伯氏疏螺旋體膜蛋白OspC研究進展

汪佳婕?寶福凱?柳愛華

[摘要]萊姆病是由伯氏疏螺旋體引起，即萊姆病螺旋體引起的多系統感染性疾病。伯氏疏螺旋體本身并不具有生物活性，不能分泌毒力因子，其唯一的致毒因子為外膜脂蛋白。其中，外膜脂蛋白C（OspC）相對于外膜蛋白A（OspA）以及鞭毛蛋白來說，其分子量較大。并且，最重要的一點是OspC在宿主體內能引起早期免疫反應;同時OspC 抗原性強，免疫OspC后可以檢測出，血清中抗體的濃度明顯上升。因此，本文對目前國內外對OspC的研究進行了綜述。

[關鍵詞]伯氏疏螺旋體;萊姆病;OspC

[中圖分類號] R514 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2015）02-26-04

Research progress of Borrelia burgdorferi on outer surface lipoprotein OspC protein

WANG Jiajie1 BAO Fukai1，2，3，4，5 LIU Aihua 2，3，4，5

1.Department of Microbiology and Immunology， The Institute for Tropical Medicine， Kunming Medical University， Kunming 650500， China; 2.Yunnan Province Key Laboratory for Tropical Infections Diseases in Universities， Kunming 650500， China;3. Yunnan Demonstration Base of International Science and Technology Cooperation for Tropical Diseases， Kunming 650500， China;4. Yunnan Province Integrative Innovation Center for Public Health， Diseases Prevention and Control， ?Kunming 650500， China; 5.Department of Biochemistry and Molecular Biology， Kunming Medical University ， Kunming 650500， China

[Abstract] Lyme disease spirochaetes cause infectious of multiple system diseases. But Borrelia burgdorferi can not secrete toxins， its virulence factors mainly ?are outer surface lipoproteins （Osp）. Among them， OspC can cause immune response early in the host. At the same time， OspC has strong immunogenicity， increased concentration of antibody in serum can be detected after immunized by OspC. The study progress of OspC was summarized here.

[Key words] Borrelia burgdorferi; Lyme disease; OspC

萊姆病（Lyme disease）作為一種蜱媒傳播的傳染性疾病， 在一些特殊人群和一些特別地區有很高的感染率。但到目前為止，缺少比較敏感和準確的診斷方法對萊姆病進行早期診斷。因此，要做到及時預防和及時治療，在世界范圍內還是個難題。經研究發現，萊姆病的致病病原體是一種叫做伯氏疏螺旋體（Borrelia Burgdorferi）的螺旋體，其外膜蛋白C（OspC）有非常強的抗原性和較強的免疫原性，機體在感染萊姆病的早期就可以產生特異性的IgM 抗體，將這種抗體純化后，對動物模型進行免疫，結果發現，動物模型在免疫后很短時間內就可檢測到高濃度的IgM 抗體，目前，重組OspC已用于萊姆病的臨床診斷中。

1 OspC的細胞定位與化學結構

在進行OspC的抗原性研究之前，首先對其細胞定位與化學結構做一定的研究，才有可能全面的研究其抗原性機制。

那么，外膜脂蛋白C（OspC）是萊姆病螺旋體的主要外膜蛋白之一，作為一種外膜蛋白，OspC廣泛存在于螺旋體細胞外膜中。從結構上來看，β-桶狀結構是其共有的結構特征，不同的β-桶狀結構由不同的偶數個β-折疊片組成，β-折疊的數量從8 ～ 22個不等。在美國中西部、東北部等地區，發現25種OspC基因型的表達[1-2]。Elisabeth Baum在其研究中指出，OspC的179氨基酸殘基至188個殘基中的第五個C末端折疊結構是OspC的特異性交互抗體結合的關鍵位置[3]。OspC作為一個表面暴露的脂蛋白，可以引起早起的免疫反應[4-7]。在Elisabeth Baum的研究中，得到了OspC的最大交互反應區域的3D圖形。如圖1，在圖中，OspC二聚體的兩條鏈分別被標以亮灰色與暗灰色。同時，在Elisabeth Baum的研究中將OspC二聚體中與抗體藥物關聯度最高的區域指出。其中，綠色部分代表與種OspC有高關聯度，黃色部分表示與兩種OspC蛋白有高關聯度，紅色部分表示與五種OspC蛋白有高關聯[8]。

