林俊杰, 李陽, 林秀球, 歐敏, 顏韻靈, 王曉華

南方醫(yī)科大學(xué)皮膚病醫(yī)院皮膚科，廣東 廣州 510091

分枝桿菌是抗酸染色呈陽性的需氧菌，分為4類：結(jié)核分枝桿菌復(fù)合體、麻風(fēng)分枝桿菌、緩慢生長的非結(jié)核分枝桿菌和快速生長的分枝桿菌[1]。它們都可引起慢性傳染性疾病，導(dǎo)致人體皮膚、黏膜等組織器官，尤其是肺部的破壞。據(jù)統(tǒng)計，全球人口三分之一感染結(jié)核病，每年近160萬人死于結(jié)核病，非結(jié)核分枝桿菌感染人數(shù)不斷增加，但抗分枝桿菌的藥物耐藥性問題仍難以解決[2-3]。

成纖維細胞在人體中廣泛分布，主要存在于結(jié)締組織中。作為前哨細胞，成纖維細胞可識別病原體，釋放細胞因子、抗菌肽等重要的分子物質(zhì)參與免疫[4]，并與分枝桿菌肉芽腫的形成、發(fā)展密切相關(guān)。因此，本文對成纖維細胞在分枝桿菌感染中的作用研究進行綜述，為分枝桿菌防治提供依據(jù)。

1 成纖維細胞的來源及分型

成纖維細胞在人體各組織器官中廣泛存在，但不同的組織，甚至同一組織不同區(qū)域中的成纖維細胞的形態(tài)和功能各不相同[5]。目前，真皮中的成纖維細胞至少包括乳頭成纖維細胞、網(wǎng)狀成纖維細胞和與毛囊相關(guān)的成纖維細胞三種亞群[6]：①乳頭成纖維細胞呈梭形，增殖快，駐留在淺表真皮乳頭，表達高水平的成纖維細胞活化蛋白(fibroblasts activation protein,FAP) (FAP陽性CD90陽性)、CD36、CD39、Netrin1和Podoplanin[6]；②網(wǎng)狀成纖維細胞較乳頭成纖維細胞大，呈星狀，增殖慢，駐留在真皮深處，表達基質(zhì)Gla蛋白、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶2、微纖維相關(guān)蛋白5、蛋白聚糖-4、CD26、CD36、CD90和α-平滑肌肌動蛋白等標記物[6]；③與毛囊有關(guān)的成纖維細胞：包括毛囊真皮乳頭成纖維細胞和真皮鞘成纖維細胞周細胞。毛囊真皮乳頭成纖維細胞在毛發(fā)發(fā)育和毛發(fā)周期的協(xié)調(diào)中起著核心作用；真皮鞘成纖維細胞周細胞可表達CD133和非特異性堿性磷酸酶等標記物，但根據(jù)毛發(fā)周期的階段而變化[7]。

2 成纖維細胞在分枝桿菌中的作用

2.1 參與分枝桿菌免疫應(yīng)答

一般情況下，成纖維細胞不表達主要組織相容性復(fù)合體(MHC)Ⅱ類(MHC-Ⅱ)，但有研究發(fā)現(xiàn)，成纖維細胞被IFN-γ激活后，MHC-Ⅱ的表達上調(diào)，由此向T細胞呈遞分枝桿菌抗原，誘導(dǎo)T細胞的功能性應(yīng)答[8]。當(dāng)被結(jié)核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis,Mtb)感染后，成纖維細胞減少了IFN依賴的MHC-Ⅱ膜的表達，這一作用可能是通過改變成纖維細胞中含有Mtb液泡的酸度，抑制參與處理不變鏈的酶的活性，從而抑制MHC-Ⅱ向成纖維細胞細胞膜的運輸，而并非是通過抑制MHC-Ⅱ類基因的表達[8]。借此Mtb限制了它們呈遞抗原的潛力[9]，這表明Mtb可以通過感染成纖維細胞逃避輔助T細胞的免疫監(jiān)視[10]。因此成纖維細胞可能是Mtb的免疫豁免部位，并組成了潛伏性結(jié)核感染中的一個Mtb庫[11]。相反，在活動性肺結(jié)核中，Mtb感染和TNF-α對成纖維細胞的毒性作用的協(xié)同效應(yīng)致其壞死，故成纖維細胞不會被感染，也就不會成為Mtb逃逸免疫殺傷的對象[11]。

