梅毒螺旋體免疫逃逸機(jī)制的研究進(jìn)展

(南華大學(xué)衡陽(yáng)醫(yī)學(xué)院 1.病原生物學(xué)研究所,3.2015級(jí)臨床醫(yī)學(xué)4班,湖南 衡陽(yáng) 421001；2.湘南學(xué)院預(yù)防醫(yī)學(xué)與檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)系，湖南 郴州 423000)

梅毒是由梅毒螺旋體(Treponemapallidum,Tp)引起的一種慢性性傳播疾病，通常有多個(gè)發(fā)展階段，但從潛伏期發(fā)展到以不同組織破壞為特征的晚期梅毒十分少見[1]，然而梅毒的最早階段也可發(fā)生心血管和神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥。Tp如何逃避宿主免疫應(yīng)答和造成組織損傷的機(jī)制尚不清楚，可能通過抗原變異、毒力變異或下調(diào)宿主免疫應(yīng)答等方式逃避免疫清除，導(dǎo)致持續(xù)感染和晚期梅毒損害，也有可能存在高度致神經(jīng)梅毒的Tp菌株類型。本文綜述了Tp的部分生物學(xué)特性，以了解其與持續(xù)性感染的相關(guān)性。

1 Tp感染效率的影響因素

在黏性環(huán)境(如細(xì)胞外基質(zhì))中，有外鞭毛細(xì)菌運(yùn)動(dòng)將減慢或停止，Tp則可移動(dòng)并能穿透完整的膜和內(nèi)皮細(xì)胞，因此運(yùn)動(dòng)性是影響其感染能力的重要因素。但由于Tp不可體外培養(yǎng)和制備成非運(yùn)動(dòng)的突變體，尚未通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)證實(shí)運(yùn)動(dòng)性是Tp的毒力因子。研究表明[2]Tp和伯氏疏螺旋體(Bb)共同享有運(yùn)動(dòng)相關(guān)基因，染色體中有重要基因控制著螺旋體的運(yùn)動(dòng)和趨化。

其他毒力因子編碼基因研究主要集中在tpr基因，其序列在Tp同一亞種不同菌株中有著顯著的變異性。在tpr基因編碼的Tpr抗原中，有些在可變區(qū)經(jīng)歷了抗原變異(如TprK)，而有些為位相變異(如TprE，TprG和TprJ)。位相變異是表型的隨機(jī)轉(zhuǎn)換，通過改變啟動(dòng)子區(qū)域中polyG段長(zhǎng)度而發(fā)生[3]，轉(zhuǎn)換頻率比普通的突變率高得多(有時(shí)>1%)，產(chǎn)生抗原異質(zhì)性以提高毒力。感染期間，宿主體液免疫應(yīng)答攻擊TprK、TprC和TprD等膜蛋白的可變區(qū)序列，但Tp表面抗原持續(xù)改變使之逃避宿主免疫應(yīng)答并造成長(zhǎng)期持續(xù)感染[4-5]。

Tp是一種胞外菌，長(zhǎng)期暴露于宿主有害環(huán)境中。細(xì)菌防御機(jī)制有胞質(zhì)和胞質(zhì)外兩種，通常由環(huán)境誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子——選擇性σ因子介導(dǎo)[6]，其中胞質(zhì)外功能性(ECF)σ因子由環(huán)境壓力誘導(dǎo)產(chǎn)生。在早期實(shí)驗(yàn)性梅毒中發(fā)現(xiàn)[6]，Tp基因組的5個(gè)σ因子編碼基因中，2個(gè)選擇性σ因子(尤其是TP0092)的轉(zhuǎn)錄隨著Tp免疫清除進(jìn)行而顯著增加(尤其是感染后13～15天間)，表明這些轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子有助于Tp對(duì)宿主環(huán)境有害刺激作出應(yīng)答。由于σ因子能同時(shí)控制大量基因和細(xì)胞功能，由σ因子調(diào)節(jié)Tp的表型改變也可能涉及其擴(kuò)散。TP0092調(diào)節(jié)子除了幫助Tp在宿主中持續(xù)存在，還通過脫硫鐵蛋白和硫氧還原蛋白(Tp特有的兩種酶)保護(hù)Tp免受宿主炎癥反應(yīng)中產(chǎn)生的反應(yīng)性氧化物作用[6]。

