盡管體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB）技術和材料有了長足進步，但CPB下心臟手術依然是并發癥發生率最高的手術之一。全身炎性反應是導致并發癥的重要原因，以先天性免疫細胞及血小板被活化并上調炎性細胞因子為主要特點。活化后細胞膜表面多種分子被上調或下調，通過釋放胞漿蛋白酶和活性氧，激活胞內多條炎性信號通路而放大組織炎性損傷，最終導致器官功能障礙。因此，這些細胞膜活化標志物的表達不僅是細胞活化的標志，而且在術后重要器官損傷過程中發揮重要作用。鑒定這些特異性活化標志物對于闡明器官損傷相關機制、尋找新的預防和治療手段具有極其重要的意義。本文對CPB下先天性免疫細胞表面活化標志物的表達變化與重要器官損傷之間的關系進行綜述。
引用本文： 熊文, 張靖晗, 杜磊, 胡嘯玲. 體外循環中先天性免疫細胞活化標志物表達與重要器官損傷. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2024, 31(11): 1679-1683. doi: 10.7507/1007-4848.202302089 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國胸心血管外科臨床雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
20世紀50年代第1例體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB）手術[1]開始至今，CPB仍是替代心肺功能、支撐心臟大血管手術順利進行的重要技術。過去70年里，CPB技術和材料均得到突飛猛進的發展，但CPB下的心臟手術仍是最危險的手術之一，可造成患者多個重要器官損傷。其中急性肺損傷（acute lung injury，ALI）約15%～60%，如發展至嚴重低氧血癥及急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS），死亡率達37.5%[2]。5%～10%的患者發生術后心肌梗死[3]，25%的患者出現新發心房顫動[4]。術后譫妄發生率為14%～50%[5]，腦卒中為1.2%～6%，短暫性缺血發作為2.5%[6]。5%～21%患者發生術后感染[7]。約8%的患者出現急性腎損傷（acute kidney injury，AKI），其住院死亡率、30 d和90 d死亡率分別達4.1%、3.5%、8.7%[8]。
可見，術后出現的多種重要器官損傷嚴重限制心臟外科的發展。CPB誘導的全身炎性反應（systemic inflammatory response，SIR）是導致重要器官損傷的主要因素之一[9]。SIR的主要特征為先天性免疫細胞活化。先天性免疫細胞主要包括單核細胞、中性粒細胞。血小板活化也在SIR中發揮重要作用。活化的免疫細胞表現為膜表面粘附分子的上調或下調以及促炎功能的上調。本文將闡述CPB下先天性免疫細胞表面活化標志物表達及其與術后重要器官損傷的相關性，為CPB后器官損傷提供新的預測指標及防治思路。
1 單核細胞
根據細胞膜表面CD14和CD16的表達，單核細胞可分為經典型（CD14++CD16?，Mon1）、中間型（CD14++CD16+，Mon2）和非經典型（CD14+CD16++，Mon3）[10]。CPB刺激可使Mon1的比例下降（90%降至80%），而Mon2和Mon3的比例升高（分別從7.5%升至11%，3%升至5%）[11]。另一研究[12]顯示，CPB后Mon2的變化趨勢為先降低后升高：CPB后細胞比例從6.2%［四分位數間距（interquartile range，IQR），2.3%～11.6%）］下降至1.9%（IQR，0.7%～4.0%），術后12 h恢復至術前水平（8.8%），但術后24 h升高至13.4%（IQR，8.4%～18.4%），并維持至術后48 h。單核細胞活化后，通過標志物CD14、Toll 樣受體4（toll-like receptor-4，TLR-4）、CD40、CD163等表達而密切參與組織炎癥反應。
1.1 CD14
臨床研究[13]顯示，單核細胞CD14+百分比在CPB后4 h時出現短暫下降，較術前基線值降低約30%。但單個細胞CD14的熒光強度表達上調，同時細胞吞噬作用及活性氧產生能力升高[14]，提示CD14可能是單核細胞活化的標志物。
