γ干擾素在非結(jié)核分支桿菌感染中的作用研究進(jìn)展

邱佳熠，王春芳*，錢愛東,2*

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院 吉林長春 130118；2.動物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 吉林長春 130118)

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γ干擾素在非結(jié)核分支桿菌感染中的作用研究進(jìn)展

邱佳熠1，王春芳1*，錢愛東1,2*

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院 吉林長春 130118；2.動物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 吉林長春 130118)

非結(jié)核分支桿菌是指除結(jié)核分支桿菌復(fù)合群與麻風(fēng)分支桿菌以外的其他分支桿菌。非結(jié)核分支桿菌廣泛分布在土壤、水和自然環(huán)境中，研究人員發(fā)現(xiàn)非結(jié)核分支桿菌能夠嚴(yán)重危害人類的健康。IFN-γ是一種具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤等作用的細(xì)胞因子，在非結(jié)核分支桿菌感染過程中起著重要的作用。論文就IFN-γ在非結(jié)核分支桿菌感染中起到的作用做一綜述。

非結(jié)核分支桿菌；結(jié)核分支桿菌；γ干擾素；巨噬細(xì)胞

結(jié)核病(Tuberculosis,TB)是一種伴隨人類歷史較長的慢性傳染病。研究表明，最早被結(jié)核分支桿菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)感染的人可以追溯到7萬年前。病原為了長期存活，與機(jī)體保持著一種“共生”狀態(tài)，其中10%的感染者會發(fā)展為活動性疾病，其余的則無明顯臨床癥狀，體內(nèi)長期攜帶結(jié)核分支桿菌。2014年，全球有960萬人被確定為結(jié)核分支桿菌感染，其中大約150萬人死亡，死亡人數(shù)中有40萬人是艾滋病病毒陽性患者。

長期以來，人們認(rèn)定結(jié)核分支桿菌為分支桿菌屬中重要的病原體。不斷的深入研究后，研究人員認(rèn)為除了結(jié)核分支桿菌外，非結(jié)核分支桿菌(Nontuberculousmycobacterium，NTM)也嚴(yán)重危害人類的健康。非結(jié)核分支桿菌是指除結(jié)核分支桿菌復(fù)合群與麻風(fēng)分支桿菌以外的其他分支桿菌。非結(jié)核分支桿菌在土壤、水和自然環(huán)境中是無處不在的，且種類繁多，在臨床上的感染率檢出率極高。目前，有關(guān)非結(jié)核分支桿菌感染的病例在全球范圍內(nèi)逐漸增加[1]。非結(jié)核分支桿菌屬于條件性致病菌，經(jīng)常影響有一定程度免疫抑制的人群，多發(fā)于艾滋病患者、人類免疫缺陷病毒(HIV)感染者及白血病患者。在歐美國家的艾滋病患者中，有25%～50%的人會并發(fā)NTM感染。非結(jié)核分支桿菌感染發(fā)病后，機(jī)體會產(chǎn)生類結(jié)核樣病變，并且對抗結(jié)核類藥物耐藥，對非結(jié)核分支桿菌的研究有利于人類對結(jié)核病的控制。高德杰等研究發(fā)現(xiàn)，NTM中的母牛分支桿菌(微卡)能夠提高潛伏性結(jié)核患者的先天性免疫水平，尤其是使CD4+T細(xì)胞比例升高并且可以有效的維持，從而預(yù)防潛伏性結(jié)核感染的發(fā)病。近年來的研究表明[2-5]，γ干擾素(IFN-γ)在非結(jié)核分支桿菌感染中有著重要作用，因此，本文將對IFN-γ及在非結(jié)核分支桿菌感染中的研究進(jìn)展做一綜述。

1 IFN-γ的產(chǎn)生及功能

干擾素(interferon，IFN)分為兩種類型，分別為Ⅰ型干擾素和Ⅱ型干擾素，Ⅰ型干擾素至今已發(fā)現(xiàn)6種，Ⅱ型干擾素只有IFN-γ 1種。γ干擾素(interferon gamma，IFN-γ)是一種具有免疫調(diào)節(jié)、抗病毒等作用的細(xì)胞因子，主要是由自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)與活化的T細(xì)胞產(chǎn)生。除此之外，巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞與樹突狀細(xì)胞(DC細(xì)胞)也能夠分泌產(chǎn)生IFN-γ[6]。

