炎癥與免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)在腹腔粘連形成中的作用

蔣麗杰 陳靜 閆志文 陳澤 岳志偉 孫紅

華北理工大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，河北省慢性疾病重點實驗室，唐山 063000

0 引 言

腹膜是由覆蓋層的單層多角內(nèi)皮細胞和下層松散結(jié)締組織組成的封閉微環(huán)境，同時具有上皮和間充質(zhì)特征，其排列在腹腔內(nèi)并覆蓋于腹腔內(nèi)器官，包括胃腸道、肝臟等大部分內(nèi)臟器官[1-2]。正常腹膜包括間皮細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞及單核吞噬細胞等多種細胞[3]，腹腔粘連（peritoneal adhesion，PA）主要由機械性損傷、外源性物質(zhì)的植入引起異物反應(yīng)、組織缺血缺氧、腹腔炎癥反應(yīng)和腹部放、化療等各種因素使腹膜間皮細胞層受損，最終表現(xiàn)為相鄰腹膜創(chuàng)面之間出現(xiàn)纖維性粘連帶[4]。PA 是腹腔手術(shù)后最嚴(yán)重的并發(fā)癥，會造成復(fù)發(fā)性腸梗阻、不孕、代謝紊亂等疾病，最終可能會成為發(fā)病率高且沒有有效治療方法的慢性粘連性疾病[5]。此外，如果通過反復(fù)手術(shù)進行粘連松解會導(dǎo)致感染風(fēng)險加大進而引起多種并發(fā)癥，不僅住院時間延長、增加臨床負擔(dān)，還會導(dǎo)致死亡率增加。PA 作為腹腔術(shù)后常見的并發(fā)癥嚴(yán)重影響數(shù)百萬人的生活質(zhì)量，其發(fā)病機制較為復(fù)雜，臨床上主要通過優(yōu)化手術(shù)方案來進行預(yù)防，即使是目前廣泛用于最小化腹膜創(chuàng)傷手術(shù)的微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)也不能防止粘連的形成[6]。近年來，越來越多的具有良好生物相容性、可降解性能的生物材料如屏障固體片、聚合物溶液和水凝膠等在術(shù)后PA 的防治過程中表現(xiàn)出了積極的作用，但它們的安全性、有效性尚需進一步提高[7]。因此，防止術(shù)后PA 的發(fā)生是外科醫(yī)學(xué)領(lǐng)域亟待解決的問題。

腹膜損傷后，腹膜傷口持續(xù)暴露于由腹膜液中的間皮細胞、炎性細胞、免疫細胞、傷口內(nèi)各種其他細胞類型合成和釋放的許多促炎及促纖維化因子中，這些因子的局部表達影響腹膜的愈合和術(shù)后PA的形成。對術(shù)后腹腔內(nèi)粘連發(fā)病相關(guān)的候選生物標(biāo)志物進行微陣列分析結(jié)果表明，腹部微環(huán)境中炎癥免疫反應(yīng)與PA 的形成有關(guān)[6]。

1 PA 形成的原因及修復(fù)過程

1.1 PA 形成的原因

腹腔是一個具有特定濃度的激素、細胞因子、生長因子、巨噬細胞、自然殺傷細胞和淋巴細胞等細胞成分和特定免疫系統(tǒng)的微環(huán)境[8]。因此，當(dāng)腹膜暴露于各種應(yīng)激事件，包括外科手術(shù)、意外傷害、病毒、細菌感染以及異物的存在，如縫線或網(wǎng)片植入物時會對腹膜造成原發(fā)性損傷，導(dǎo)致先天免疫細胞和炎性細胞的快速招募。這些細胞在損傷局部會釋放組胺、細胞因子和生長因子啟動局部組織炎癥過程，從而引發(fā)包括凝血因子在內(nèi)的血清及血漿液滲漏、巨噬細胞、成纖維細胞及其他細胞的招募，激活一系列級聯(lián)反應(yīng)，進而會導(dǎo)致術(shù)后PA 的形成[9-10]。粘連的形成涉及細胞因子和損傷區(qū)域附近細胞分泌的生長因子的相互作用，主要取決于纖維蛋白沉積和纖維蛋白溶解之間的平衡。正常情況下，腹膜能夠去除近距離結(jié)構(gòu)中的纖維蛋白沉積，主要通過位于間皮層的纖溶酶原激活物。如果纖維蛋白沉積物被纖溶酶完全降解則可能發(fā)生正常的腹膜愈合過程；然而，手術(shù)損傷引起的炎癥級聯(lián)反應(yīng)的激活降低了纖溶酶原激活活性，從而破壞了正常的纖溶過程。因此，術(shù)后第3 天未完全降解的纖維蛋白沉積物被重組，而纖維蛋白母細胞的侵入導(dǎo)致膠原沉積，進一步加強粘連的形成。當(dāng)這種臨時的富含纖維蛋白的基質(zhì)沒有被及時清除時，它就成為組織修復(fù)細胞長入的支架導(dǎo)致膠原沉積增加和纖維化，最終導(dǎo)致成纖維細胞、毛細血管和神經(jīng)的長入從而形成粘連[11-13]。

