肺炎衣原體與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)性研究進(jìn)展

袁 帥，吳移謀

肺炎衣原體(Chlamydiapneumoniae，Cpn)是一類具有獨(dú)特的雙相發(fā)育周期的專性胞內(nèi)寄生菌，在功能和形態(tài)上存在多種不同的形式。在細(xì)胞外，衣原體以具有感染性的原體(Elementary body，EB)的形式存在；當(dāng)EB侵入宿主細(xì)胞后，EB分化為具有繁殖性的網(wǎng)狀體(Reticulate body，RB)；隨后，RB通過二分裂進(jìn)行復(fù)制并生成子代EB，后者通過裂解和擠出的方式離開宿主細(xì)胞感染鄰近細(xì)胞[1]。Cpn是常見的呼吸道病原體，其感染可導(dǎo)致血管內(nèi)皮損傷、交界性改變以及血腦屏障破壞等，因此常參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central nervous system，CNS)疾病的發(fā)生、發(fā)展。有研究報(bào)道其與動脈粥樣硬化、冠狀動脈疾病和神經(jīng)炎癥相關(guān)[2-3]。本文將就近年來Cpn與CNS疾病的相關(guān)性研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 Cpn感染導(dǎo)致CNS疾病的可能機(jī)制

Cpn能夠感染包括巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞在內(nèi)的多種細(xì)胞。由于這些細(xì)胞類型分布廣泛，由感染引起的疾病在許多器官系統(tǒng)中都有可能發(fā)生。因此，經(jīng)上呼吸道感染后，Cpn可引起全身性傳播。在應(yīng)激條件下，Cpn以不再復(fù)制、增殖的異形體(Abnormal body，AB)形式長期存在于宿主細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)所處環(huán)境有利于其自身活躍增殖時(shí)，它可以轉(zhuǎn)換為RB重新進(jìn)入循環(huán)發(fā)育周期[4]。Cpn可抑制宿主細(xì)胞凋亡以逃避CD4+和CD8+免疫識別，并通過上述機(jī)制逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)視，在宿主體內(nèi)進(jìn)入隱蔽而靜止的感染狀態(tài)[5]。這種宿主不能完全消除病原體所致的慢性持續(xù)性感染是Cpn致病的重要因素。Cpn感染后可通過改變連接復(fù)合物蛋白從而改變血腦屏障的通透性，并促進(jìn)單核細(xì)胞通過人腦血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，受Cpn感染的遷移巨噬細(xì)胞進(jìn)入CNS后可響應(yīng)由感染觸發(fā)以及自身免疫過程引起的炎癥，進(jìn)一步促進(jìn)CNS內(nèi)炎癥的發(fā)生發(fā)展[3,6]。

在通過血腦屏障并進(jìn)入CNS后，Cpn可進(jìn)入慢性持續(xù)性感染狀態(tài)，對炎癥及自身免疫反應(yīng)產(chǎn)生慢性而持久的影響。在其他病因誘發(fā)的疾病病程中，進(jìn)入持續(xù)性感染狀態(tài)的Cpn也可因?yàn)槊庖吡Φ慕档汀⒓膊≡斐傻牟±砀淖兓蜓装Y發(fā)生等因素重新活躍，推動炎癥及自身免疫的發(fā)展，繼而影響疾病的進(jìn)程。因此，過去的研究中，感染性因素被認(rèn)為是多發(fā)性硬化(Multiple sclerosis，MS)、阿爾茲海默病(Alzheimer’s disease，AD)等慢性CNS疾病可能的重要病因，Cpn作為潛在病原體被密切關(guān)注。

2 Cpn與多發(fā)性硬化

MS是一種異質(zhì)性自身免疫性疾病，以炎癥、脫髓鞘和軸突變性為特征，同時(shí)影響灰質(zhì)和白質(zhì)，是較為常見的CNS脫髓鞘疾病。MS具有復(fù)雜的病理生理，是遺傳和環(huán)境因素之間多重且尚不清楚的相互作用的結(jié)果[7]。在過去的20年，研究人員一直在探索感染在MS中的作用，并對患者進(jìn)行了各種病毒和細(xì)菌感染的檢查，發(fā)現(xiàn)有許多慢性感染和MS之間存在聯(lián)系[8]。新的假說認(rèn)為，MS的發(fā)生可能是由于感染性因子表達(dá)的抗原分子模擬CNS細(xì)胞表面的糖蛋白和脂多糖，這種分子模擬可能導(dǎo)致自身反應(yīng)性淋巴細(xì)胞的激活，從而誘導(dǎo)CNS的炎癥[9]。許多研究建立起了Cpn與MS之間的可能存在的相關(guān)性，并為MS發(fā)病機(jī)制中感染性因子的影響提供了重要證據(jù)(表1)。