2.2 成纖維細胞與巨噬細胞的相互作用

當(dāng)分枝桿菌入侵人體，先天免疫系統(tǒng)隨即啟動，巨噬細胞等炎癥細胞通過模式識別受體(pattern recognition receptors,PRRs)識別分枝桿菌的病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)，激活多個信號通路產(chǎn)生炎癥和抗炎細胞因子，進而抵御分枝桿菌的感染[12]。雖然成纖維細胞不被認為是炎癥細胞，但它們含有識別PAMPs的PRRs[13]。在分枝桿菌感染中，成纖維細胞表達的PRRs主要為膜蛋白Toll樣受體(TLRs)。當(dāng)TLRs被分枝桿菌激活，成纖維細胞可合成抗菌肽、細胞因子、趨化因子以及生長因子等活性物質(zhì)來參與免疫調(diào)節(jié)[2]。并且，在哺乳動物雷帕霉素靶蛋白介導(dǎo)下，成纖維細胞可轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞，其抗菌能力得到進一步增強[13]。

巨噬細胞是抵御分枝桿菌感染的關(guān)鍵細胞。識別分枝桿菌后，成纖維細胞可通過分泌IL、TNF-α、CXCL等細胞因子直接對巨噬細胞產(chǎn)生作用，進而影響抗菌過程。

2.2.1 調(diào)節(jié)巨噬細胞抗菌能力 在Mtb感染中，成纖維細胞可釋放促炎細胞因子而增強巨噬細胞殺傷能力。RelB是轉(zhuǎn)錄因子NF-κB/RelB家族的成員。通常情況下，成纖維細胞通過RelB抑制促炎因子IL-1α, IL-1β和TNF-α表達，但當(dāng)Mtb的PAMPs刺激成纖維細胞，這種抑制即被減弱，這些促炎細胞因子的合成從而增加，其中TNF-α水平卻沒有明顯變化，可能是由于成纖維細胞中TNF-α基因受到不可逆沉默[13]。成纖維細胞分泌的IL-1α和IL-1β參與增強自身誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)通路，可能加強巨噬細胞的殺菌能力，尤其當(dāng)成纖維細胞受感染時，這一能力顯著提升[13]。此外，成纖維細胞還可分泌趨化因子參與調(diào)節(jié)巨噬細胞的殺菌能力：CXCL-1起負向作用，而CXCL-8在起正向作用的同時，還能誘導(dǎo)Mtb的趨化作用[13]。

2.2.2 參與巨噬細胞的激活反應(yīng) 除了影響巨噬細胞的抗菌能力，成纖維細胞還參與巨噬細胞的激活反應(yīng)。一般情況下，Mtb可誘導(dǎo)幼稚巨噬細胞產(chǎn)生IL-6，而IL-6反過來抑制IFN-γ介導(dǎo)的其他幼稚巨噬細胞的激活反應(yīng)[13]。但當(dāng)成纖維細胞發(fā)揮作用時，被感染的幼稚巨噬細胞中IL-6水平下調(diào)，而IFN-γ激活的巨噬細胞中的IL-6上調(diào)[13]。這表明成纖維細胞可能提高受感染的幼稚巨噬細胞對IFN-γ的反應(yīng)性，有助于巨噬細胞快速被激活，從而發(fā)揮免疫功能。

2.3 成纖維細胞通過細胞免疫、分泌活性物質(zhì)參與免疫調(diào)節(jié)

原發(fā)性淋巴器官中的專業(yè)抗原提呈細胞(antigen presenting cell,APC)是呈遞分枝桿菌抗原的主要細胞，而成纖維細胞這一方面的能力在初級T細胞反應(yīng)啟動中可能并未發(fā)揮重要作用。然而，組織中非專業(yè)APC的數(shù)量超過專業(yè)APC，作為非專業(yè)APC之一的成纖維細胞可能通過激活記憶T淋巴細胞來調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答傳出期的強弱[8]。

在分枝桿菌感染中，成纖維細胞可通過產(chǎn)生小分子物質(zhì)參與細胞免疫。有研究表明，過高的MCP-1會抑制巨噬細胞分泌IL-12，從而抑制Th1免疫的啟動。而成纖維細胞下調(diào)MCP-1的水平，這有助于特異性免疫的產(chǎn)生[13]。還有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)IL-23缺乏時，成纖維細胞中的CXCL-13減少，導(dǎo)致從血管遷移到受感染部位的T細胞減少，T細胞被激活的效力也減弱，這提示成纖維細胞分泌的CXCL-13可加強細胞免疫[9]。

