虽然已知心源性休克会激活补体系统，但VA-ECMO支持和没有VA-ECMO支持的心源性休克患者之间补体系统激活仍缺乏比较。
凝血系统激活
血液和回路表面之间的接触启动了FXII的激活，标志着凝血内源性途径的初始阶段启动。此外，外源性凝血途径也被触发。例如，在心脏手术期间，内皮细胞由于血管损伤而释放组织因子，即使在VA-ECMO期间没有内皮损伤的情况下，补体系统的激活也会促使单核细胞和内皮细胞产生组织因子。因此，凝血系统被激活，最终导致凝血酶的产生。凝血酶除了在血栓形成中的作用外，还诱导内皮细胞上P-和E-选择素的表达，从而激活中性粒细胞和血小板。
DAMPs是组织损伤期间释放的分子，所有免疫细胞均可表达如模式识别受体（PPR）（Toll样受体和Nod样受体）和非PPR（CD44、CD91和晚期糖基化终末产物受体）等受体，这些受体识别DAMPs后可引发炎症反应。这导致免疫细胞产生和释放促炎因子（TNF-α和IL-1）、血管活性胺（组胺和血清素）和活性氧（ROS）。在涉及体外循环的心脏手术中，即使心脏受到心脏停搏液的保护，因为回路绕过心脏和肺部，也会导致这些器官缺血。此外，手术本身也会导致组织损伤和DAMPs的释放。在植入VA-ECMO之前，难治性心脏休克会导致多器官缺血。因此，细胞代谢被切换到无氧糖酵解途径，这可能会诱导多种离子改变（如细胞内H+和Ca2+的积累），从而削弱免疫细胞并导致ROS的产生。一旦CPB结束，或VA-ECMO开始，器官就会用富氧血液进行再灌注，增加ROS的产生，这是细胞损伤和DAMPs释放的原因。缺血再灌注损伤还会破坏肠道屏障，使脂多糖（LPS）能够转运到血液中。这种内毒素血症激活补体系统，细胞免疫系统的许多组成部分，并促进促炎细胞因子的产生。
血小板
血小板通过桥接体液免疫和细胞免疫在炎症反应中起着至关重要的作用。它们释放促炎分子，并直接与其他免疫细胞相互作用以激活它们。体外循环期间，血小板被凝血系统和补体系统激活。它们释放含有趋化因子C-X-C基序配体1（CXCL1）、CXCL4和CXCL7的分泌颗粒，这些颗粒可以增加中性粒细胞的募集，以及其他促炎分子，如血小板活化因子、血栓素A2和IL-1β，这些分子可以激活中性粒细胞、单核细胞、树突状细胞和T淋巴细胞。此外，活化的血小板表达CD40L和CD62P，使其能够与单核细胞和中性粒细胞结合。这种相互作用激活了后者，并促进了它们通过内皮的外渗。关于VA-ECMO对血小板免疫方面的影响，目前明显缺乏数据。现有的研究主要集中在VA-ECMO支持期间的血小板减少症和这些细胞的促聚集活性。此外，通过流式细胞术评估血小板和白细胞之间的相互作用也带来了挑战，因为离体血小板活化很常见，并可能导致随后形成血小板-白细胞聚集体。
中性粒细胞
中性粒细胞是第一个被募集到炎症部位的白细胞，它们可以通过不同的方式清除无数病原体。在体外循环心脏手术中，最初24小时内中性粒细胞的数量显著增加。有趣的是，流式细胞术分析显示，在这种情况下，血液中成熟的中性粒细胞占主导地位。此外，在同一研究中对骨髓腔和中性粒细胞祖细胞的检查显示，体外循环没有引起任何改变。因此，体外循环后24小时观察到的成熟中性粒细胞是通过去边集的过程募集的。体外循环期间，中性粒细胞也会被激活。多项研究表明，体外循环后，ROS的产生增加，中性粒细胞外捕获物（NETs）的释放增加，原本存在于中性粒细胞细胞颗粒中的弹性蛋白酶和乳铁蛋白的血浆浓度也更高。所有这些功能对于杀死细菌都是必不可少的。然而，当暴露于金黄色葡萄球菌时，中性粒细胞的吞噬作用和杀菌活性并没有增强。如前所述，补体系统在体外循环开始后不久就会激活。在败血症的情况下，已经确定C5a促进中性粒细胞的活化，可以推断在体外循环期间也发生了类似的机制。此外，体外循环期间会释放激活中性粒细胞的促炎细胞因子，如IL-6、IL-8和TNF-α。最后，缺血再灌注损伤会诱导受DAMPs的释放，DAMPs也会激活中性粒细胞。