表1 Cpn與MS的相關(guān)性研究進(jìn)展Tab.1 Research progress in correlation of Chlamydia pneumoniae with multiple sclerosis

值得注意的是，不同研究小組關(guān)于MS患者衣原體檢測水平的報(bào)告存在著極大差異。一項(xiàng)針對85名MS患者和50名對照組受試者的研究證實(shí)，對照組和MS組患者的Cpn IgG或IgM均無相關(guān)性[13]。另一項(xiàng)研究對MS患者腦脊液進(jìn)行巢式PCR檢測，MS患者、其他炎癥性神經(jīng)疾病和非炎癥性神經(jīng)疾病患者的Cpn檢出率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[14]。Lindsay等分別檢測了復(fù)發(fā)-緩解型MS、原發(fā)性進(jìn)展型MS、橫貫性脊髓炎和正常對照者的腦脊液中包括Cpn在內(nèi)的7種病原體相關(guān)DNA，結(jié)果均未檢出[15]。這種研究結(jié)果的差異可能是由于這些研究均為橫斷面設(shè)計(jì)，涉及的樣本量小，且未將Cpn檢測與MS的病程有機(jī)偶聯(lián)起來，不能正確評估感染或感染引起的免疫反應(yīng)是否在MS癥狀出現(xiàn)之前[16]，這提示今后的研究中應(yīng)區(qū)分病程進(jìn)行相關(guān)的大數(shù)據(jù)研究[17]。

Cpn的一個(gè)重要作用是增加Th2的激活，在實(shí)驗(yàn)性過敏性腦炎(一種以Th1和Th2通路激活為特征的MS模型)中，Cpn的存在可加重破壞性的炎癥過程[18]。在評估利福平和阿奇霉素治療Cpn效果的多項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，MS患者在核磁共振釓增強(qiáng)病變、復(fù)發(fā)率和疾病嚴(yán)重程度方面沒有顯示出任何有益的結(jié)果；但與接受抗生素治療的患者相比，使用安慰劑的對照組顯示腦實(shí)質(zhì)體積顯著減小，這是全腦萎縮的標(biāo)志[19]。這些數(shù)據(jù)表明，Cpn感染不會直接啟動自身免疫過程，而是加重了炎癥或加速了自身免疫狀況的改變從而對疾病的發(fā)展產(chǎn)生影響。

3 Cpn與阿爾茲海默病

AD是一種慢性進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)是進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙和行為損害，被認(rèn)為是導(dǎo)致癡呆癥的最常見原因，目前病因尚不明確。目前的研究表明AD發(fā)病有三個(gè)主要因素：神經(jīng)炎癥過程、氧化應(yīng)激和血管因素[20]。許多假說表明累積感染與AD有關(guān)，從而將神經(jīng)炎癥和感染性病原體在AD病因中的作用聯(lián)系起來[21]。Cpn和AD之間的相關(guān)性在Balin等的研究中被首次提及，該研究在90%的散發(fā)性AD患者的大腦中檢測到Cpn特異性DNA，而對照組均未檢出[22]。此后Gérard等從AD患者的腦組織勻漿中培養(yǎng)出了具有代謝活性的Cpn，免疫組織化學(xué)分析表明星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元均是AD腦內(nèi)Cpn的宿主細(xì)胞[23]。感染細(xì)胞與AD腦組織主要的兩個(gè)病理特征：神經(jīng)炎性淀粉樣斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)密切相關(guān)。神經(jīng)炎性淀粉樣斑塊的主要成分是淀粉樣β蛋白(Amyloid-β，Aβ)，最新的研究認(rèn)為Aβ引起的神經(jīng)毒性啟動了相關(guān)的病理過程[24]。Cpn和其他感染的流行病學(xué)評估表明，感染與AD之間存在相關(guān)性[23, 25-26]。其中一項(xiàng)研究從通過鼻腔接種感染Cpn的BALB/c小鼠腦中分離出了Cpn，并發(fā)現(xiàn)了與Cpn感染相關(guān)的Aβ沉積發(fā)生在典型的AD患者受影響的大腦區(qū)域，如海馬、齒狀回和杏仁核。這些沉積斑塊被反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞包圍，有時(shí)還包圍腦血管，這些與AD相似的病理變化進(jìn)一步證明了Cpn和AD之間存在相關(guān)性[25]。病理性Aβ的沉積增加導(dǎo)致巨噬細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活，并導(dǎo)致了各種炎癥介質(zhì)的釋放。淀粉樣斑塊形成所致的腦部炎癥將釋放過多的活性氧，這進(jìn)一步促進(jìn)了AD的發(fā)展[27]。雖然Aβ產(chǎn)生過多的原因尚不清楚，但CNS的炎癥被認(rèn)為在AD的病理生理學(xué)中起著重要作用[28]。

