阻塞性睡眠呼吸暂停患者免疫功能改变的研究进展(全文)

1、阻塞性睡眠呼吸暂停患者免疫功能改变的研究进展(全文)摘要除了间歇性缺氧和睡眠结构破坏等特征外，阻塞性睡眠呼吸暂停( OSA ) 患者的免疫功能也发生了改变。 国内外研究表明， OSA 患者多种免疫细胞 数量及功能均发生了改变，且 OSA 患者这些免疫功能的改变与一系列疾 病如感染、动脉粥样硬化、肿瘤及自身免疫性疾病等发生率的增高相关。 本文就阻塞性睡眠呼吸暂停患者的免疫功能改变及其可能的机制作出简 要综述。阻塞性睡眠呼吸暂停( obstructive sleep apnea ，OSA )的特征是在睡 眠期间反复发生上气道阻塞，导致呼吸暂停或低通气，引起间歇性缺氧 ( intermittent

2、hypoxia ，IH )和睡眠片段化等，是多种心血管疾病和代 谢疾病的独立危险因素。 OSA 患者处于全身氧化应激和慢性炎症的状态， 除此之外， OSA 患者的免疫功能也发生了改变。 现就阻塞性睡眠呼吸暂停 患者的免疫功能改变及其可能的机制，简要综述如下。一、 OSA 中的免疫功能改变1.OSA 与树突状细胞：树突状细胞( dendritic cell ，DC )是宿主免疫应 答的重要组成部分，低氧可触发 DC 的表型和功能改变 1。对于 OSA患者是否存在 DC 数目减低的免疫损伤， 目前尚无统一定论。 Galati 等2 发现，与健康对照组相比， OSA 患者外周血中树突状细胞的所有亚群

3、均显著减少，其中骨髓树突状细胞( dmyeloid dendritic cell ，mDC )和浆细 胞样树突状细胞( plasmacytoid dendritic cell，pDC )亚群受损更严重。且 OSA 组树突状细胞数目减少与炎症环境共存， IL-6 、 IL-10 和血管内皮 生长因子( vascular endothelial growth factor，VEGF )等炎症因子可影响 DC 的成熟， DC 数目与 IL-6 的表达呈负相关，从而致机体激活 T 细 胞的能力降低。反之，最近一项研究则表明3， OSA 组与健康对照组比较， mDC 、 pDC 和 mDC/pDC 的百

4、分比无显著差异，且 mDC 、 pDC 数目与 OSA 患者呼吸暂停低通气指数( apnea hypopnea index， AHI )和最低血氧饱和度无明显相关性。2.OSA 与 Toll 样受体：先天免疫系统的主要成分之一是 Toll 样受体 (toll-like receptors ，TLR)， TLR 是炎症信号转导的门户蛋白，是识别 病原体和产生持续性全身炎症瀑布效应的中间环节，通过抑制 TLR 的功 能，可以调控促炎反应。研究发现， OSA 患者 TLR2/6 在中性粒细胞和单 核细胞上的共表达上调且这一免疫改变经持续正压通气(continuouspositive airway p

5、ressure ，CPAP )治疗后可逆转，同时，体外试验慢性 间歇性缺氧再充氧过程亦可诱导免疫细胞 TLR2/6 表达共上调 4。该研 究同时也进行了 TLR2/TLR6 DNA 甲基化的观察，发现与健康组相比， OSA患者TLR2启动子区域DNA甲基化异常、TLR6基因体的DNA甲基 化及蛋白表达增加，且上述改变与较高的 AHI 独立相关， CPAP 治疗可以 部分逆转 TLR2 和 TLR6 DNA 甲基化水平及蛋白表达的变化 5。因此， 上述研究表明，睡眠期间的慢性间歇性缺氧可引起 TLR2/TLR6 表达共上 调以及其基因表观遗传学和下游蛋白表达的变化，且这种改变能被 CPAP 治疗

6、所逆转。3.OSA 与 中 性 粒 细 胞 ： 中 性 粒 细 胞 与 淋 巴 细 胞 比 率 ( neutrophil-to-lymphocyte ratio，NLR )是描述炎症的常用指标，在OSA 患者中观察 NLR 及其与疾病严重程度的关系结果显示，与健康组相 比，OSA患者NLR升高且与OSA的严重程度存在显著相关性，并且NLR与冠心病独立相关 6 ，同时亦有研究者发现 OSA 患者进行 CPAP 治疗 后 NLR 值显著降低 7。4.OSA与淋巴细胞：OSA涉及多种免疫细胞，尤其是 T细胞。丫节细胞 和自然杀伤T细胞(natural killer T-cells , NKT )是介