缺氧和氧化應(yīng)激也是PA 形成的重要因素。腹部手術(shù)如結(jié)扎、電灼、切割等手術(shù)過程中不可避免地會損傷到血管，從而導(dǎo)致組織處于低氧血癥的狀態(tài)。缺氧會導(dǎo)致正常腹膜成纖維細胞不可逆轉(zhuǎn)地獲得黏附表型，轉(zhuǎn)化為黏附肌成纖維細胞[14]。此外，缺氧還會影響細胞分化、增殖和凋亡的平衡，從而導(dǎo)致腹膜創(chuàng)傷修復(fù)過程受損[15]。缺氧會導(dǎo)致正常腹膜成纖維細胞凋亡指數(shù)增加，但會誘導(dǎo)黏附成纖維細胞增殖活性增加，從而促進膠原纖維的沉積，促進纖維化的形成[16]。此外，組織缺氧還會導(dǎo)致氧化應(yīng)激，從而促進氧自由基的產(chǎn)生。氧自由基會導(dǎo)致粘連相關(guān)的因子如環(huán)氧化酶-2（COX-2）、白介素-6（IL-6）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β）、Ⅰ型膠原、血管內(nèi)皮因子等粘連相關(guān)因子的產(chǎn)生，進而導(dǎo)致炎癥和纖維化的發(fā)生[17]。因此，在手術(shù)期間和手術(shù)后使細胞最小化地暴露于低氧環(huán)境中或增強有氧代謝，利用抗氧化劑保護細胞免受低氧誘導(dǎo)的影響，或利用具有抗氧化應(yīng)激功能的可注射凝膠設(shè)計高性能抗粘連劑能夠顯著防止PA 的形成[14,18]。Ghadiri 等[19]研究結(jié)果表明，石榴皮提取物（PPEx）可通過增加抗氧化分子的同時減輕粘連評分，減輕炎癥細胞因子和氧化應(yīng)激參數(shù)如一氧化氮代謝物、丙二醛和谷胱甘肽的水平，減少PA 的形成。

1.2 PA 的修復(fù)過程

在組織修復(fù)過程中凝血、炎癥、纖維蛋白溶解和其他事件的發(fā)展對粘連的形成有重要影響。腹膜損傷的修復(fù)受一系列級聯(lián)反應(yīng)控制，多種細胞參與PA 的修復(fù)過程。纖維蛋白溶解作為天然修復(fù)的重要組成部分也可誘導(dǎo)纖維蛋白過度沉積，導(dǎo)致PA 的形成[20]。正常生理情況下，腹膜受損后中性粒細胞（PMN）首先出現(xiàn)在傷口中，維持1～2 d。術(shù)后5～6 d巨噬細胞成為該部位的主要細胞，隨著時間的推移黏附在創(chuàng)面表面的巨噬細胞開始向創(chuàng)面浸潤。腹膜修復(fù)涉及正常靜止的間皮細胞的增殖以響應(yīng)早期受損細胞釋放的炎癥信號及炎性細胞，隨后增生成為間皮細胞島，從而形成正常的組織結(jié)構(gòu)，此過程通常需要5～7 d[20-21]。當(dāng)炎癥因素未及時清除時，巨噬細胞增加其吞噬活性產(chǎn)生活性氧，募集并激活額外的間皮細胞和成纖維細胞以促進修復(fù)[22-24]。間皮細胞可通過“間皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化”現(xiàn)象更有效地增殖和遷移，促進修復(fù)[25]，但過量的“間皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化”會導(dǎo)致TGF-β1 依賴性的間皮來源的肌成纖維細胞上調(diào)α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）并表達Ⅰ型膠原，在細胞外基質(zhì)（extracellular matrix, ECM）蛋白的積累和修復(fù)組織中起收縮作用從而確保有效的傷口愈合或促進纖維化，從而促進PA 的形成[26-33]。術(shù)后2 周成纖維細胞的含量增加會出現(xiàn)新生的血管結(jié)構(gòu)及結(jié)締組織和膠原纖維沉積，永久性粘連形成于術(shù)后3 周[34-35]。