2 Tp逃避免疫系統(tǒng)的清除作用

為了形成感染，Tp采用多種在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中逐漸形成或在感染過程中迅速形成的策略以逃避機(jī)體免疫系統(tǒng)的清除。

2.1 逃避固有免疫消除

宿主在暴露于Tp后即刻或幾小時(shí)內(nèi)，固有免疫系統(tǒng)中吞噬細(xì)胞(中性粒細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞)、NK細(xì)胞和各類分子如補(bǔ)體、急性期蛋白和細(xì)胞因子等參與固有免疫應(yīng)答。

病原相關(guān)分子模式(PAMPs)是Tp感染期間促炎癥反應(yīng)的主要物質(zhì)[7],然而Tp表面暴露的PAMPs卻很少[8]。Tp脂蛋白可通過CD14、Toll樣受體(TLR1和TLR2)依賴信號(hào)傳導(dǎo)途徑活化抗原提呈細(xì)胞(APC)，如巨噬細(xì)胞(MΦ)和樹突狀細(xì)胞(DC)，繼而啟動(dòng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答；脂蛋白也能誘導(dǎo)活化后MΦ釋放白細(xì)胞介素1(IL-1)、IL-6和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等促炎細(xì)胞因子。Tp表達(dá)豐富的脂蛋白，但缺乏表面暴露的脂蛋白，難以被APC表面的模式識(shí)別受體(PRR)識(shí)別，或者當(dāng)APC成熟或PRR表達(dá)缺失時(shí)，固有免疫細(xì)胞不能提呈抗原和介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致Tp播散[9]。此外，Tp可通過其TpF1(也稱為4D抗原)下調(diào)固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答。TpF1可同時(shí)激活MΦ釋放炎性細(xì)胞因子、IL-10和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)，后兩者占優(yōu)勢(shì)時(shí)可抑制MΦ吞噬功能，并對(duì)誘導(dǎo)Treg細(xì)胞分化至關(guān)重要[10]。最近研究發(fā)現(xiàn)，Tp膜蛋白Tp92能通過誘導(dǎo)人單核細(xì)胞凋亡和分泌IL-8，逃避固有免疫細(xì)胞識(shí)別和清除作用[11]。

Tp還可表達(dá)表面蛋白抵抗補(bǔ)體介導(dǎo)的殺傷作用，或釋放可溶性抗原形成免疫復(fù)合物，阻礙補(bǔ)體的調(diào)理作用。此外，Tp能減少循環(huán)NK細(xì)胞總數(shù)，促進(jìn)非典型NK細(xì)胞亞群形成，從而減弱NK細(xì)胞殺細(xì)胞活性和產(chǎn)生干擾素-γ(IFN-γ)及其他細(xì)胞因子的能力[12]。由于NK細(xì)胞在初始CD4+T細(xì)胞和DC之間發(fā)揮橋梁作用，其免疫表型的變化可能會(huì)減弱對(duì)T細(xì)胞的抗原呈遞作用和MΦ的活化，使適應(yīng)性免疫應(yīng)答和對(duì)Tp吞噬作用減弱[12]。

