螺旋體脂蛋白免疫調節(jié)機制研究進展

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(1.南華大學醫(yī)學院病原生物學研究所,湖南 衡陽 421001；2.邵陽醫(yī)學高等專科學校醫(yī)學檢驗系)

·文獻綜述·

螺旋體脂蛋白免疫調節(jié)機制研究進展

曹二龍1,2，張佳俐1，趙飛駿1，曾鐵兵1*

(1.南華大學醫(yī)學院病原生物學研究所,湖南 衡陽 421001；2.邵陽醫(yī)學高等?？茖W校醫(yī)學檢驗系)

梅毒、萊姆病和細螺旋體病是威脅人類健康的主要螺旋體病。然而，對此類疾病的免疫機制尚未充分闡明。螺旋體通過各種結構，例如脂多糖(LPS)、表面脂蛋白和糖脂與宿主相互作用。盡管螺旋體抗原如LPS和糖脂可能在其感染時有助于炎癥反應，但梅毒螺旋體(Tp)和伯氏疏螺旋體(Bb)缺乏LPS。脂蛋白是表達于所有螺旋體的最豐富的蛋白，往往決定螺旋體與環(huán)境作用的方式。脂蛋白可促進炎癥反應、調節(jié)固有免疫應答和適應性免疫應答，并有助于螺旋體粘附在宿主中或中腸上，或逃避免疫系統(tǒng)。然而，大多數(shù)螺旋體脂蛋白功能尚未明確。本文綜述螺旋體脂蛋白在免疫逃逸和免疫激活方面的免疫調節(jié)作用，將有助于闡明螺旋體病的固有免疫致病機制，以及與螺旋體疾病疫苗發(fā)展和螺旋體病炎癥反應有關的適應性免疫機制。

螺旋體； 脂蛋白； 脂肽； 免疫調節(jié)

螺旋體是人類梅毒、萊姆病和細螺旋體病的病原體。螺旋體病威脅人類公共健康，但其免疫發(fā)病機制尚未充分闡明。組織炎癥反應是螺旋體病的特點，如梅毒和萊姆病的皮炎，鉤端螺旋體病的間質性腎炎和口腔螺旋體引起的牙周炎[1-2]。梅毒螺旋體(T.pallidum,Tp)和伯氏疏螺旋(B.Burgdorferi,Bb)分別為梅毒和萊姆病的病原體，可引起宿主免疫應答并在宿主體內持續(xù)生存，主要通過螺旋體在細胞內被隔離、螺旋體抗原變異延緩和(或)抑制免疫應答及螺旋體的外膜結構特點等機制逃逸宿主防御[3-4]。

1 螺旋體脂蛋白在免疫應答的重要作用

螺旋體通過獨特的膜結構與免疫系統(tǒng)相互作用。雖然螺旋體抗原，如革蘭陰性菌的主要促炎成分脂多糖(LPS)和糖脂有助于炎癥反應，但有些螺旋體如Tp和Bb雖然缺乏LPS[1-2]，卻能表達豐富的膜脂蛋白，誘導強烈的免疫應答[5]。因此，螺旋體和真核宿主細胞脂筏之間的脂質—脂質相互作用可通過糖脂[2,6-7]或脂蛋白[1,5,8]而實現(xiàn)，這種脂質間相互作用可能是螺旋體病免疫致病機制中的一種重要方式[2,6-7]。

與其他不表達豐富脂蛋白的細菌相比[1-2]，所有螺旋體均表達豐富的脂蛋白，所以脂蛋白在螺旋體的毒力因素中具有非常重要的作用[1,2,8]。螺旋體擁有大量的脂蛋白表達基因，表達豐富的脂蛋白，包括Tp的Tp47、Bb的膜表面蛋白A(OspA)、鉤端螺旋體的Lip32和疏螺旋體屬的Vmp。與其他細菌脂蛋白和合成脂肽相比，螺旋體脂蛋白有更明顯的促炎作用[9]。脂蛋白中NH2末端脂肽區(qū)域具有免疫活性，因為將其去除能消除這些脂蛋白的免疫調節(jié)特性，而基于此脂質成分的合成脂肽則能激活免疫細胞[3-4,9]。

體內外研究表明，螺旋體膜脂蛋白和脂肽屬于病原相關分子模式(PAMPs)，可以結合模式識別受體(PRR)如Toll樣受體(TLR1,2)。因此，螺旋體脂蛋白可通過激活表達TLR的內皮細胞[10-11]和固有免疫細胞如巨噬細胞和樹突狀細胞(DCs)[3-4]而發(fā)揮前炎性作用。螺旋體脂蛋白也可逃逸免疫系統(tǒng)，粘附在宿主或中腸上。此外，脂蛋白還可被作為疫苗候選成分用于預防螺旋體感染[1-2]。在螺旋體脂蛋白的免疫調節(jié)作用中已被確定的主要有Tp的Tp47、Bb的OspA和鉤端螺旋體的Lip32。然而，大多數(shù)螺旋體脂蛋白都沒有得到很好研究。應用不同的方法，人體模型和體外實驗得到的結果往往是不同的。