2 炎癥與免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)在腹腔粘連形成中的作用

腹膜是一個代謝活躍的器官，通過一系列復(fù)雜的免疫和炎癥級聯(lián)反應(yīng)對損傷做出反應(yīng)。腹膜在受到內(nèi)源性或外源性損傷作用時間皮細胞和局部腹膜免疫細胞通過分泌各種介質(zhì)來響應(yīng)腹膜損傷，機體會動員炎性細胞發(fā)生一系列炎癥反應(yīng)。適當(dāng)?shù)难装Y反應(yīng)會調(diào)動機體的免疫系統(tǒng)對損傷因子進行調(diào)控從而防止PA 的形成；但過強的炎癥反應(yīng)會募集大量的免疫細胞至損傷部位，從而導(dǎo)致免疫抑制癱瘓，促進PA 的發(fā)展[36]。

2.1 中性粒細胞在PA 形成中的作用

炎癥細胞早期涌入產(chǎn)生過多的生長因子和細胞因子，在ECM 的形成中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。炎癥反應(yīng)參與術(shù)后PA 形成的全過程[37-38]，其隨損傷的持續(xù)時間和程度而增加，最終決定粘連形成的嚴(yán)重程度[15]。腹部損傷后中性粒細胞在損傷部位迅速聚集，術(shù)后約6 h 達到峰值，然而巨噬細胞、T 細胞和B細胞沒有在損傷部位積累；術(shù)后12 h，中性粒細胞在損傷部位逐漸減少。Uyama 等[39]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盲腸燒灼誘導(dǎo)的PA 模型中遷移至受損漿膜的嗜中性粒細胞可能產(chǎn)生TGF-β1，從而誘導(dǎo)間皮細胞衍生的肌成纖維細胞產(chǎn)生膠原蛋白并促進黏附形成，此外通過施用抗Ly6G 單克隆抗體消融中性粒細胞的小鼠在黏附誘導(dǎo)后表現(xiàn)出降低的黏附表型，從而證實了中性粒細胞在黏附表型發(fā)展中的關(guān)鍵作用。

TGF-β1 是一種具有廣泛和多樣生物活性的多效性生長因子，通過介導(dǎo)肌成纖維細胞的形成和刺激細胞外基質(zhì)的產(chǎn)生以及免疫細胞的募集在纖維化疾病中起著關(guān)鍵作用[32,40-41]。TGF-β1 激活的復(fù)雜信號通路包括經(jīng)典信號通路和非經(jīng)典信號通路。在經(jīng)典途徑中，配體結(jié)合的TGF-β 受體Ⅱ（TβRII）招募并磷酸化TGF-β 受體Ⅰ（TβRI），然后通過受體激活的R-Smads、Smad2 或Smad3 將信號傳至細胞核內(nèi)。經(jīng)TGF-β 受體激動劑磷酸化的Smad2/Smad3 會與Smad4 結(jié)合，形成一個跨核膜的復(fù)合物進入細胞核內(nèi)。在細胞核中，Smad 復(fù)合物與輔激活劑和輔阻遏劑以及其他轉(zhuǎn)錄因子一起調(diào)節(jié)靶基因的表達。Smad2/Smad 3-Smad4 可以進入上皮細胞的細胞核并增加淋巴細胞增強結(jié)合因子1（LEF-1）的轉(zhuǎn)錄，與β-連環(huán)蛋白結(jié)合的T 細胞轉(zhuǎn)錄因子家族成員抑制上皮標(biāo)記物（如E-鈣黏蛋白）的轉(zhuǎn)錄，并促進間充質(zhì)標(biāo)記物（如波形蛋白和N-鈣黏蛋白）的轉(zhuǎn)錄[42]。由非經(jīng)典信號通路引起的關(guān)鍵的下游事件是絲裂原激活的蛋白激酶（MEK）激活Erk1/2，當(dāng)Erk1/2 被磷酸化激活時，它進入細胞核并與其他因素一起介導(dǎo)促纖維化基因的轉(zhuǎn)錄和細胞周期調(diào)節(jié)蛋白[43]。Erk1/2的磷酸化與Smad2 連接區(qū)域的磷酸化高度相關(guān)，表明Erk1/2 在Smad2 連接區(qū)域的磷酸化中發(fā)揮了重要作用[44]。TGF-β1 通過磷酸化ERK1/2，進而磷酸化成纖維細胞Smad2 和Smad3 的連接處位點進一步傳遞信號，促進成纖維細胞的生長，膠原蛋白的分泌[45]。TGF-β1/Smad 信號通路與PA 的形成密切相關(guān)，Zeng 等[46]研究結(jié)果表明，在細胞水平上靶向R-Smad的siRNAs，通過抑制TGF-β 誘導(dǎo)的黏附組織成纖維細胞（ATFs）中過度的細胞外基質(zhì)合成可預(yù)防粘連的形成，由此可以推斷在動物水平上進行細胞轉(zhuǎn)染也能成為一種可能的預(yù)防術(shù)后PA 的方法。

