舒明藝，李忠玉

衣原體是一類專性宿主細(xì)胞內(nèi)寄生和具有獨(dú)特發(fā)育周期的小革蘭陰性菌。在衣原體目(Chlamydiales)中，衣原體屬(Chlamydia)研究最多,因其包含多種重要的人獸共患病原體[1]，致病性衣原體主要包括引起沙眼和女性生殖道感染的沙眼衣原體(Chlamydiatrachomatis, Ct)，引起肺炎、動(dòng)脈粥樣硬化、反應(yīng)性關(guān)節(jié)炎等疾病的肺炎衣原體(Chlamydiapneumoniae, Cpn)，引起肺炎的鸚鵡熱衣原體(Chlamydiapsittaci, Cps)[2]。衣原體具有獨(dú)特的兩相發(fā)育周期，產(chǎn)生具有感染性的小而致密的原體(elementary body，EB)和非感染性的大而疏松的始體( reticulate body，RB)。感染性EB侵入宿主細(xì)胞發(fā)育為RB，RB在宿主細(xì)胞內(nèi)經(jīng)二分裂繁殖的子代發(fā)育為EB，EB從宿主細(xì)胞中釋放出來(lái)后再感染新的宿主細(xì)胞[3]。雖然抗生素能夠有效治療衣原體感染，但衣原體感染初期往往無(wú)明顯癥狀，導(dǎo)致診斷延遲和治療不及時(shí)，使得感染發(fā)展，引起患者心血管、呼吸道、生殖系統(tǒng)等損傷。本文從衣原體致病物質(zhì)、調(diào)控宿主細(xì)胞凋亡、逃逸宿主免疫殺傷和干擾宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)錄等方面綜述衣原體的分子致病機(jī)制，為衣原體感染的臨床和基礎(chǔ)研究提供新的思路。

1 致病物質(zhì)

1.1 脂多糖(LPS) 衣原體LPS是由一種截?cái)嗟娜?3-脫氧-D-甘露-辛-2-酮糖)和脂質(zhì)A組成。脂質(zhì)A結(jié)構(gòu)特殊，具有高疏水性，脂肪酸鏈較長(zhǎng)，且存在與糖鏈相連的非羥基脂肪酸脂，是導(dǎo)致衣原體LPS內(nèi)毒素毒性低的原因[4]。楊春福等采用Ct LPS刺激小鼠骨髓源巨噬細(xì)胞(BMDM)，與大腸埃希菌LPS刺激相比，Ct LPS刺激的BMDM不能促進(jìn)TLR4/MD-2聚合或內(nèi)吞，且IL-6、TNF、I型干擾素和IL-beta分泌減少。提示衣原體LPS可避免經(jīng)典和非經(jīng)典先天免疫信號(hào)途徑的識(shí)別，這可能是衣原體無(wú)癥狀感染者多見(jiàn)的一個(gè)原因[5]。此外，A.M.O’Doherty等用Ct和流產(chǎn)衣原體(Chlamydiaabortus)的LPS刺激牛輸卵管上皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)LPS不能引起經(jīng)典TLR4信號(hào)通路的活化，但可導(dǎo)致子宮內(nèi)精子活力減低和滅活[6]，這可能與衣原體引發(fā)無(wú)癥狀感染和女性不孕有關(guān)。

1.2 III型分泌系統(tǒng)效應(yīng)子(T3SS) 衣原體T3SS效應(yīng)子能夠調(diào)控宿主細(xì)胞的多種生理和生化功能，有利于衣原體在宿主細(xì)胞內(nèi)的生存和復(fù)制[7]。Ct的易位性肌動(dòng)蛋白轉(zhuǎn)移招募磷蛋白(Tarp)、CT694/TmeA和TepP等效應(yīng)子，在感染早期由原體分泌至宿主細(xì)胞胞質(zhì)，通過(guò)調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架運(yùn)動(dòng)去介導(dǎo)衣原體的入侵[8-10]。Ct包涵體膜蛋白(Inc)效應(yīng)子通過(guò)雙葉疏水基序插入包涵體膜上，干擾宿主細(xì)胞的囊泡和非囊泡運(yùn)輸、代謝、信號(hào)傳遞和調(diào)亡等[11]；Ct非Inc蛋白CT105/CteG是一個(gè)與高爾基體相關(guān)的T3SS效應(yīng)子，其可能參與干擾宿主細(xì)胞囊泡運(yùn)輸[12]。另外，研究發(fā)現(xiàn)Ct T3SS效應(yīng)子可能參與干擾宿主細(xì)胞染色質(zhì)重塑和組蛋白甲基化[13]以及Cpn T3SS干擾宿主細(xì)胞泛素化[14]等(表1)。T3SS效應(yīng)子數(shù)量多、功能多樣，其在衣原體致病中的作用尚有待研究闡明。