在感染螺旋體期間，脂蛋白受環(huán)境控制選擇性表達。例如，在Bb感染期間，OspA在疏螺旋體屬蜱階段感染致病過程中起更重要作用，在感染哺乳動物階段則表達下調[4]。因此，盡管OspA不在體內宿主免疫調節(jié)中起主要作用，但因為它在疏螺旋體屬感染內階段不表達，所以它被用來作為一個研究螺旋體脂蛋白免疫調節(jié)作用的體外模型[4]。了解螺旋體脂蛋白的免疫調節(jié)(免疫逃逸和免疫激活)作用有助于闡明慢性螺旋體病的免疫機制。

2 螺旋體脂蛋白在免疫逃逸中的作用

螺旋體可利用外膜脂蛋白逃逸宿主免疫，免疫宿主也可以這些脂蛋白作為靶位。然而，所有致病性螺旋體可通過多種機制逃避宿主免疫應答而引起人體持續(xù)感染，例如限制膜脂蛋白的表達和限制接近抗體、表面脂蛋白抗原變異[1,12]。螺旋體脂蛋白也可相互作用和抑制固有免疫的組分，例如補體、中性粒細胞和血清脂蛋白[13]。

2.1螺旋體通過表面脂蛋白變異逃避免疫應答可變大小蛋白基因的重組可導致疏螺旋體屬抗原變異，Vmp脂蛋白的多樣性使這些病原體逃避宿主免疫應答[1-2]。對免疫功能低下的宿主研究表明，宿主免疫反應是導致螺旋體抗原變異的主要因素。

2.2螺旋體脂蛋白抑制補體的激活螺旋體在固有免疫中主要通過抑制補體的激活去逃避宿主免疫反應。補體激活由病原體表面抗原如脂多糖、抗原—抗體復合物、外源凝集素與細菌表面引起，受宿主調節(jié)蛋白(包括H因子)調節(jié)。疏螺旋體屬通過與CRASPs直接相互作用結合調節(jié)因子H和F因子。許多螺旋體表面脂蛋白例如OspA、OspE和CspA通過結合補體調節(jié)蛋白如FS、C4bp、C1-INH[14]以抑制補體，Bb脂蛋白BBK32還可阻斷補體C1復合物的活化[15]。因此，螺旋體脂蛋白可通過抑制補體激活以逃避免疫。

2.3螺旋體脂蛋白抑制中性粒細胞功能除了抑制補體，抑制中性粒細胞是Bb另一種逃避免疫系統(tǒng)的機制。OspB能抑制人類中性粒細胞的吞噬作用和氧化裂解使Bb在關節(jié)、皮膚和神經(jīng)系統(tǒng)中的吞噬作用和氧化裂解作用下降[16]。其他螺旋體脂蛋白例如鉤端螺旋體脂蛋白LIC11207可上調中性粒細胞凋亡[11]。因此，螺旋體脂蛋白可抑制中性粒細胞，有助于螺旋體存活。

3 螺旋體脂蛋白的免疫活化作用

3.1螺旋體脂蛋白激活中性粒細胞萊姆關節(jié)炎患者的關節(jié)液存在中性粒細胞，表明中性粒細胞在抗Bb中起作用。OspA和OspB在Bb生命周期中起類似的調節(jié)作用，但是它們有不同的功能。與OspB相反，OspA能夠激活中性粒細胞誘導產(chǎn)生氧化爆發(fā)和中性粒細胞趨向性作用。OspA和OspC上調表達補體受體3(CR3)，CR3是一種中性粒細胞粘附分子，參與中性粒細胞與疏螺旋體屬的相互作用。因此，不同的螺旋體脂蛋白作用不同，有的可抑制中性粒細胞導致免疫逃逸，有的可激活中性粒細胞促進組織炎癥。

