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(1.南華大學(xué)醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)研究所,湖南 衡陽 421001；2.邵陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)系)

·文獻(xiàn)綜述·

螺旋體脂蛋白免疫調(diào)節(jié)機(jī)制研究進(jìn)展

曹二龍1,2，張佳俐1，趙飛駿1，曾鐵兵1*

(1.南華大學(xué)醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)研究所,湖南 衡陽 421001；2.邵陽醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)系)

梅毒、萊姆病和細(xì)螺旋體病是威脅人類健康的主要螺旋體病。然而，對此類疾病的免疫機(jī)制尚未充分闡明。螺旋體通過各種結(jié)構(gòu)，例如脂多糖(LPS)、表面脂蛋白和糖脂與宿主相互作用。盡管螺旋體抗原如LPS和糖脂可能在其感染時(shí)有助于炎癥反應(yīng)，但梅毒螺旋體(Tp)和伯氏疏螺旋體(Bb)缺乏LPS。脂蛋白是表達(dá)于所有螺旋體的最豐富的蛋白，往往決定螺旋體與環(huán)境作用的方式。脂蛋白可促進(jìn)炎癥反應(yīng)、調(diào)節(jié)固有免疫應(yīng)答和適應(yīng)性免疫應(yīng)答，并有助于螺旋體粘附在宿主中或中腸上，或逃避免疫系統(tǒng)。然而，大多數(shù)螺旋體脂蛋白功能尚未明確。本文綜述螺旋體脂蛋白在免疫逃逸和免疫激活方面的免疫調(diào)節(jié)作用，將有助于闡明螺旋體病的固有免疫致病機(jī)制，以及與螺旋體疾病疫苗發(fā)展和螺旋體病炎癥反應(yīng)有關(guān)的適應(yīng)性免疫機(jī)制。

螺旋體； 脂蛋白； 脂肽； 免疫調(diào)節(jié)

螺旋體是人類梅毒、萊姆病和細(xì)螺旋體病的病原體。螺旋體病威脅人類公共健康，但其免疫發(fā)病機(jī)制尚未充分闡明。組織炎癥反應(yīng)是螺旋體病的特點(diǎn)，如梅毒和萊姆病的皮炎，鉤端螺旋體病的間質(zhì)性腎炎和口腔螺旋體引起的牙周炎[1-2]。梅毒螺旋體(T.pallidum,Tp)和伯氏疏螺旋(B.Burgdorferi,Bb)分別為梅毒和萊姆病的病原體，可引起宿主免疫應(yīng)答并在宿主體內(nèi)持續(xù)生存，主要通過螺旋體在細(xì)胞內(nèi)被隔離、螺旋體抗原變異延緩和(或)抑制免疫應(yīng)答及螺旋體的外膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等機(jī)制逃逸宿主防御[3-4]。

1 螺旋體脂蛋白在免疫應(yīng)答的重要作用

螺旋體通過獨(dú)特的膜結(jié)構(gòu)與免疫系統(tǒng)相互作用。雖然螺旋體抗原，如革蘭陰性菌的主要促炎成分脂多糖(LPS)和糖脂有助于炎癥反應(yīng)，但有些螺旋體如Tp和Bb雖然缺乏LPS[1-2]，卻能表達(dá)豐富的膜脂蛋白，誘導(dǎo)強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答[5]。因此，螺旋體和真核宿主細(xì)胞脂筏之間的脂質(zhì)—脂質(zhì)相互作用可通過糖脂[2,6-7]或脂蛋白[1,5,8]而實(shí)現(xiàn)，這種脂質(zhì)間相互作用可能是螺旋體病免疫致病機(jī)制中的一種重要方式[2,6-7]。

與其他不表達(dá)豐富脂蛋白的細(xì)菌相比[1-2]，所有螺旋體均表達(dá)豐富的脂蛋白，所以脂蛋白在螺旋體的毒力因素中具有非常重要的作用[1,2,8]。螺旋體擁有大量的脂蛋白表達(dá)基因，表達(dá)豐富的脂蛋白，包括Tp的Tp47、Bb的膜表面蛋白A(OspA)、鉤端螺旋體的Lip32和疏螺旋體屬的Vmp。與其他細(xì)菌脂蛋白和合成脂肽相比，螺旋體脂蛋白有更明顯的促炎作用[9]。脂蛋白中NH2末端脂肽區(qū)域具有免疫活性，因?yàn)閷⑵淙コ芟@些脂蛋白的免疫調(diào)節(jié)特性，而基于此脂質(zhì)成分的合成脂肽則能激活免疫細(xì)胞[3-4,9]。