1.2 TLR-4（CD284）
TLR-4為單核細胞識別細菌的特異性抗體，其激活后可啟動多種胞內信號通路[15]，密切參與炎性反應。CPB導致TLR-4+的單核細胞比例先下降后升高[16]，但平均熒光強度（mean fluorescent intensity，MFI）增加。因此TLR-4表達變化預示單核細胞的活化[17]，并與術后并發癥相關[12]。
TLR-4的MFI與CPB后血管活性-肌力評分（rs=0.642，P=0.0017）、圍術期機械通氣時間（rs=0.485，P=
1.3 CD40
CD40與配體CD40L相互作用后可自胞膜脫落，同時激活細胞內信號通路，通過上調多個細胞因子的合成和釋放[18]而增強促炎作用。CPB術畢患者單核細胞上CD40的MFI僅為術前的25%～50%，術后第3天恢復至術前水平[19-20]，提示CPB可導致單核細胞廣泛活化。
1.4 CD163
CD163為細胞表面的重要炎性負反饋分子，具有較強的抗炎特性[21]。CPB可導致單核細胞CD163的表達下降（基礎MFI=12.1，主動脈開放1 h后MFI=7.4），但術后第1天顯著升高（MFI=39.4）。與之相反的是，血漿可溶性CD163（sCD163）濃度顯著升高（基礎：11 μg/mL，主動脈開放1 h后：18 μg/mL），術后第1天下降至12.3 μg/mL[22]。這些證據提示CPB刺激下單核細胞表面CD163脫落，細胞抗炎作用減弱。
1.5 HLA-DR
HLA-DR為MHC-Ⅱ類分子，密切參與機體抗炎-促炎動態平衡[23]。CPB可導致單核細胞HLA-DR的MFI從術前
1.6 CD80
CD80可與CD28和CTLA-4相互作用共同調節炎性信號傳導[20]。CD80+單核細胞百分率在CPB期間顯著降低，CPB結束時僅為術前的20%（P<0.001），但術后逐漸升高，術后第3天達峰值，約為術前的2倍（P<0.001）[20]。提示CD80可能是單核細胞活化標志物，但與預后關系尚不清楚。
2 中性粒細胞
中性粒細胞作為機體免疫的第一道防線，在CPB期間被管道表面與血液的接觸以及機械剪切應力等刺激激活后[24]，可通過胞膜數個粘附分子的表達上調進入組織，并通過吞噬作用、產生氧自由基等[25]導致組織損傷，最終造成器官損傷、功能障礙。中性粒細胞活化后，L-選擇素、CD11b等多個特征性標志物表達發生變化，密切參與炎性反應。
2.1 L-選擇素（CD62L）
中性粒細胞活化后，L-選擇素出現短暫增加而介導與血管內皮細胞的松散粘附，隨后迅速脫落，細胞進入緊密粘附階段[26]。研究[27]發現，CPB開始時患者循環中性粒細胞CD62L MFI立即達峰值，約為術前的2～3倍，復溫后急劇下降，同時血漿中可溶性CD62L（sCD62L）水平在CPB開始時最低（約為基礎值的50%），隨后升高。說明中性粒細胞在CPB刺激下被活化，CD62L的下調和血漿sCD62L水平的升高，均可作為圍術期中性粒細胞活化標志物。
2.2 CD11b
CD11b顯著上調后與CD18結合形成Mac-1，介導白細胞的滾動、牢固粘附及向炎癥部位的遷移過程[28]。CPB刺激下中性粒細胞CD11b/CD18的MFI在CPB啟動后迅速增加30%左右[29-30]，這一上調與CPB后AKI呈顯著正相關[31]。
2.3 CD66b
脫顆粒標志物CD66b表達上調，參與中性粒細胞的粘附過程[32]。Pa?nik等[29]發現，CPB開始后，中性粒細胞CD66b的MFI顯著上調（基礎值：
3 血小板-白細胞復合體
血小板在炎性反應中也發揮重要作用。CPB過程導致血小板活化而上調CD62P，CD62P與配體P-選擇素糖蛋白配體1結合，形成血小板-白細胞復合體（platelet-leucocyte aggregates，PLA）[33–35]。一項納入244例CPB患者的臨床研究[36]發現，PLA與CPB后心腦血管事件密切相關。另外術前PLA水平升高可較好地預測術后AKI：PLA>6.8%的患者發生AKI的風險是其他患者的18.35倍［95%CI（1.90，177.03），P=0.01］[37]。這意味著PLA可以作為機體炎性反應標志物用于不良預后的預測。
4 細胞表面標志物與器官損傷
CPB可引起先天性免疫細胞的廣泛激活，這些細胞可能通過上調炎性反應而參與多個器官損傷。
4.1 急性肺損傷
