本研究由上海第二军医大学附属长海医院麻醉科及重症医学科的Jia-feng Wang, Jin-bao Li, Xiao-ming Deng等人，以及上海交通大学附属上海市第九人民医院麻醉科的Yan-jun Zhao等人共同完成。研究成果以《Up-regulation of programmed cell death 1 ligand 1 on neutrophils may be involved in sepsis-induced immunosuppression: an animal study and a prospective case-control study》为题，发表于2015年4月的《Anesthesiology》期刊（第122卷，第4期，第852-863页）。该研究探讨了中性粒细胞在脓毒症免疫抑制中的新机制。
研究的学术背景聚焦于重症医学与免疫学交叉领域，特别是脓毒症（sepsis）的病理生理机制。脓毒症是由感染引发的全身性炎症反应综合征，严重时可导致器官功能障碍，死亡率高，已成为美国第三大死因。传统观点认为，感染后过度炎症反应是主要死因，但针对过度炎症的疗法并未显著改善预后。随着医疗技术进步，虽然呼吸支持和肾脏替代治疗改善了部分器官衰竭患者的生存率，但研究发现，脓毒症诱导的免疫系统失调导致的难以控制的原发或继发感染，才是严重脓毒症患者的实际死因。这种现象被称为脓毒症诱导的免疫抑制，其特征包括吞噬细胞迁移和吞噬功能受损、抗原提呈细胞（APC）功能障碍以及淋巴细胞凋亡和无能。先前研究表明，中性粒细胞除了其固有的杀菌功能外，还可能通过表达程序性死亡受体1配体1（PD-L1）来发挥抗原提呈功能并抑制淋巴细胞增殖。基于此，本研究旨在探究中性粒细胞在脓毒症期间PD-L1的表达变化及其病理生理学意义，核心假设是：脓毒症期间中性粒细胞可能上调PD-L1表达，并且这种上调可能通过诱导免疫细胞凋亡参与脓毒症诱导的免疫抑制。研究目标包括：1. 在脓毒症小鼠和患者中测定中性粒细胞PD-L1的表达水平；2. 区分PD-L1阳性和阴性中性粒细胞亚群，分析其表型和迁移能力差异；3. 研究脓毒症来源的中性粒细胞是否通过PD-L1诱导淋巴细胞凋亡；4. 分析中性粒细胞PD-L1与患者免疫抑制状态、疾病严重程度及预后的临床关联。
研究流程详细且系统，主要分为动物实验和临床研究两大部分。 在动物实验部分，首先建立了盲肠结扎穿孔（CLP）小鼠脓毒症模型，作为实验组，同时设立假手术组作为对照。每组的样本量为6只小鼠，依据研究者先前经验确定。模型建立后，研究团队通过流式细胞术检测了不同时间点（术后12、18、24小时）以及不同解剖部位（骨髓、血液、腹腔）中性粒细胞表面PD-L1的表达水平。此外，他们还检测了中性粒细胞上其他抗原提呈相关分子，如主要组织相容性复合体II类分子（MHC-II）、CD40、CD80和CD86的表达动态。 其次，基于PD-L1表达状态，研究者利用流式细胞术软件将脓毒症小鼠的中性粒细胞门控为PD-L1+和PD-L1-两个亚群。接着，他们详细比较了这两个亚群以及假手术组中性粒细胞在多种表面分子（包括CD11a, CD11b, CD16, CD18, CD54, CD62L, CD64, CCR2）上的表达差异，以表征其表型。 然后，为了评估功能差异，研究者从脓毒症和假手术小鼠血液中纯化了中性粒细胞，并通过Transwell小室进行了趋化迁移实验。使用N-甲酰甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸作为趋化剂，比较了总中性粒细胞以及PD-L1+和PD-L1-亚群的迁移能力。 最后，为了验证PD-L1的免疫调节功能，研究设计了共培养实验。将来自脓毒症小鼠或假手术小鼠的血液中性粒细胞，与来自正常小鼠脾脏的单个核细胞（含淋巴细胞）进行共培养。共培养体系分为直接接触和间接接触（通过Transwell膜隔开）两种方式，以探究接触依赖机制。在直接接触共培养体系中，进一步加入了PD-L1特异性中和抗体或其同型对照抗体，以明确PD-L1在此过程中的作用。培养24小时后，通过膜联蛋白V和碘化丙啶染色，利用流式细胞术检测CD3+淋巴细胞的凋亡情况。 在临床研究部分，这是一个前瞻性病例对照研究。研究纳入了四组受试者：严重脓毒症患者（n=41）、因感染性肾结石行经皮肾镜取石术后发生脓毒症的患者（n=10）、胰腺癌患者（n=10）以及健康志愿者（n=10）。严重脓毒症患者来自长海医院重症监护室。研究收集了患者的一般信息、疾病严重程度评分（如APACHE II, SOFA, MODS）、机械通气时间、ICU住院时间和28天死亡率。同时，通过流式细胞术检测了患者外周血中性粒细胞的PD-L1表达水平、单核细胞的人类白细胞抗原DR（HLA-DR）以及淋巴细胞的PD-1表达，后两者是评估免疫抑制状态的标志物。 数据统计方面，使用SPSS 16.0软件进行分析。根据数据分布情况，分别采用t检验、ANOVA、Mann-Whitney U检验、Kruskal-Wallis H检验进行组间比较。相关性分析采用线性回归。此外，研究还以中性粒细胞PD-L1的中位值作为分界点，比较了高/低表达组在临床指标上的差异，并采用受试者工作特征曲线（ROC）分析了PD-L1、HLA-DR、PD-1对预后的预测价值。