表1 III型分泌系統(tǒng)效應(yīng)子及相關(guān)功能Tab.1 T3SS effectors and their functions

1.3 質(zhì)粒編碼蛋白 大部分衣原體攜帶一個(gè)大小為7.5 kb、含有8個(gè)開(kāi)放閱讀框(pORF1-8)的質(zhì)粒，可促進(jìn)衣原體定植、入侵、誘發(fā)炎癥反應(yīng)和組織損傷等，為衣原體重要的毒力因子[15-16]。衣原體質(zhì)粒編碼蛋白1-8(pGP1-8)，可參與衣原體的致病過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)Ct pGP1、2、6、8與質(zhì)粒的維持和復(fù)制有關(guān)[17]；Ct pGP7與整合酶具有同源性[17]；Ct 和鼠衣原體(Chlamydiamuridarum,Cm)pGP4、5可參與質(zhì)粒與基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，pGP4調(diào)控pGP3和染色體上編碼GIgA、EUO基因[17-19]；Ct pGP3可分泌到宿主細(xì)胞胞質(zhì)中，參與調(diào)控宿主細(xì)胞自噬、凋亡、免疫應(yīng)答等[20-22]，此外，研究發(fā)現(xiàn)Ct pGP3通過(guò)阻斷抗菌肽的活性抑制宿主先天免疫，導(dǎo)致衣原體持續(xù)性感染[22-23]。

1.4 表面蛋白 研究發(fā)現(xiàn)Cpn的粘附蛋白CPn0473可粘附在上皮細(xì)胞的質(zhì)膜上，并誘導(dǎo)磷脂酰絲氨酸易位，促進(jìn)衣原體入侵宿主細(xì)胞[24]；Ct則用Ctad1與宿主細(xì)胞表面整合素β1受體結(jié)合侵入宿主細(xì)胞[25]；Ct和Cpn表面多形態(tài)膜蛋白(Pmps)可與宿主上皮或內(nèi)皮細(xì)胞表面受體結(jié)合，如Pmp21粘附細(xì)胞表面生長(zhǎng)因子受體[26]。Ct外膜蛋白OmcB和主要外膜蛋白(MOMP)則可結(jié)合宿主糖胺聚糖(GAG)硫酸肝素粘附宿主細(xì)胞[27]。這些蛋白介導(dǎo)衣原體粘附、入侵宿主細(xì)胞，但具體機(jī)制尚不清楚。

2 致病機(jī)制

2.1 調(diào)控宿主細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡是細(xì)胞的自主反應(yīng)，涉及一系列基因和蛋白的激活、表達(dá)和調(diào)控，并有許多調(diào)節(jié)通路參與，是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白水解酶(Caspase)家族和B淋巴細(xì)胞瘤-2(Bcl-2)家族在調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡中起重要作用，Bcl-2家族控制內(nèi)源性凋亡途徑，促凋亡Bcl-2蛋白Bax和Bak可透過(guò)線粒體外膜，然后啟動(dòng)Caspase級(jí)聯(lián)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[28]。研究發(fā)現(xiàn)Cps可促進(jìn)抗凋亡蛋白Mcl-1并抑制促凋亡蛋白tBid和Bim的表達(dá)，也可通過(guò)JAK/STAT3信號(hào)通路抑制Bax蛋白表達(dá)，與此同時(shí)對(duì)細(xì)胞內(nèi)促凋亡酶(Caspase-3、Caspase-7、Caspase-9、PARP)的活性也有抑制作用以阻止細(xì)胞凋亡[29-30]。此外，Ct通過(guò)磷酸肌醇依賴性蛋白激酶(PDPK1)-MYC途徑導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生大量的己糖激酶( HKII)，增加線粒體與己糖激酶( HKII)的結(jié)合以抑制宿主細(xì)胞凋亡[31]。CD95作為腫瘤壞死因子(TNF)/神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)分子受體超家族成員，主要從Caspase的激活和線粒體途徑來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，研究表明，Ct和Cpn感染細(xì)胞后可產(chǎn)生相同的抗凋亡活性，如阻斷CD95誘導(dǎo)的凋亡途徑，從而抑制Caspase3和Caspase9的活性、阻止線粒體中細(xì)胞色素C的釋放，但這種活性不影響死亡受體凋亡通路的激活[32-33]。因此，Mcl-1和CD95是衣原體抑制宿主細(xì)胞凋亡的重要分子。衣原體感染抑制宿主細(xì)胞凋亡，有利于其利用宿主細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖。此外，研究發(fā)現(xiàn)Cpn通過(guò)細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(ERK1/2)通路可上調(diào)血凝素樣氧化低密度脂蛋白受體(LOX-1)的表達(dá)來(lái)誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[34]。

