單增李斯特菌與細胞自噬

管成康+管帥

摘 要：單增李斯特菌感染機體后在多種毒力因子的作用下可致李斯特病的發(fā)生。為了抵御LM的感染，在感染初期宿主細胞啟動自噬系統(tǒng)抑制LM的增殖，細胞自噬的過程是在自噬相關蛋白的作用下完成的，LM誘導的自噬與LM的溶血素O和宿主細胞的NOD1有關。靶向LM的自噬至少有2種途徑：一種是細菌成分LLO和Ub-p62-LC3，另一種是識別細菌的侵入過程路徑NOD1-Atg16L-LC3。一旦LM在細胞質(zhì)中開始增殖，在磷脂酶A和肌動蛋白A的作用下就可以逃脫自噬。

關鍵詞：單增李斯特菌；細胞自噬；溶血素O；宿主細胞

中圖分類號：R392 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.024

產(chǎn)單核細胞李斯特菌（Lisetria monocytogenes，LM）簡稱“單增李斯特菌”，是李斯特氏菌屬的最重要病原菌， 人獸共患李斯特菌，屬于細胞內(nèi)寄生的革蘭氏陽性桿菌，主要通過食用被LM污染的食品感染，比如未經(jīng)高溫消毒的乳制品和未煮熟的肉類，引發(fā)人的腦膜炎、發(fā)熱性敗血性胃腸炎、孕婦母嬰和圍產(chǎn)期感染。為了抵御LM的感染，宿主細胞啟動先天免疫系統(tǒng)防御，細胞自噬就是其中的一道防線。

1 LM的致病過程和毒力因子

單增李斯特菌的致病過程是在多種毒力因子的作用下完成的，毒力因子主要包括內(nèi)化素、溶血素O、磷脂酰肌醇特異性磷脂酶和肌動蛋白聚合蛋白A（Actin polymerzing protein A，ActA）等。致病過程可分為4個階段：內(nèi)化（入侵）、逃離吞噬泡、增殖和細胞間傳播。在內(nèi)化過程中，菌體表面蛋白內(nèi)化素與宿主細胞膜受體結(jié)合并相互作用，引發(fā)細胞膜對菌體的漸進包裹陷入到細胞內(nèi)，形成吞噬泡，從而完成入侵過程。為了避免被吞噬泡中的酶溶解，LM會通過李斯特菌溶血素O（Listerialisin O，LLO）和磷脂酰肌醇特異性磷脂酶的裂解作用，溶解吞噬體膜，逃逸吞噬泡進入到宿主細胞的細胞質(zhì)中，并在細胞質(zhì)中快速增殖，同時細菌依賴自身的ActA形成彗星式的尾巴推動菌體向細胞膜移動，使細胞膜形成突起，再被臨近細胞內(nèi)吞，從而完成細胞間的傳播。圖1為LM感染的過程。

2 細胞自噬

2.1 細胞自噬的概述

細胞自噬是細胞在外界環(huán)境因素（比如饑餓、低氧和微生物感染等）的影響下，對細胞內(nèi)受損的細胞器、錯誤折疊的蛋白質(zhì)或病原微生物進行降解的生物過程。細胞通過自噬可保護

其自身免受病原微生物的感染，重新獲得所必需的氨基酸、脂肪酸和核酸等營養(yǎng)物質(zhì)，維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和代謝平衡，從而使細胞在不利的生存條件下得以生存。如果細胞自噬出現(xiàn)紊亂，就可能會導致疾病的發(fā)生。

2.2 細胞自噬的方式和過程

哺乳動物的細胞自噬可分為3種主要方式：大自噬（macroautophagy）、小自噬（microautophagy）和分子伴侶介導的自噬（chaperone-mediated autophagy，CMA）。大自噬是指由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)來源的膜包繞待降解物形成自噬體，然后與溶酶體融合并降解其內(nèi)容物；小自噬是指溶酶體的膜直接包裹長壽命蛋白等，并在溶酶體內(nèi)降解；分子伴侶介導的自噬是指細胞質(zhì)內(nèi)蛋白與分子伴侶結(jié)合后被轉(zhuǎn)運到溶酶體腔中，然后被溶酶體酶消化。