研究取得了多方面的重要结果。 在动物实验中：1. PD-L1在CLP小鼠中性粒细胞上显著上调。术后12小时即可检测到表达（4.08±0.65%），并随时间推移而增加，在24小时达到峰值（21.41±4.76%），而假手术组表达可忽略。更有趣的是，PD-L1表达具有位置依赖性：骨髓中性粒细胞PD-L1表达极低，血液中次之，而迁移到腹腔炎症部位的中性粒细胞PD-L1表达最高（55.85±11.4%）。 2. PD-L1+中性粒细胞具有独特的表型和功能。与PD-L1-亚群相比，PD-L1+中性粒细胞表面的CD11a、CD62L和CCR2百分比更低，而CD16和CD64的百分比更高。趋化实验证实，脓毒症小鼠总中性粒细胞的迁移能力较假手术组下降，且PD-L1+亚群的迁移能力显著低于PD-L1-亚群。这表明PD-L1+中性粒细胞是一种具有特定抑制性表型且迁移能力受损的亚群。 3. 脓毒症期间中性粒细胞表现出抗原提呈细胞特征。MHC-II、CD40、CD80和CD86等抗原提呈相关分子在脓毒症小鼠中性粒细胞上的表达随时间增加，在24小时达到峰值。 4. 脓毒症来源的中性粒细胞通过PD-L1介导的接触机制诱导淋巴细胞凋亡。共培养实验显示，与脓毒症小鼠中性粒细胞直接接触共培养，能显著增加CD3+淋巴细胞的凋亡，而间接接触（Transwell隔开）仅导致轻微增加。更重要的是，加入抗PD-L1中和抗体（而非同型对照抗体）几乎完全逆转了这种由脓毒症中性粒细胞诱导的淋巴细胞凋亡，直接证明了PD-L1在此过程中的关键作用。 在临床研究中：1. 中性粒细胞PD-L1在严重脓毒症患者中显著上调。严重脓毒症患者中性粒细胞PD-L1的中位表达水平为14.6%（范围3.74-42.1%），显著高于肾结石术后脓毒症患者（3.45±1.58%）、癌症患者和健康志愿者（后两者均低于1%）。 2. 中性粒细胞PD-L1与免疫抑制和疾病严重程度相关。线性回归分析显示，患者中性粒细胞PD-L1水平与单核细胞HLA-DR水平（免疫抑制的金标准标志物）呈负相关，与疾病严重程度评分（APACHE II, SOFA, MODS）呈正相关。但与淋巴细胞PD-1无显著相关性。 3. 中性粒细胞PD-L1具有预后预测价值。以15%为分界点，PD-L1高表达（>15%）的患者，其疾病严重程度评分更高，机械通气时间更长，ICU住院时间有延长趋势。ROC曲线分析显示，中性粒细胞PD-L1预测28天死亡率的曲线下面积（AUC）为0.74，优于单核细胞HLA-DR的0.57，与淋巴细胞PD-1的0.72相当。
本研究得出结论：脓毒症可诱导中性粒细胞PD-L1上调。PD-L1+中性粒细胞是一种具有特定表型（低CD11a/CD62L/CCR2，高CD16/CD64）、迁移能力受损的抑制性亚群，并可通过PD-L1介导的直接接触机制诱导淋巴细胞凋亡。临床数据进一步支持中性粒细胞PD-L1参与脓毒症诱导的免疫抑制，其表达水平与免疫抑制状态、疾病严重程度和不良预后相关。因此，中性粒细胞PD-L1有望成为诊断脓毒症诱导免疫抑制的潜在生物标志物，并可能为脓毒症的免疫治疗提供新的靶点。 本研究的科学价值在于，它揭示了中性粒细胞在脓毒症免疫抑制中一个此前未被充分认识的作用机制，即通过上调PD-L1表达，从先天性免疫的“卫士”转变为适应性免疫的“抑制者”。这为理解脓毒症复杂的免疫病理过程提供了新的视角。其应用价值则体现在为临床评估脓毒症患者免疫状态和预后提供了潜在的新型生物标志物（中性粒细胞PD-L1），其预测效能可能优于传统的单核细胞HLA-DR，为未来开展免疫刺激疗法的精准治疗（如针对PD-L1/PD-1通路的干预）提供了实验依据和理论支持。
本研究的亮点包括：第一，重要发现新颖：首次系统揭示了脓毒症中中性粒细胞PD-L1的上调及其与免疫抑制、疾病严重度和预后的关联，并证实了PD-L1+中性粒细胞是功能受损的抑制性亚群。第二，研究设计系统：巧妙结合了动物模型（CLP小鼠）和前瞻性临床研究，从基础到临床，逻辑链条完整，证据相互印证。动物实验部分，从表达动态、亚群表型、功能迁移到机制验证（共培养+抗体阻断），层层递进。第三，机制验证直接：通过Transwell共培养和PD-L1特异性抗体阻断实验，直接、有力地证明了脓毒症中性粒细胞通过PD-L1依赖的接触机制诱导淋巴细胞凋亡，而非通过分泌可溶性因子。第四，临床意义明确：不仅发现了现象，还深入分析了中性粒细胞PD-L1与经典免疫抑制标志物（HLA-DR）、疾病评分及预后的关系，明确了其作为生物标志物的潜力。 此外，研究中还有其他有价值的发现，例如PD-L1在中性粒细胞上的表达呈现出从骨髓到血液再到腹腔的递增模式，提示其上调可能与中性粒细胞的成熟和迁移至炎症部位的过程相关。同时，研究也坦诚地指出了自身的局限性，例如未进行体内功能验证实验、样本量对于生物标志物探索而言尚不够大、未进行预先的统计学效能分析等，这些都为后续研究指明了方向。