Ⅱ型固有淋巴细胞在脓毒症发生发展中的作用

毛佳丽 张凯 方向明

浙江大学医学院附属第一医院麻醉科，杭州 310003

国际麻醉学与复苏杂志,2021,42(11):1228-1232

DOI：10.3760/cma.j.cn321761-20200518⁃00423

 基金项目 

国家自然科学基金（81971809）

REVIEW ARTICLES

【综述】

固有淋巴细胞（innate lymphoid cells, ILCs）大量存在于黏膜组织中，是机体固有免疫的重要组成细胞，在淋巴组织形成、组织重塑、组织细胞稳态和宿主对感染和炎症的免疫应答中发挥关键作用 。根据其表达的转录因子和分泌的炎性因子不同，ILCs又被分成3个亚群，其中Ⅱ型固有淋巴细胞（type Ⅱ innate lymphoid cells, ILC2）在转录因子GATA结合蛋白3（GATA binding protein 3, GATA3）等的调控下由共同淋巴祖细胞发育而来，以产生IL‑4、IL‑5、IL‑9及IL‑13等2型炎性因子为标志，广泛分布于人类和小鼠肺、肝、脾、肠系膜淋巴结及皮肤等多个部位，在触发机体2型免疫反应、促进呼吸道炎症、抵御蠕虫感染、诱导异位性皮炎以及组织修复等过程中起重要作用 。研究发现，机体在感染性炎症或无菌性炎症情况下，ILC2均可被迅速大量动员。在哮喘和慢性阻塞性肺疾病中，肺中ILC2显著增殖并释放2型炎性因子IL‑5和IL‑13，诱导嗜酸性粒细胞浸润，导致持续的炎性损伤 。小鼠脓毒症模型中发现ILC2在肠道中聚集 。ILC2参与多种病理生理过程，近来有研究发现ILC2在调控脓毒症炎性反应中发挥关键作用。

1 ILC2的活化      

组织损伤后，机体释放大量上皮细胞来源的警报素，包括IL‑25、IL‑33、胸腺间质淋巴细胞生成素（thymic stromal lymphopoietin, TSLP）和高迁移率族蛋白B1（high‑mobility group box 1, HMGB1）等。这些损伤相关的分子模式（damage‑associated molecular pattern, DAMP）能被表达在免疫细胞上的模式识别受体识别，激活ILC2等细胞，启动和维持机体2型免疫反应，介导微生物的清除和组织修复。

1.1　IL‑25

IL‑25也称为IL‑17E，是IL‑17家族的成员，广泛分布于全身，主要由上皮细胞、固有免疫细胞、Th2细胞和组织基质细胞等表达 。IL‑25通过IL‑17RA和IL‑17RB组成的异二聚体作用于固有免疫细胞和适应性免疫细胞（如ILC2、肥大细胞、嗜碱性粒细胞和Th2等） 。IL‑25与其受体结合，通过NF‑κB激活剂1信号分子，以肿瘤坏死因子受体相关因子6依赖的方式激活NF‑κB，或直接激活细胞外信号调节激酶、c‑Jun氨基末端激酶、p38信号通路参与2型炎性因子的释放 。此外，IL‑25还能独立于NF‑κB激活剂1的方式激活信号转导和转录活化因子（signal transducer and activator of transcription, STAT）5进一步增强2型细胞因子产生 。在寄生虫、病毒、过敏原等病原体的侵袭下，IL‑25与IL‑2结合可诱导ILC2快速增殖并分泌2型细胞因子参与2型免疫反应 。IL‑25还可诱导肠道ILC2进入循环转变为炎性ILC2，在肺、肝、脾等组织中聚集 。炎性ILC2可转化为经典ILC2表型，也可分泌IL‑17发挥抗真菌作用 。此外，IL‑25还可直接作用于T细胞，以IL‑4和STAT6依赖的方式诱导Th2细胞分化 。