2.2 抑制宿主免疫應(yīng)答

2.2.1 破壞免疫細(xì)胞 CD4+和CD8+T淋巴細(xì)胞通過(guò)分泌干擾素IFN-γ在抗衣原體免疫中起主要作用[35]，因此，損害T淋巴細(xì)胞有利于衣原體在宿主中存活。Fankhauser等在Ct感染小鼠生殖道的研究中，發(fā)現(xiàn)程序性細(xì)胞死亡蛋白-1(PD-1)和其配體PD-L1可抑制粘膜CD8+T細(xì)胞的抗Ct應(yīng)答，抑制PD-1/PD-L1信號(hào)通路則能增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞清除衣原體的能力[36]。此外Shekhar等在體外用PD-1抗體阻斷PD-1/PD-L1信號(hào)，發(fā)現(xiàn)CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生和分泌IFN-γ和IL-17的作用明顯增強(qiáng)[37]。這些發(fā)現(xiàn)表明PD-1/PD-L1信號(hào)的活化可抑制T細(xì)胞的抗衣原體免疫應(yīng)答。然而，彭等發(fā)現(xiàn)PD-L1在Cm感染小鼠生殖道中具有相反的作用，阻斷PDL-1并不能增強(qiáng)抗衣原體免疫保護(hù)作用，反而會(huì)導(dǎo)致鼠輸卵管積水增加和炎癥反應(yīng)加重[38]。因此，PD-1/PD-L1信號(hào)在衣原體感染過(guò)程中的作用仍有待進(jìn)一步探索。

最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，Ct感染過(guò)程中宿主分泌過(guò)量的促炎細(xì)胞因子IFN-γ和IL-12，其通過(guò)調(diào)節(jié)T盒子轉(zhuǎn)錄因子(T-bet)的表達(dá)來(lái)抑制CD8+T淋巴細(xì)胞成熟，T-bet是調(diào)節(jié)CD8+T淋巴細(xì)胞成熟的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[39]，另外，Ct感染巨噬細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子TNF-α去介導(dǎo)T細(xì)胞凋亡[40]，Cm感染激活PI3K/AKT通路來(lái)介導(dǎo)CD4+T細(xì)胞凋亡[41]。中性粒細(xì)胞清除體內(nèi)細(xì)菌主要通過(guò)吞噬作用和釋放防御素以及形成中性粒細(xì)胞胞外陷阱(NET)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，衣原體在感染過(guò)程中可阻止NET的形成和抑制中性粒細(xì)胞激活等來(lái)逃逸宿主免疫殺傷；衣原體蛋白酶活性因子(CPAF)在此過(guò)程中扮演著重要作用，CPAF直接影響多形核白細(xì)胞(PMN)的表面甲基肽受體2(FPR2)的裂解和釋放，干擾FPR2激活PMN[42]。衣原體通過(guò)破壞T淋巴細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等免疫活性細(xì)胞來(lái)抑制機(jī)體的特異性免疫應(yīng)答，使其得以在宿主中長(zhǎng)期存活并造成宿主反復(fù)感染。

2.2.2 抑制MHC分子的表達(dá) 主要組織相容性復(fù)合體(MHC)將抗原呈遞給T細(xì)胞和NK細(xì)胞，激活T細(xì)胞和NK細(xì)胞，經(jīng)典的MHC-Ⅰ和MHC-Ⅱ類分子分別識(shí)別CD8+和CD4+T細(xì)胞受體。除此之外，一些非經(jīng)典的MHC分子或稱為MHC樣分子，如CD1和MR1直接結(jié)合NK細(xì)胞受體[43]。已有許多研究證明細(xì)胞內(nèi)病原體可以抑制MHC分子的表達(dá)或表面呈遞，以避免獲得性免疫應(yīng)答的追蹤，如觸染性軟疣動(dòng)物病毒(MCV)和I型皰疹病毒(HSV-1)，MCV編碼的一種MC80蛋白，通過(guò)結(jié)合TAP結(jié)合蛋白可使其泛素化，然后經(jīng)過(guò)ERAD(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)性降解)途徑降解，降解的TAP結(jié)合蛋白可抑制MHC-Ⅰ的抗原呈遞[44]，HSV-1則是通過(guò)Us3病毒基因產(chǎn)物靶向MR1分子，抑制MR1分子的表達(dá)[45]。衣原體作為胞內(nèi)病原體，也有可能通過(guò)干擾MHC分子作用來(lái)逃逸宿主的免疫監(jiān)視。研究發(fā)現(xiàn)衣原體CPAF可與MHC樣分子CD1d的重鏈相互作用，導(dǎo)致其泛素化和降解。在衣原體感染過(guò)程中，人陰莖尿道上皮細(xì)胞表達(dá)的CD1d重鏈與CPAF一起定位在胞漿和衣原體包涵體中，并不在細(xì)胞表面，使CD1d無(wú)法呈遞抗原[46]。

