Dectin-1 在真菌感染免疫應答中的研究進展

施丹青，駱雪萍

（1.桂林醫學院，廣西 桂林；2. 桂林醫學院附屬第二醫院，廣西 桂林）

0 引言

人類經常以皮膚粘膜定植或吸入孢子形式接觸真菌。多數真菌是機會致病菌，當人體出現嚴重免疫功能障礙時可導致全身多器官功能障礙。侵襲性念珠菌病（invasive fungaldisease，IFD）是一種重要的、與醫療健康相關的真菌感染，指因假絲酵母菌入侵血液和深層組織器官引起，包括肺部感染、腹腔內膿腫、腹膜炎或骨髓炎等疾病[1]。所有報告的與IFD 相關的死亡中，90% 以上是由屬于以下四類真菌造成的：隱球菌、念珠菌、曲霉菌和肺孢子菌。雖然已有幾種抗真菌藥物，但是與IFD 相關的死亡率仍居高不下，嚴重威脅著人們的健康[2]。在抵御IFD 過程中，樹突細胞相關性C 型凝集素-1（dendritic cell associated C-type lectin-1，Dectin-1）作為一種主要的模式識別受體（pattern recognition receptors，PRR），通過識別真菌表面的病原相關分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMP）參與天然免疫系統的啟動[3]。現就近年來關于Dectin-1 在真菌感染免疫調節過程中的研究進展進行綜述。

1 Dectin-1 簡介

Dectin-1 是由CLEC7A 基因編碼的II 型膜蛋白，主要在髓樣細胞上表達[4]。Dectin-1 蛋白首先在樹突狀細胞（dendritic cell，DC）中被發現，隨后發現在包括樹突狀細胞、朗格漢斯細胞、巨噬細胞、單核細胞、嗜中性粒細胞、肥大細胞等各類細胞中廣泛表達，也可受病原體誘導后在上皮細胞系表達[5-7]。

Dectin-1 是小鼠和人類中最具特征性的C 型凝集素樣受體/C 型凝集素結構域（C-type lectin receptors，CLR/ C-type lectinlike domain，CTLD）之一，它對碳水化合物的識別不依賴于Ca2+[8]。其蛋白的結構由一個特征性胞外C 型碳水化合物識別結構域（carbohydrate-recognition domain，CRD）通過一個莖區連接到一個跨膜區域[9]。該C 型結構域是一個由高度保守的半胱氨酸殘基之間的二硫鍵形成的特征性折疊[10]。CRD 的長度變化可改變與β-葡聚糖的結合率[12]。Dectin-1 蛋白胞漿尾部含有一個免疫受體酪氨酸激活基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM）。當Dectin-1 被激活時，其hem-ITAM 樣結構域的磷酸化誘導多個下游信號途徑[13]。在DC 中，Dectin-1 特異性參與觸發的細胞因子模式與TLR、RLR 或NLR 通路激動劑誘導的有所不同，可強烈誘導促炎細胞因子釋放，如TNF、IL-6 和IL-23等，并伴有高水平的IL-2 和IL-10。以是否含有莖區為區別，人類CLEC7A 基因轉錄后被選擇性地剪接成了兩種主要的功能異構體，這兩種異構體在不同的細胞類型中表達不同，其中A、B、E 型帶有完整的CRD 結構域和ITAM 基序[6,10]。

2 Dectin-1 在真菌感染中的免疫應答

β-葡聚糖是真菌細胞壁高度保守的組成部分，在念珠菌屬、曲霉菌屬、肺孢子菌屬等中均有表達。通過對線性或分叉連接的β-1，3 葡聚糖的識別，Dectin-1 可觸發至少兩條信號通路引起胞內信號傳遞，啟動天然免疫應答和獲得性免疫應答[14]。Takano 等[15]通過對比褐藻多糖中的低價β-葡聚糖對人和小鼠Dectin-1的誘導作用，提示Dectin-1 的胞內結構域與其配體的物種特異性激活譜有關，與配體結構域無關。低價β- 葡聚糖可誘導人類一系列促炎基因，當在人類Dectin-1 蛋白中引入小鼠特異性氨基酸Lys2 和Ser5，可降低對低價β- 葡聚糖的反應性[16]。除此以外，Dectin-1 還能參與不包含β-葡聚糖的先天免疫過程，如識別T 細胞的內源性配體和分枝桿菌上的配體等[17]，但是其中關鍵的PAMP 和機制尚不明確。

