弓形蟲熱休克蛋白70的免疫調節作用

蔡倩文 張莉

摘 要：弓形蟲熱休克蛋白70（Toxoplasma.gondii heat shock protein 70， TgHSP70）是熱休克蛋白家族中結構最為保守，同源性最高的一類蛋白，其分泌不僅反映弓形蟲的生命活動，還預示著疾病的相關進程。TgHSP70結構中的多個抗原表位刺激宿主發生體液免疫以及細胞免疫，在抗弓形蟲感染過程中發揮重要的作用。論文從TgHSP70的分泌、結構特點以及宿主免疫等方面，闡述在弓形蟲感染中，TgHSP70與宿主之間的免疫效應，進一步了解弓形蟲病的發展。

關鍵詞：弓形蟲熱休克蛋白70;分泌與結構;宿主免疫

弓形蟲病是由專性胞內寄生原蟲-剛地弓形蟲（Toxoplasma gondii）感染引起的一類呈全球感染的人獸共患病[2]。作為機會性致病原蟲，弓形蟲病的發生、發展與宿主的免疫狀況密切相關，調查顯示[3， 4]，與免疫功能正常的人群相比，孕婦、HIV/AIDS感染者及惡性腫瘤患者等特殊人群往往表現出較高的感染率。在入侵寄生過程中，弓形蟲刺激宿主產生一系列免疫反應，同時也通過分泌一些蛋白類物質，調節宿主免疫應答效應[5， 6]。

在弓形蟲感染宿主的應激狀態下，兩者均產生對應的熱休克蛋白。弓形蟲可分泌產生多種HSPs，其中在弓形蟲蟲期轉換時主要分泌TgHSP70，在速殖子轉化為緩殖子，以及緩殖子轉化為速殖子時均分泌[7， 8]。TgHSP70是熱休克蛋白家族中結構同源性最高的蛋白，能夠刺激并誘導宿主機體免疫系統，發揮效應以殺傷蟲體[9]。本文主要從TgHSP70的分泌、結構特點以及其與宿主的免疫反應作一綜述。

1 弓形蟲熱休克蛋白70的特點

1.1 分泌特點

蟲源性蛋白TgHSP70分泌復雜，既是蟲體正常生命活動過程分泌的抗原性物質，也是宿主細胞死亡前的標志物[10， 11]。研究發現TgHSP70在血液中高表達與蟲體死亡有關，弓形蟲慢性感染小鼠經地塞米松治療后，腦部炎癥減輕，蟲體死亡減少，血中TgHSP70濃度降低。TgHSP70高表達還與蟲體的增殖相關，治療后的小鼠大腦中蟲荷量增加，TgHSP70的分泌增加[12]。弓形蟲眼病患者眼部分泌產生的TgHSP70，并不是直接進入房水，而是通過視網膜屏障進入血液中，刺激機體免疫系統，產生IgG[13]。

1.2 結構特點

HSP普遍存在于生物體中，不同物種間的結構與功能高度保守、同源性高[14]。HSP種類繁多，分類方法多樣，常見根據分子量及等電點的不同進行分類，分別為低分子量HSPs家族、中等分子量HSPs家族、HSP70家族、HSP90家族和HSP110家族這五類[15]。其中對于熱休克蛋白家族70的研究較為深入，人HSP70基因全長2 240 bp，不含內含子，非編碼的212與242個核苷酸分別位于5′端、3′端，其中5′端上游是TATA盒，其蛋白的氨基端含有ATP結合區，具有ATPase活性，與羧基端相比，結構功能更為保守[16]。目前，關于TgHSP70基因與蛋白的研究停留于生物信息學分析，經分析TgHSP70基因全長2 382 bp，與人HSP70基因大小相近，編碼區域各不相同。TgHSP70為可溶性蛋白，性質穩定，含有6個跨膜區，均為跨膜蛋白，理論分子質量為72.304 97 ku。繼續對其蛋白結構進行分析，發現TgHSP70存在蛋白激酶C磷酸化位點、酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化位點和酪氨酸激酶磷酸化位點，二級結構以無規卷曲為主[17]，與人HSP70相比不具有ATP結合區和ATPase活性。

2 弓形蟲熱休克蛋白70與宿主免疫

2.1 TgHSP70與超敏反應

與引起I型超敏反應的變應原不同，TgHSP70不刺激宿主產生IgE，而是通過血小板活化因子（platelet-activating factor， PAF）依賴途徑誘導宿主發生致死性超敏反應。在TgHSP70的刺激作用下，PAF的生成主要受IFN-γ和TLR4兩者的調控。盡管TgHSP70可刺激宿主CD11b+、CD11c+、CD4+、CD8+細胞分泌產生IFN-γ，但只有CD11b+、CD11c+兩種細胞參與TgHSP70誘導的PAF生成。胞漿型磷脂酶A2（cytosolic phospholipase A2， cPLA2）的活化是PAF合成的關鍵，大量分泌的IFN-γ可直接促進cPLA2的活化，從而誘導宿主致死性超敏反應[18]。TLR4是Toll樣受體家族的重要成員之一，也是TgHSP70的受體，兩者互相識別后，通過MyD88通路激活MAPK家族中的p44/42，p38激酶等[19]，前面活化的激酶進一步激活cPLA2，從而指導PAF的合成。