CD4+輔助性T細(xì)胞(CD4 helper cells, Th)是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的一個核心要素，它們保護(hù)生物體免受病原體的侵害。在不同的條件下，CD4+T細(xì)胞能分化為具有特定功能的不同亞群，如Th1、Th2等。IFN-γ是Th1型細(xì)胞反應(yīng)標(biāo)志性的細(xì)胞因子，在機(jī)體的細(xì)胞免疫中發(fā)揮著重要的作用。①IFN-γ可以活化巨噬細(xì)胞，使巨噬細(xì)胞的殺傷功能得到激活。②IFN-γ可以抑制由病毒引起的腫瘤中病毒的繁殖，并且可以作用于細(xì)胞膜，抑制腫瘤細(xì)胞增殖分化，同時還會刺激機(jī)體的免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞的殺傷能力，從一定程度上可以抑制腫瘤的生長[7]。③IFN-γ可以促進(jìn)主要組織相溶性復(fù)合體(MHC)Ⅰ類分子的合成，并且可以調(diào)控MHCⅠ類分子抗原呈遞和抗原多肽加工過程，同時可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞與樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄因子CⅡTA(classⅡ transactivator, CⅡTA)從而實(shí)現(xiàn)對MHC Ⅱ類分子參與的抗原呈遞過程的調(diào)控。

2 IFN-γ在抗結(jié)核分支桿菌感染中的作用

巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞引起的先天免疫反應(yīng)是防御結(jié)核分支桿菌進(jìn)入機(jī)體的第一道屏障。體內(nèi)的巨噬細(xì)胞活化后，才具有吞噬MTB的作用。IFN-γ可以促進(jìn)單核細(xì)胞前體增殖分化為單核細(xì)胞，促進(jìn)巨噬細(xì)胞的激活，從而使巨噬細(xì)胞獲得殺滅MTB的能力。IFN-γ能夠促進(jìn)T細(xì)胞的增殖與分化。研究證實(shí)，在人類抗結(jié)核感染中CD4+T細(xì)胞發(fā)揮著重要的作用。由CD4+T細(xì)胞分化的Th1亞群可以直接分泌IFN-γ，白介素2(IL-2)等細(xì)胞因子，能夠促進(jìn)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的殺傷作用，活化巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞清除MTB的能力。Th 17細(xì)胞產(chǎn)生的IL-17可以促進(jìn)中性粒細(xì)胞的增殖和IFN-γ分泌，協(xié)同Th1細(xì)胞對抗MTB感染[8]。研究表明，IFN-γ能夠誘導(dǎo)Th0細(xì)胞向Th1細(xì)胞分化，增強(qiáng)免疫應(yīng)答，形成良性循環(huán)，促進(jìn)MTB的清除。與Th1和Th17的保護(hù)功能相反，Th2細(xì)胞分泌的IL-4和IL-10等細(xì)胞因子，能夠抑制Th1型細(xì)胞因子如IFN-γ的產(chǎn)生，使巨噬細(xì)胞的激活受到抑制，巨噬細(xì)胞的能力降低，從而削弱其對MTB的清除能力，抑制Th1反應(yīng)。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)分泌的IL-10和β生長轉(zhuǎn)化因子(TGF-β)可以抑制Th1和Th17的生成與功能，從而抑制MTB的清除。IFN-γ在結(jié)核性肉芽腫的形成過程中起著關(guān)鍵作用，在肉芽腫免疫中對大多數(shù) MTB 感染者發(fā)揮保護(hù)性免疫作用[9]?？偟膩碚f，IFN-γ在結(jié)核病中主要起著活化巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)Th1反應(yīng)的作用。

