细胞因子平衡在烧伤后炎症反应中作用的研究进展

细胞因子平衡在烧伤后炎症反应中作用的研究进展 毕业 细胞因子平衡在烧伤后炎症反应中作用的研究进展 李军 余静 连庆泉 温州医学院附属第2医院麻醉科 严重创(烧)伤后中性粒细胞等炎症细胞活化,大量释放细胞因子 等炎症介质与伤后全身性炎症反应(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)的发生密切相关[1].近年研究表明SIRS实际上是机 体炎症反应和抗炎反应失衡的表现,多种细胞因子等炎症介质如 TNF-α,IL-1β,IL-6,IL-8等出现失控性释放.炎性介质持续或过多 地释放可引起全身多种炎性效应,细胞活化及凝血系统和补体系统激 活,这种失控的炎症反应可以损伤血管内皮和远隔器官[2],而TNF-α, IL-6和IL-1β协同作用,则放大了炎性介质的级联效应,引起器官损害. 因此重视对细胞因子及其受体的检测,同时研究细胞因子在烧伤后炎 症反应中的平衡非常重要.细胞因子参与免疫反应和炎症反应的过程 是目前相关疾病发病机制的研究热点之1.根据细胞因子在炎症反应 中的不同作用,可分为促炎细胞因子和抗炎细胞因子. 1, 促炎细胞因子 目前研究表明,炎症反应与1些细胞因子TNF-α,IL-1,IL-6,IL-8 有密切的关系. 1,肿瘤坏死因子(TNF) 目前研究较多的是TNF-α.研究发 现[3 ,4]严重烧伤病人血清TNF-α水平呈显著升高,且与血清心肌酶谱 升高呈显著相关性,提示烧伤后大量TNF-α的产生可能在心肌损害 中华麻醉在线 http://www.csaol.cn 2007年9月 中起重要作用.烧伤动物血浆TNF-α水平与反映心肌损伤敏感指标 血浆肌钙蛋白T(cTnT) 的变化呈密切正相关,且血浆TNF-α水平与 心肌组织TNF-α水平呈正相关,说明严重烧伤后无论血浆及心肌组 织的TNF-α水平都是增高的,并发现缺血或内毒素可促使心肌细胞 合成,释放TNF-α.最近研究显示大鼠严重烧伤后心肌TNF-α mRNA 表达明显增强,TNF-α含量和NF-κB 活性增高,髓过氧化物酶(MPO) 活性升高,血浆中心肌肌球蛋白轻链(CMLCI) 含量呈显著升高,心 肌收缩功能明显降低,提示TNF-α等促炎因子表达增强可能参与烧 伤后心肌损害[5].TNF-α是具有多种生物学效应的促炎因子之1,心 肌细胞膜上存在TNF-α的受体,心肌既是TNF-α作用的靶器官,又 是合成TNF-α的场所.TNF-α不仅可直接抑制心肌收缩[4] ,参与心 肌组织结构的破坏,还可增加心脏前负荷,破坏心肌钙稳态[6].Maass 等人证实烧伤创伤可激活心肌NF-κB[7,8],活化的NF-κB又可进1步 促进TNF-α,IL-1等促炎因子的生成和释放,造成心肌损伤.严重烧 伤后心肌和血浆中TNF-α增加的机制可能是:①缺血缺氧引起炎性 细胞尤其是中性粒细胞( PMN)的激活,活化后的PMN可促使TNF-α 及氧自由基的生成.②在严重创伤应激情况下可激活NF-κB,活化的 NF-κB参与多种基因表达调控,特别是对调节炎性反应基因表达起至 关重要作用.NF-κB可高效诱导IL-1,IL-8 和TNF-α等细胞因子的 表达.而TNF-α又可促进NF-κB激活.③内毒素是诱导TNF-α的主 要物质之1,内毒素或缺血-再灌注可以激活心肌丝裂素活化蛋白激 酶(MAPK)和核因子NF-κB.这两者可导致TNF-α的产生,从而引起 心肌功能下降和心肌细胞死亡. 2,白介素-1(IL-1) IL-1是1种能激活多种免疫和炎症细胞的 前炎性细胞因子,主要由单核-巨噬细胞,中性粒细胞和内皮细胞分 泌.IL-1包括IL-1α和IL-1β,前者为分泌型,后者则多与细胞结合. IL-1β能通过自分泌或旁分泌刺激其他细胞因子和炎症递质的产生, 诱发抗原递呈细胞表面免疫分子的表达,为T淋巴细胞的活化提供第 2信号,促进B细胞的增生,分化,介导免疫球蛋白的分泌,由此激 活补体,增强细胞免疫和体液免疫介导的组织损伤过程.