衣原體顛覆宿主細(xì)胞固有免疫研究進(jìn)展①

張榮榮 高 哲 賈天軍 （河北北方學(xué)院臨床檢驗(yàn)診斷學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，張家口075000）

衣原體是一類專性細(xì)胞內(nèi)寄生的病原微生物，其中對人致病的主要是沙眼衣原體（Chlamydia tra?chomatis，Ct）、肺炎衣原體（Chlamydia pneumoniae，Cpn）和鸚鵡熱衣原體（Chlamydia psittaci，Cps）。據(jù)世界衛(wèi)生組織最新統(tǒng)計(jì)，Ct 是導(dǎo)致細(xì)菌性傳播疾病的主要病原菌，每年新增病例為1.27 億［1］。證據(jù)表明，Ct感染后人類免疫缺陷病的傳播風(fēng)險(xiǎn)增加了3~4 倍，更有研究表明其與人類乳頭瘤病毒相關(guān)的宮頸癌有關(guān)［2］。Cpn 是一種呼吸道病原體，可引起鼻竇炎、咽炎、支氣管炎和社區(qū)獲得性肺炎，并與多種慢性炎癥疾病有關(guān)，如動脈粥樣硬化、遲發(fā)性癡呆和關(guān)節(jié)炎［3］。Cps 感染禽類，也可傳播給人類，導(dǎo)致人畜共患?。?］。

衣原體感染宿主細(xì)胞后，會產(chǎn)生多種效應(yīng)分子，激活宿主固有免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。因此，衣原體建立了多種機(jī)制防止細(xì)胞內(nèi)應(yīng)激或免疫系統(tǒng)導(dǎo)致的宿主細(xì)胞死亡。固有免疫是抵御衣原體入侵的第一道防線，維持衣原體在細(xì)胞內(nèi)持久存活的關(guān)鍵是破壞宿主的固有免疫反應(yīng)。現(xiàn)就衣原體對宿主固有免疫防御的最新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 干擾NF-κB信號通路

NF-κB 作為主要的誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子，存在于大多數(shù)動物細(xì)胞并且作為固有免疫反應(yīng)的一部分負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。衣原體通過各種策略干擾NF-κB的功能：阻礙 NF-κB 抑制蛋白 IκB 的降解以及防止NF-κB 進(jìn)入細(xì)胞核，從而抑制 NF-κB 轉(zhuǎn)錄。Ct 編碼兩種具有去泛素化（DUB）活性的蛋白：ChlaDub1（CT868）和 ChlaDub2（CT867）。ChlaDub1 與 NF-κB的抑制亞基IκBα 以及兩個含氰基的保護(hù)嘧啶共價結(jié)合，這個復(fù)合物抑制IκBα 泛素化和退化，將其穩(wěn)定在宿主細(xì)胞質(zhì)。ChlaDub1 的異位表達(dá)雖然不干擾NF-κB 信號通路的上游組件但會阻礙通路的下游復(fù)合物，抑制NF-κB 的激活［5］。在輸卵管模型中，Ct通過Wnt信號通路抑制由干細(xì)胞標(biāo)記物嗅素結(jié)構(gòu)域家族蛋白 4（OLFM4）引起的 NF-κB 的激活［6］。此外，Ct 尾部特異性蛋白酶（CT441）和CPAF 也參與NF-κB 信號通路的抑制。CPAF 會切斷 NF-κB 通路p65/RelA 的組分，有效抑制感染細(xì)胞中的免疫應(yīng)答反應(yīng)［7］。XIONG 等［8］報(bào)道 Cpn RIPK3 啟動子區(qū)域的亞甲基化會增加RIPK3 的表達(dá)，從而導(dǎo)致程序性壞死 和 NF-κB 轉(zhuǎn) 錄 因 子 的 激 活 。 WOLF 等［9］報(bào) 道Cpn0236 會結(jié)合細(xì)胞質(zhì)中的 NF-κB 激活劑 1（Act1）并且改變其分布，Act1 分布的改變會抑制IL-17 受體招募Cpn0236，使Cpn 在IL-17 刺激的細(xì)胞中抑制由IL-17引發(fā)的NF-κB激活?？傊略w對NF-κB的抑制似乎是削弱宿主免疫反應(yīng)的一個主要機(jī)制，并且促進(jìn)衣原體長期生存。

2 干擾炎癥反應(yīng)

