衣原體質(zhì)粒編碼蛋白pGP3致病機(jī)制的研究進(jìn)展

侯淑萍

（天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院，天津300052）

沙眼衣原體是目前最常見的性傳播疾病的病原菌[1］，也是導(dǎo)致女性患者發(fā)生輸卵管阻塞性不孕的主要因素之一[2］。盡管許多學(xué)者在衣原體致病機(jī)制方面做了大量的研究，但是衣原體的致病機(jī)制迄今仍不明確。衣原體攜帶一個(gè)高度保守的7.5 Kb的質(zhì)粒，研究發(fā)現(xiàn)，A型沙眼衣原體質(zhì)粒缺失株不能引起眼部的病變[3］，沙眼衣原體小鼠肺炎菌株（Chlamydia muridarum，Cm）質(zhì)粒缺失株在小鼠生殖道中上行感染以及對(duì)輸卵管的致病能力大大減弱，證實(shí)衣原體的質(zhì)粒在對(duì)宿主的致病過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。衣原體質(zhì)粒共有8個(gè)開放閱讀框架，編碼8個(gè)蛋白pGP1-8。通過基因敲除及質(zhì)粒轉(zhuǎn)化技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)：pGP1，2和 6是質(zhì)粒的維持因子[4-6］；pGP4上調(diào)依賴于質(zhì)粒表達(dá)的基因；與之相反，pGP5則是這些基因的下調(diào)因子[6］；最重要的發(fā)現(xiàn)是pGP3缺失株與質(zhì)粒缺失株在小鼠體內(nèi)的致病性相似，因此推測(cè)pGP3是衣原體質(zhì)粒編碼的一個(gè)重要毒力因子[7-8］。本文就pGP3致病機(jī)制的研究進(jìn)展做一綜述。

1 PGP3是衣原體致病過程中的重要毒力因子

在小鼠經(jīng)陰道感染Cm后[9］，衣原體需要上行感染到上生殖道并引起輸卵管的炎癥反應(yīng)才能導(dǎo)致輸卵管阻塞。研究發(fā)現(xiàn)，缺乏pGP3的Cm在小鼠下生殖道的繁殖能力降低；上行感染至小鼠上生殖道的能力也降低；而且當(dāng)Cm缺失pGP3后，經(jīng)陰道感染小鼠后無法誘導(dǎo)輸卵管積水形成；即使將pGP3缺失的Cm經(jīng)卵巢囊直接注入輸卵管，也無法誘導(dǎo)輸卵管積水的形成，提示pGP3是衣原體誘導(dǎo)輸卵管炎癥形成及阻塞的重要毒力因子[6］。不僅如此，pGP3缺乏的L2型沙眼衣原體在感染小鼠生殖道后誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[8］能力也減弱。這些結(jié)果提示pGP3可能通過促進(jìn)衣原體的繁殖、上升感染和誘導(dǎo)輸卵管炎癥來實(shí)現(xiàn)對(duì)宿主的致病性。關(guān)于pGP3的其他研究結(jié)果也支持這一結(jié)論：首先，在質(zhì)粒編碼的8個(gè)蛋白中，pGP3是唯一的分泌蛋白，在感染的后期可以大量積聚在宿主胞漿內(nèi)，由于衣原體在包涵體內(nèi)完成生物合成，任何在包涵體外分泌的衣原體蛋白都可能成為與感染宿主相互作用的毒性因子；其次，pGP3在經(jīng)生殖道或眼部途徑感染了沙眼衣原體的女性中具有免疫原性[10］，提示pGP3可以接觸到宿主的免疫系統(tǒng)；第三，pGP3形成一個(gè)穩(wěn)定的三聚體[11］，其c端三聚體結(jié)構(gòu)域與腫瘤壞死因子（TNF）-α[12］受體結(jié)合域相似，提示pGP3可能通過激活TNFR1通路誘導(dǎo)輸卵管炎癥反應(yīng)。

