解脲支原體的致病性研究進(jìn)展

黃 珺，張 鈞，宋鐵軍，謝鑫友 綜述

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院檢驗(yàn)科，浙江杭州 310016)

解脲支原體(ureaplasma urealyticum，UU)，也稱溶脲脲原體，歸類于柔膜體綱支原體目支原體科脲原體屬，是最小、最簡(jiǎn)單、能獨(dú)立生活的原核微生物。UU形成的菌落很小，需放大200倍才能觀察到，故又被稱為 T株(tiny strain)。自1954年Shepard從非淋球菌性尿道炎(nongonococcal urethritis，NGU)男性患者的尿道首次分離到 UU［1］，并把它與人類疾病聯(lián)系在一起以來，各國學(xué)者對(duì)UU的研究就從未間斷過。

1 UU與NGU、不孕不育、新生兒發(fā)病率的關(guān)系

1.1 與NGU的關(guān)系 UU與NGU有關(guān)，且有可能是致病原之一。NGU患者的UU感染率高于非NGU患者的UU感染率［2-3］，且感染了UU的NGU患者比非NGU患者含有更高的UU濃度［4］。同時(shí)，與有多個(gè)性伙伴的 NGU患者人群相比，這種相關(guān)性在僅有少數(shù)性伙伴的人群中表現(xiàn)得更顯著［5］，且與生物群別有關(guān)系［3-5］。此外，UU與附睪炎、賴特爾病、尿路結(jié)石等疾病相關(guān)［6-7］。

1.2 與不孕不育的關(guān)系 在對(duì)不孕不育夫婦的病因排查過程中，支原體培養(yǎng)(包括UU和人型支原體)和鑒定已是一項(xiàng)重要檢查。UU與不孕不育的相關(guān)性從20世紀(jì)70年代開始被討論，目前 UU引起男性不育已得到廣泛認(rèn)同［8-10］。Wang等人建立的小鼠模型證明，UU可以引起精子形態(tài)改變及精子的死亡，導(dǎo)致男性不育［9］。Xia等人認(rèn)為UU可以破壞精子質(zhì)膜的完整性［10］。Zhang等人發(fā)現(xiàn)，感染 UU的精液白細(xì)胞含量顯著升高，并認(rèn)為氧化壓力是導(dǎo)致UU對(duì)精子形態(tài)產(chǎn)生影響的原因［8］。針對(duì)UU進(jìn)行抗生素治療后，宿主的精子動(dòng)力、質(zhì)量和形態(tài)得到明顯改善［11-12］。與此相對(duì)應(yīng)的，UU是否與女性不孕有關(guān)則一直未能有統(tǒng)一的結(jié)論。從女性的宮頸、子宮內(nèi)膜［13］、羊水［14］等均曾分離到UU，說明UU可以通過女性的生殖道上行并定植于這些生殖器官。但是Günyeli等人通過ELISA檢測(cè)宮頸、尿液中的UU抗體發(fā)現(xiàn)，這些支原體在不孕不育患者及正常生育者的感染率并沒有區(qū)別。因此，他們認(rèn)為除非有明確的癥狀，否則不應(yīng)常規(guī)性對(duì)不孕不育女性進(jìn)行這些病原體的篩查［15］。

1.3 孕期感染UU對(duì)生育結(jié)果及新生兒發(fā)病率的影響 UU是早產(chǎn)孕婦的羊水中最常檢測(cè)到的微生物。Gerber等抽取254名排除了高血壓、子宮機(jī)能不全、胎盤前置、子宮內(nèi)生長受抑等疾病的15～17周孕婦的羊水，使用PCR檢測(cè)羊水中的UU，發(fā)現(xiàn)UU陽性的比UU陰性的產(chǎn)婦的早產(chǎn)的發(fā)生率要高［16］。Kasper等人發(fā)現(xiàn)，羊水中UPA感染與組織學(xué)絨毛膜羊膜炎、胎膜早破、早產(chǎn)、新生兒早期敗血癥、支氣管肺泡發(fā)育不良等有關(guān)，且濃度越高相關(guān)性越強(qiáng)［17］。Wonodi等人對(duì)小于33周早產(chǎn)兒氣管和鼻咽部抽取物進(jìn)行UU檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)UU感染的早產(chǎn)兒發(fā)生壞死性結(jié)腸炎的概率是未感染UU 的早產(chǎn)兒的 2.2 ～3.3 倍［18］。這些研究說明，UU是與絨毛膜羊膜炎、早產(chǎn)、胎膜早破、新生兒發(fā)病率有相關(guān)關(guān)系的。羊水中的UU是由定植于母體生殖道的UU上行，然后通過胎盤屏障而來的。這種上行能力可以理解為UU的一種致病能力。