衣原體一旦被固有免疫系統(tǒng)識別，就會引發(fā)炎癥。炎癥過程對衣原體的清除至關(guān)重要，但也可能促進(jìn)衣原體的持久性從而增加宿主的發(fā)病率。上皮細(xì)胞是衣原體感染的首選細(xì)胞類型，可誘導(dǎo)趨化因子和細(xì)胞因子分泌，導(dǎo)致白細(xì)胞的募集和細(xì)胞炎癥反應(yīng)增強(qiáng)［10］。Ct 感染上皮細(xì)胞會刺激NLRP3/ACS 炎性小體形成，此外，T3SS 復(fù)制和分泌到宿主細(xì)胞質(zhì)可引起K+外流和線粒體活性氧（ROS）的產(chǎn)生，這有助于Caspase-1 過程激活炎癥小體。RNAi技術(shù)敲低NLRP3/ASC 可阻止細(xì)胞Caspase-1 的激活，并提出Caspase-1 參與衣原體脂質(zhì)的獲取，這對衣原體的生存至關(guān)重要［11］。雖然Ct 激活Caspase-1并不能誘導(dǎo)IL-1β 的分泌，但似乎是上皮細(xì)胞衣原體生長所必需。

雖然炎癥反應(yīng)對于衣原體的清除是必要的，但慢性炎癥引起的長期損害在衣原體疾病中經(jīng)?？梢?。衣原體通過抑制促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生來協(xié)調(diào)固有免疫反應(yīng)，促進(jìn)衣原體在不同情況下的持久性。IL-10被認(rèn)為是一種抗炎細(xì)胞因子，通過抑制衣原體感染免疫反應(yīng)中的促炎分子，在抑制免疫反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。AZENABOR 等［12］發(fā)現(xiàn) Ct 和鼠型衣原體（Chlamydia muridarum，Cmu）均可誘導(dǎo)感染的巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞（DC）產(chǎn)生IL-10，抑制促炎因子分泌。與體外研究結(jié)果相似，HAKIMI 等［13］還測定了Ct 感染患者精液和血清中IL-10 的表達(dá)增加。此外，miRNA-155 在Ct 感染中上調(diào)并與炎癥的嚴(yán)重程度相關(guān)，可通過靶向MYD88這一關(guān)鍵的炎癥通路適應(yīng)分子而負(fù)調(diào)控炎癥，從而為衣原體調(diào)控miRNA對抗炎癥反應(yīng)提供依據(jù)［14］。

3 干擾干擾素（IFN）途徑與自噬

3.1 干擾IFN 途徑 IFN 是免疫系統(tǒng)的一個重要元素，有助于多種病原體的清除，包括病毒、細(xì)菌和寄生蟲。Ⅱ型IFN 也稱IFN-γ，可提高DCs和巨噬細(xì)胞的抗原遞呈能力，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)病原體的清除。IFN-γ 是抗菌素防御的主要介質(zhì)，在衣原體感染清除中發(fā)揮作用。COSSé 等研究表明，在體外培養(yǎng)的條件下，IFN-γ可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)衣原體的改變［15］。

衣原體能很好地適應(yīng)宿主的免疫系統(tǒng)，對不同物種宿主的防御機(jī)制不同，這些對感染反應(yīng)的差異可以用人和小鼠細(xì)胞間IFN 信號傳導(dǎo)的差異來解釋。與Cmu 感染相比，Ct 攻擊小鼠會導(dǎo)致感染減弱，使感染迅速清除。在人和小鼠上皮細(xì)胞，IFN-γ會通過p47GTP 干擾機(jī)制或降解色氨酸的方式影響衣原體的生長。在人上皮細(xì)胞，IFN-γ 會誘導(dǎo)產(chǎn)生吲哚胺2，3-雙加氧酶（IDO），這種酶催化色氨酸降解為N-甲酰犬尿氨酸，從而使衣原體缺乏這種必需氨基酸。IDO 介導(dǎo)的色氨酸缺失可阻止微生物向感染性EBs 分化，從而抑制衣原體復(fù)制［16］。然而在反復(fù)感染Ct 的女性生殖道中，犬尿氨酸和犬尿氨酸/色氨酸比值明顯升高［17］。在小鼠上皮細(xì)胞，Ct 感染后產(chǎn)生的IFN-γ雖不會誘導(dǎo)IDO表達(dá)但會誘導(dǎo)IFN-γ刺激因子（ISGs）的表達(dá)。RADOMSKI 等［18］研究表明，衣原體通過逃避IFN-γ 在3 類固有淋巴細(xì)胞（ILCs）中的作用來實(shí)現(xiàn)在結(jié)腸的長期定植。不同的衣原體血清型和種類對IFN-γ 的治療效果展現(xiàn)出一系列的敏感性，例如，IFN-γ 對Ct的抑制取決于實(shí)驗(yàn)中使用的人細(xì)胞系，這可能是由于宿主細(xì)胞的內(nèi)在差異導(dǎo)致。但是，即使小鼠中存在IDO，這種效應(yīng)也沒有在小鼠中發(fā)現(xiàn)。人類衣原體菌株而不是Cmu，會通過抑制干擾素的產(chǎn)生或抑制其下游基因產(chǎn)物來避免這種反應(yīng)以維持在真核細(xì)胞的生存。