2 PGP3促進(jìn)衣原體的繁殖及上行感染的機(jī)制研究

有抗菌活性的陽(yáng)離子多肽被定義為抗菌肽，包括人類α防御素（HADs）或人類中性粒細(xì)胞多肽（HNPs）、人類 β 防御素（HBDs）和抗菌肽（LL）-37[13-16］。LL-37是cathelicidin肽Hcap-18的末端切割產(chǎn)物，直接殺死細(xì)菌、真菌和病毒。LL-37還通過趨化免疫細(xì)胞、調(diào)節(jié)炎性促進(jìn)因子/抑制因子的分泌、協(xié)調(diào)天然免疫和獲得性免疫等功能，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。LL-37的小鼠同源物稱為cathelin相關(guān)抗菌肽（CRAMP）。HNPs主要由中性粒細(xì)胞產(chǎn)生，HBDs主要由上皮細(xì)胞產(chǎn)生，LL-37或CRAMP是由上皮細(xì)胞和中性粒細(xì)胞共同產(chǎn)生的。這些細(xì)胞外AMPs通過誘導(dǎo)細(xì)菌膜中的孔隙形成，有廣泛的抗菌活性，是宿主防御的有效第一道防線[15，17］。

衣原體細(xì)胞內(nèi)感染開始于原體（Elementary body，EB）通過內(nèi)吞作用進(jìn)入上皮細(xì)胞，在細(xì)胞質(zhì)包涵體中，EB分化為非傳染性但代謝活躍的網(wǎng)狀體（Reticulate body，RB），RB 大量復(fù)制向 EB 分化，在感染的后期，宿主細(xì)胞破裂，釋放出大量EB感染其他細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)衣原體在宿主體內(nèi)的繁殖及播散。釋放后的EB不可避免地會(huì)暴露于細(xì)胞外黏膜環(huán)境中，其中許多宿主黏膜效應(yīng)物（如AMPs）可以攻擊EB。研究發(fā)現(xiàn)AMPs對(duì)衣原體有殺傷作用：在體外檢測(cè)了9種AMPs的抗衣原體活性，發(fā)現(xiàn)LL-37及CRAMP對(duì)衣原體的殺傷作用最強(qiáng)，其次是HBD3和HNP2[18］；包括AMPs表達(dá)在內(nèi)的許多先天免疫效應(yīng)因子都是由myd88介導(dǎo)的信號(hào)通路[19］調(diào)控，在MyD88缺乏的小鼠中，Cm上升感染的能力顯著增強(qiáng)[20-21］，這提示依賴于MyD88通路的AMPs可以有效抵御衣原體的上行感染。為了實(shí)現(xiàn)播散及上行感染，衣原體EB必須克服宿主的這些防御機(jī)制。

許多細(xì)菌通過釋放可溶性因子來對(duì)抗AMPs的殺傷作用[22］。衣原體染色體編碼的分泌蛋白CPAF已被證明能夠降解LL-37并抑制其抗衣原體活性[23］。PGP3是質(zhì)粒編碼的8個(gè)蛋白中唯一的分泌蛋白，該蛋白積聚在宿主細(xì)胞的胞漿中，在感染的后期，宿主細(xì)胞破裂時(shí)大量釋放到細(xì)胞外環(huán)境。體外試驗(yàn)證實(shí)將pGP3與LL-37/CRAMP預(yù)先孵育后可以有效抑制LL-37/CRAMP對(duì)衣原體的殺傷作用[18］，因此推測(cè)釋放的pGP3能夠?qū)辜?xì)胞外的AMPs并抑制其抗衣原體活性，從而使子代EB可以安全地感染下一個(gè)宿主細(xì)胞。

GST融合蛋白沉降技術(shù)顯示GST-pGP3可以特異性地結(jié)合LL-37[18］并形成高度穩(wěn)定的復(fù)合物，提示pGP3可能通過結(jié)合AMPs來抑制其對(duì)衣原體的殺傷作用。蛋白結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示pGP3的中間段為三重螺旋結(jié)構(gòu)[12］，與LL-37相似，GST融合蛋白沉降技術(shù)以及體外細(xì)胞培養(yǎng)也證實(shí)pGP3的中間段不僅可以結(jié)合LL-37而且還能有效抑制LL-37的抗衣原體活性[18］。綜上提示pGP3可能通過pGP3中間段介導(dǎo)的對(duì)LL-37/CRAMP的抑制作用來促進(jìn)衣原體繁殖及上行感染。