3.2螺旋體脂蛋白激活單核細胞和巨噬細胞細菌脂蛋白和脂多糖都有活性脂質部分，在類似細胞類型中誘導類似的細胞反應。CD14位于巨噬細胞膜，可與脂多糖結合，引起幾個細胞的脂蛋白信號產(chǎn)生。細胞膜CD14激活骨髓細胞(單核細胞、巨噬細胞和中性粒細胞)，而可溶性CD14激活非骨髓細胞(內皮細胞和上皮細胞)[17]。螺旋體脂蛋白(如Tp脂蛋白)在C14結合LPS的位點與CD14結合，通過CD14激活單核細胞和NF-κB途徑。與革蘭陰性菌相比較，LPS結合蛋白(LBP)不介導螺旋體脂蛋白與CD14[2]的相互作用。然而，TLR敲除和過表達研究表明，螺旋體脂蛋白通過TLR(TLR1，TLR2)依賴性反應[18]促進梅毒和萊姆病的炎癥發(fā)生。因此，在萊姆病和梅毒的螺旋體血癥中，螺旋體脂蛋白通過TLR1和TLR2激活細胞，而革蘭陰性菌則通過TLR4激活細胞[19]。整合素α3β1可與TLR1/TLR2共同介導由螺旋體脂肽(如BBB07)刺激引起的人巨噬細胞的前炎性反應[20]。然而，TLR非依賴性受體應答對誘導螺旋體炎癥反應也很重要。Tp脂蛋白、Bb脂蛋白和合成脂肽可以上調巨噬細胞產(chǎn)生促炎性細胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6和IL-12 。許多不同類型的細胞被Bb脂蛋白刺激后可產(chǎn)生IL-10[21]。另一方面，內源性和外源性IL-10 顯著降低OmpA脂蛋白誘導巨噬細胞產(chǎn)生細胞因子和趨化因子[22]，與之前研究IL-10可以下調TLR信號通路的結果一致。因此，螺旋體脂蛋白通過TLR依賴性機制與TLR非依賴性機制誘導抗原提呈細胞如單核細胞和巨噬細胞的免疫應答。

3.3螺旋體脂蛋白激活樹突狀細胞除了單核細胞和巨噬細胞外，螺旋體脂蛋白還可激活其他抗原提呈細胞如樹突狀細胞(DC)。DC是固有免疫和適應性免疫間的主要連接者，因為被激活后，DC上調表達共刺激分子如CD54，與T細胞受體如CD11a/CD18相互作用。與脂蛋白在螺旋體疾病中是關鍵促炎因子假說一致，許多研究表明螺旋體脂質蛋白和合成脂肽能上調CD54表達，有助于DC活化。吞噬完整的螺旋體、吞噬體中LTR激活和螺旋體細胞死亡使Tp脂蛋白被釋放，也可導致免疫細胞激活。Bb脂蛋白趨化循環(huán)漿細胞樣樹突細胞(pDC細胞)進入皮膚，但在體內外均不激活pDC。

3.4螺旋體脂蛋白誘導靶組織炎性浸潤及適應性免疫應答雖然脂蛋白可在體外活化中性粒細胞、巨噬細胞和內皮細胞，但也可在體內螺旋體感染過程中誘導炎性浸潤到靶組織。脂蛋白也是導致赫氏反應的病因，螺旋體感染治療期間一種短暫的免疫現(xiàn)象。皮膚中注射合成脂肽也可用于研究螺旋體在體內的免疫調節(jié)作用。皮下注射螺旋體脂肽和皮膚感染螺旋體能引起相似的細胞浸潤現(xiàn)象，支持螺旋體能誘導白細胞產(chǎn)生從外周血進入靶組織這一假說。脂蛋白反應細胞如內皮細胞、角質形成細胞和巨噬細胞能夠誘導混合浸潤細胞的趨化作用，與滲出的白細胞一起進一步促進炎性反應。在螺旋體病中螺旋體脂蛋白體內活化炎癥皮膚內的抗原提呈細胞(巨噬細胞和DC)。脂蛋白與螺旋體其他抗原結合有利于從固有免疫應答轉換到持續(xù)性適應性免疫應答，導致螺旋體病如梅毒和萊姆病的慢性臨床表現(xiàn)。與體內研究的數(shù)據(jù)相一致，體外研究表明螺旋體脂蛋白可以直接激活B細胞和T細胞。這些脂蛋白誘導的適應性免疫應答可以引起自身免疫和疫苗免疫應答。因此，螺旋體脂蛋白通過募集螺旋體特異性T細胞和組織炎癥反應首先引起固有免疫應答，隨后為適應性免疫應答，這與螺旋體病如萊姆病的臨床表現(xiàn)密切相關。

脂蛋白廣泛表達于許多病原體中并具有促炎癥作用[23-24]。因此，理解脂蛋白如何與免疫系統(tǒng)相互作用有助于理解許多感染性疾病(包括螺旋體病)的致病機制。此外，闡明脂蛋白誘導免疫調節(jié)的分子機制將有助于深入理解炎癥過程及與螺旋體病相關的固有免疫與適應性免疫應答，同時也有利于螺旋體病疫苗的研發(fā)。

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10.15972/j.cnki.43-1509/r.2016.06.023

2016-07-28；

2016-10-18

國家自然科學基金項目(81273322，81373230);湖南省教育廳開放創(chuàng)新平臺基金(No.15K110)；湖南省教育廳資助科研項目(No.15C1256)；湖南省分子靶標新藥研究協(xié)同創(chuàng)新中心(湘教通[2014])405號)；湖南省高?？萍紕?chuàng)新團隊支持計劃資助(湘教通[2010]53號)；邵陽學院大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目.

*通訊作者，E-mail：nhdxztb@126.com.

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