细胞治疗在脓毒症救治中的前景

浙江大学医学院附属第一医院麻醉科，杭州 310003

国家自然科学基金（82230074）；

浙江省“领雁”“尖兵”研发攻关计划（2022C03163）

【综述】

脓毒症系感染导致机体反应异常进而引起危及生命的器官功能障碍，已成为围手术期重症患者常见的死亡原因之一。流行病学研究显示，全球每年脓毒症患者约4 900万人，超过1 100万人死亡。脓毒症发病机制复杂，病情进展快且预后不理想。迄今，临床上尚未研发出治疗脓毒症的有效药物，器官功能恢复主要是依靠支持治疗。

随着对脓毒症机制的不断探索，越来越多的生物标志物和信号通路被发掘，并逐步明确了针对某一靶点进行单一分子和药物干预治疗并不能有效改善脓毒症患者生存率。目前，嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor, CAR）‑T细胞疗法在肿瘤等疾病中已经取得显著疗效，而大量脓毒症动物和Ⅰ期临床试验的报道提示细胞治疗对包括急性呼吸窘迫综合征和脓毒症在内的许多炎症性疾病有很大的治疗前景。尤其是间充质干细胞（mesenchymal stem cell, MSC）作为细胞治疗临床试验中的研究热点，已进入Ⅱ期临床试验。其他细胞类型包括自然杀伤（natural killer, NK）细胞、T细胞、B细胞、巨噬细胞等也有望成为细胞治疗的发展方向。

MSC是一类在骨髓中发现的多能干细胞，具有低免疫原性和多向分化特性，可以分化成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞等。近年来针对MSC在脓毒症的保护机制已有深入研究。MSC可通过减少体内炎症因子白细胞介素‑6、肿瘤坏死因子‑α和γ‑干扰素（interferon‑γ, IFN‑γ）的产生，并限制炎症细胞向重要器官的迁移，抑制脓毒症炎症级联反应。Jiang和Zhang研究发现，MSC通过下调Toll样受体4和核因子‑κB通路，降低血清和脊髓损伤中促炎因子水平，从而减少神经细胞凋亡和炎症反应，输注MSC可改善炎症因子引起的脓毒症小鼠脊髓损伤。MSC还可通过抑制线粒体凋亡途径、增强抗氧化能力以及改变凋亡蛋白的表达而减轻脓毒症组织细胞与免疫细胞的损伤；同时，MSC在缓解凝血级联反应、修复血管内皮屏障和促进新血管再生方面也发挥了重要作用。此外，MSC作用于宿主免疫细胞，增加其吞噬活性而发挥杀灭病原微生物的作用。Li等研究证明，输注IFN‑γ处理的脐带血源MSC可以通过表达杀菌/增透蛋白直接杀死革兰氏阴性菌，增强吞噬细胞的吞噬作用，降低脓毒症小鼠的炎症反应和病死率。

大量临床前试验表明，MSC治疗可显著提高盲肠结扎穿孔诱导的脓毒症小鼠的存活率。现阶段，针对MSC治疗脓毒症的研究已进入Ⅰ/Ⅱ期药物临床试验。一项临床研究表明，早期脓毒症患者输注骨髓MSC可提高其生存率。Thompson等已完成的小规模Ⅱ期临床试验结果显示，静脉注射高剂量同种异体骨髓MSC可安全且有效地降低脓毒症患者的病死率。MSC治疗脓毒症患者的具体机制尚不完全清楚，但是MSC用于人体细胞治疗的安全性与耐受性已得到初步证实，未来几年将进行更大规模和样本量的Ⅲ期临床试验，进一步完善干细胞临床应用方案，包括输注MSC的类型、细胞是新鲜的还是冷冻的（以及输注前细胞的活力）、给药方案（包括剂量、间隔和周期数）、给药途径等，帮助患者抓住最佳治疗时机，提供最优化的治疗方案。如果上述挑战能够得到解决，在可控和可行的标准下，MSC细胞治疗的临床应用将为脓毒症患者带来极大的福音。

具有“清道夫”之称的巨噬细胞，能够吞噬病原体以及损伤细胞器以维持机体内环境的稳态，其作为免疫系统的信号转导中枢，在抗原呈递、调节固有免疫等方面发挥着重要作用。此外，受机体微环境和不同刺激的影响，巨噬细胞具有可塑性而表现出不同的表型，以维持促炎与抑炎的平衡，发挥保护组织器官的作用。M1型巨噬细胞被内毒素、Th1细胞因子等激活而产生多种促炎因子，可增强机体对入侵病原微生物的免疫防御。M2型巨噬细胞受多种细胞因子刺激后，会释放免疫调节剂，吞噬凋亡细胞，发挥抗炎作用，抑制免疫应答。一项对暴露于多种信号下的人类巨噬细胞进行转录谱分析的最新研究发现，巨噬细胞激活状态频谱并不限于M1、M2两种表型，提示巨噬细胞频谱模型的完善将为今后靶向治疗用的特定巨噬细胞亚群提供更精确的定位。