此外, IL-1β 还能促进血管内皮-白细胞黏附分子的表达,趋化中性粒细胞等炎性 细胞进入肠道病变部位,从而引起1系列炎症反应和组织破坏,其细 胞因子mRNA的表达与炎症程度呈正相关,可作为临床上判断疾病严 重程度和疗效的指标[9].在烫伤后引起的炎症反应中,IL-1的表达增 高,IL-1引起嗜碱性粒细胞,中性粒细胞脱颗粒;引发细胞产生前列 腺素,胶原酶等,促使T和B淋巴细胞的分裂,增生;作用于靶细胞, 促进急性期蛋白的合成和产生发热等炎症反应. 3,白介素-6(IL-6) IL-6原被确定为B细胞生长因子[10,11],由激 活的巨噬细胞,淋巴细胞及上皮细胞分泌,能被IL-1β和TNF-α诱导. 当炎症刺激时,由单核细胞,巨噬细胞和内皮细胞所释放,也是急性 期反应的主要细胞因子.其生物学效应类似于IL-1β.IL-6可以激活 NF-κB而诱导ICAM-1的极化表达,后者是在炎症患者中性粒细胞-上 皮细胞间相互作用中起重要作用的1种黏附颗粒.IL-6在急性炎症反 应中的作用主要表现为对多种细胞的促炎作用和诱导肝组织产生急 性反应蛋白.外周血IL-6的水平已被用于1些脓毒血症诊断和治疗的 1个相关指标.陈晓东等[12]研究发现严重烫伤后1周内IL-6水平随着 烧伤总面积增大而升高.IL-6被认为与SIRS的严重程度和致死率有着 密切的相关,是SIRS的1个标志指标而非单纯的1种介质[13].它除 对血管内皮细胞及炎细胞具有直接的激活和毒性作用外,更主要在诱 导急性期蛋白的合成,催化和放大炎性反应和毒性作用,造成组织细 胞的损害. 4,白介素-8( IL-8) IL-8是1强有力的中性粒细胞趋化和活化因 子,由单核细胞,上皮细胞,表皮细胞,纤维母细胞及T淋巴细胞在 IL-1,TNF-α和外源性因子细菌内毒素的刺激下合成和分泌,主要生 物学作用是趋化并激活中性粒细胞可使中性粒细胞外型改变,促使其 脱颗粒;激活中性粒细胞并使其产生呼吸爆炸,促进中性粒细胞的溶 酶体酶活性和吞噬作用;对嗜碱性粒细胞和T细胞也有1定的趋化作 用.目前认为,TNF-α,IL-1,IL-6诱发的炎症反应在很大程度上是 通过诱导产生以IL-8为代表的趋化因子所介导而产生的,且与病灶的 大体炎症程度呈正相关.令人关注的是烧伤后尤其大面积烧伤病人, IL-8 mRNA转录水平明显增强,休克期创面水疱液,创面分泌物中 IL-8的含量明显增高,其血液内的IL-8浓度也增高,而且其含量与烧 伤面积,深度有明显的关系,Vindenes 等[14]发现烧伤面积大于40 % 患者体内IL-8水平就明显增高.高浓度的IL-8在创面局部可增加中性 粒细胞浸润,扩大坏死创面,使残余皮肤附件消失,抑制创面修复[15], 在全身会导致烧伤后1系列炎性反应,且它的持续升高往往与严重的 MODS,脓血症有很强的联系.Yeh等[16]发现烧伤后5～13小时血液中 IL-8就开始增高,2～4. 5天达到高峰,之后IL-8的量会依据患者的预 后情况出现分离,康复者其IL-8会逐渐降低,而发生脓毒血症,MODS 者其IL-8的含量会持续升高.因此,可认为IL-8既是烧伤后受损创面 释放的1种有效的化学趋化因子,也与患者的预后密切相关.有实验 报道局部的IL-8可以促进烧伤创面愈合[17] ;还有文献资料报道早期 积极的切痂,削痂可以降低血液IL-8含量[18],明显减轻或延迟炎性反 应,减少脓毒血症和MODS的出现,对于降低死亡率,提高创面愈合 有着积极意义.Garner等[19]在通过对烧伤创面中性粒细胞化学引诱物 含量的测定中发现1个烧伤后创面受损皮肤会释放大量的IL-8,它可 以趋化中性粒细胞的位移至创面,加重皮肤坏死和氧自由基损伤,而 IL-6和TNF-α均未见明显增高.因此IL-8自烧伤坏死组织中释放入血 可能是全身性炎性反应的启动点.降低烧伤后血中IL-8 的含量对烧 伤患者的预后有着积极意义及良好的治疗前景. 