在結(jié)核病晚期，成纖維細胞表達的IL-17A受體可被T細胞分泌的IL-17A刺激，IL-17A似乎在此時的肺微環(huán)境中發(fā)揮主要作用[14]，它通過激活復(fù)雜的信號級聯(lián)促進中性粒細胞募集，這與適應(yīng)性T細胞反應(yīng)的啟動密切相關(guān)[15]。有研究表明，在小鼠胚胎成纖維細胞中，IL-17通過調(diào)節(jié)趨化因子和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)-3、-9、-13的表達而招募中性粒細胞和單核細胞[16]。

成纖維細胞不僅可以通過分泌小分子物質(zhì)參與免疫調(diào)節(jié)，還能釋放抗菌肽、生長因子等大分子物質(zhì)對控制感染發(fā)揮重要作用。

抗菌肽是宿主先天免疫應(yīng)答的重要組成部分。抗菌肽家族包括α-防御素和β-防御素(hBD1-hBD4)、腎上腺髓質(zhì)素、組蛋白和抗菌肽(LL-37)。當(dāng)成纖維細胞被分枝桿菌刺激時，可產(chǎn)生抗菌肽而發(fā)揮重要作用。有研究表明，角膜邊緣成纖維細胞被分枝桿菌刺激可產(chǎn)生hBD-1和LL-37，與細胞因子共同控制感染[2]。

成纖維細胞還能產(chǎn)生巨噬細胞集落刺激因子和粒細胞集落刺激因子等生長因子，招募炎性細胞對微生物作出反應(yīng)，并誘導(dǎo)細胞增殖[2]，可能影響分枝桿菌的感染。

3 成纖維細胞在分枝桿菌肉芽腫中的作用

肉芽腫是應(yīng)對分枝桿菌感染而產(chǎn)生的一個相對密閉的結(jié)構(gòu)，可阻止分枝桿菌感染繼續(xù)播散。成纖維細胞不僅在肉芽腫結(jié)構(gòu)中發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)的功能以控制桿菌感染，還在肉芽腫發(fā)展的最終階段發(fā)揮著關(guān)鍵作用。若其不斷增殖活化，肉芽腫則不斷纖維化，最終鈣化或宿主進入無癥狀潛伏狀態(tài)[17]。纖維性肉芽腫分為外周纖維型和中央纖維型，均與成纖維細胞有著密切的關(guān)系，但兩者有著明顯的區(qū)別(表1)。

表1 兩種纖維性肉芽腫的區(qū)別Table 1 Differences between two kinds of fibrous granuloma

纖維性肉芽腫并不是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。有研究表明，在過量TNF-α的微環(huán)境中，Mtb感染的小鼠成纖維細胞通過RIP1K和pMLKL依賴機制發(fā)生壞死，分枝桿菌則有可能通過這種機制破壞纖維性肉芽腫的結(jié)構(gòu)而逃逸，導(dǎo)致感染播散和復(fù)發(fā)。故靶向成纖維細胞的壞死途徑可能保護其免受Mtb和TNF-α的毒性作用，防止壞死組織損傷，抑制空洞形成并增強組織重塑[11]。

4 成纖維細胞與分枝桿菌感染治療

在針對分枝桿菌感染的傳統(tǒng)藥物使用下，出現(xiàn)耐藥性的情況逐漸增加，且傳統(tǒng)方案的療程長，解決這些問題需要開發(fā)新型治療藥物。成纖維細胞在分枝桿菌感染中發(fā)揮了重要的作用，進一步研究有望為治療提供新的方案。針對成纖維細胞分泌的活性物質(zhì)及信號通路，目前已有相關(guān)研究表明其治療價值(表2)。在抗分枝桿菌感染的過程中，成纖維細胞通過激活各個通路，釋放各種活性物質(zhì)參與免疫，并且有助于分枝桿菌逃逸免疫，這些均有可能成為治療的靶點。

表2 成纖維細胞與分枝桿菌感染治療Table 2 Fibroblasts and the treatment of mycobacterial infection

5 結(jié)語

成纖維細胞通過多種途徑作用參與分枝桿菌感染中的免疫調(diào)節(jié)，為巨噬細胞等抗感染細胞創(chuàng)造了免疫環(huán)境，但這些作用并不都對人體有益。成纖維細胞可能參與分枝桿菌的免疫逃逸，并影響MMP在感染環(huán)境中的平衡，從而對組織器官造成損害。目前，成纖維細胞相關(guān)研究在腫瘤等學(xué)科成果頗豐，但在分枝桿菌感染中的作用研究仍然欠缺。因此，需要大量針對分枝桿菌感染中成纖維細胞作用的原始研究來進一步闡明其臨床價值。