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脓毒症(sepsis)是指由感染、创伤等因素引起微生物侵入机体而引发的剧烈的全身性炎症反应。在发病过程中,机体免疫功能的异常是导致脓毒症患者死亡率居高不下的主要原因之一。近期发现,单核巨噬细胞表面的关键免疫调控分子T细胞免疫球蛋白和粘蛋白-3(T cell Ig and mucin domain protein-3,Tim-3)在脓毒症发病过程中发挥了重要的免疫调控作用。另外,脓毒症患者的辅助性T细胞亚群的构成和功能的变化也与病情严重程度有关。
目的:
通过系统观察脓毒症不同严重程度情况下(sepsis、severe sepsis、septicshock),免疫调控分子Tim-3在外周血单核细胞膜表面的表达情况,以及辅助性T细胞亚群功能相关细胞因子/转录因子(IFN-γ(Th1); GATA3(Th2); IL-17(Th17); Foxp3(Treg); IL-12,IL-10)的动态变化,以期阐明脓毒症患者在疾病发生发展过程中免疫功能的变化规律,为脓毒症的干预策略寻找合适的时间和方法。
方法:
本研究收录2011年7月13日至2013年2月28日之间中国人民解放军总医院的急诊监护病房(EICU)、外科重症监护病房(SICU)和呼吸科重症监护病房(RICU)中新发的符合全身炎症反应综合征(Systemic Inflammatory ResponseSyndrome,SIRS)诊断标准的病例,采集入组第1天的外周血2-3ml,应用流式细胞术(Flow Cytometr,FCM)和实时荧光定量PCR(Real Time-PCR,RT-PCR)技术检测基因和蛋白水平的Tim-3;同时从基因水平检测辅助性T细胞亚群的相关细胞因子/转录因子(IFN-γ,GATA3,IL-17,Foxp3,IL-12),应用酶联免疫吸附法(Enzyme-Linked Immunesorbent Assay, ELISA)检测血清IL-10浓度;记录这些患者在采血当天的生命体征、血常规、血生化、动脉血气等数据。流式细胞术检测标本包括健康对照组11例,SIRS组16例,sepsis组10例,severe sepsis组20例,septic shock组8例;实时荧光定量PCR和ELISA检测的血液标本包括健康对照组18例,sepsis组30例,severe sepsis组34例,septic shock组14例。采用SPSS20.0软件对相关实验数据进行统计学分析。
结果:
1)本研究发现,sepsis组Tim-3在外周血单核细胞膜表面的表达水平显著升高(与健康对照组相比P<0.01);而在severe sepsis组和septic shock组Tim-3的表达显著低于sepsis组(与sepsis组相比,p值分别为P<0.05; P<0.001),提示随着脓毒症的进展,免疫调控分子Tim-3的表达出现先升高,而后随着疾病加重而降低的趋势。在所有sepsis患者中死亡组Tim-3阳性率显著低于生存组(P<0.01)及对照组(P<0.001),进而提示Tim-3表达的失调可能是疾病加重的一个标志。
根据Tim-3在外周血单核细胞膜表面的表达水平绘制受试者工作曲线(Receiver Operating Characteristic curve,ROC曲线),在评估患者病情严重程度的曲线下面积(Area Under Curve,AUC)为0.94,高于本实验中APACHEⅡ评分、SOFA评分和CRP的曲线下面积(AUC分别为0.619、0.845和0.702);评价患者预后的ROC曲线中AUC为0.838,与APACHEⅡ评分和SOFA评分接近(AUC分别为0.864和0.9),即Tim-3在脓毒症患者外周血单核细胞膜表面表达量对预测患者病情严重程度和预后有一定价值,Tim-3表达量愈低,病情愈严重,预后也愈差。
2) sepsis组、severe sepsis组和septic shock组Tim-3在外周血单个核细胞基因表达水平均高于对照组(P值分别为P<0.001、P<0.01、P<0.05),随着病情严重程度的加重,又呈现降低的趋势。
3)外周血辅助性T细胞亚群中:sepsis组、severe sepsis组和septic shock组的Th1相关细胞因子IFN-γ水平均高于对照组,severe sepsis组的均值高于sepsis组和septic shock组,死亡组高于生存组。sepsis组和severe sepsis组的IL-12水平显著高于对照组(P值均为P<0.05),而septic shock组显著低于severe sepsis组(P<0.05)。
4) sepsis组和severe sepsis组的Th2亚群特异性转录因子GATA3水平均高于对照组(P<0.05),而septic shock组显著低于sepsis组,P<0.001。
Th1亚群和Th2亚群以及相关细胞因子IL-12在sepsis组和severe sepsis组的高表达,而在septic shock组的降低,提示在脓毒症发病初期机体的免疫系统仍然处于过度炎症反应状态,当出现脓毒症休克时免疫系统功能状态表现为免疫抑制;
5) Th17亚群相关细胞因子IL-17在各实验组的表达水平均高于对照组,随着病情加重也呈升高趋势,septic shock组显著高于severe sepsis组(P<0.05)。
6) sepsis组和severe sepsis组的Treg亚群相关转录因子Foxp3的表达水平均高于对照组(P值分别为P<0.05和P<0.01),而septic shock组相较于severe sepsis组呈降低趋势。
7)抗炎性细胞因子IL-10的浓度在各实验组均高于对照组,severe sepsis组显著高于sepsis组(P<0.05),而septic shock组较severe sepsis组有降低趋势。
结论:
1.外周血单核细胞上免疫调控分子Tim-3的表达变化与脓毒症病程的进展呈现一定的关联;Tim-3的表达对评价脓毒症患者病情严重程度和评估预后有一定价值,Tim-3表达量愈低,病情愈严重,预后也愈差,其机制及意义有待于进一步的深入研究;
2.对不同严重程度的脓毒症患者辅助性T细胞亚群的分析发现,在脓毒症和严重脓毒症发病初期,机体炎症反应和抗炎反应失衡,免疫系统仍处于过度炎症反应状态,在伴有感染性休克发生时,机体出现显著的免疫抑制。
3.通过监测脓毒症不同严重程度情况下免疫调控分子Tim-3的表达以及辅助性T细胞亚群功能的动态变化,本研究为系统认识脓毒症免疫功能变化的规律提供了实验依据。