2.3 干擾轉(zhuǎn)錄因子功能 核因子激活的B細(xì)胞的κ-輕鏈增強(qiáng)(NF-κB)是控制DNA轉(zhuǎn)錄的蛋白復(fù)合物，為炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答、細(xì)胞凋亡、應(yīng)急反應(yīng)等基因轉(zhuǎn)錄的中心調(diào)節(jié)因子。NF-κB家族由p50、p52、p65(也稱Rel-A)、c-Rel和Rel-B組成，在胞質(zhì)中與抑制蛋白IκB結(jié)合處于非活躍狀態(tài)，其信號(hào)途徑的激活至少涉及到3個(gè)步驟：1)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子TGF-β激酶(TAKI)和IκB蛋白激酶(IKK)的活化；2)抑制蛋白IκB的磷酸化后降解IκB；3)NF-κB前體加工組裝[47]。IκB蛋白家族是調(diào)控NF-κB信號(hào)最常見(jiàn)的蛋白質(zhì)，其中最主要的是IκBα蛋白，當(dāng)大量的IkBα與NF-κB蛋白結(jié)合時(shí)，可阻止NF-κB激活和進(jìn)入胞核，起到負(fù)調(diào)控NF-κB信號(hào)的作用[48]。

衣原體可利用多種機(jī)制干擾NF-κB信號(hào)的功能，例如感染衣原體可阻止IκBα蛋白的降解和NF-κB 的核轉(zhuǎn)位[49]。 研究證明Ct的ChlaDub1蛋白可抑制IkBα蛋白的泛素化和降解[50]，ChlaDub1蛋白是Ct 的cdu1(CT868)基因編碼的一種具有去泛素化和去甲基化活性的蛋白酶，此外，Ct cdu2(CT867)基因編碼的ChlaDub2蛋白也具有去泛素化和去甲基化活性[51]。ChlaDub1蛋白不影響IκBα的磷酸化水平，但直接與IκBα相互作用、阻止該蛋白的泛素化和降解，通過(guò)干擾IκBα激酶(IKK)復(fù)合物下游途徑來(lái)發(fā)揮抑制活性[50]。衣原體CT441(Tsp蛋白酶)可選擇性裂解p65，使p65裂解為p40和p22片段，CT441蛋白酶和p40裂解片段可抑制NF-κB的激活[49]。Christian等人提出衣原體CPAF在感染過(guò)程中可降解p65，從而抑制NF-κB的激活[52]。此外，衣原體CPAF也與轉(zhuǎn)錄因子USF-1蛋白和RFX5蛋白的降解有關(guān)，降解USF-1和RFX5可分別抑制MHC-Ⅱ和MHC-Ⅰ分子的表達(dá)[53-54]。

2.4 持續(xù)性感染狀態(tài)應(yīng)對(duì)不利環(huán)境因素 在不利生長(zhǎng)條件下，如抗生素、細(xì)胞因子或營(yíng)養(yǎng)缺乏等，衣原體轉(zhuǎn)變?yōu)樾玛惔x降低的特殊感染狀態(tài)，即持續(xù)性感染狀態(tài)[55]。此時(shí)的衣原體不具有感染性，可逃逸宿主免疫反應(yīng)，引起機(jī)體嚴(yán)重并發(fā)癥和慢性后遺癥。Claudia等通過(guò)比較正常感染Ct的發(fā)育周期和青霉素誘導(dǎo)的持續(xù)性感染狀態(tài)Ct發(fā)育周期，發(fā)現(xiàn)在持續(xù)性感染狀態(tài)下，宿主上皮細(xì)胞表面的脂質(zhì)磷脂酰絲氨酸暴露、吞噬細(xì)胞/白細(xì)胞募集的信號(hào)受阻、caspase1和caspase3/7的活性受抑、毒性消失、感染細(xì)胞活性氧產(chǎn)生增加等[56]，表明衣原體在持續(xù)性感染狀態(tài)下可對(duì)宿主細(xì)胞造成許多有害作用，更加需要認(rèn)真對(duì)待。

3 小 結(jié)

近年來(lái)，衣原體致病性的研究取得很大的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)衣原體T3SS效應(yīng)子等新的致病物質(zhì)。在感染過(guò)程中，衣原體通過(guò)分泌效應(yīng)子與宿主細(xì)胞相互作用來(lái)調(diào)控宿主細(xì)胞功能，以利于衣原體的生長(zhǎng)繁殖和致病。這些發(fā)現(xiàn)在分子水平上闡述衣原體致病機(jī)制，為更好地診斷、治療和預(yù)防衣原體感染提供新的理論基礎(chǔ)。

利益沖突：無(wú)