1.2　IL‑33

IL‑33是IL‑1家族的成员，在上皮屏障组织（如肺上皮、皮肤上皮）和胃黏膜中高表达 。当机体应激或暴露于病原体时，IL‑33被释放并发挥“警报器”作用，传导组织损伤信号，引发免疫反应 。IL‑33结合由其受体生长刺激表达基因2蛋白（growth stimulation expressed gene 2, ST2）和IL‑1受体辅助蛋白形成的异二聚体受体，通过髓样分化因子激活NF‑κB和丝裂原活化蛋白激酶信号通路，继而诱导GATA3的磷酸化，并促进ILC2产生大量Th2细胞因子（IL‑5、IL‑13）参与2型免疫反应 。IL‑33是激活小鼠和人类ILC2的关键细胞因子，但ILC2对IL‑33的反应和细胞因子的产生因组织和种类的不同而不同 。对人类ILC2来说，只有在IL‑33与IL‑2、IL‑7等共刺激分子结合时才能强烈应答，产生多种因子 。对于小鼠ILC2来说，新生鼠肠系膜ILC2的激活需要共刺激分子，而成年小鼠肠系膜ILC2可被IL‑33单独激活 。IL‑33与ILC2参与许多病理生理过程（如哮喘、蠕虫感染和脂肪代谢等） ，最近的研究证实，IL‑33‑ST2轴在脓毒症时炎症的启动和持续过程以及免疫抑制中发挥重要作用 。

1.3　TSLP

TSLP是类IL‑7细胞因子，通常在肺、皮肤和肠道屏障表面的上皮细胞中表达，也可由肥大细胞、嗜碱性粒细胞和树突状细胞分泌 。TSLP结合由IL‑7Rα和胸腺基质淋巴细胞生成素受体组成的异质二聚体，激活Janus激酶/信号转导子和转录激活子信号 。TSLP与ILC2细胞的存活和增殖有关。糖皮质激素可诱导ILC2凋亡并抑制ILC2介导2型免疫，而TSLP通过STAT5信号通路激活抗凋亡分子B细胞淋巴瘤‑XL从而抑制凋亡 。TSLP信号磷酸化STAT5，诱导ILC2和Th2细胞的关键转录因子GATA3的表达，激活ILC2细胞产生IL‑9、IL‑13等2型免疫因子 。

1.4　HMGB1

HMGB1是一种胞内广泛存在、高度保守的 DNA 结合蛋白，在真核生物细胞核内含量丰富 。当细胞受到刺激或损伤时，HMGB1作为重要的DAMP被释放 。HMGB1的受体包括toll样受体（toll‑like receptor, TLR）‑2、TLR‑4、TLR‑9 和晚期糖基化终末产物受体（receptor advanced glycation end products, RAGE） 。RAGE属于免疫球蛋白超家族膜受体成员，主要表达于肺上皮细胞、血管内皮细胞、单核细胞、树突细胞和淋巴细胞，参与调节细胞的增殖、分化、生存和炎性反应等功能 。ILC2作为2型免疫的重要成员之一，高表达RAGE 。当病原微生物侵入机体时，诱导上皮细胞、巨噬细胞和中性粒细胞等主动分泌HMGB1，作用于ILC2，激活HMGB1‑RAGE信号 。HMBG1‑RAGE信号促进ILC2增殖，诱导ILC2成熟，并抑制ILC2凋亡 。进一步研究发现，HMGB1‑RAGE信号通过调节 ILC2线粒体生物发生，稳定线粒体膜电位，促进B细胞淋巴瘤‑2表达，进而抑制ILC2线粒体途径的凋亡 。活化的ILC2通过释放IL‑5、IL‑9和IL‑13等2型炎性因子诱导嗜酸性粒细胞浸润，启动2型免疫反应 。

2 ILC2与免疫细胞间的沟通      

各种抗原通过上述因子活化ILC2后，可使ILC2产生大量2型细胞因子IL‑5和IL‑13，一些病理情况下还可产生IL‑4、IL‑9和双调蛋白等因子，直接作用于受体细胞及损伤组织。除了产生细胞因子直接发挥免疫效应外，ILC2还与其他细胞（如Th2细胞、M2巨噬细胞和嗜酸性粒细胞等）存在细胞间沟通，通过不同的途径构建细胞网络，共同推动2型免疫反应的进展，在脓毒症炎性反应以及组织修复中发挥重要作用。