ALI患者48 h內血漿sCD62P濃度高于健康志愿者［（474.5±366.8）ng/mL vs.（98.8±39.7）ng/mL，P<0.01］，且患者肺損傷評分與sCD62P水平呈顯著正相關（r=0.605，P<0.05），而住院期間死亡患者的sCD62水平顯著高于存活患者［（841.0±252.4）ng/mL vs.（208.0±109.2）ng/mL，P<0.01］[38]。
血漿sCD62L濃度與ALI進展也密切相關。一項Meta分析[39]顯示，當患者早期sCD62L濃度較低時，進展為ALI和ARDS的可能性較低［WMD=?229 μg/L，95%CI（?476，18）μg/L］，住院期間患者的死亡風險也顯著降低［WMD=121 μg/L，95%CI（63，179）μg/L］。
4.2 主要不良心血管事件
單核細胞計數可獨立預測主要不良心血管事件（major adverse cardiovascular events，MACE）。一項研究[40]顯示，Mon1和Mon2都與MACE風險獨立相關［Mon1：HR=1.002，95%CI（1.001，1.003），P=0.001；Mon2：HR=1.003，95%CI（1.001，1.005），P=0.003］。另一項對照研究[41]顯示，心房顫動患者Mon2比例約為健康對照組的2倍（P<0.001），是心房顫動的獨立危險因素［OR=1.316，95%CI（1.095，1.582），P=0.003］。因此，單核細胞亞群可預測術后MACE的發展，可能是預防心肌損傷的潛在靶點。
4.3 急性腎損傷
CPB后AKI患者中性粒細胞CD11b的表達較無AKI患者增加約30%（P=0.01），且CD11b峰值與肌酐增加百分比呈正相關（r=0.24，P=0.036），是預測AKI的較好指標［OR=62.6，95%CI（1.4，
4.4 神經系統并發癥
血小板CD40L+百分比的升高與缺血性腦卒中密切相關，而卒中后CD40L+百分比的降低預示患者早期神經功能改善［OR=0.51，95%CI（0.31，0.83），P=0.03］[42]。另一項臨床研究[43]發現，單核細胞表面CD40 MFI在短暫性缺血發作患者（12.0±4.1，P<0.001）和卒中患者（12.5±4.3，P <0.001）顯著上調（對照組：5.3±4.3），并隨著時間的推移逐漸下降，且下降程度與神經功能恢復密切相關。提示CD40與其配體CD40L相互作用在介導血管性神經損傷中發揮重要作用。
5 總結與展望
由于CPB過程中非生物介質與血液循環的接觸，單核細胞、中性粒細胞和血小板等免疫細胞激活后，多種細胞膜表面標志物參與炎癥反應和組織損傷，與預后密切相關。本文簡述了CPB后細胞表面多個標志物的變化。然而可以看出，大多數標志物的時空變化規律、臨床意義并不清楚。目前迫切需要對CPB過程中先天性免疫細胞的多個標志物進行深入研究，這將會為圍CPB期預防和治療器官損傷提供新的思路和方向。
利益沖突：無。
作者貢獻：熊文負責論文初稿撰寫；張靖晗負責查閱文獻、修改初稿；杜磊負責論文設計、審閱及修改；胡嘯玲對論文進行審閱。
20世紀50年代第1例體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB）手術[1]開始至今，CPB仍是替代心肺功能、支撐心臟大血管手術順利進行的重要技術。過去70年里，CPB技術和材料均得到突飛猛進的發展，但CPB下的心臟手術仍是最危險的手術之一，可造成患者多個重要器官損傷。其中急性肺損傷（acute lung injury，ALI）約15%～60%，如發展至嚴重低氧血癥及急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS），死亡率達37.5%[2]。5%～10%的患者發生術后心肌梗死[3]，25%的患者出現新發心房顫動[4]。術后譫妄發生率為14%～50%[5]，腦卒中為1.2%～6%，短暫性缺血發作為2.5%[6]。5%～21%患者發生術后感染[7]。約8%的患者出現急性腎損傷（acute kidney injury，AKI），其住院死亡率、30 d和90 d死亡率分別達4.1%、3.5%、8.7%[8]。
可見，術后出現的多種重要器官損傷嚴重限制心臟外科的發展。CPB誘導的全身炎性反應（systemic inflammatory response，SIR）是導致重要器官損傷的主要因素之一[9]。SIR的主要特征為先天性免疫細胞活化。先天性免疫細胞主要包括單核細胞、中性粒細胞。血小板活化也在SIR中發揮重要作用。活化的免疫細胞表現為膜表面粘附分子的上調或下調以及促炎功能的上調。本文將闡述CPB下先天性免疫細胞表面活化標志物表達及其與術后重要器官損傷的相關性，為CPB后器官損傷提供新的預測指標及防治思路。