7、于固有免疫和适应 性免疫之间的固有类淋巴细胞。研究发现在 OSA 患者中穿孔素阳性的 CD3+ 丫不细胞数量减少，且氧饱和度越低对 CD3+ y T细胞抑制性越强。 在动物模型中，大鼠在暴露于低氧环境后，CD3+ y T细胞随着暴露时间延长其活化程度从最初的增强逐渐降低8。人类有两种 NKT 细胞家族成员：受 CD1d 刺激的不变 NKT (invariant natural killer T-cells,iNKT )细胞和依赖 MHC 呈递抗原的 NKT 样细胞，研究发现 OSA 患者外周血中 NKT 样细胞增多 9，反之，亦有研究证明 OSA 患者的循环 iNKT 细胞 显著减少且与 OS

8、A 严重程度相关 10。适应性免疫细胞包括 T细胞和B细胞。T细胞按功能可分为 CD8+细胞毒性T细胞、CD4+T辅助细胞（Th1和Th2 ）、T抑制细胞（Th17 ）和调 节性T细胞（regulatory T cell ，Treg ）等。研究发现，在 OSA患者中， CD4+T 细胞和 CD8+T 细胞计数增加 9, 10，且在进行 CPAP 治疗 6 个月后， OSA 患者的总淋巴细胞和 CD4+ 淋巴细胞计数明显下降， 而 CPAP 治疗依从性差的 OSA 患者 CD4+ 淋巴细胞数量并未变化，表明 CPAP 治 疗对 OSA 患者前期的免疫激活具有一定的逆转作用 11 。CD8+T 细

9、胞的数目改变与特定疾病相关， 如 CD8+T 细胞数目增加已被证 实与动脉粥样硬化密切相关，而 CD8+T 细胞的减少与上皮组织的细胞毒 性降低、结肠炎症的预防和肿瘤诱导的免疫抑制等有关 3。外周血中 CD8+T 细胞数目增加在成人和儿童 OSA 患者中均有报道 9， 12。在CD8+T 细胞中，细胞毒性最大的是表达自然杀伤受体 CD56 和 CD16 的 亚群，其中 CD8+/CD56+T 细胞通常含有大量穿孔蛋白，具有更强的细 胞毒性 9。 Dyugovskaya 等13针对 OSA 患者细胞免疫的研究结 果显示， CD8+T 细胞表现出活化表型（ CD56 和 CD16 自然杀伤受体、

10、CD56+/ 穿孔蛋白表达增加），对各种靶细胞的细胞毒性增加，且细胞毒 性与 AHI 呈正相关， CPAP 治疗可降低 CD8+T 细胞细胞毒性及活化表型 的表达。Th1细胞产生细胞因子刺激细胞免疫，如干扰素 -丫和肿瘤坏死因子。Th2 细胞刺激体液免疫，产生细胞因子，如 IL-4、 6、 1014。目前探讨OSA 患者 Th1/Th2 免疫失衡的研究尚少， 且结果不一。 Nadeem 等15 测量 OSA 患者的血浆细胞因子水平发现， Th1 型细胞因子在 OSA 患者中 普遍激活。反之， Dyugovskaya 等13 发现 OSA 患者的免疫反应倾向 于 Th2 占主导地位的炎症，且 T

11、h2 的优势可能与睡眠障碍或儿茶酚胺的 增加有关。B 细胞的功能是体液免疫。 Domaga ?a-Kulawik 等 9发现 OSA 患者中 B 细胞比例减低、数量减少，并首次观察到 OSA 患者外周血 B 细胞数量 减少与代谢紊乱和肥胖密切相关，循环 B 细胞的耗竭似乎促进了 OSA 的 全身性炎症。二、 OSA 免疫功能改变与相关疾病的关系1.OSA 免疫功能改变与感染：中性粒细胞在对抗细菌感染中发挥重要作 用，文献报道 16 ， OSA 患者中性粒细胞的吞噬作用和 NADPH 氧化 酶的活化功能降低，且这种现象与睡眠剥夺有关。同样有研究发现， OSA 通过促进炎症反应和促 Th2 反应增