圖1 OspC的最大交互反應區域的3D圖形

2 OspC的表達調控

伯氏疏螺旋體特異性地調節其外膜脂蛋白OspC的合成，以感染宿主細胞。為了適應哺乳動物體內的免疫環境，螺旋體首先利用OspC在哺乳動物體內建立起其感染過程。伯氏疏螺旋體大量產生OspA和OspB，而OspC在硬蜱體內低表達，從蜱媒介傳播到哺乳動物吸血后則出現上調[9]，以幫助伯氏疏螺旋體轉移到唾液腺[10]，進而感染哺乳類動物[11-12]。感染一旦建立起來，OspC的表達就會被抑制，以避免被宿主的免疫系統清除。同時伯氏疏螺旋體在人體內初期呈現一個高表達狀態[13]，當抗體產生后殺死了OspC一直出現一個低表達克隆[14]。在表達基因的啟動子中，反向重復序列的上游部分在調節OspC的表達中起到關鍵作用。Dan Drecktrah等[15]通過定點突變技術在分子水平上切割了OspC表達基因操作子的末端反向重復序列，結果發現，打亂末端反向重復序列但保留鄰近的反向重復序列能夠阻止OspC的合成。同時發現，溫度，pH以及DNA超螺旋對于OspC的合成也起到重要影響。Schwan等[16]發現，在溫度為32 ～ 37℃的條件下， OspC的表達量大幅度地提高。由此說明，適宜的溫度是OspC 大量表達的重要條件， 在不適宜的溫度下，OspC不表達或表達量很低。因此，近年來很多國外學者認為，pH 值、溫度以及其他因素或許會對OspC的免疫效果起到關鍵的影響[17-20]。更重要的是，比起核苷酸的序列，末端反向重復序列的堿基互補配對的存在對于控制OspC的表達更為重要。Dan Drecktrah的結果顯示，順式作用元件在OspC毒力因子的表達上有關鍵的作用。

3 OspC致病性的研究

在對伯氏疏螺旋體外表面膜蛋白（OspC）致病性進行研究時發現，用OspC與Salp15結合，一起感染哺乳類動物，可以幫助伯氏疏螺旋體在局部定居，并抵抗免疫殺傷。2OspC作為一個有效的免疫靶，表達下調時幫助伯氏疏螺旋體免疫逃逸，對OspC在早期的感染中起重要作用[13]。雖然OspC是伯氏疏螺旋體關鍵的毒力因子之一，但是它在伯氏疏螺旋體的感染中的具體作用目前還不清楚。為了確定在接種了各種不同類型的OspC菌株后，OspC是否會引起宿主反應， Antonara等分別接種了野生型OspC菌株，突變型菌株以及完全突變型菌株后，對巨噬細胞，中性粒細胞以及細胞因子的產生進行了測定。在21種細胞因子的測定中發現巨噬細胞趨化蛋白（MCP-1），角質細胞起源趨化因子（KC， CXCL1）以及血管內皮生長因子（VEGF）在伯氏疏螺旋體的接種位點有表達量上升的趨勢。并且在接種一周內的多個時間點OspC的表達量有不同的變化[21]。

4 OspC的診斷價值

到目前為止，缺少比較敏感和準確的診斷方法對萊姆病進行早期的診斷。因此，要做到及時診斷和治療，在世界范圍內還是個難題。經研究發現，萊姆病的致病病原體伯氏疏螺旋體外膜蛋白C（OspC）有較強的免疫原性，機體在感染萊姆病的早期就可以產生特異性的OspC IgM抗體，將OspC純化后，對動物模型進行免疫，結果發現，動物模型在免疫后很短時間內就可以檢測到高濃度的IgM抗體。目前，重組OspC已用于萊姆病的臨床診斷。