3 IFN-γ在抗非結(jié)核分支桿菌感染中的作用

NTM侵入機(jī)體后，其致病過程與結(jié)核桿菌相似，主要在巨噬細(xì)胞內(nèi)復(fù)制，并且參與和操控機(jī)體的免疫系統(tǒng)。巨噬細(xì)胞吞噬一部分NTM后，DC細(xì)胞攝取NTM后逐漸成熟，并且釋放大量的IL-12誘導(dǎo)Th1細(xì)胞反應(yīng)，促進(jìn)IFN-γ的分泌。未被清除的NTM可以進(jìn)入機(jī)體的其他器官和淋巴結(jié)，機(jī)體受到NTM刺激產(chǎn)生多種細(xì)胞因子，激活體內(nèi)的自然殺傷淋巴細(xì)胞并誘導(dǎo)其分泌IFN-γ。Th1細(xì)胞與自然殺傷細(xì)胞分泌的IFN-γ可能在NTM感染中起到重要作用。研究表明，感染NTM數(shù)周內(nèi)，機(jī)體發(fā)生CD4+T細(xì)胞介導(dǎo)的IFN-γ抗原特異性免疫反應(yīng)[10]。在鳥分支桿菌感染模型中，機(jī)體可以識別受體導(dǎo)致腫瘤壞死因子α(TNF-α)和IL-12的產(chǎn)生，從而激活CD4+T細(xì)胞和IFN-γ的分泌[2]。IFN-γ通過其自身細(xì)胞表面受體的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)控制一些重要基因的表達(dá)，在小鼠分支桿菌病中，IFN-γ作用于T細(xì)胞，通過對T細(xì)胞凋亡易感性與凋亡信號的水平的調(diào)節(jié)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[11]。而在鳥分支桿菌感染小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，IFN-γ能夠誘導(dǎo)免疫相關(guān)的GTP酶lrgm1，保護(hù)成熟的效應(yīng)CD4+T細(xì)胞免受IFN-γ誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡[3]。NTM感染中，IFN-γ能夠增強(qiáng)機(jī)體Th1細(xì)胞反應(yīng)，保護(hù)CD4+T細(xì)胞免受凋亡，而CD4+T細(xì)胞受到刺激可以分泌更多的IFN-γ，形成良性循環(huán)。

NTM侵入機(jī)體后，先天免疫作為保護(hù)機(jī)體的第一道屏障，巨噬細(xì)胞將NTM吞噬形成吞噬小體，直接殺傷NTM，還可以通過誘導(dǎo)自身凋亡來實(shí)現(xiàn)對NTM的清除。但是另一部分NTM能夠抑制吞噬體的酸化，避免溶酶體的融合，進(jìn)而逃避巨噬細(xì)胞的吞噬。IFN-γ可以促進(jìn)單核細(xì)胞前體增殖分化為單核細(xì)胞，促進(jìn)巨噬細(xì)胞的激活，使巨噬細(xì)胞表達(dá)更多的MHCⅡ類分子和一氧化氮，促進(jìn)吞噬體與溶酶體融合，從而使巨噬細(xì)胞獲得殺滅NTM的能力。IFN-γ能夠活化巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力，有助于機(jī)體內(nèi)NTM的清除。

在感染NTM的患者體內(nèi)，IFN-γ的分泌量比健康人體內(nèi)的多[12]，并且由IFN-γ誘導(dǎo)的趨化因子CXCL10分泌量也增多[4]，攜帶IFN-γ抗體的患者會削弱IFN-γ的信號，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的播散性感染[13-14]。研究發(fā)現(xiàn)，抗IFN-γ中和抗體(Neutralizing anti-interferon-γ autoantibody, nAIGA)相關(guān)的免疫缺陷是一種新興的全球醫(yī)療問題，Chi C Y等在46例成人播散性NTM感染中，發(fā)現(xiàn)了45例與nAIGA免疫缺陷有關(guān)的病例[15]?？笽FN-γ中和抗體的存在對播散性NTM患者有影響[16-17]，并且可以完全阻斷IFN-γ的激活和IFN-γ/IL-12信號通路[18]。IFN-γ與受體結(jié)合，能夠激活JAK-STAT信號通路。IL-12的生物學(xué)功能主要由受體介導(dǎo)，IL-12受體主要在樹突狀細(xì)胞表達(dá)，觸發(fā)這種受體，也能夠激活JAK-STAT信號通路。JAK-STAT信號通路在免疫應(yīng)答初期，能夠誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ，并且促進(jìn)CD4+T細(xì)胞分化為效應(yīng)Th1細(xì)胞。IFN-γ/IL-12信號通路是殺滅細(xì)胞內(nèi)分支桿菌的重要途徑[19-20]，IFN-γ/IL-12信號通路也控制其他細(xì)胞內(nèi)病原體的反應(yīng)，包括沙門菌，莢膜組織胞漿菌和其他一些細(xì)菌病毒。然而，大約一半播散性非結(jié)核分支桿菌病患者并沒有發(fā)現(xiàn)這種信號通路存在缺陷。以上研究表明，IFN-γ在NTM感染過程中能夠增強(qiáng)免疫應(yīng)答的作用，IFN-γ/IL-12信號通路能夠清除細(xì)胞內(nèi)的NTM，從而保護(hù)機(jī)體免受NTM感染，而IFN-γ的缺乏會導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生嚴(yán)重的播散性NTM感染。研究證實(shí)，IFN-γ可以通過影響內(nèi)吞途徑，從而改變吞噬小體的活性[21]，分支桿菌感染導(dǎo)致巨噬細(xì)胞吞噬體無法與溶酶體融合，并且影響炎性細(xì)胞因子IFN-γ等的分泌。黃瑛等[22]研究了IFN-γ對吞噬體轉(zhuǎn)換和細(xì)胞因子反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)在人類巨噬細(xì)胞感染恥垢分支桿菌后，IFN-γ不僅能夠促進(jìn)溶酶體成熟同時可以增加促炎細(xì)胞因子IL-1β的分泌，隨后可以激活NF-kB信號通路。在NTM感染過程中，IFN-γ能夠促進(jìn)溶酶體的成熟，使其與巨噬細(xì)胞結(jié)合，有效清除體內(nèi)的NTM。