2,抑炎细胞因子 目前,已发现可溶性TNF-α受体Ⅰ,可溶性TNF-α受体Ⅱ,可溶 性IL-6R,纤毛反应因子,细菌通透性蛋白,IL-13,IL-6 单克隆抗体 等均有拮抗炎性介质的作用,能明显降低致死性内毒素血症动物的病 死率.有研究发现,患者病情好转或恶化与炎症介质和抗炎症介质之 间的平衡状态有关,因此,应用抗炎症介质作为细胞因子的调节剂, 下调或纠正炎症介质的产生和功能,可望阻止SIRS的发展并预防 MODS的发生.IL-10,IL-13,IL-4,TGF均是抗炎症介质,可作为细 胞因子的免疫调节剂治疗SIRS和脓毒休克.有报道认为,IL-10, IL-13,IL-41样可以对小鼠由内毒素诱导的致死性内毒素血症具有保 护作用,这种保护作用是通过减少炎症介质TNF-α,TNF-γ及IL-12的 产生来实现. 1,白介素-4(IL-4) IL-4是重要的抑炎因子之1,主要生物 学特性是刺激B细胞生长,增强B细胞MHC类抗原的表达,调节造血 功能,增强正常休止期T细胞的活性和生长能力.当用于干预LPS的 刺激作用时,可促进IgG1和IgE的生成,能下调CD14的表达,并抑制 TNF-α,IL-1β,IL-6mRNA的表达,还能降低LPS诱导AP-1的结合活 性和NF-κB的转录活性等[20].初步的研究表明,在LPS刺激之前,预 先经IL-4孵化的肝细胞,单核P吞噬细胞中可溶性IL-1受体拮抗剂 ( Sil-1ra)表达增多,由于sIL-1ra是脓毒症时急性期蛋白的重要组成部 分,其大量分泌能显著减轻脓毒症时IL-1的刺激作用,从而抑制炎症 反应的进1步发展. 2,白介素-10IL-10) IL-10作为1种抗炎因子,是1种多功能的 细胞因子,能抑制肾小球系膜细胞及其炎症因子的分泌[21].作为辅助 T细胞及单核-巨噬细胞所产生的重要因子,能抑制多种免疫活性细胞 因子mRNA的转录,能抑制激活的单核细胞P巨噬细胞产生其他的细 胞因子如TNF-α,IFN-γ,IL-1β等[22] 20%TBSA全层烧伤小鼠的脾脏产 生IL-10和IL-4明显增加[23].KawaKami等[24]测定烧伤后组织和血浆的 IL-10也未见升高,体外培养烧伤后的脾细胞和腹腔巨噬细胞分泌 IL-10的水平与正常对照组虽无差异,但在用IL-10单抗后细胞增殖能 力明显增高. 3,白介素-13(IL-13) IL-13在调节巨噬细胞功能和减少炎症因 子产生方面与IL-4相似,下调炎症性细胞因子和趋化因子的合成,还 可提高活性氧介导损伤小鼠生存率,对缺血-再灌注损伤( IRI) 有保护 作用.IL-13有1些IL-4没有的功能,如上调MHCⅡ类分子表达,促 进IgE类型转变.Li等[25]发现小鼠ARDS 发生率与肺组织IL-13表达增 加有关.内源性IL-13和分泌性白细胞蛋白酶抑制剂1样,在肺缺血- 再灌注损伤中起调节作用.同时,IL-13具有趋化单核细胞,延长单 核细胞在体外存活时间,抑制LPS诱导单核细胞,巨噬细胞IL-1,IL-6, IL-8和TNF-α等炎症因子产生;协同抗IgM活化B细胞的增殖,诱导和 上调B细胞MHCⅡ类抗原,CD23和CD72的表达,诱导B细胞产生IgM, IgG和IgE;诱导大颗粒淋巴细胞产生IFN-γ,并可与IL-2协同刺激大颗 粒淋巴细胞产IFN-γ,因而在诱导LAK活性以及Th1型细胞免疫中可能 有重要作用. 3,小结 近几年来模拟细胞因子及其抗体的药物预防烧伤喉炎症反应动 物模型中获得了很大的成功,但应用到临床后却未取得明显的疗效, 主要是由于细胞因子数量及其种类繁多,相互作用形成了1个级联的 网络系统[25].如果致炎症介质与抗炎症介质之间彼此取得平衡,则内 环境稳定得以保持.否则,将出现过度抗炎症反应,或者过度炎症反 应.当炎症反应占主导时,则发生组织细胞损伤,器官功能障碍,当 抗炎症反应过强时,则出现免疫功能抑制.如何取得致炎症介质与抗 炎症介质之间彼此平衡是关注的重点.