體內(nèi)外研究表明，螺旋體膜脂蛋白和脂肽屬于病原相關(guān)分子模式(PAMPs)，可以結(jié)合模式識別受體(PRR)如Toll樣受體(TLR1,2)。因此，螺旋體脂蛋白可通過激活表達(dá)TLR的內(nèi)皮細(xì)胞[10-11]和固有免疫細(xì)胞如巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞(DCs)[3-4]而發(fā)揮前炎性作用。螺旋體脂蛋白也可逃逸免疫系統(tǒng)，粘附在宿主或中腸上。此外，脂蛋白還可被作為疫苗候選成分用于預(yù)防螺旋體感染[1-2]。在螺旋體脂蛋白的免疫調(diào)節(jié)作用中已被確定的主要有Tp的Tp47、Bb的OspA和鉤端螺旋體的Lip32。然而，大多數(shù)螺旋體脂蛋白都沒有得到很好研究。應(yīng)用不同的方法，人體模型和體外實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果往往是不同的。

在感染螺旋體期間，脂蛋白受環(huán)境控制選擇性表達(dá)。例如，在Bb感染期間，OspA在疏螺旋體屬蜱階段感染致病過程中起更重要作用，在感染哺乳動物階段則表達(dá)下調(diào)[4]。因此，盡管OspA不在體內(nèi)宿主免疫調(diào)節(jié)中起主要作用，但因?yàn)樗谑杪菪w屬感染內(nèi)階段不表達(dá)，所以它被用來作為一個(gè)研究螺旋體脂蛋白免疫調(diào)節(jié)作用的體外模型[4]。了解螺旋體脂蛋白的免疫調(diào)節(jié)(免疫逃逸和免疫激活)作用有助于闡明慢性螺旋體病的免疫機(jī)制。

2 螺旋體脂蛋白在免疫逃逸中的作用

螺旋體可利用外膜脂蛋白逃逸宿主免疫，免疫宿主也可以這些脂蛋白作為靶位。然而，所有致病性螺旋體可通過多種機(jī)制逃避宿主免疫應(yīng)答而引起人體持續(xù)感染，例如限制膜脂蛋白的表達(dá)和限制接近抗體、表面脂蛋白抗原變異[1,12]。螺旋體脂蛋白也可相互作用和抑制固有免疫的組分，例如補(bǔ)體、中性粒細(xì)胞和血清脂蛋白[13]。

2.1螺旋體通過表面脂蛋白變異逃避免疫應(yīng)答可變大小蛋白基因的重組可導(dǎo)致疏螺旋體屬抗原變異，Vmp脂蛋白的多樣性使這些病原體逃避宿主免疫應(yīng)答[1-2]。對免疫功能低下的宿主研究表明，宿主免疫反應(yīng)是導(dǎo)致螺旋體抗原變異的主要因素。

2.2螺旋體脂蛋白抑制補(bǔ)體的激活螺旋體在固有免疫中主要通過抑制補(bǔ)體的激活去逃避宿主免疫反應(yīng)。補(bǔ)體激活由病原體表面抗原如脂多糖、抗原—抗體復(fù)合物、外源凝集素與細(xì)菌表面引起，受宿主調(diào)節(jié)蛋白(包括H因子)調(diào)節(jié)。疏螺旋體屬通過與CRASPs直接相互作用結(jié)合調(diào)節(jié)因子H和F因子。許多螺旋體表面脂蛋白例如OspA、OspE和CspA通過結(jié)合補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白如FS、C4bp、C1-INH[14]以抑制補(bǔ)體，Bb脂蛋白BBK32還可阻斷補(bǔ)體C1復(fù)合物的活化[15]。因此，螺旋體脂蛋白可通過抑制補(bǔ)體激活以逃避免疫。