2 UU的致病機(jī)制

UU具有一定的定植能力，可以定植于成人泌尿生殖道或嬰兒呼吸道的粘膜表面。UU具有一定的粘附力，可以粘附于宿主的紅細(xì)胞、白細(xì)胞、精子和尿道上皮細(xì)胞［6］。目前，UU的致病機(jī)制尚不明確，許多研究者從UU基因組信息分析UU可能存在的致病因子或致病島，對(duì)其進(jìn)行了闡述。

2.1 UU潛在的致病因子和致病島

2.1.1 磷脂酶 A1、A2、C、D(PhospholipaseA1，and A2，C，D)DeSilva等發(fā)現(xiàn)，在UU的血清型 3、4、8 中存在磷脂酶 A1、A2、C 活性［19-21］。但Paralanov等人對(duì)14種UU血清型的全基因測(cè)序結(jié)果分析，認(rèn)為UU的基因組中并不存在編碼磷脂酶A1、A2、C的基因，但是存在編碼磷脂酶D的基因，因此，相比于磷脂酶A1、A2、C，磷脂酶D更有可能是與致病相關(guān)的因子［22］。當(dāng)UU感染羊水或胎盤時(shí)，活化的磷脂酶可以產(chǎn)生游離花生四烯酸，激活前列腺類物質(zhì)的合成，從而可能導(dǎo)致早產(chǎn)［23］。

2.1.2 IgA蛋白酶 IgA蛋白酶曾被認(rèn)為是UU引起宿主致病的最主要的潛在致病因子之一，可以通過降解 IgA，逃避黏膜的免疫防護(hù)［24］。在哺乳類動(dòng)物的免疫系統(tǒng)中，粘膜表面的最基本的防御機(jī)制就是分泌免疫球蛋白IgA抗體。當(dāng)IgA抗體被IgA蛋白酶破壞時(shí)，機(jī)體的防御機(jī)制就遭到了破壞。Kilian M等在UU中檢測(cè)到了IgA蛋白酶活性。但是Paralanov等人對(duì)14種UU血清型的全基因測(cè)序結(jié)果分析，卻沒有找到編碼IgA蛋白酶的基因［22］。因此，UU中是否存在著IgA蛋白酶有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.1.3 核酸酶(Nucleases) 在一些微生物中曾有報(bào)道核酸酶為一潛在的致病因子［25］。解脲支原體是一類能從外界環(huán)境中攝取核苷酸幫助自身合成DNA和RNA的微生物，有可能含有隱蔽的有致病力的核酸酶。UU中含有核酸酶基因，因此進(jìn)一步對(duì)其致病性加以分析具有一定的價(jià)值。

2.1.4 脲酶 UU通過代謝尿素產(chǎn)生能量，分泌氨，在體內(nèi)以NH4+的形式存在，后者能引起細(xì)胞間質(zhì)壞死和纖毛損傷，同時(shí)能使磷酸酶鹽和磷酸鈣鹽形成結(jié)晶，促進(jìn)尿路結(jié)石的形成［26］。UU的這個(gè)特性也被廣泛應(yīng)用于UU的培養(yǎng)鑒定中。

2.1.5 假定 O-唾液酸糖蛋白酶(Putative O-sialoglycoprotein peptidase) 14株UU血清型標(biāo)準(zhǔn)株中有11株(除了血清型2、8、10)含有注釋為O-sialoglycoprotein endopeptidase的基因。一些含有該酶的細(xì)菌，可以破壞的人類紅細(xì)胞血型糖蛋白A［27］。而含有該酶的溶血曼桿菌(Mannheimia haemolytica)在人類細(xì)胞的裂解靶位，是增白細(xì)胞蛋白 CD43、祖細(xì)胞限制抗原CD34、透明質(zhì)酸受體CD44及常見的白細(xì)胞抗原酪氨酸磷酸酶CD45類分子［27］。Abdullah等人則認(rèn)為，該酶在宿主的潛在靶蛋白是粘膜上皮細(xì)胞或是巨噬細(xì)胞表面的唾液酸糖蛋白［27］。假設(shè)UU的假想O-sialoglycoprotein peptidase蛋白酶也可以裂解這些靶蛋白，則這有可能是UU逃避宿主免疫系統(tǒng)，定植于宿主體內(nèi)，進(jìn)而感染宿主的致病機(jī)制［22］。