12、加 CD4+T 细胞和自然杀伤细胞的增殖 能力，从而降低中性粒细胞的吞噬作用和 NADPH 氧化酶活性 13。表 明 OSA 患者的抗菌防御机制受到影响， 由此可以推测 OSA 患者可能更容 易受到细菌感染。肺表面活性物质(pulmonarysurfactant , PS)在气管、支气管和肺泡上皮中发挥促进液体清除、 宿主防御和免疫调节的作用 文献报道 17， OSA 患者氧化应激产生大量的氧自由基可损伤气道内 皮细胞，引起局部炎症反应，提高肺泡壁的通透性，抑制肺泡表面活性物 质的表达，从而可增加 OSA 患者感染的风险。2.OSA 免疫功能改变与动脉粥样硬化：文献报道 OSA 促进血管内皮功

13、能 障碍和动脉粥样硬化的发生。 Toll 样受体在组织定植的巨噬细胞上表达， 并诱导炎性细胞因子（如 TNF- a、IL-1、IL-6等）、趋化因子以及前列腺 素的产生， 睡眠剥夺会激活 TLR 通路， 从而诱导促炎细胞因子的产生和有 害因子的释放，引发促炎级联反应，进而引发内皮细胞损伤18。研究发现中重度OSA患者颈动脉斑块 TLR2、TLR4、TLR9及晚期糖基化终末 产物受体（ receptor for advanced glycation end products， RAGE）表达升高， TLR 和 RAGE 介导的通路可能在 OSA 依赖的动脉粥样硬化发 生中发挥作用 19。 OSA

14、 间歇性缺氧可促进 IL-6 的生成并诱导巨噬细 胞向脂肪组织聚集并向 M1 型巨噬细胞极化，从而引起脂肪组织炎症，造 成胰岛素抵抗及动脉粥样硬化的发生 20。 C-C 趋化因子受体 5 为单核 细胞募集和动脉粥样硬化启动的重要受体，间歇缺氧可上调单核细胞中 C-C 趋化因子受体 5 的表达， 从而增强了单核细胞对血管内皮细胞的黏附 和趋化作用 21 。激活 T 细胞是导致炎症介质和黏附分子释放的关键步 骤之一，在动脉粥样硬化形成和血管重塑中发挥重要作用， OSA 患者 Th17 细胞分化增加，且与反映动脉粥样硬化进展的指标（颈动脉中内膜厚度） 呈正相关，表明 Th17 细胞可能参与了 OSA

15、 患者动脉粥样硬化的发展223.OSA 免疫功能改变与肿瘤：近年来，研究者已经认识到任何与慢性局部 或全身炎症相关的疾病都可能与肿瘤的发生发展相关。免疫系统参与癌症 过程，包括血管生成、侵袭和转移等。调节性 T 细胞( Tregs )、骨髓来 源抑制细胞( bone marrow derived suppressor cells ， MDSC )和肿瘤 相关巨噬细胞( tumor-associated macrophage ， TAM )已被证实支持 大多数癌症的肿瘤进展和生存。OSA 反复夜间低氧血症和局部组织缺氧有助于形成致癌环境： 低氧通过稳 定低氧诱导因子促进肿瘤血管生成和肿瘤增殖，低

16、氧诱导的免疫调节失调 可损害免疫监测系统，有利于肿瘤细胞的逃逸，导致 OSA 患者肿瘤风险 增加。有关研究通过检查 OSA 患者肿瘤特异性免疫功能发现睡眠呼吸障 碍可致机体先天抗肿瘤能力降低，从患有重度 OSA 的初治患者循环白细 胞中提取的基因组测序显示，促肿瘤基因上调，而在大约 1 个月的 CPAP 治疗后，这些基因的表达下降 23。程序性细胞死亡受体 1 及其配体( the programmed cell death-1 receptor and its ligand ， PD-L1/PD-1 )增加可抑制 T 细胞增殖和效应 功能，降低 CD8+T 细胞的细胞毒活性，增强骨髓源性抑制细