关于VA-ECMO对中性粒细胞影响的研究主要在新生儿中进行，与体外循环相比，它们显示出相反的效应。循环中中性粒细胞的数量在开始后的前24小时内减少，并在7天后恢复。在我们的研究中，我们调查了接受VA-ECMO治疗心源性休克患者的主要细胞免疫亚群的表型变化，包括中性粒细胞、树突状细胞、单核细胞和T淋巴细胞。我们在VA-ECMO开始前以及开始后1天和7天评估了这些变化。此外，我们将这些发现与因心源性休克入院但未接受VA-ECMO治疗的患者进行了比较。我们证实成人循环中中性粒细胞减少，但最重要的是，流式细胞术分析显示中性粒细胞不成熟，其C5a受体表达也降低。败血症期间也观察到这种表型的改变，并与清除革兰氏阳性细菌的能力下降有关。
单核细胞
单核细胞向炎症部位迁移，在那里分化为树突细胞和巨噬细胞，它们将扮演多种角色（病原体清除、抗原呈递、愈合协调……）。体外循环后单核细胞数量不波动。然而，它们的表型发生了变化，其特征是TLR2和TLR4的表达减少。TLR对于单核细胞的激活至关重要，因为它们使这些细胞能够识别病原体相关分子模式（PAMP）。在同一项研究中，体外循环后单核细胞产生的IL-6、IL-8和TNF-α减少。此外，TLR2的表达与术后院内肺炎的发生有关。在单核细胞表面，CPB后另一种受体下调：人类白细胞抗原D相关（HLA-DR）。这种受体对于抗原呈递至关重要，在激活细胞适应性免疫反应中起着不可或缺的作用。单核细胞减少HLA-DR的表达在脓毒症期间也得到了广泛的研究，这是脓毒症诱导的免疫反应的一个关键特征。它与ICU患者的院内感染有关。最后，体外CPB后三个月内，单核细胞分化为树突状细胞的能力也会受损。至于中性粒细胞，关于VA-ECMO对单核细胞影响的数据来自一项关于新生儿的研究。在这项分析VV-ECMO和VA-ECMO的研究中，作者观察到，与健康受试者相比，在ECMO支持的整个过程中，HLA-DR的下调。然而，分析成人有和没有VA-ECMO的心源性休克，两组之间或VA-ECMO支持期间的单核细胞绝对数量或HLA-DR表达没有差异。
树突状细胞
树突状细胞起着哨兵作用，因为它们几乎渗透到所有器官中，并且是抗原呈呈细胞。在体外循环心脏手术期间，树突状细胞的数量保持稳定，但随后出现了明显的表型和功能障碍。首先，HLA-DR在其表面的表达以及CD80、CD40和CD86等其他受体的表达下调。这些受体作为共刺激受体，对树突状细胞激活淋巴细胞至关重要，它们的下调证明了免疫反应减弱。此外，体外循环后产生IL-6和TNF-α等促炎细胞因子的能力降低。在VA-ECMO期间专注于树突状细胞的唯一研究中，在其表面HLA-DR的绝对数量或表达方面没有观察到差异。
B淋巴细胞
尽管体外循环心脏手术后B淋巴细胞的数量较低，但与体外循环心脏术患者相比，在没有体外循环的情况下接受心脏手术的患者的B淋巴细胞绝对计数更低。这表明这些细胞对手术本身比CPB本身更敏感。此外，体外循环后，B细胞的主要功能之一，即抗体的产生得到了增强。最后，目前还没有关于VA-ECMO对这些细胞影响的数据。
（未完待续）