2.1.6 UU146-UU170 基因片段 Momynaliev等對(duì)血清型3的全基因組序列進(jìn)行分析，利用基因芯片的方法篩選出致病性UU株和非致病性UU株的差異基因，并經(jīng)過生物信息學(xué)分析，UU146-UU170的基因大小、毗連基因的特征及該片段基因的功能等方面均符合作為致病島的條件，因此認(rèn)為UU146-UU170很有可能為UU潛在的與致病相關(guān)的基因片段，是UU的一個(gè)候選致病島(a putative pathogenicity island，PAI)［28］。黃珺等人通過檢測(cè)不孕不育患者的UU株和正常健康者UU株的PAI陽性率，并對(duì)UU株進(jìn)行生物分群，認(rèn)為該P(yáng)AI單獨(dú)存在不能改變UU對(duì)不孕不育的致病力，但可能為與UU生物2群相關(guān)的致病因子［29］。

2.1.7 MBA(Multiple Banded Antigen)超級(jí)家族 UU進(jìn)行血清型分型主要依據(jù)表面抗原，就是多帶抗原MBA。MBA是一群表面蛋白家族成員，由一個(gè)N-端保守結(jié)構(gòu)域和一個(gè)C-端可變結(jié)構(gòu)域組成。保守結(jié)構(gòu)域含有一個(gè)信號(hào)肽、脂蛋白結(jié)合位點(diǎn)和跨膜結(jié)構(gòu)域?？勺兘Y(jié)構(gòu)域中含有許多重復(fù)序列。MBA可以被1、2、6 Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)識(shí)別，誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞因子、NF-κB 和抗體［30］。而 UU為逃避機(jī)體的這種免疫反應(yīng)，很可能改變MBA的可變結(jié)構(gòu)域(比如改變MBA基因的重復(fù)序列的數(shù)量)。另外，MBA可以隨著鄰近基因而變化［28］。它在體外經(jīng)歷高頻變異，在侵襲性強(qiáng)的菌株體外還展現(xiàn)出大小的變異，提示抗原大小的變異可能是UU逃避宿主防御的另一個(gè)機(jī)制［24，31］。UU 的血清型中有多個(gè) MBA 基因，有些含有一種MBA類型的多種拷貝。這些研究表明，MBA和MBA同源基因可能是UU最主要的致病因子之一。

2.1.8 巨噬細(xì)胞感染突變蛋白(Macrophage infection mutant protein，MimD) 海洋分支桿菌(Mycobacterium marinum)能夠在巨噬細(xì)胞中生存并復(fù)制，是魚、兩棲動(dòng)物和人類的病原體。使海洋分支桿菌能在宿主巨噬細(xì)胞中生存并復(fù)制的，是一個(gè)命名為MimD的假想蛋白突變體。UU血清型2中含有一個(gè)注釋為mimD［UUR2_0526(GenBank:ZP_03771352)］的 基 因(183aa)，與海洋分支桿菌的 mimD基因(731aa)比較，有179個(gè)氨基酸達(dá)到了40%的一致性和68%的相似性［22］。因此，在將來UU潛在致病基因的研究中，mimD基因是值得進(jìn)一步深入探索的基因。