2.3螺旋體脂蛋白抑制中性粒細(xì)胞功能除了抑制補(bǔ)體，抑制中性粒細(xì)胞是Bb另一種逃避免疫系統(tǒng)的機(jī)制。OspB能抑制人類中性粒細(xì)胞的吞噬作用和氧化裂解使Bb在關(guān)節(jié)、皮膚和神經(jīng)系統(tǒng)中的吞噬作用和氧化裂解作用下降[16]。其他螺旋體脂蛋白例如鉤端螺旋體脂蛋白LIC11207可上調(diào)中性粒細(xì)胞凋亡[11]。因此，螺旋體脂蛋白可抑制中性粒細(xì)胞，有助于螺旋體存活。

3 螺旋體脂蛋白的免疫活化作用

3.1螺旋體脂蛋白激活中性粒細(xì)胞萊姆關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)液存在中性粒細(xì)胞，表明中性粒細(xì)胞在抗Bb中起作用。OspA和OspB在Bb生命周期中起類似的調(diào)節(jié)作用，但是它們有不同的功能。與OspB相反，OspA能夠激活中性粒細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生氧化爆發(fā)和中性粒細(xì)胞趨向性作用。OspA和OspC上調(diào)表達(dá)補(bǔ)體受體3(CR3)，CR3是一種中性粒細(xì)胞粘附分子，參與中性粒細(xì)胞與疏螺旋體屬的相互作用。因此，不同的螺旋體脂蛋白作用不同，有的可抑制中性粒細(xì)胞導(dǎo)致免疫逃逸，有的可激活中性粒細(xì)胞促進(jìn)組織炎癥。

3.2螺旋體脂蛋白激活單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞細(xì)菌脂蛋白和脂多糖都有活性脂質(zhì)部分，在類似細(xì)胞類型中誘導(dǎo)類似的細(xì)胞反應(yīng)。CD14位于巨噬細(xì)胞膜，可與脂多糖結(jié)合，引起幾個(gè)細(xì)胞的脂蛋白信號產(chǎn)生。細(xì)胞膜CD14激活骨髓細(xì)胞(單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞)，而可溶性CD14激活非骨髓細(xì)胞(內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞)[17]。螺旋體脂蛋白(如Tp脂蛋白)在C14結(jié)合LPS的位點(diǎn)與CD14結(jié)合，通過CD14激活單核細(xì)胞和NF-κB途徑。與革蘭陰性菌相比較，LPS結(jié)合蛋白(LBP)不介導(dǎo)螺旋體脂蛋白與CD14[2]的相互作用。然而，TLR敲除和過表達(dá)研究表明，螺旋體脂蛋白通過TLR(TLR1，TLR2)依賴性反應(yīng)[18]促進(jìn)梅毒和萊姆病的炎癥發(fā)生。因此，在萊姆病和梅毒的螺旋體血癥中，螺旋體脂蛋白通過TLR1和TLR2激活細(xì)胞，而革蘭陰性菌則通過TLR4激活細(xì)胞[19]。整合素α3β1可與TLR1/TLR2共同介導(dǎo)由螺旋體脂肽(如BBB07)刺激引起的人巨噬細(xì)胞的前炎性反應(yīng)[20]。然而，TLR非依賴性受體應(yīng)答對誘導(dǎo)螺旋體炎癥反應(yīng)也很重要。Tp脂蛋白、Bb脂蛋白和合成脂肽可以上調(diào)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生促炎性細(xì)胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6和IL-12 。許多不同類型的細(xì)胞被Bb脂蛋白刺激后可產(chǎn)生IL-10[21]。另一方面，內(nèi)源性和外源性IL-10 顯著降低OmpA脂蛋白誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子和趨化因子[22]，與之前研究IL-10可以下調(diào)TLR信號通路的結(jié)果一致。因此，螺旋體脂蛋白通過TLR依賴性機(jī)制與TLR非依賴性機(jī)制誘導(dǎo)抗原提呈細(xì)胞如單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的免疫應(yīng)答。