近几年来，自体巨噬细胞回输疗法用于组织损伤、退行性病变、器官纤维化及肿瘤等多种疾病的基础和临床研究。迄今，CAR‑巨噬细胞研究主要处于临床前阶段。一项Ⅰ期临床试验正在进行，该试验使用自体CAR‑巨噬细胞靶向HER2过表达的实体肿瘤。近年来巨噬细胞治疗在脓毒症各器官功能衰竭保护方面也取得了一定的进展。脓毒症引发的心肌病病死率很高。Zhang等通过盲肠结扎穿孔构建小鼠脓毒症模型后，心包注射高表达TREM2基因的心脏驻留巨噬细胞，发现巨噬细胞不仅可以存活，还可以吞噬心肌细胞来源的缺陷线粒体，治疗脓毒症心肌病。先前的研究证实肺泡巨噬细胞具有吞噬肺泡表面活性物质的作用，Suzuki等将慢病毒介导的csf2rb基因过表达的骨髓来源巨噬细胞移植到csf2rb基因敲除小鼠体内，发现其可消除小鼠肺泡蛋白沉积。Hasegawa等将供体小鼠经沙丁胺醇处理（Adrb2信号激活）的Tim3hi巨噬细胞过继移植给受体小鼠，可保护其肾组织免受缺血再灌注损伤。在另一项研究中，Bang等发现，青蒿琥酯与巨噬细胞中G蛋白耦联受体37结合，可以促进脓毒症模型中巨噬细胞对病原体的吞噬和清除。进一步将神经保护素D1或青蒿琥酯启动的巨噬细胞回输给G蛋白耦联受体37−/−和野生型脓毒症造模小鼠，与未治疗对照组比较，野生型脓毒症小鼠经过治疗后，病死率得到明显改善。

巨噬细胞作为重要的免疫细胞，有望成为治疗人类多种疾病的热点。继CAR‑T细胞疗法、干细胞疗法、树突状细胞疗法之后，利用基因编辑技术体外改造巨噬细胞可能是未来靶向治疗脓毒症的另一种强大的细胞治疗技术。

3.1　NK细胞

NK细胞是天然免疫细胞的重要类型之一，在体内抗病毒过程中发挥着关键作用。研究表明，NK细胞活性的增加可能会促进病毒感染机体的恢复。基于目前已有的动物实验结果，NK细胞对于脓毒症的作用复杂，其机制及作用并不完全明确。一项临床研究发现，严重脓毒症患者中的循环NK细胞显著降低且与病死率呈负相关，而早期循环NK细胞数量与患者的存活率呈明显正相关。然而，Giannikopoulos等研究显示，从脓毒症患者中分离出来的NK细胞在脂多糖刺激后比健康对照组释放更多的IFN‑γ。此外，Andaluz‑Ojeda等发现，循环NK细胞数量的增加与脓毒症患者的早期死亡有关。根据上述结果不能确定NK细胞对脓毒症治疗是否有益。Lu等已成功生产出人类CAR‑NK细胞产品，并证明其可以有效降低新型冠状病毒感染小鼠模型的发病率和病死率。

综上所述，NK细胞有望成为治疗严重感染和脓毒症的主要免疫疗法，方法包括在体外培养扩增和应用多种CAR技术。迄今为止，随着NK细胞或CAR‑NK细胞为基础的病毒感染免疫治疗的展开，相信不远的将来细胞治疗在病毒感染中作用将更加明朗。

3.2　T细胞和B细胞

脓毒症患者晚期免疫抑制与T细胞大量耗竭密切相关。多项临床研究表明，脓毒症时T细胞数量和功能均受到抑制，T细胞凋亡增加，Th1和Th2相关细胞因子分泌明显减弱。近年来，人们关注到调节性T细胞（regulatory T cells, Treg）与Th17的相对平衡在脓毒症中的作用。Guo等的一项随机对照临床研究发现，脓毒症患者血清Th17、Treg数量、Th17/Treg比例和细胞因子水平升高，接受血液净化后可改善脓毒症患者Th17/Treg亚群比例失衡和器官功能损伤。这表明，Treg及其亚群可改善脓毒症患者预后，T细胞可能作为脓毒症的免疫治疗靶点。

B细胞具有免疫调节功能，可能在脓毒症中发挥保护作用。大多数研究显示，脓毒症患者的循环B细胞数量减少，且功能下降，这与脓毒症患者的存活率及预后有关。此外，动物研究表明，通过免疫治疗补充特异性B细胞亚群，如引入B‑1a细胞或CD5+CD1dhiBregs可有效减轻炎症反应，改善器官损伤。这表明，通过增强B细胞效应的免疫治疗可以减轻脓毒症造成的伤害，而目前B细胞相关免疫疗法主要通过减少B细胞的消耗或体外补充B细胞和IgGAM（IgG、IgA与IgM复合物）来实现。

脓毒症是围手术期常见且致死性极高的疾病，通过规范化的早期诊断与治疗可改善患者的预后，但是其救治成功率尚有待提升。脓毒症是环境因素和遗传因素等共同作用的综合征。脓毒症患者的异质性、病情所处阶段的不同、个体内环境的差异等决定细胞治疗的效果。基于现有的基础研究及临床试验初步验证结果显示，利用各种细胞治疗脓毒症及相关炎症性疾病具有一定的有效性和安全性。细胞治疗可能成为治疗脓毒症极具潜力的新方法。

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