與結(jié)核桿菌感染相關(guān)的固有免疫效應(yīng)分子

王 進(jìn)，周向梅，趙德明，徐鑌蕊

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院 國家海綿狀腦病實驗室，北京 海淀 100193）

結(jié)核病是由分枝桿菌屬的結(jié)核分枝桿菌復(fù)合菌群所引起的一種人獸共患慢性傳染病。牛結(jié)核病給養(yǎng)牛業(yè)生產(chǎn)造成的損失居于牛的各種地方性傳染病之首，不僅造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，更是世界性的公共衛(wèi)生難題。人結(jié)核病方面，每年大約有200萬人因患結(jié)核而喪命，近年來免疫缺陷病的持續(xù)高發(fā)和結(jié)核桿菌多重耐藥性的出現(xiàn)，結(jié)核病有愈演愈烈之勢［1］。

結(jié)核桿菌進(jìn)入機(jī)體肺泡巨噬細(xì)胞后，機(jī)體隨即通過激活免疫級聯(lián)反應(yīng)來啟動抵御機(jī)制。在獲得性免疫發(fā)揮效應(yīng)期間，由Th1／IFN-γ介導(dǎo)的免疫學(xué)反應(yīng)發(fā)揮了極為關(guān)鍵的作用。隨著人們對模式識別受體（PRRs）的認(rèn)識，機(jī)體對于結(jié)核桿菌的固有免疫反應(yīng)機(jī)制也逐漸揭開了面紗。研究證明，固有免疫過程中Toll樣受體依賴性反應(yīng)的激活直接調(diào)控獲得性免疫反應(yīng)過程［2］。近年來對于自噬的研究也相當(dāng)豐富。我們將總結(jié)在對抗結(jié)核桿菌固有免疫過程中涉及到的一些免疫效應(yīng)因子。

1 結(jié)核感染過程中的Toll樣受體

機(jī)體對于結(jié)核桿菌感染的固有免疫反應(yīng)是通過PRRs對結(jié)核桿菌的抗原成分進(jìn)行識別而啟動的。從卡介苗中提取的DNA可以增強(qiáng)NK細(xì)胞活性，同時還能導(dǎo)致鼠脾細(xì)胞和人外周血液淋巴細(xì)胞產(chǎn)生1型干擾素，這種免疫共刺激效應(yīng)是由于基因組內(nèi)包含有5′-CG-3′保守區(qū)域的回文序列，即CpG模體，其功能之一是激活TLR。結(jié)核桿菌的細(xì)胞壁成分LAM、LM和PIM能被TLR2所識別。結(jié)核桿菌19kDa的脂蛋白成分也可以通過TLR2激活巨噬細(xì)胞。

機(jī)體在抵抗結(jié)核桿菌的過程中，TLR介導(dǎo)的生物信號非常重要，采用Myd88基因缺陷鼠進(jìn)行試驗已經(jīng)證實了這一點［3］。TLR4缺失的小鼠對于結(jié)核并沒有表現(xiàn)出很高的易感性。有研究表明，TLR9缺失鼠對結(jié)核易感，同時敲除TLR2時易感性增強(qiáng)。這些結(jié)論表明不止一種TLR參與機(jī)體對結(jié)核桿菌的識別。報道證實同時敲除TLR2、TLR4、TLR9的小鼠相較于MyD88缺失鼠，其表現(xiàn)型較輕微［4］。因此，我們還需要更多的研究去證明TLRs或者是其他分子在激活由Myd88介導(dǎo)的固有免疫中是否起作用。

2 結(jié)核桿菌感染過程中的NOD樣受體

研究表明，除了TLR外，其他PRRs也誘發(fā)固有免疫反應(yīng)，這些分子包括RIG-I樣受體，NOD樣受體（NLRs）和C型凝血素受體。在結(jié)核感染過程中，已經(jīng)證明Nod樣受體和C型凝血素受體參與對于結(jié)核桿菌固有免疫的識別過程。