3.3螺旋體脂蛋白激活樹突狀細(xì)胞除了單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞外，螺旋體脂蛋白還可激活其他抗原提呈細(xì)胞如樹突狀細(xì)胞(DC)。DC是固有免疫和適應(yīng)性免疫間的主要連接者，因?yàn)楸患せ詈螅珼C上調(diào)表達(dá)共刺激分子如CD54，與T細(xì)胞受體如CD11a/CD18相互作用。與脂蛋白在螺旋體疾病中是關(guān)鍵促炎因子假說一致，許多研究表明螺旋體脂質(zhì)蛋白和合成脂肽能上調(diào)CD54表達(dá)，有助于DC活化。吞噬完整的螺旋體、吞噬體中LTR激活和螺旋體細(xì)胞死亡使Tp脂蛋白被釋放，也可導(dǎo)致免疫細(xì)胞激活。Bb脂蛋白趨化循環(huán)漿細(xì)胞樣樹突細(xì)胞(pDC細(xì)胞)進(jìn)入皮膚，但在體內(nèi)外均不激活pDC。

3.4螺旋體脂蛋白誘導(dǎo)靶組織炎性浸潤及適應(yīng)性免疫應(yīng)答雖然脂蛋白可在體外活化中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，但也可在體內(nèi)螺旋體感染過程中誘導(dǎo)炎性浸潤到靶組織。脂蛋白也是導(dǎo)致赫氏反應(yīng)的病因，螺旋體感染治療期間一種短暫的免疫現(xiàn)象。皮膚中注射合成脂肽也可用于研究螺旋體在體內(nèi)的免疫調(diào)節(jié)作用。皮下注射螺旋體脂肽和皮膚感染螺旋體能引起相似的細(xì)胞浸潤現(xiàn)象，支持螺旋體能誘導(dǎo)白細(xì)胞產(chǎn)生從外周血進(jìn)入靶組織這一假說。脂蛋白反應(yīng)細(xì)胞如內(nèi)皮細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞和巨噬細(xì)胞能夠誘導(dǎo)混合浸潤細(xì)胞的趨化作用，與滲出的白細(xì)胞一起進(jìn)一步促進(jìn)炎性反應(yīng)。在螺旋體病中螺旋體脂蛋白體內(nèi)活化炎癥皮膚內(nèi)的抗原提呈細(xì)胞(巨噬細(xì)胞和DC)。脂蛋白與螺旋體其他抗原結(jié)合有利于從固有免疫應(yīng)答轉(zhuǎn)換到持續(xù)性適應(yīng)性免疫應(yīng)答，導(dǎo)致螺旋體病如梅毒和萊姆病的慢性臨床表現(xiàn)。與體內(nèi)研究的數(shù)據(jù)相一致，體外研究表明螺旋體脂蛋白可以直接激活B細(xì)胞和T細(xì)胞。這些脂蛋白誘導(dǎo)的適應(yīng)性免疫應(yīng)答可以引起自身免疫和疫苗免疫應(yīng)答。因此，螺旋體脂蛋白通過募集螺旋體特異性T細(xì)胞和組織炎癥反應(yīng)首先引起固有免疫應(yīng)答，隨后為適應(yīng)性免疫應(yīng)答，這與螺旋體病如萊姆病的臨床表現(xiàn)密切相關(guān)。

脂蛋白廣泛表達(dá)于許多病原體中并具有促炎癥作用[23-24]。因此，理解脂蛋白如何與免疫系統(tǒng)相互作用有助于理解許多感染性疾病(包括螺旋體病)的致病機(jī)制。此外，闡明脂蛋白誘導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)的分子機(jī)制將有助于深入理解炎癥過程及與螺旋體病相關(guān)的固有免疫與適應(yīng)性免疫應(yīng)答，同時(shí)也有利于螺旋體病疫苗的研發(fā)。

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10.15972/j.cnki.43-1509/r.2016.06.023

2016-07-28；

2016-10-18

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81273322，81373230);湖南省教育廳開放創(chuàng)新平臺基金(No.15K110)；湖南省教育廳資助科研項(xiàng)目(No.15C1256)；湖南省分子靶標(biāo)新藥研究協(xié)同創(chuàng)新中心(湘教通[2014])405號)；湖南省高?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃資助(湘教通[2010]53號)；邵陽學(xué)院大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目.

*通訊作者，E-mail：nhdxztb@126.com.

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蔣湘蓮)