2.1.9 有利于UU在不利環(huán)境中生存的基因細(xì)菌可以產(chǎn)生一些物質(zhì)，比如細(xì)菌素(變形鏈球菌產(chǎn)生變鏈素)、H2O2等，抑制與其同處一個(gè)環(huán)境的其它細(xì)菌，從而提升生存競(jìng)爭(zhēng)力。UU血清型13含有兩個(gè)對(duì)變鏈素具有免疫性的基因，即mutE和mutG［32］。另外，在UU生物1群所有血清型菌株中有一個(gè)類似于編碼谷胱甘肽過氧化物酶的基因，生物2群所有血清型菌株中含有一個(gè)類似于編碼過氧化物氧化還原酶的基因。這些基因有利于UU抵抗氧化應(yīng)激的壓力或共生于粘膜表面的其它細(xì)菌所產(chǎn)生的細(xì)菌素的傷害［22］。同時(shí)，在所有UU標(biāo)準(zhǔn)菌株中還存在硫氧還蛋白還原酶系統(tǒng)。這種系統(tǒng)曾被認(rèn)為是支原體的自我排毒系統(tǒng)，免受自身代謝產(chǎn)生的氧化物的侵害［33］。這些基因的存在，有可能是UU菌株具有致病潛力的原因之一。

3 與UU致病性相關(guān)的一些因素

3.1 UU的血清型和生物群 1980年Lin等人將 UU分成了14種血清型［34］。Razin等人利用DNA-DNA雜交試驗(yàn)、限制性內(nèi)切酶裂解DNA、聚丙烯酰胺凝膠電泳等試驗(yàn)對(duì)UU的14種血清型進(jìn)行分析后認(rèn)為，可以將UU分為生物1群和生物2群［35］。Kong等人分析14種血清型的系統(tǒng)親緣關(guān)系后，將血清型1、3、6、14歸類為生物 1 群，血清型 2、4、5、7、8、9、10、11、12和13歸類為生物2群［36］。由于兩個(gè)生物群之間DNA的相似度少于60%，許多學(xué)者提出將生物1群命名為U.parvum(UPA)，生物2群命名為 U.urealyticum(UUR)［36-41］。

3.2 UU血清型與致病性的關(guān)系 自UU被分為14種血清型后，各國學(xué)者通過大量的流行病學(xué)研究，討論著血清型與疾病之間的聯(lián)系，試圖找到特定血清型與某種疾病之間的聯(lián)系或是具有強(qiáng)致病性的血清型。與其它血清型相比，血清型4與尿道炎及習(xí)慣性流產(chǎn)之間的相關(guān)性更強(qiáng)［42-46］。在患有呼吸窘迫綜合征的早產(chǎn)兒和正常分娩的新生兒體內(nèi)，從前者分離的UU血清型4、7、8的滴度要明顯高于后者的，而血清型3、6的滴度在這兩者沒有區(qū)別。葉南圓等人整理國內(nèi)有關(guān)Uu血清學(xué)分型的研究和報(bào)道，選擇具有完整性和有效性的文章中的數(shù)據(jù)進(jìn)行血清型聚類分析，認(rèn)為:血清1、3、4型的致病力明顯強(qiáng)于其它幾型［47］。

另有學(xué)者認(rèn)為血清型與疾病之間并不存在特殊的相關(guān)性，各種血清型的致病性強(qiáng)弱并無區(qū)別。Robertson等人發(fā)現(xiàn)，從自然流產(chǎn)兒組織及NGU體內(nèi)分離的UU與無癥狀攜帶者體內(nèi)分離的UU相比較，血清型分布并無區(qū)別［48］。Xiao等對(duì)多地區(qū)進(jìn)行大樣本(1061株UU)取材，分析后認(rèn)為UU血清型分布與疾病之間并無相關(guān)性［49］。

在比較UU各血清型致病性強(qiáng)弱的研究中存在許多問題。如一些用小樣本量得到的研究結(jié)果并不十分可靠，一種UU可以與多種抗體產(chǎn)生交叉反應(yīng)而導(dǎo)致結(jié)果的不可重復(fù)，取材部位的不同導(dǎo)致結(jié)果的不一致等。另外，早期研究中所使用的各種培養(yǎng)法［44，50-52］及血清學(xué)間接抗體檢測(cè)法具有低效性和不精確性的缺點(diǎn)，常常會(huì)產(chǎn)生可變的、前后矛盾的結(jié)果。最新的分型方法，如 real-time PCR［53］等結(jié)果清晰、可靠，對(duì)相關(guān)的研究具有較高的參考價(jià)值。