NOD2是NLRs家族中的成員之一，它特異性的識別細(xì)菌肽聚糖的核心成分-胞壁酰二肽。從NOD2基因敲除鼠分離而來的巨噬細(xì)胞在感染結(jié)核時，表現(xiàn)出細(xì)胞因子的分泌缺陷性［5］。感染活的結(jié)核桿菌會激活Nod2介導(dǎo)的細(xì)胞通路，但是加熱殺死的結(jié)核桿菌不會激活。活的結(jié)核桿菌會定位在巨噬細(xì)胞的吞噬泡內(nèi)，通過損傷吞噬體的膜結(jié)構(gòu)刺激細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的Nod2通路。NLR家族的其他成員，如NLRP1，NLRP3和IPAF，能夠?qū)е卵装Y復(fù)合體的聚集，進(jìn)而激活Caspase-1途徑，促進(jìn)IL-1β和IL-18的分泌。最近的研究表明，結(jié)核桿菌能夠阻止炎癥復(fù)合體依賴性的Caspase-1的激活，導(dǎo)致IL-1β的分泌量下降［6］。Caspase-1激活路徑的阻斷是通過結(jié)核桿菌的zmp1基因調(diào)控實現(xiàn)的，原因可能是zmp1基因編碼一種鋅離子金屬蛋白酶。

C型凝血素受體（如甘露糖受體），最初被認(rèn)為介導(dǎo)結(jié)核桿菌的吞噬。DC-SIGN可以識別細(xì)菌和調(diào)控樹突狀細(xì)胞的功能。研究發(fā)現(xiàn)Dctin-1在識別細(xì)菌的過程中，TNF-α、IL-6和IL-12的基因表達(dá)上調(diào)［7］。另外，C型凝血素受體還可以識別索狀因子（TDM），進(jìn)而調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的活性。

CARD9同樣參與PRRs的信號通路，包括TLRs，NLRs，F(xiàn)cRγ相關(guān)的 C型凝血素受體，CARD9缺失鼠對結(jié)核高度易感。但這種易感性被證明與IL-10的分泌缺陷降低所引發(fā)的過度炎癥反應(yīng)有關(guān)［8］。Mincle是一種與FcRγ相關(guān)的C型凝血素受體。

3 與殺傷結(jié)核桿菌有關(guān)的效應(yīng)分子

通過PRRs進(jìn)行的細(xì)菌識別過程會導(dǎo)致介導(dǎo)機(jī)體抵御的相關(guān)基因的表達(dá)。這些基因產(chǎn)物包括維生素D受體（VDR）和Cyp27b1。Cyp27b1是一種25-羥基維生素D3-1α-羥化酶，可以促使無活性的維生素D前體轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘木S生素D（1，25（OH）2D3）。在人源巨噬細(xì)胞中，TLR2配體可以導(dǎo)致Cyp27b1的生成［9］。用維生素D刺激巨噬細(xì)胞能導(dǎo)致抗菌肽導(dǎo)管素（cathelicidin）的分泌，進(jìn)一步增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的殺菌功能。除了導(dǎo)管素之外，陽離子抗菌肽防御素（defensin）也能夠介導(dǎo)對于結(jié)核的先天免疫。

對感染結(jié)核的小鼠肺臟進(jìn)行基因分析，發(fā)現(xiàn)TLR依賴性的基因參與固有免疫反應(yīng)，其中包括編碼分泌性白細(xì)胞蛋白酶抑制劑（SLPI）的SPLI基因和編碼脂籠蛋白2（Lcn2）的Lcn2基因。SPLI缺失的小鼠對于結(jié)核感染高度敏感。SPLI能夠識別脂阿拉伯甘露糖和磷脂酰肌醇甘露糖苷，這兩者都是結(jié)核桿菌的保守部位。因此，SPLI扮演的角色類似于PRR，都是通過與細(xì)菌的細(xì)胞膜連接而發(fā)揮作用［10］。