2.1　Th2细胞

在收到警报蛋白信号后数小时内，ILC2通过产生IL‑5和IL‑13诱导2型炎症。相反，抗原特异性效应T细胞需要几天的反应，因为它们必须被抗原呈递树突状细胞（dendritic cell, DC）激活，分化为Th2细胞，并迁移到组织炎症部位 。在Th2细胞到达之前，ILC2的作用不仅仅是激活先天免疫反应，还包括与DC和效应T细胞进行沟通。在气道炎症模型中，纵隔淋巴结Th2细胞大量增加，而当ILC2缺失时Th2细胞和DC明显减少，重组IL‑13可恢复DC和Th2的数量，提示ILC2通过IL‑13促进了Th2细胞的分化 。ILC2可通过主要组织相容性复合体Ⅱ（major histocompatibility complex Ⅱ, MHC Ⅱ）和共刺激分子CD80、CD86诱导T细胞增殖。ILC2表面CD252的表达在高效的Th2反应中也必不可少 。ILC2是IL‑4的重要来源，可能通过分泌IL‑4促进Th2的分化。此外，ILC2还可以促进记忆Th2细胞在抗原再次暴露部位的募集 。总的来说，ILC2和Th2细胞通过直接接触或细胞因子的相互作用，以及通过调节DC的迁移和激活，在2型炎症的发生和扩增中起重要的作用。

2.2　M2型巨噬细胞

巨噬细胞作为机体免疫反应的始动者和执行者，在脓毒症发生、发展、转归中发挥着重要作用 。病原微生物入侵机体后，单核细胞作为机体固有免疫的重要效应细胞被大量激活，趋化至受损组织并分化为巨噬细胞。在机体免疫炎症内环境调控下，巨噬细胞主要极化为两个功能亚型，M1型（致炎型）和M2型（抗炎型） 。M1型巨噬细胞主要通过释放大量炎症介质（包括TNF‑α、IL‑1β、IL‑6等）发挥清除病原微生物和促炎反应作用；M2型巨噬细胞主要合成和分泌抗炎因子及组织修复因子（如IL‑4、IL‑10、IL‑13和转化生长因子‑β等）发挥2型免疫反应作用，起抑制炎性反应和组织修复功能 。两个功能亚型之间相互平衡，共同调节机体免疫炎症内环境的稳态。M1型巨噬细胞过度极化引起全身炎性反应综合征，进而导致多器官功能损伤，而持续的M2型巨噬细胞极化可以抑制机体免疫反应，导致临床机会致病菌感染或者二重感染 。ILC2分泌产生的IL‑4和IL‑13可使巨噬细胞向M2型分化，而适度的M2巨噬细胞活化在促进组织修复和纤维化方面发挥重要作用 。

2.3　嗜酸性粒细胞

嗜酸性粒细胞从骨髓中的粒细胞‑巨噬细胞祖细胞发育而来，是固有免疫系统的重要组成部分，参与机体2型免疫反应 。ILC2分泌的多种2型细胞因子在嗜酸性粒细胞的发育与活化中起重要的作用。IL‑5在嗜酸性粒细胞的发育中起促进分化和存活的作用 。IL‑13和IL‑4可诱导趋化因子（C‑C基元）配体［chemokine （C‑C motif） ligand, CCL］11释放增多，与嗜酸性粒细胞表面趋化因子（C‑C基元）受体3结合后可招募并活化嗜酸性粒细胞 。嗜酸性粒细胞可通过多种途径参与2型免疫反应，如嗜酸性粒细胞激活后，其表面MHC Ⅱ和共刺激分子上调，进而促进Th2细胞的分化 。此外，机体接触致敏原后，嗜酸性粒细胞与DC共同作用，通过产生CCL17和CCL22，促进Th2细胞的募集 。嗜酸性粒细胞还可以刺激B细胞产生抗原特异性IgM，并通过产生增殖诱导配体和IL‑6维持浆细胞的寿命 。嗜酸性粒细胞通过产生IL‑4和IL‑13维持脂肪组织中M2巨噬细胞的活性 。ILC2通过嗜酸性粒细胞增强2型免疫反应。