在Balin等關(guān)于AD患者腦組織的神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中鑒定出Cpn的研究發(fā)表之后，許多研究小組探究了星形膠質(zhì)細(xì)胞作為Cpn宿主的作用[22,24]。Zein等[24]研究表明Cpn感染星形膠質(zhì)細(xì)胞后，微管相關(guān)蛋白tau和微管相關(guān)蛋白-2的mRNA水平降低，而磷酸化tau的糖原合成酶激酶3-β(Glycogen synthase kinase 3-β，Gsk3β)的mRNA水平升高。tau蛋白的減少將破壞宿主微管的穩(wěn)定，淀粉樣斑塊的形成也可導(dǎo)致tau蛋白磷酸化表達(dá)上調(diào)，從而降低tau蛋白與微管的穩(wěn)定結(jié)合，破壞微管結(jié)構(gòu)[28-29]。Cpn感染的星形膠質(zhì)細(xì)胞中Gsk3β活性的增加可能促進(jìn)由過度磷酸化的tau蛋白組成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)形成，從而促進(jìn)AD病理發(fā)生。這提示Cpn誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞激活tau蛋白的表達(dá)和功能失調(diào)，促進(jìn)了淀粉樣斑塊的形成，繼而引起神經(jīng)炎癥，最終以神經(jīng)元死亡導(dǎo)致慢性的、不可逆的損傷，從而形成類似于AD患者的病理變化[24]。

盡管許多研究表明Cpn感染與AD相關(guān)，但Cpn引起腦炎的流行病學(xué)研究和Cpn參與多種CNS疾病的調(diào)查結(jié)果都否認(rèn)Cpn作為引起AD的單一病原體[30]， Cpn可能扮演著在實(shí)驗(yàn)性過敏性腦炎模型中類似加重炎癥從而影響疾病的進(jìn)程的重要角色[18]。