Lcn2，嗜中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白，最初是在人嗜中性粒細(xì)胞的顆粒中發(fā)現(xiàn)的，是脂籠蛋白家族中的一員，能夠與一些疏水性的鐵載體（siderophore）小分子結(jié)合。經(jīng)LPS處理的小鼠，其巨噬細(xì)胞的Lcn2表達(dá)量有很明顯的增加。另外，Lcn2缺失小鼠對于結(jié)核感染也是高度敏感。Lcn2通過內(nèi)吞作用進(jìn)入上皮細(xì)胞，與細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌共同存在。因此，Lcn2可能是通過其疏水結(jié)合袋結(jié)合鐵載體，從而切斷了細(xì)菌的鐵來源，抑制細(xì)菌生長，發(fā)揮其在先天免疫的作用［11］。在巨噬細(xì)胞內(nèi)，內(nèi)吞的Lcn2和結(jié)核桿菌表現(xiàn)出不同形式的亞細(xì)胞定位，使得細(xì)菌有可能在細(xì)胞內(nèi)生長。

4 在結(jié)核感染中的細(xì)胞自噬現(xiàn)象

吞噬體的成熟在殺滅胞內(nèi)細(xì)菌的過程中是極為關(guān)鍵的一步。由Slc11ai基因編碼的巨噬細(xì)胞自然抵抗力相關(guān)蛋白（Nramp1）被認(rèn)為介導(dǎo)吞噬體膜上的二價離子運輸，使得細(xì)菌的亞鐵離子運輸減少，進(jìn)一步加強(qiáng)殺菌作用。

自噬能夠促進(jìn)巨噬細(xì)胞內(nèi)吞噬溶酶體的成熟，進(jìn)而介導(dǎo)固有免疫反應(yīng)［12］。LRG47在對抗結(jié)核感染中作用巨大，LRG47缺失鼠對結(jié)核感染表現(xiàn)出很高的易感性。用TLR4的配體LPS刺激巨噬細(xì)胞時，能夠啟動與Myd88無關(guān)的細(xì)胞自噬，使得自噬體能夠更好的捕獲結(jié)核菌。LPS的刺激促使了LRG47的表達(dá)，這樣TLRs有關(guān)的細(xì)胞通路將固有免疫和自噬很好的聯(lián)系在一起。

P62直接與細(xì)胞質(zhì)中聚泛素化的蛋白相結(jié)合，導(dǎo)致蛋白成分的自噬性清除。對于存在于吞噬體內(nèi)的結(jié)核桿菌，P62運輸細(xì)胞質(zhì)中的泛素化蛋白到自噬溶酶體中，經(jīng)過降解處理將其殺滅［13］。

如上所述，維生素D通過導(dǎo)管素介導(dǎo)了抗菌活性。最新的報道證明，維生素D介導(dǎo)的導(dǎo)管素表達(dá)可以激活自噬途徑。因此可以講，固有免疫反應(yīng)中的一些效應(yīng)分子之間存在著相互作用。

5 展望

從20世紀(jì)后期發(fā)現(xiàn)TLRs以來，我們對固有免疫有了越來越深入的了解，機(jī)體在對抗結(jié)核感染的過程中，固有免疫無疑發(fā)揮了巨大的作用，但是與其他介導(dǎo)機(jī)體固有免疫的途徑也逐漸得到了證實。結(jié)核桿菌多重耐藥性是關(guān)系全球公眾健康的大問題。這篇文章僅僅總結(jié)了一些已有的研究進(jìn)展，抗結(jié)核的固有免疫反應(yīng)仍有很多領(lǐng)域值得我們?nèi)パ芯俊Ｎ覀円财诖栌眠@些研究成果，可以發(fā)明特異性的激發(fā)機(jī)體固有免疫反應(yīng)的有效藥物來達(dá)到控制和進(jìn)化結(jié)核的目的。

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