IL-17A是一類主要由Th17細胞分泌的炎癥因子，發揮各種炎癥性反應[20]。同時，IL-17A也可誘導中性粒細胞趨化因子的分泌，在自身免疫病、過敏性疾病以及腫瘤疾病中發揮重要的作用[21]。研究發現在弓形蟲感染急性期，與野生型B6小鼠對比，IL-17A缺陷型B6小鼠回腸及其他組織高表達TgHSP70、IFN-γ，出現超敏反應。當利用重組IL-17A進行治療后，IL-17A缺陷型B6小鼠TgHSP70、IFN-γ分泌減少，生存率提高。IL-17A能夠有效地下調TgHSP70的分泌，并抑制IFN-γ的大量分泌，從而降低致死性超敏反應的發生[22]。

2.2 TgHSP70與體液免疫

在弓形蟲感染時，TgHSP70可通過誘導宿主發生Th2型免疫反應，分泌IL-4、IL-10、IL-5、IL-6和IL-13等細胞因子，從而介導體液免疫應答，表達IgG、分泌型IgA（secretory IgA，sIgA）等抗體[23， 24]。

弓形蟲感染后，可刺激宿主細胞產生抗HSP70 IgG。不同種系小鼠產生抗HSP70 IgG的方式不同，C57BL/6小鼠通過B1細胞分泌產生IgG，而BALB/c小鼠則通過B2細胞表達IgG[25]。B1細胞主要以表達IgG發揮抗弓形蟲感染免疫。弓形蟲刺激C57BL/6小鼠腹腔VH1-JH1型B1細胞數量增加，分泌IgG，減少宿主蟲荷量，實現對宿主的保護性免疫。有別于VH11A-JH1、VH12-JH1型B1細胞，VH1-JH1型B1細胞分泌產生的IgG還能與小鼠HSP70發生交叉反應，同時大量分泌IL-10，下調IFN-γ的表達[26]，抑制超敏反應的發生。

除了刺激機體產生IgG，殷天麗等研究顯示重組弓形蟲熱休克蛋白70（recombinant Toxoplasma gondii heat shock protein 70， ?rTgHSP70）還能引起IgA的分泌[27]。黏膜免疫系統是機體重要的固有免疫屏障，含有黏膜相關淋巴組織（mucosalas-associated lymphoid tissue， ?MALT）、淋巴細胞、白細胞、抗體、細胞因子和補體等成分，在抵抗外來病原體中有著極為重要的地位[28]。rTgHSP70經鼻免疫小鼠，隨即被鼻黏膜相關淋巴組織中的微皺褶細胞（microfold cell）攝取運輸至抗原提呈細胞，以激活T、B細胞。致敏的T、B細胞可隨血液循環到達消化道等處的黏膜固有層，在相應的T細胞與細胞因子的作用下，B細胞增殖分化為漿細胞分泌IgA[27， 29]。

2.3 TgHSP70與細胞免疫

在機體抵抗弓形蟲感染的過程中，體液免疫與細胞免疫均發揮了極為重要的作用，其中TgHSP70通過誘導巨噬細胞、細胞毒性T細胞等免疫細胞產生顯著的抗蟲免疫。

巨噬細胞通過表達NO，實現抗弓形蟲感染免疫。一方面，rTgHSP70與TLR4結合，刺激DC分泌產生IL-12，誘導Th0向Th1細胞極化[30]，活化的Th1細胞通過分泌大量的IFN-γ和TNF-α，以促進巨噬細胞NO的表達，增加表達的NO能夠減少弓形蟲的蟲荷量[31];另一方面，rTgHSP70可直接刺激巨噬細胞表達NO，產生保護性免疫[32]。

細胞毒性T細胞能夠直接、高效地殺傷胞內病原體，是細胞免疫應答中不可或缺的一個環節。在TgHSP70的作用下，DC迅速發育成熟，發揮抗原提呈作用以活化CD8+T細胞，并增殖為CTL。CTL通過穿孔素/顆粒酶途徑、死亡受體途徑，誘導弓形蟲感染細胞的凋亡，從而達到對機體的保護[33]。

3 結語

在入侵宿主過程中，弓形蟲通過表達分泌高度保守的TgHSP70，誘導宿主免疫系統，發揮多種免疫調節作用。TgHSP70刺激宿主產生超敏反應，導致機體出現病理損傷，同時能夠有效地激活宿主體液免疫和細胞免疫，達到抗弓形蟲感染的作用。進一步研究TgHSP70與宿主間的作用，將有利于我們加深對弓形蟲病的了解。

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作者簡介：蔡倩文，1993-07，女，漢，廣東佛山，在讀研究生，研究方向：寄生蟲感染與免疫。

基金項目：1.基金來源：國家自然基金;大理大學媒介生物學創新團隊。

2.項目名稱：國家自然基金項目;大理大學媒介生物學創新團隊基金。

3.項目編號：81560331;31760726。ZKLX2019104。