4 Cpn與腦血管疾病

動脈粥樣硬化(Atherosclerosis, AS)性血管疾病是具有多年慢性進(jìn)展性的一組疾病，也可引起急性臨床事件。AS發(fā)生在腦部血管時(shí)可引起顱內(nèi)血液循環(huán)障礙而造成腦組織損害，可導(dǎo)致的疾病包括臨床常見的腦卒中。最初AS被認(rèn)為是簡單的脂質(zhì)堆積損害，有新的研究報(bào)道AS是一種慢性炎癥性疾病，這表明慢性感染在AS的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用[31]。已有研究小組在外周血單核細(xì)胞、動脈粥樣硬化性心血管組織、腦和其他器官AS病變中分離到高水平的Cpn DNA，證實(shí)Cpn與AS之間密切相關(guān)，而AS是缺血性腦卒中最常見的危險(xiǎn)因素[32-33]。有研究發(fā)現(xiàn)急性缺血性腦卒中患者的Cpn IgA、IgG較對照組明顯升高[34]，SU等的一項(xiàng)Meta分析也得到類似的結(jié)果，Cpn感染與腦梗死風(fēng)險(xiǎn)的增加顯著相關(guān)，這進(jìn)一步說明了Cpn在腦卒中發(fā)病機(jī)制中可能存在重要作用[32]。AS性血管疾病的形成包括內(nèi)皮細(xì)胞損傷、單核細(xì)胞聚集、脂質(zhì)堆積、斑塊形成、斑塊破裂或侵蝕以及血栓形成等一系列階段，已有證實(shí)Cpn在最初感染時(shí)進(jìn)入腦血管系統(tǒng)，直接或間接地加重AS[35]。Cpn脂多糖(Chlamydiapneumoniaelipopolysaccharide，cLPS)和熱休克蛋白-60 (Chlamydiapneumoniaeheat shock protein 60，cHSP60)是兩種與AS形成相關(guān)的毒力因子。cLPS能夠通過TLR-4刺激NF-κB和p44/p42MAPK通路觸發(fā)關(guān)鍵的炎癥反應(yīng)，從而促進(jìn)泡沫細(xì)胞的形成[36]。慢性持續(xù)性Cpn感染可以引起cHSP60大量分泌，在血管內(nèi)，cHSP60觸發(fā)并增強(qiáng)固有免疫和炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致AS的形成[37]。cHSP60和人熱休克蛋白-60(Human heat shock protein 60，hHSP-60)有高度同源性，hHSP-60可誘發(fā)低密度脂蛋白的氧化，刺激人外周血單核細(xì)胞和單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞，促使其產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，如IL-1、IL-6和TNF-β，基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase，MMPs)以及人內(nèi)皮細(xì)胞分泌粘附分子[38]。Cpn也可通過TLRs誘導(dǎo)AS，可導(dǎo)致血管細(xì)胞功能障礙、巨噬細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞在血管損傷部位的募集、泡沫細(xì)胞的形成和斑塊的不穩(wěn)定[39]。在AS的晚期，促炎細(xì)胞因子和MMPs可降解細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，使斑塊容易破裂。此外，Cpn通過TLR2/4依賴途徑誘導(dǎo)產(chǎn)生的血管內(nèi)皮生長因子可以促進(jìn)斑塊中新生微血管的形成，引發(fā)微血管源性斑塊內(nèi)出血，最終導(dǎo)致心肌梗死或腦卒中[40]。有證據(jù)表明，膽固醇從外周組織到肝臟的運(yùn)輸受到Cpn感染的巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)。這些巨噬細(xì)胞能夠抑制膽固醇外流，導(dǎo)致膽固醇在外周積聚。此外，這些受感染的巨噬細(xì)胞可以吞噬和破壞特定的脂蛋白，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)堆積，形成泡沫細(xì)胞，這是典型的AS病變[41]。有許多的研究證實(shí)了Cpn與AS以及與之相關(guān)的腦卒中之間的密切相關(guān)性，但抗感染的臨床研究并未取得令人滿意的效果，也尚未找到直接相關(guān)的致病機(jī)制與靶點(diǎn)[39]。感染所引起的炎癥反應(yīng)似乎通過誘導(dǎo)AS進(jìn)展、血栓前激活和房顫等機(jī)制在卒中的發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用[42]。似乎不只是單一的感染，而是來自多個(gè)因素的感染后果影響了卒中的發(fā)病[43]。Cpn等病原體感染與腦血管疾病之間的直接作用、交叉反應(yīng)、具體致病機(jī)制和分子基礎(chǔ)仍需深入研究，這有希望為今后AS及相關(guān)腦卒中的預(yù)防以及臨床治療提供新的有效策略。

5 小 結(jié)

隨著Cpn研究的大量開展與不斷深入，關(guān)于其作為CNS疾病的可能病因與危險(xiǎn)因素的認(rèn)識日益加深，對其所引起的炎癥和免疫反應(yīng)之間復(fù)雜的相互作用的認(rèn)知水平也逐步提高。盡管具體致病機(jī)制和直接作用尚未明確，但Cpn感染和病因復(fù)雜的CNS疾病如阿爾茲海默病、多發(fā)性硬化和腦卒中之間存在的聯(lián)系是毋庸置疑的。在上述由多種因素影響而病因尚未明確的慢性CNS疾病中，盡管Cpn可能不是疾病的直接病因，但通過加重炎癥過程或誘發(fā)及加重免疫反應(yīng)從而在病程發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。但關(guān)于如何進(jìn)一步明確Cpn感染與CNS疾病之間的關(guān)系與作用機(jī)制，還有待進(jìn)一步的深入研究，這對今后CNS疾病在感染方面的預(yù)防、治療和預(yù)后提供更多可供參考的信息。

利益沖突：無