3.3 UU生物群與致病性的關(guān)系 在一些人群，體內(nèi)可以同時(shí)分離到兩種生物群，即UPA和UUR。從宮頸發(fā)生鱗狀上皮內(nèi)病變的女性患者的陰道后穹窿處分泌物、宮外孕患者的輸卵管內(nèi)膜和宮頸分泌物、不育男性的精液等分離出的 UU，均以 UUR為主［54-56］。且感染了UUR的輸卵管發(fā)生纖毛粘附和脫落的概率高達(dá)90%，而UPA僅10%［55］。感染UUR的精液的體積、形態(tài)正常的精子比例、活力精子的比例均要低于感染了UPA的精液［56］。因此，許多學(xué)者認(rèn)為:UPA為寄生于泌尿生殖道的正常菌群，而UUR則可能為具有致病力的支原體。

3.4 UU的濃度與UU致病性的關(guān)系 UU濃度表示方法有以UU在瓊脂培養(yǎng)基生長形成的菌落來計(jì)算的菌落形成單位(CFU)，和以UU在液體培養(yǎng)基中的代謝活力為指標(biāo)的顏色變化單位(CCU)，以及用分子生物方法檢測(cè)的DNA濃度(copies/μl或 copy/g)。

Li等人認(rèn)為，UU血清型3對(duì)小鼠生殖道的致病力隨濃度不同而改變，當(dāng) UU＞106 copy/g 時(shí)，它的感染能力顯著增強(qiáng)［57］。Randelovi?等人認(rèn)為，高濃度的UU定植(UU≥104CFU)可能是引起胎膜早破的危險(xiǎn)因素［58］。UU的濃度越高致病力越強(qiáng)，但對(duì)于不同的疾病其閾值可能不同的。

3.5 宿主的免疫力與UU引起疾病的關(guān)系UU作為一種病原微生物，其致病性并不強(qiáng)，人類完善的免疫反應(yīng)限制了粘附于粘膜表面的UU向外侵襲和擴(kuò)散。當(dāng)宿主的免疫力低下或菌群失調(diào)時(shí)，UU對(duì)宿主的致病性得以體現(xiàn)。感染了UU，在低丙球蛋白血癥患者身上可表現(xiàn)為慢性呼吸道感染、關(guān)節(jié)炎，在早產(chǎn)兒身上表現(xiàn)為各種侵襲性疾?。?］。早產(chǎn)兒免疫力低下，UU可能通過改變其系統(tǒng)或局部的免疫反應(yīng)，破壞腸粘膜，導(dǎo)致壞死性結(jié)腸炎，這些患兒的臍帶血 IL-1β和IL-6含量高于未感染UU的患兒［18］。UU可以與甘露糖結(jié)合凝集素(mannose-binding lectin，MBL)結(jié)合，因此血清中缺少M(fèi)BL的人可能更易患UU感染相關(guān)的疾病［59］。此外，UU的定植也與宿主免疫抑制有關(guān)［60］。

4 結(jié)語與展望

綜上所述，國內(nèi)外有關(guān)UU的致病性規(guī)律的報(bào)道結(jié)果并不完全一致，UU的致病性由致病因子或致病島、生物群、血清型、濃度及宿主自身的免疫力等多種因素決定。UU的致病機(jī)制至今尚未明確，潛在的致病因子或致病島很可能成為解釋UU致病機(jī)制的關(guān)鍵，值得進(jìn)一步深入研究。

流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明，通過比較UU不同血清型或生物群和特定疾病類型之間的聯(lián)系，結(jié)果各異，始終無法統(tǒng)一。多位點(diǎn)序列分型(multilocus sequence typing，MLST)是一種基于核酸序列測(cè)定的分型方法。該法操作簡(jiǎn)單，結(jié)果能快速得到并且便于不同實(shí)驗(yàn)室的比較，已經(jīng)用于多種細(xì)菌的流行病學(xué)監(jiān)測(cè)和進(jìn)化研究，有望成為新的UU分型方法。除了從流行病學(xué)角度分析外，還可以進(jìn)行體外試驗(yàn)，如將待選的致病因子或致病島用逆轉(zhuǎn)錄載體表達(dá)至人宮頸、陰道上皮細(xì)胞系，觀察細(xì)胞病變情況(如細(xì)胞的凋亡、形態(tài)學(xué)改變、周期變化等)，從而進(jìn)一步進(jìn)行UU的致病性研究。

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