1 單核細胞
根據細胞膜表面CD14和CD16的表達，單核細胞可分為經典型（CD14++CD16?，Mon1）、中間型（CD14++CD16+，Mon2）和非經典型（CD14+CD16++，Mon3）[10]。CPB刺激可使Mon1的比例下降（90%降至80%），而Mon2和Mon3的比例升高（分別從7.5%升至11%，3%升至5%）[11]。另一研究[12]顯示，CPB后Mon2的變化趨勢為先降低后升高：CPB后細胞比例從6.2%［四分位數間距（interquartile range，IQR），2.3%～11.6%）］下降至1.9%（IQR，0.7%～4.0%），術后12 h恢復至術前水平（8.8%），但術后24 h升高至13.4%（IQR，8.4%～18.4%），并維持至術后48 h。單核細胞活化后，通過標志物CD14、Toll 樣受體4（toll-like receptor-4，TLR-4）、CD40、CD163等表達而密切參與組織炎癥反應。
1.1 CD14
臨床研究[13]顯示，單核細胞CD14+百分比在CPB后4 h時出現短暫下降，較術前基線值降低約30%。但單個細胞CD14的熒光強度表達上調，同時細胞吞噬作用及活性氧產生能力升高[14]，提示CD14可能是單核細胞活化的標志物。
1.2 TLR-4（CD284）
TLR-4為單核細胞識別細菌的特異性抗體，其激活后可啟動多種胞內信號通路[15]，密切參與炎性反應。CPB導致TLR-4+的單核細胞比例先下降后升高[16]，但平均熒光強度（mean fluorescent intensity，MFI）增加。因此TLR-4表達變化預示單核細胞的活化[17]，并與術后并發癥相關[12]。
TLR-4的MFI與CPB后血管活性-肌力評分（rs=0.642，P=0.0017）、圍術期機械通氣時間（rs=0.485，P=
1.3 CD40
CD40與配體CD40L相互作用后可自胞膜脫落，同時激活細胞內信號通路，通過上調多個細胞因子的合成和釋放[18]而增強促炎作用。CPB術畢患者單核細胞上CD40的MFI僅為術前的25%～50%，術后第3天恢復至術前水平[19-20]，提示CPB可導致單核細胞廣泛活化。
1.4 CD163
CD163為細胞表面的重要炎性負反饋分子，具有較強的抗炎特性[21]。CPB可導致單核細胞CD163的表達下降（基礎MFI=12.1，主動脈開放1 h后MFI=7.4），但術后第1天顯著升高（MFI=39.4）。與之相反的是，血漿可溶性CD163（sCD163）濃度顯著升高（基礎：11 μg/mL，主動脈開放1 h后：18 μg/mL），術后第1天下降至12.3 μg/mL[22]。這些證據提示CPB刺激下單核細胞表面CD163脫落，細胞抗炎作用減弱。
1.5 HLA-DR
HLA-DR為MHC-Ⅱ類分子，密切參與機體抗炎-促炎動態平衡[23]。CPB可導致單核細胞HLA-DR的MFI從術前
1.6 CD80
CD80可與CD28和CTLA-4相互作用共同調節炎性信號傳導[20]。CD80+單核細胞百分率在CPB期間顯著降低，CPB結束時僅為術前的20%（P<0.001），但術后逐漸升高，術后第3天達峰值，約為術前的2倍（P<0.001）[20]。提示CD80可能是單核細胞活化標志物，但與預后關系尚不清楚。
2 中性粒細胞
中性粒細胞作為機體免疫的第一道防線，在CPB期間被管道表面與血液的接觸以及機械剪切應力等刺激激活后[24]，可通過胞膜數個粘附分子的表達上調進入組織，并通過吞噬作用、產生氧自由基等[25]導致組織損傷，最終造成器官損傷、功能障礙。中性粒細胞活化后，L-選擇素、CD11b等多個特征性標志物表達發生變化，密切參與炎性反應。
2.1 L-選擇素（CD62L）
中性粒細胞活化后，L-選擇素出現短暫增加而介導與血管內皮細胞的松散粘附，隨后迅速脫落，細胞進入緊密粘附階段[26]。研究[27]發現，CPB開始時患者循環中性粒細胞CD62L MFI立即達峰值，約為術前的2～3倍，復溫后急劇下降，同時血漿中可溶性CD62L（sCD62L）水平在CPB開始時最低（約為基礎值的50%），隨后升高。說明中性粒細胞在CPB刺激下被活化，CD62L的下調和血漿sCD62L水平的升高，均可作為圍術期中性粒細胞活化標志物。