Dectin-1 識別配體后，通過hem-ITAM 觸發細胞內信號傳導，該信號誘導多個下游信號通路，包括脾臟酪氨酸激酶（spleen tyrosine kinase，Syk）依賴通路（如Syk/CARD9）和非Syk 通路（如Raf-1/RAS 等）[18]，以激活典型的NF-κB 亞基。當Dectin-1的hem-ITAM 被酪氨酸磷酸化時，Syk 被招募，其SH2 結構域與Dectin-1 的hem-ITAM 結合，導致Syk 酪氨酸磷酸化，并將信號轉導到下游[19]。除此以外，Dectin-1 激活Syk 通路還通過非典型NF-κB 通路的誘導。該通路通過NF-κB 誘導激酶和IκB激酶-α 的相繼激活，介導RELB-p52 二聚體的核轉位。既往發現，在巨噬細胞中，Dectin-1 可以與TLR2 協同作用，針對各種真菌成分介導產生TNF[2]。Kimura 等[20]通過研究大鼠肥大細胞系RBL-2H3 細胞中Dectin-1 蛋白的表達，揭示了Dectin-1 可通過非依賴TLR2 的方式，介導單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）的信號傳導，但是在巨噬細胞和DC 中尚未見報道。這提示Dectin-1 介導的肥大細胞信號轉導可能在抗真菌免疫中發揮新的作用。Gringhuis 等[21]研究發現，當β-葡聚糖和白色念珠菌刺激Dectin-1 時，誘導了由絲氨酸-蘇氨酸激酶Raf-1 介導的第二信號通路，該信號通路在NF-κB 激活點與Syk 通路整合。Dectin-1 依賴RAF-1 分泌IL-10、IL-12p35、IL-12p40、IL-6、IL-1b 等細胞因子。RAF-1 通過促進RelB 被隔離到失活的p65-RelB 二聚體中，從而改變輔助性T 細胞的分化，從而拮抗Syk 激酶誘導的RelB 活化，負反饋調節免疫應答過程。Peng 等[22]通過研究人角膜上皮細胞在煙曲霉感染過程中的免疫反應發現，煙曲霉菌菌絲被Dectin-1 識別后，通過Syk/CARD9 通路作用于磷脂酶C-γ2（Phospholipase Cγ2， PLCγ2）上游，可促進PLCγ2 磷酸化，介導細胞表面Ca2+通道的開放和促炎性介質（IL-6，CXCL1 和TNF-α）的釋放。Dectin-1 依賴ATP 轉運體泡核苷酸 轉 運 體（Vesicular nucleotide transporter，VNUT），介 導PLCTRPV1/TRPA1 軸，通過角質形成細胞和初級感覺神經元之間的細胞間聯系，產生急性炎性疼痛，而VNUT 抑制劑克羅膦酸鹽可用于減輕由β-葡聚糖引起的疼痛[23]。