導(dǎo)致生殖道疾病的Ct 表達(dá)一種功能性色氨酸合成酶（trpRBA），該酶通過利用微生物群提供的吲哚分子作為色氨酸合成的底物，克服IFN-γ 誘導(dǎo)的色氨酸缺失，而導(dǎo)致眼部疾病的Ct對IFN-γ敏感［19］。由于家畜衣原體（Chlamydia pecorum）也表達(dá)trp 基因，在牛腎上皮細(xì)胞，牛IFN-γ 不能抑制家畜衣原體但能抑制Ct，說明家畜衣原體在其自然宿主體內(nèi)克服IFN-γ誘導(dǎo)的色氨酸缺失［19］。然而，由于IFN-γ引發(fā)了不同的機(jī)制，兩個物種都未能在用IFN-γ 處理的小鼠McCoy 細(xì)胞中生長。Cpn 通過活化一種特異性蛋白酶降解腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子3（TRAF3），TRAF3 又會催化干擾素調(diào)節(jié)因子3（IRF3）的磷酸化，從而抑制IFN-β的產(chǎn)生［20］。同時，Ct 會通過 TepP（CT875）限制Ⅰ類磷酸肌醇 3 激酶（PI3K）來調(diào)節(jié)細(xì)胞信號通路和膜轉(zhuǎn)運(yùn)，抑制IFN 的產(chǎn)生［21］。Ct 和 Cpn 還可以通過促進(jìn)鳥氨酸脫羧酶（ODC）表達(dá)和降低NO 合成酶（iNOS）的水平操縱多胺途徑和抑制NO 合成，從而逃避先天免疫［22］。然而，其精準(zhǔn)的分子機(jī)制尚未可知。

3.2 干擾自噬 自噬是發(fā)生在大多數(shù)細(xì)胞溶酶體內(nèi)的一種生理降解過程，它主要維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)和選擇性清除細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌或病毒。衣原體能夠感染多種細(xì)胞，包括上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。在不同的衣原體物種之間，細(xì)胞內(nèi)存活和復(fù)制的能力差異極大。宿主細(xì)胞釋放的EBs可被巨噬細(xì)胞吞噬，Cpn 能夠在巨噬細(xì)胞中復(fù)制繁殖并產(chǎn)生感染性后代，而Ct和Cps不能在這些免疫細(xì)胞中復(fù)制，因?yàn)樗鼈兊陌w各自對溶酶體標(biāo)記物（LC3 和Rab7）呈現(xiàn)陽性［23］。衣原體對于抑制宿主自噬途徑的條件高度敏感，MAP-LC3 和鈣網(wǎng)蛋白與包涵體膜的緊密結(jié)合仍然表明宿主自噬在衣原體發(fā)病機(jī)理中的潛在作用。

Ct感染小鼠上皮細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ 可誘導(dǎo)表達(dá)ISGs。ISGs 超家族包括鳥苷酸結(jié)合蛋白（GBPs）和免疫相關(guān)的 GTPases（IRGs）如 GBP1、GBP2、Irga6 和Irgb10能夠誘導(dǎo)自噬和感染的清除。在體外培養(yǎng)Ct的條件下，經(jīng)IFN-γ 治療后，缺乏Irgb10 的小鼠成纖維細(xì)胞（MEFs）中Ct數(shù)量增加，而缺失Irga6 的MEFs對衣原體的影響尚存在爭議。AL-ZEER 等［24］研究表明，缺失Irga6 對衣原體無影響，而其他研究顯示缺失Irga6 限制衣原體生長。在沒有IFN-γ 的情況下誘導(dǎo)自噬并不限制MEFs 中Ct 的生長，這表明ISGs 對包涵體自噬系統(tǒng)識別的重要作用。BEL?LAND 等［25］研究表明，Cmu 可以通過分泌 TC438 蛋白使IRGs 失活，來防止IFN-γ 誘導(dǎo)的自噬對包涵體的破壞。該效應(yīng)蛋白與YopT 的半胱氨酸蛋白酶結(jié)構(gòu)域和大腸桿菌毒素的UDP 糖基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域具有同源性，兩者均通過去除脂質(zhì)修飾而使GTPase失活。然而，每種環(huán)境中所涉及的分子機(jī)制尚未闡明。