17、胞 ( MDSC ) 的增殖，而 MDSCs 是肿瘤免疫抑制网络中的主要成分之一，从而增加某 些肿瘤的发病率，而抗体抑制 PD-L1 可提高这些肿瘤患者的总体生存率 24。 Huang 等25 发现 IH 可增加 OSA 小鼠模型中 PD-L1 的表达； 并引起 OSA 患者的 PD-L1/PD-1 升高，导致 CD8+T 细胞活化程度和细 胞毒性降低，增加 MDSCs 。提示 OSA 可能增加肿瘤的发病率和侵袭性。巨噬细胞是肿瘤生物学中的关键效应细胞，也是肿瘤微环境中最丰富的免 疫细胞 26。肿瘤相关巨噬细胞（ TAMs ）可根据肿瘤微环境分化为肿 瘤抑制表型（ M1 型）和肿瘤促进表型（

18、M2 型），肿瘤的进展往往与巨 噬细胞的表型从 M1 型到 M2 型转变有关 27。 OSA 患者在睡眠中表 现为血氧饱和度的反复降低，且氧供应的反复波动在高灌注和代谢率增高 的组织中更为明显，这种波动可改变 TAMs 的表型和功能。 Almendros 等28 通过研究发现小鼠肺上皮肿瘤暴露于间歇性缺氧后，其生长和侵 袭性增强，而这种更具侵袭性的肿瘤表型依赖于 TAMs 极性从 M1 向 M2 的转变。因此， OSA 间歇性缺氧对 TAMs 极性向 M2 的转变可能引起患 者肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭和外渗特性的增强。 Campillo 等29 通 过对小鼠Lewis肺癌（LLC1）模型的研究

19、，发现暴露于 IH可通过TAMs 向 M2 表型的转化加速小鼠肿瘤的进展，而 COX-2 抑制剂塞来昔布可抑 制 IH 诱导的 M2 极化，从而预防了 IH 诱导的肿瘤不良结局。此外，从使 用塞来昔布处理的 IH 暴露小鼠中分离的 TAMs 抑制了 LLC1 幼稚细胞的 增殖，提示 COX-2 信号通路在 IH 加重的肿瘤进展的过程中发挥重要作用。不变的自然杀伤T细胞（iNKT ）是强大的免疫调节细胞， 体外和动物模型 的研究已证实 iNKT 细胞具有预防肿瘤、对抗现有肿瘤以及直接裂解肿瘤 细胞的作用。 循环 iNKT 细胞的数量和功能在肿瘤患者中降低， 恢复 iNKT 细胞数量和功能的治疗策

20、略在肿瘤免疫治疗中有重要前景。一系列的体外 模型试验提示缺氧可致 iNKT 细胞毒性降低、细胞存活率降低、干扰素分 泌受损，从而导致 iNKT 细胞裂解肿瘤细胞的能力下降。研究发现，重度 OSA 患者的循环 iNKT 细胞显著减少且与 OSA 严重程度相关，且与肥胖 的混杂效应无关，且这种损伤在一定程度上可以通过 CPAP 治疗得到纠正 10， 30。由此可以推测重度 OSA 患者 iNKT 免疫细胞的减少可能参 与这一类人群肿瘤发生发展的过程。4.OSA 免疫功能改变与自身免疫性疾病： Th17 是细胞免疫的关键效应细 胞，在自身免疫和过敏反应中发挥重要作用。 Treg 在维持自身免疫耐受和

21、 预防器官特异性自身免疫、过敏以及同种异体排斥反应方面发挥关键作 用。因此， Th17/Treg 平衡可能控制自身免疫和炎症的发展。文献报道促 进 Th17 细胞分化的 IL-6 和 IL-17 在 OSA 患者中显著升高，导致 Th17/Treg 功能失衡并促进炎性细胞因子微环境的形成 （促炎细胞微环境 以IL-17和IL-6水平升高和TGF- （31的浓度降低为特征）31, 32 。国 内学者对比 OSA 患者和健康人，发现 OSA 组 Th17/Treg 明显升高，且 Th17/Treg 与 OSA 严重程度及血清 C 反应蛋白水平呈正相关 33。由 此推测， Th17/Treg 比值升高可能在 OSA 患者自身免疫性疾病的发病机 制中发挥作用。有学者认为，睡眠呼吸暂停可能是自身免疫现象发展的触 发因素，睡眠呼吸暂停引起的细胞损伤，可导致高尿酸血症并影响