2.2 CD11b
CD11b顯著上調后與CD18結合形成Mac-1，介導白細胞的滾動、牢固粘附及向炎癥部位的遷移過程[28]。CPB刺激下中性粒細胞CD11b/CD18的MFI在CPB啟動后迅速增加30%左右[29-30]，這一上調與CPB后AKI呈顯著正相關[31]。
2.3 CD66b
脫顆粒標志物CD66b表達上調，參與中性粒細胞的粘附過程[32]。Pa?nik等[29]發現，CPB開始后，中性粒細胞CD66b的MFI顯著上調（基礎值：
3 血小板-白細胞復合體
血小板在炎性反應中也發揮重要作用。CPB過程導致血小板活化而上調CD62P，CD62P與配體P-選擇素糖蛋白配體1結合，形成血小板-白細胞復合體（platelet-leucocyte aggregates，PLA）[33–35]。一項納入244例CPB患者的臨床研究[36]發現，PLA與CPB后心腦血管事件密切相關。另外術前PLA水平升高可較好地預測術后AKI：PLA>6.8%的患者發生AKI的風險是其他患者的18.35倍［95%CI（1.90，177.03），P=0.01］[37]。這意味著PLA可以作為機體炎性反應標志物用于不良預后的預測。
4 細胞表面標志物與器官損傷
CPB可引起先天性免疫細胞的廣泛激活，這些細胞可能通過上調炎性反應而參與多個器官損傷。
4.1 急性肺損傷
ALI患者48 h內血漿sCD62P濃度高于健康志愿者［（474.5±366.8）ng/mL vs.（98.8±39.7）ng/mL，P<0.01］，且患者肺損傷評分與sCD62P水平呈顯著正相關（r=0.605，P<0.05），而住院期間死亡患者的sCD62水平顯著高于存活患者［（841.0±252.4）ng/mL vs.（208.0±109.2）ng/mL，P<0.01］[38]。
血漿sCD62L濃度與ALI進展也密切相關。一項Meta分析[39]顯示，當患者早期sCD62L濃度較低時，進展為ALI和ARDS的可能性較低［WMD=?229 μg/L，95%CI（?476，18）μg/L］，住院期間患者的死亡風險也顯著降低［WMD=121 μg/L，95%CI（63，179）μg/L］。
4.2 主要不良心血管事件
單核細胞計數可獨立預測主要不良心血管事件（major adverse cardiovascular events，MACE）。一項研究[40]顯示，Mon1和Mon2都與MACE風險獨立相關［Mon1：HR=1.002，95%CI（1.001，1.003），P=0.001；Mon2：HR=1.003，95%CI（1.001，1.005），P=0.003］。另一項對照研究[41]顯示，心房顫動患者Mon2比例約為健康對照組的2倍（P<0.001），是心房顫動的獨立危險因素［OR=1.316，95%CI（1.095，1.582），P=0.003］。因此，單核細胞亞群可預測術后MACE的發展，可能是預防心肌損傷的潛在靶點。
4.3 急性腎損傷
CPB后AKI患者中性粒細胞CD11b的表達較無AKI患者增加約30%（P=0.01），且CD11b峰值與肌酐增加百分比呈正相關（r=0.24，P=0.036），是預測AKI的較好指標［OR=62.6，95%CI（1.4，
4.4 神經系統并發癥
血小板CD40L+百分比的升高與缺血性腦卒中密切相關，而卒中后CD40L+百分比的降低預示患者早期神經功能改善［OR=0.51，95%CI（0.31，0.83），P=0.03］[42]。另一項臨床研究[43]發現，單核細胞表面CD40 MFI在短暫性缺血發作患者（12.0±4.1，P<0.001）和卒中患者（12.5±4.3，P <0.001）顯著上調（對照組：5.3±4.3），并隨著時間的推移逐漸下降，且下降程度與神經功能恢復密切相關。提示CD40與其配體CD40L相互作用在介導血管性神經損傷中發揮重要作用。
5 總結與展望
由于CPB過程中非生物介質與血液循環的接觸，單核細胞、中性粒細胞和血小板等免疫細胞激活后，多種細胞膜表面標志物參與炎癥反應和組織損傷，與預后密切相關。本文簡述了CPB后細胞表面多個標志物的變化。然而可以看出，大多數標志物的時空變化規律、臨床意義并不清楚。目前迫切需要對CPB過程中先天性免疫細胞的多個標志物進行深入研究，這將會為圍CPB期預防和治療器官損傷提供新的思路和方向。
利益沖突：無。
作者貢獻：熊文負責論文初稿撰寫；張靖晗負責查閱文獻、修改初稿；杜磊負責論文設計、審閱及修改；胡嘯玲對論文進行審閱。