近年的研究表明，OspC作為伯氏疏螺旋體的主要外膜蛋白之一，具有很強的抗原性。Gilmore等[17]利用OspC免疫12只初生小鼠， 然后利用伯氏疏螺旋體菌株感染這12只獲得免疫的初生小鼠， 由此發現了OspC 能夠使動物產生高濃度的抗體， 使其具有抵抗伯氏疏螺旋體感染的能力。

目前有不少研究報道指出，OspC 在宿主體內可以引起早期免疫反應，因此有研究者致力于利用OspC作為抗原用來診斷早期的萊姆病[22-24]。早年，Hauser等[25]培養了大量不同萊姆病的菌株，并從中提取了大量的OspC作為抗原，利用ELASA技術檢測了222例萊姆病患者的血清和133例對照供血者的血清。其結果顯示，有幾株菌株間的IgG的檢測靈敏度非常相似。利用Western blot技術驗證后發現，OspC確實可以作為一種靈敏的萊姆病早期診斷抗原。在此之后，Rousselle 等[6]通過對比772株狹義氏疏螺旋體的OspC與14kD鞭毛蛋白片段等其他細胞抗原平行應用于檢測萊姆病病人和無癥狀的對照組的IgG與IgM， 結果發現IgM抗體的差異性最大。另外， Hauser等[26]又做了進一步的研究，利用WB技術檢測了菌株PKo、PBi與Pka2的靈敏度， 結果發現OspC對早期萊姆病感染的檢出靈敏度要遠遠高于其他抗原，并最終推薦了OspC作為PKo診斷的最敏感的抗原。

Jobe等[27]的研究中發現，在人類萊姆病的早期階段中，ELISA可以作為一種有效的方式來檢測OspC抗體，同時也能為成功治療萊姆病作為一個重要的判斷依據。

目前看來，OspC作為伯氏疏螺旋體的主要抗原之一， OspC雖然具有比較大的差異， 但其具有很強的特異性。因此，在診斷學臨床應用中，將OspC作為診斷抗原，具有很大的臨床優勢。同時，如果將OspC與其他的抗原相結合，進行配伍診斷，那么這種診斷方法不僅能夠提高診斷的靈敏度， 還能減少與其他病原體的交叉反應。這將在將來萊姆病的診斷中顯示出很強的優勢與潛力。預計在今后的萊姆病防治中也會發揮一定的作用。至于在伯氏疏螺旋體的致病性上的研究， 目前的研究主要涉及于T細胞的免疫反應、病原體本身的作用以及不同基因型螺旋體的作用。預計在以后的研究中，將會把OspC與其他蛋白的研究相結合，從而獲取更多的研究結果，在萊姆病的各方面獲取進一步的進展。

付鈺廣等[28]利用來自SZ菌株的重組蛋白OspC，進行WB實驗檢測顯示，重組的OspC與陽性血清有較強的反應，同時SZ菌株作為我國的流行菌株，若利用SZ菌株的OspC建立相對應的ELISA方法來檢測伯氏疏螺旋體，這對我國萊姆病的預防和控制有很大作用，并有助于消除世界范圍內萊姆病病患。同時，其研究的重組蛋白OspC（SZ菌株）為建立羊體內的伯氏疏螺旋體抗體的ELISA檢測方法奠定了重要的基礎。

目前在世界范圍內對于OspC的研究已經有了初步結果，對OspC的研究有助于對萊姆病的發病原因，發病機理和發病規律進行了解。并且已經初步建立了利用OspC作為檢測抗原用來檢測早期的萊姆病。但對于OspC的深入研究還遠遠不夠，還有待更深一步的實驗與臨床研究。

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（收稿日期：2014-10-09）