3 ILC2在脓毒症中的作用      

机体受到内源性和外源性危险分子刺激后，释放包括IL‑25、IL‑33、TSLP和HMGB1等警报素，激活ILC2等细胞，启动和维持机体2型免疫反应。同时，ILC2与Th2、M2型巨噬细胞等交互作用，介导微生物的清除和组织修复。

脓毒症系感染引起的机体反应异常导致危及生命的器官功能障碍，是各种严重创伤、烧伤及外科大手术后常见的并发症，进一步可发展为脓毒性休克和多器官功能损害，是ICU患者的主要死亡原因 。脓毒症早期表现为以炎症介质过度释放为代表的过度炎性反应，中晚期则表现为以淋巴细胞反应和增殖减弱为主的免疫功能抑制状态 。近年来，ILC2诱导2型免疫反应在脓毒症发生、发展中的作用受到广泛关注。

最新研究表明，适度的2型免疫反应在脓毒症中主要参与宿主抵抗微生物感染，对机体起保护作用。IL‑33在脓毒症早期，可促进中性粒细胞介导的细菌清除 。Lai等 发现，IL‑33对脓毒症血管内皮细胞具有保护作用，其保护作用并非直接作用，而是通过ILC2介导。ILC2分泌的IL‑9能够抑制肺血管内皮细胞caspase‑1活化，从而抑制细胞焦亡。IL‑4和IL‑13信号可促进上皮细胞的损伤修复并恢复其屏障功能 。嗜酸性粒细胞可以通过局部释放IL‑4来促进肺上皮细胞再生，从而触发上皮细胞和其他实质细胞增殖修复 。M2型巨噬细胞通过释放大量IL‑4、IL‑10和TGF‑β等发挥抑制炎性反应和组织修复功能 。此外，髓系细胞触发受体‑2高表达的巨噬细胞通过提高巨噬细胞细菌清除能力改善脓毒症小鼠预后 。

异常的2型免疫反应与脓毒症患者院内二次感染、住院时间和不良预后密切相关 。有研究提示IL‑33‑ST2可能是脓毒症延迟免疫抑制的驱动因素 ，IL‑33诱导持续的2型免疫反应通过促进M2型巨噬细胞极化，介导调节性T细胞的扩增，进而导致脓毒症长期免疫抑制 。此外，创伤性休克早期 ILC2在肺中大量募集，并诱发中性粒细胞释放大量IL‑5导致肺损伤 。在脓毒症小鼠模型中研究发现，在脓毒症早期，受损的肺上皮和内皮细胞大量释放IL‑33，IL‑33通过增加ILC2释放IL‑5，诱导大量中性粒细胞浸润，加剧机体的过度炎性反应和肺损伤 。应用IL‑33受体阻断抗体可有效抑制脓毒症诱导的ILC2增殖，改善小鼠生存率，保护小鼠免受脓毒症损伤 。

4 结 语      

近年来，随着对ILC2研究的深入，2型免疫反应在免疫炎症性疾病中的作用受到了极大的关注。在疾病的不同阶段，ILC2和2型免疫反应的病理生理功能亦不相同。2型免疫反应组织特异性强，在增强机体抵抗病原微生物和促进组织修复，以及组织纤维化过程中都具有重要作用。然而，目前对于ILC2和2型免疫反应的定义和作用尚未十分明确。脓毒症患者体内炎性反应失调，病死率高。过度炎症和免疫抑制的机制尚未被完全认识，缺乏有效的治疗策略。ILC2与2型免疫反应在脓毒症不同炎性反应时期发挥着不同的作用，阐明ILC2以及2型免疫反应的调控机制，深入探讨脓毒症2型免疫反应的作用有助于完善对脓毒症发病机制的认识，也为探究脓毒症的治疗靶点与方案提供理论基础支持。