我們經(jīng)常提到的自噬是指大自噬，其基本過程可分為4步：①誘導成核。在外界環(huán)境刺激下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜凹陷形成雙層膜結(jié)構，把受損的細胞器或錯誤折疊的蛋白質(zhì)包圍。②自噬小泡形成。在自噬相關蛋白（Autophagy-related，Atg）5，8，12和磷脂酰乙醇胺/微管相關蛋白1輕鏈3（microtubule-associated Protein 1 light chain 3，LC3）II的參與下，雙層膜結(jié)構不斷延伸，最終完全包裹內(nèi)容物，形成自噬小泡。③與溶酶體融合。成熟的自噬體在Atg2、Atg9及Atgl8的參與下與溶酶體融合形成自噬溶酶體。④內(nèi)容物降解。在溶酶體的作用下，自噬性溶酶體中內(nèi)容物被降解成小分子物質(zhì)并釋放到細胞質(zhì)中被細胞重新利用。圖2為大自噬的過程。

3 LM感染過程中的細胞自噬及逃避

3.1 LM誘導的自噬

自噬被認為是抵抗細胞內(nèi)微生物免疫反應的一部分，被看作機體抵御病原入侵的第二道防線，主要是通過包裹病原微生物形成吞噬體后與溶酶體融合，利用溶酶體中的酶對病原體進行降解。但是，有一些病原體能夠通過特定的機制阻止吞噬體和溶酶體的融合，從而逃避溶酶體中酶的溶解繼續(xù)生存和增殖，其中，LM就被認為是可以逃離自體吞噬細胞的病原體。

最新研究表明，LM感染宿主細胞后可誘發(fā)自噬反應，抑制野生型和DactA突變株的生長，破壞LM在細胞與細胞間的傳播，在自噬缺陷的細胞內(nèi)，感染早期LM生長加劇。一旦在細胞溶質(zhì)中開始增殖，細菌的增長率就不再改變，而且在感染早期伴隨著自噬細胞內(nèi)的細菌出現(xiàn)區(qū)域化。因此，在LM感染初期（包括細菌的內(nèi)化、打孔溶解吞噬泡和細菌釋放進入細胞質(zhì)），靶向LM的自噬限制早期細菌的生長。

自噬對抗病原的路徑包括Atg/LC3路徑、Ub-NDP52-LC3路徑、Ub-p62-LC3路徑以及NOD1/NOD2-Atg16L-LC3路徑。關于LM誘導細胞自噬路徑的研究，Meyer-Morse 等證實，在LM誘導宿主細胞發(fā)生自噬的過程中，自噬的誘導依賴LLO的表達，LLO破壞的囊泡膜的殘余物足以誘導自噬；Travassos等使用小鼠成纖維細胞證實，NOD1和ATG16招募到LM進入到質(zhì)膜的位置，LC3的陽性水平在NOD-/-小鼠胚胎成纖維細胞中遠低于在NOD+/+的成纖維細胞中，由于LLO缺陷的LM在NOD+/+和NOD-/-的細胞中都不能用LC3裝飾，提示NOD1和自噬路徑間存在著功能上的聯(lián)系。在這個聯(lián)系中，LLO破壞的質(zhì)膜成為自噬的靶點。這些結(jié)果提示靶向LM的自噬至少有兩2途徑：一種是細菌成分LLO和Ub-p62-LC3，另一種是識別細菌的侵入過程路徑NOD1-Atg16L-LC3。圖3所示為LM誘導的自噬。

3.2 LM逃避自噬的路徑

LM避免自噬主要涉及到PlcA和ActA，并且這些因子的每一個對于LM在巨噬細胞中生長都可能存在，PlcA阻止了LC3脂肪化，推測是通過阻止PI3P的形成來發(fā)揮作用的。ActA在自噬逃脫中起重要作用，內(nèi)化蛋白Inlk與穹窿體主蛋白（major vault protein，MVP）一起裝飾細菌表面來逃脫自噬的識別，Ink-MVP相互作用和肌動蛋白聚合是同一路徑的兩個過程：Inlk可招募MVP到細菌表面，隨后ActA替代Inlk，actin替代MVP來裝飾細菌阻止泛素蛋白（Ub）的招募/形成，p62的識別和LC3的招募。圖4為LM逃離自噬的策略。

4 結(jié)束語

LM在感染宿主細胞過程中，其致病過程是由多種毒力因子共同發(fā)揮作用，同時在毒力因子LLO的作用下，宿主細胞通過不用路徑在感染初期通過自噬對LM進行防御。一旦在細胞質(zhì)中開始增殖，LM通過毒力因子PlcA和ActA的作用來逃脫自噬。雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)LM誘導的細胞自噬的2條路徑和與LM逃脫自噬有關的2個毒力因子，但是LM誘導自噬的其他路徑及逃脫自噬的機理目前還不十分清楚，這也是以后科研工作者努力的方向。

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〔編輯：劉曉芳〕