LL-37除有抗菌活性外，還可激活炎癥通路，刺激上皮細(xì)胞分泌促炎性細(xì)胞因子，募集炎癥細(xì)胞[24］等。一項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)[1］，pGP3可以抑制LL-37誘導(dǎo)人子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞產(chǎn)生白細(xì)胞介素（IL）-6和IL-8；抑制LL-37對(duì)中性粒細(xì)胞的趨化功能。因此，pGP3除了抑制LL-37抗衣原體活性外，還能抑制LL-37促炎活性，延緩了炎癥的發(fā)生，從而有利于衣原體繁殖和上升感染。

3 Pgp3誘導(dǎo)輸卵管纖維化形成的機(jī)制研究

沙眼衣原體感染女性生殖道后導(dǎo)致的嚴(yán)重后遺癥是持久且不可逆的輸卵管纖維化，這種纖維化導(dǎo)致了輸卵管阻塞性不孕。并非所有由衣原體引起的輸卵管炎癥反應(yīng)都會(huì)導(dǎo)致持久的纖維化，因此，何種炎性反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致輸卵管的纖維化是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。中性粒細(xì)胞的壽命已被證實(shí)有助于衣原體誘導(dǎo)輸卵管的持久纖維化[25-26］，IL-8作為中性粒細(xì)胞趨化因子，能夠延長(zhǎng)中性粒細(xì)胞的存活時(shí)間；IL-6在衣原體誘導(dǎo)輸卵管纖維化中也發(fā)揮了關(guān)鍵作用[27］。

衣原體可以激活多個(gè)炎癥信號(hào)通路從而引起輸卵管的炎癥反應(yīng)，其中研究比較多的是Toll樣受體-2（TLR2）及TNFR1信號(hào)通路。研究發(fā)現(xiàn)TNFR1信號(hào)通路在衣原體致輸卵管病變的過程中發(fā)揮了重要的作用[28］，其可能機(jī)制如下：TNF-α與TNFR1結(jié)合激活3條通路，包括NF-кB信號(hào)通路、JNK通路及細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路，誘導(dǎo)凋亡、刺激細(xì)胞產(chǎn)生促炎癥因子如IL-1、IL-17、MCP-1以及抑制膠原吞噬通路最終導(dǎo)致纖維化，臨床上表現(xiàn)為輸卵管炎癥及堵塞。蛋白結(jié)構(gòu)分析顯示pGP3 C端三聚體區(qū)域與TNF-α的受體結(jié)合區(qū)域相似，推測(cè)pGP3可能會(huì)直接結(jié)合TNFR1從而激活信號(hào)通路，引發(fā)炎癥反應(yīng)[29］。體外研究已證實(shí)pGP3能夠刺激巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞分泌炎性細(xì)胞因子IL-6和IL-8[1］，這可能是pGP3誘導(dǎo)輸卵管炎性病理變化形成的機(jī)制之一。另一個(gè)發(fā)現(xiàn)是結(jié)合LL-37后pGP3刺激中性粒細(xì)胞分泌IL-8和IL-6的能力明顯增強(qiáng)，提示pGP3/LL-37復(fù)合物可能觸發(fā)并維持IL-8和中性粒細(xì)胞之間的自分泌信號(hào)，從而形成一個(gè)自我持續(xù)狀態(tài)，使得炎癥反應(yīng)持續(xù)存在，最終導(dǎo)致不可逆的輸卵管纖維化[1］。

4 總結(jié)

近些年來，衣原體感染越來越普遍，已嚴(yán)重危害到人類健康。衣原體疫苗的研制盡管已經(jīng)開展了幾十年，但目前尚無成功的衣原體疫苗問世。通過全面了解衣原體的致病機(jī)制，尋找有應(yīng)用價(jià)值的分子靶點(diǎn)，將對(duì)有效預(yù)防和控制衣原體感染意義重大。多項(xiàng)研究表明，pGP3是衣原體質(zhì)粒編碼的對(duì)生殖道致病的重要毒力因子，對(duì)其致病機(jī)制的揭示將為臨床治療沙眼衣原體感染、降低感染所致輸卵管性不孕的發(fā)生率提供新思路。