2.2 巨噬細胞在PA 形成中的作用

機體正常生理情況下巨噬細胞、少量脫落的間皮細胞和淋巴細胞構(gòu)成腹膜免疫的一線細胞[36]。腹膜損傷后24 h 炎性細胞主要是巨噬細胞[1]，巨噬細胞參與炎癥和纖維蛋白沉積的發(fā)生、發(fā)展和消化。巨噬細胞極化是調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的重要機制，干擾素-γ（IFN-γ）和脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的M1 表型巨噬細胞作為急性和慢性炎癥的細胞介質(zhì)[47-49]，白介素-4（IL-4）和白介素-13（IL-13）誘導(dǎo)的M2 表型巨噬細胞發(fā)揮抗炎和促愈合作用，并隨著疾病的進展減少纖維化的形成[50-51]。此外，巨噬細胞在手術(shù)損傷后過度分泌TGF-β1 也通過激活Smad2/Smad3 信號通路在黏附形成中起重要作用[46]。Iwasaki 等[52]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腹膜損傷后使用干細胞動員劑AMD3100 和低劑量FK-506（AF）的聯(lián)合作用將內(nèi)源性骨髓來源干細胞帶入腹膜損傷部位，增加腹膜表面損傷部位表達肝細胞生長因子（HGF）的M2 型巨噬細胞的數(shù)量，可以促進巨噬細胞M2 極化，促進損傷腹膜表面的愈合，而且有助于避免腹膜瘢痕形成，可以顯著降低粘連形成。Zhao 等[53]研究結(jié)果表明，活血通腑方（HXTF）可以通過誘導(dǎo)巨噬細胞M2 極化和調(diào)節(jié)SOCS/JAK2/STAT/PPAR-γ 通路來減少PA 的形成。

2.3 淋巴細胞在PA 形成中的作用

腹膜中的T 淋巴細胞包括幫助調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的T 輔助細胞、能夠特異性殺傷目的細胞的細胞毒性T 細胞以及下調(diào)免疫應(yīng)答的Treg 細胞等。T 淋巴細胞在協(xié)調(diào)和調(diào)節(jié)各種炎癥組織疾病的趨化反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，包括心肌梗死后心肌修復(fù)、慢性移植物抗宿主病、實驗性自身免疫性腦脊髓炎、炎癥性腸病和急性肺損傷[2,54-55]。研究結(jié)果表明，T 細胞衍生的細胞因子和趨化因子是控制適當(dāng)炎癥反應(yīng)的主要因素。免疫反應(yīng)在PA 形成的早期發(fā)揮著重要作用，其比適應(yīng)性免疫系統(tǒng)對急性炎癥反應(yīng)更早，如Th1 CD4+αβT 細胞對于術(shù)后和感染后粘連的形成至關(guān)重要。Tzianabos等[56]研究結(jié)果表明，手術(shù)和感染后粘連形成需要CD4+αβT 細胞，在盲腸磨損后活化的CD4+T 細胞進入腹膜腔協(xié)調(diào)趨化因子的產(chǎn)生和白細胞的運輸然后回到發(fā)生粘連的部位，此外，Th1 細胞對轉(zhuǎn)錄因子T-bet 呈陽性并產(chǎn)生細胞因子IFN-γ。IFN-γ 是PA 形成的一個誘因，Wang 等[57]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在小鼠盲腸磨損模型中，中和IFN-γ減少了損傷部位炎癥細胞的聚集，進一步阻止了白介素-17（IL-17）的黏附促進作用。Chung 等[2]研究結(jié)果表明，在嚙齒動物盲腸磨損手術(shù)模型和實驗性腹腔膿毒血癥相關(guān)的粘連模型中，通過T 細胞耗竭和過繼轉(zhuǎn)移實驗證明粘連的形成依賴CD4+αβT 細胞，盲腸磨損手術(shù)后6 h，腹膜腔內(nèi)活化的T 細胞明顯增多，并在PA 的形成過程中發(fā)揮重要的地位。

綜上所述，這些細胞類型均有助于黏附形成的發(fā)生。這些細胞在促進粘連相關(guān)因子和相關(guān)信號通路的表達中具有重要作用。目前尚需進一步對這些細胞進行化學(xué)和基因特異性標(biāo)記，然后在誘導(dǎo)黏附后示蹤這些細胞，以便進一步研究它們的具體功能和對黏附表型的貢獻。

3 結(jié) 語

炎癥免疫反應(yīng)是術(shù)后PA 形成的重要因素，多種炎癥介質(zhì)和炎癥免疫細胞參與了PA 形成的發(fā)病機制。因此，為了達到有效地預(yù)防術(shù)后PA 的目的，進一步探究炎癥免疫細胞在支持黏附發(fā)展的細胞和體液機制中的特殊作用，需從炎癥免疫反應(yīng)發(fā)生的源頭進行干預(yù)，調(diào)節(jié)促炎因子和靶向免疫細胞，在腹腔手術(shù)后立即給予相關(guān)藥物進行治療，減少術(shù)后PA 的形成。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突