2.2 逃避體液免疫清除

與Bb相比，Tp表面暴露的脂蛋白稀少，難以激活固有免疫細(xì)胞，但機(jī)體仍產(chǎn)生了大量針對(duì)Tp表面脂質(zhì)、鞭毛蛋白和脂蛋白的抗體。錨定在Tp內(nèi)膜、胞質(zhì)間隙、外膜內(nèi)葉上的Tp蛋白抗原，只有Tp易脆的外膜受損后釋放才能接觸到免疫系統(tǒng)。體內(nèi)循環(huán)抗體不能提供完全免疫保護(hù)作用，但能促進(jìn)調(diào)理作用，阻止Tp對(duì)宿主細(xì)胞的黏附，延緩感染兔病變發(fā)生、降低病變嚴(yán)重程度和持續(xù)時(shí)間。只有長(zhǎng)期感染才能誘導(dǎo)保護(hù)性免疫產(chǎn)生且保護(hù)具有亞種特異性。

為了逃避這些抗體的作用，Tp可在感染過程中通過片段基因轉(zhuǎn)換表達(dá)不同的TprK(尤其在V6區(qū))，不能被先前產(chǎn)生的抗體識(shí)別，從而逃避免疫清除并引起持續(xù)性慢性感染[4]。tprK基因變異被認(rèn)為是Tp形成持續(xù)感染最常見的機(jī)制[13]。除了改變Tp的表面抗原性外，不同Tp株間tprK變異還可能導(dǎo)致不同Tp株對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的毒力和趨向性不同，并作為一種允許分子被動(dòng)擴(kuò)散的穿孔蛋白，使不同Tp在特殊的解剖部位生存能力不同[13]。

此外，從組織中釋放或通過Tp與宿主之間相互作用而改變的宿主蛋白，可阻斷Tp或致敏B細(xì)胞上的反應(yīng)位點(diǎn)；Tp脂蛋白對(duì)纖連蛋白和膠原蛋白的自身抗原表位的分子模擬作用也可降低體液免疫效應(yīng)；Tp還可釋放內(nèi)源性抗原與抗體形成免疫復(fù)合物，干擾抗體對(duì)Tp的調(diào)理作用[12]。

2.3 逃避細(xì)胞免疫清除

細(xì)胞免疫在梅毒患者的免疫應(yīng)答中占主導(dǎo)地位，是清除Tp的主要機(jī)制，也是導(dǎo)致晚期梅毒組織損害的主要原因。Fitzgerald[14]曾提出Th1/Th2漂移學(xué)說，認(rèn)為一期梅毒Th1型應(yīng)答占優(yōu)勢(shì)，而二期梅毒則偏向于Th2型應(yīng)答。在梅毒感染早期，TprK保守區(qū)、脂蛋白和鞭毛鞘蛋白等激發(fā)了強(qiáng)烈的細(xì)胞免疫應(yīng)答，通過激活Th1細(xì)胞分泌IFN-γ活化MΦ，清除早期病變中的Tp，隨后損傷自發(fā)消退，進(jìn)入潛伏狀態(tài)[6]；在二期梅毒早期階段，通過Fas介導(dǎo)的死亡途徑和Bcl-2蛋白表達(dá)下調(diào)，循環(huán)淋巴細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞凋亡增加，這可能是早期二期梅毒免疫功能異常的原因[15]；Th2細(xì)胞分泌IL-10和TGF-β抑制Th1細(xì)胞應(yīng)答，IL-10還可抑制IFN-γ產(chǎn)生，從而抑制MΦ活化。Qin研究發(fā)現(xiàn)[16]，與健康人群相比，血清固定梅毒患者CD4+T細(xì)胞、IL-2、IL-6水平降低，而CD8+T細(xì)胞及IL-10水平升高。Tp感染過程中的這種細(xì)胞免疫由Th1型向Th2型轉(zhuǎn)化從而使清除Tp的細(xì)胞免疫功能明顯下降，可能是Tp能夠逃避免疫清除、疾病進(jìn)入潛伏階段的重要原因。