4 干擾宿主細(xì)胞凋亡

在衣原體復(fù)制的早期階段，衣原體通過抑制促凋亡途徑和激活促存活途徑抑制細(xì)胞凋亡，在復(fù)制的中后期則誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡使其得以繁殖。衣原體利用多種機(jī)制阻止細(xì)胞凋亡：衣原體依賴性抗凋亡因子-細(xì)胞色素c 從線粒體釋放的抑制作用；PI3K/AKT 介導(dǎo)的鼠雙微體 2（MDM2）-p53 途徑在 Ct 感染的抗凋亡作用［26］；14-3-3β 結(jié)合固定在包涵體膜對BCL-2 相關(guān)的細(xì)胞死亡激動劑（BAD）的隔離作用；抗凋亡抑制劑（IAP）同源物、BAG 家族分子伴侶調(diào)節(jié)因子 1（BAG1）及 BCL-2 家族成員 MCL-1 基因的上調(diào)作用［27］。

據(jù)報(bào)道，衣原體會通過與成纖維細(xì)胞生長因子受體（FGFR）或酪氨酸激酶受體（RTKs）和肝細(xì)胞受體A2（EPHA2）的相互作用激活促存活途徑。衣原體對這些通路的調(diào)控似乎是激活宿主細(xì)胞內(nèi)促存活基因和表達(dá)抗凋亡因子的核心，使衣原體能夠誘發(fā)復(fù)制所需的生存信號。ZHONG等［28］研究表明，抑制由促凋亡蛋白（BAX 和BAK）激活介導(dǎo)的宿主細(xì)胞凋亡途徑是衣原體物種的共同特性。例如，持續(xù)的Cps 感染通過下調(diào)BCL-2 家族的促凋亡蛋白（如tBid 和Bim）和上調(diào)抗凋亡蛋白Mcl-1 抑制宿主細(xì)胞的凋亡，從而延長其生存周期［27］。在Ct 感染的上皮細(xì)胞中，腫瘤壞死因子（TNF）可通過Caspase-8 依賴的程序性細(xì)胞死亡途徑觸發(fā)宿主細(xì)胞的凋亡，同時會在受體內(nèi)化水平上抑制TNF 誘導(dǎo)的凋亡，使非凋亡信號保持完整。Cmu 也對IFN-γ 誘導(dǎo)的程序性細(xì)胞死亡和相關(guān)的腦內(nèi)病原體的破壞產(chǎn)生抵抗［29］。SIXT 等［30］證明 Cpos（CT229）通過與 GTPaes Rab4 分子相互作用靶向STING，抑制宿主細(xì)胞過早死亡以利于包涵體在宿主細(xì)胞內(nèi)完成發(fā)育周期。FOSCHI等［31］證明了Caspase-1參與Ct誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，可能導(dǎo)致宿主炎癥反應(yīng)和組織損傷。與感染D血清型的細(xì)胞相比，被L2 血清型感染的細(xì)胞表現(xiàn)出更高的Caspase激活效應(yīng)，表明該血清型特異性激活了細(xì)胞凋亡途徑，并可能解釋了L 血清型有更大毒力。與此同時，衣原體也可感染巨噬細(xì)胞和免疫細(xì)胞引起細(xì)胞凋亡，闡明了Caspase-1介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過程的重要作用。這些能力可通過創(chuàng)造免疫抑制環(huán)境來阻止細(xì)菌清除，這有利于衣原體在細(xì)胞內(nèi)生存。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，衣原體專性胞內(nèi)的生活方式使其進(jìn)化出各種各樣的策略來對抗宿主的免疫反應(yīng)，并為其生存建立一個有利的生態(tài)位。因此，衣原體干擾免疫識別、炎癥、凋亡和自噬的多種主要信號通路也就不足為奇。盡管無法用經(jīng)典的遺傳工具來研究這些古老的生物體，但近年來測序技術(shù)、RNAi 干擾技術(shù)和基因組學(xué)方法的進(jìn)展，拓寬了人們對衣原體生物學(xué)的理解。在實(shí)驗(yàn)中觀察到衣原體物種間廣泛的DNA 交換以及衣原體質(zhì)粒轉(zhuǎn)化技術(shù)，有理由相信在不久的將來會對衣原體發(fā)病機(jī)制的分子理解取得重大進(jìn)展。