Dectin-1 發出的信號可以誘導或調節許多細胞反應，包括吞噬作用，呼吸爆發，中性粒細胞胞外陷阱形成，自噬，DC 成熟和抗原呈遞，炎癥小體激活（包括NLRP3 和非典型的caspase-8 炎癥小體），以及類花生酸，細胞因子和趨化因子的生產[24,25]。Dectin-1與補體受體3（complement receptor 3，CR3）可通過脂質筏和Syk-JNK-AP-1 途徑協同激活巨噬細胞產生相應細胞因子[26]。 不 同 于 與TLR2 或Dectin-2 等PRR 之 間 的 串 擾，Dectin-1 與CR3 的串擾并不與NF-κB 通路相連，JNK 與AP-1 是介導CR3和Dectin-1 誘導的協同細胞因子應答的主要轉錄因子。在未受刺激的巨噬細胞中，CR3 和Dectin-1 都彌漫分布在胞漿和細胞膜上，但在刺激時，它們被招募并共存于巨噬細胞和病原體交界處的脂筏微域上。破壞脂筏可顯著降低巨噬細胞分泌TNF 和IL-6，補充膽固醇可恢復TNF 的產生能力，但不能恢復IL-6 的產生。關于如何將PRR 募集到脂質筏上以及如何通過異種PRR 引發信號串擾仍有待進一步研究。Dectin-1 依賴Fcγ 受體、蛋白激酶C 和NADPH 氧化酶系統產生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）誘導信號形成，有助于中性粒細胞通過增強的呼吸爆發殺死光滑念珠菌[27,28]。Dectin-1 還可以調節其他PRR 誘導的細胞反應，直接誘導天然免疫記憶，影響CD4+和CD8+T 細胞和B 細胞反應的發展。氣道上皮細胞中的Dectin-1 主要通過NF-κB 信號通路激活先天性淋巴細胞，特別是nTh17 細胞，衍生的IL-17 和GM-CSF能夠使肺泡M?、DC 和嗜中性粒細胞殺死真菌，協調參與天然抗真菌免疫[29]。在多數哺乳動物的念珠菌免疫應答中Dectin-1 對介導骨髓來源的巨噬細胞產生IL-12p40 中起部分介導作用，在人類骨髓來源巨噬細胞對光滑念珠菌的應答中起主要介導作用[30]。IL-12p70 通過誘導轉錄因子T-bet 促進Th1 細胞分化。Th2 細胞分化的潛在機制尚不完全清楚，但這一過程與Th1 細胞分化密切相關，因為抑制DC 分泌IL-12p70 可促進Th2 細胞分化[31]。Zhao等[32]研究發現Dectin-1 通過SYK、Raf1 和NF-κB 信號通路介導OX40L 和TNFSF15 的表達。該課題組還發現活化的DC 誘導CD4+T 細胞向Th9 分化，分泌重要抗腫瘤細胞因子IL-9。通過Th9/IL-9，Dectin-1 可能參與抗腫瘤過程[33]。

對于人類而言，Dectin-1 的單核苷酸多態性（single-nucleotide polymorphism，SNP）與真菌疾病的易感性增加相關[34,35]。Chen等[36]研究發現，在中國漢族人群急性髓性白血病（acute myeloid leukemia，AML）患 者 中，Dectin-1 rs3901533 和rs7309123 基因多態性與肺部IFD 敏感性相關，攜帶rs3901533G 等位基因和rs7309123C 等位基因的AML 患者發生肺部IFD 的風險顯著增加。CLEC7A 中的rs16910526 或Y238XSNP 比較常見，并導致碳水化合物識別區中存在過早的終止密碼子。Cunha 等[37]研究發現在造血干細胞移植的供體或受體中存在Dectin-1 Y238X 多態性會增加肺部曲霉病的易感性，當多態性同時存在于供體和受者中時，風險最高。Calabrese 等[38]研究發現，存在Y238X 多態性的肺移植患者有更高的慢性同種異體移植功能障礙發病率，嚴重降低移植后的長期存活率。Rym 等[39]通過研究罕見的BCL10 完全缺乏癥患兒，認為BCL10SNP，尤其是等位基因F94S（Rs753911557）對成纖維細胞中的TLR4，TLR2/6 和Dectin-1 信號傳導產生負面影響；F94S 如果出現純合子，可能是一個潛在的致病靶點。所有的突變還需要更多關于分子和細胞特征的分析，才能推斷出它們的致病性。

3 小結與展望

Dectin-1 是一種重要的PRR，在抵御真菌感染中起著至關重要的作用。雖然關于Dectin-1 在體內的作用已經有了很多的研究，但由于Dectin-1 與其他PRR 在抗真菌感染過程中的協同作用機制仍不清楚，有待進一步研究。另一方面，先天免疫SNPs 降低Dectin-1 活性而增加IFD 發病率。而被過度激活的Dectin-1 也與全身炎癥反應綜合征有關。深入研究Dectin-1 參與的真菌感染免疫應答信號通路，研究針對以CLEC7A 為靶點的基因治療，對于抗真菌感染、自身免疫性疾病治療等具有可觀的潛在應用價值。