4 小結(jié)與展望

NTM感染后，機(jī)體會發(fā)生一系列免疫反應(yīng)，IFN-γ能夠促進(jìn)溶酶體的成熟，活化巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)Th1細(xì)胞反應(yīng)，IFN-γ/IL-12信號通路能夠有效清除體內(nèi)NTM，這些現(xiàn)象表明IFN-γ在非結(jié)核分支桿菌感染中起著重要的調(diào)節(jié)作用。NTM引起的肺病患者體內(nèi)，受損的IFN-γ反應(yīng)可以作為肺NTM感染預(yù)后不良的指標(biāo)。多種因素可能會導(dǎo)致NTM感染的易感性，包括NK細(xì)胞缺陷，細(xì)胞因子釋放過程受損[23]和單核巨噬細(xì)胞的缺失[24]。但是在非結(jié)核分支桿菌感染過程中，NK細(xì)胞與其他細(xì)胞因子在機(jī)體內(nèi)起到的相關(guān)免疫學(xué)作用還需要進(jìn)一步研究。近幾年來，臨床發(fā)現(xiàn)的非結(jié)核分支桿菌感染病例逐漸增多，目前尚無治療NTM的特效藥，治療難度增加。值得慶幸的是，抗CD20(利妥昔單抗)能夠緩解由于抗IFN-γ中和抗體存在引起的播散性NTM疾病的癥狀[25]。我們相信，經(jīng)過科學(xué)家的不斷努力，人類一定可以研究出預(yù)防和治療非結(jié)核分支桿菌病的有效方法。

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Progress on Interferon-gamma in NontuberculousMycobacteriumInfection

QIU Jia-yi1, WANG Chun-fang1, QIAN Ai-dong1,2
(1.CollegeofAnimalScienceandTechnology,JilinAgriculturalUniversity,Changchun，Jilin,130118,China; 2.KeyLaboratoryofAnimalProduction,ProductQualityandSecurity,MinistryofEducation,Changchun，Jilin,130118,China)

Nontuberculous mycobacteria are a series of mycobacteria exceptMycobacteriumtuberculosiscomplex andMycobacteriumlepra. Nontuberculous mycobacteria are ubiquitous in soil, water and natural environment. Researchers found that nontuberculous mycobacteria do harm to human life and health seriously. IFN-γ is a kind of cytokine which has the effects of immunoregulation and anti-tumor, and plays important roles in nontuberculousMycobacteriuminfection. This article made a summary on the function of IFN-γ in nontuberculousMycobacteriuminfection.

NontuberculousMycobacterium;Mycobacteriumtuberculosis; IFN-γ; macrophage

2016-12-04

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31302124，31272566);吉林省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(JJKH20170315KJ)

邱佳熠(1992-)，女，吉林吉林人，碩士研究生，主要從事分子免疫學(xué)研究。 *通訊作者

S852.618

A

1007-5038(2017)06-0071-03