Treg細(xì)胞是一類具有免疫抑制功能的CD4+T細(xì)胞亞群，通過細(xì)胞間直接接觸及產(chǎn)生細(xì)胞因子(IL-10、TGF-β等)發(fā)揮作用。研究發(fā)現(xiàn)在二期梅毒患者中，TpF1蛋白可促進(jìn)Treg細(xì)胞的發(fā)育[10]。Li[17]通過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，二期梅毒及血清固定梅毒患者外周血中Treg細(xì)胞百分比及TGF-β水平較健康人均升高，且血清RPR滴度與Treg細(xì)胞數(shù)目呈正相關(guān)。

3 神經(jīng)梅毒的免疫應(yīng)答

文獻(xiàn)報(bào)道，18%的梅毒患者在6個(gè)月內(nèi)治療失敗，其中20%的患者即使經(jīng)治療后仍在腦脊液(SCF)中發(fā)現(xiàn)Tp[18]，研究者一直努力尋找特異性神經(jīng)侵襲性Tp菌株，14 d/f型菌株可能比其他菌株更易引起神經(jīng)性梅毒[19]。

有證據(jù)表明，TLR1(TLR1-1805GG)、TLR2(2258GA)和TLR6(745CT/TT)多態(tài)性與神經(jīng)梅毒患病風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)，提示宿主因素影響梅毒的自然病程[20]。Pastuszczak[21]發(fā)現(xiàn)神經(jīng)梅毒患者CSF中IL-10水平較非神經(jīng)梅毒增高，原因系宿主IL-10基因的啟動(dòng)子在單核苷酸多態(tài)性(SNPs)作用下發(fā)生基因型變異，使IL-10表達(dá)增高而下調(diào)炎癥反應(yīng)，為Tp持續(xù)感染提供良好的生存條件。

Drago[22]發(fā)現(xiàn)神經(jīng)梅毒患者CSF中CXCL13與IFN-γ水平升高。CXCL13可選擇性吸引B細(xì)胞和Th細(xì)胞，導(dǎo)致CNS局部產(chǎn)生Tp特異性IgG增加，CXCL13水平可能與神經(jīng)萊姆病和神經(jīng)梅毒密切相關(guān)。Wang[23]發(fā)現(xiàn)早期無癥狀神經(jīng)梅毒患者CSF中可檢出IL-17，隨著病情進(jìn)展，CSF和外周血IL-17均升高。IL-17不僅介導(dǎo)神經(jīng)梅毒炎癥反應(yīng)，還能破壞分子間緊密連接，激活內(nèi)皮收縮機(jī)制，破壞血腦屏障[24]。

4 小 結(jié)

Tp表面暴露的抗原很少，難以被免疫細(xì)胞識(shí)別。Tp感染早期可通過其表層下脂蛋白等抗原引起強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞免疫應(yīng)答，清除大多數(shù)Tp使硬下疳自愈。然而，Tp可通過損害免疫細(xì)胞、誘導(dǎo)固有免疫細(xì)胞或Treg細(xì)胞產(chǎn)生抑制細(xì)胞免疫應(yīng)答的細(xì)胞因子而逃避清除，在少數(shù)未經(jīng)治療的個(gè)體中形成慢性感染。隨后產(chǎn)生的體液免疫應(yīng)答不能有效識(shí)別變異的抗原而失去保護(hù)性，造成持續(xù)性感染和晚期損害。也有可能存在具有對(duì)形成神經(jīng)梅毒具有強(qiáng)大侵襲力的Tp菌株類型。了解Tp的免疫逃逸機(jī)制有助于闡明其致病機(jī)制，為梅毒疫苗研發(fā)提供依據(jù)，如在設(shè)計(jì)疫苗時(shí)所選擇的候選靶抗原分子應(yīng)選取免疫優(yōu)勢(shì)抗原的保守區(qū)域，針對(duì)Tp膜蛋白稀少的特點(diǎn)聯(lián)合應(yīng)用多個(gè)保護(hù)性抗原，針對(duì)Tp感染后誘導(dǎo)Th1/Th2漂移的特點(diǎn)選擇適當(dāng)佐劑增強(qiáng)Th1型應(yīng)答[25]。