瘧疾的固有免疫調(diào)節(jié)機(jī)制相關(guān)研究進(jìn)展

倪杰明 ，倪安平

(1.中國醫(yī)科大學(xué)，遼寧 沈陽 110122；2.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院檢驗(yàn)科，北京 100730)

瘧疾是一類對(duì)人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅的傳染病，瘧原蟲是其致病體，該疾病以貧血、高熱等為臨床特征，可分為紅內(nèi)期和紅外期。近年來，由于氯喹等抗瘧藥物的廣泛使用，瘧原蟲藥物轉(zhuǎn)出系統(tǒng)功能增強(qiáng)，耐藥性大大增加，給現(xiàn)階段的防治工作帶來巨大挑戰(zhàn)[1]。瘧原蟲通過子孢子抑制庫普弗細(xì)胞功能，并與肝細(xì)胞表面受體結(jié)合；原蟲進(jìn)入紅外期階段后，聚集于毛細(xì)血管后微靜脈以及肝血竇中，以此躲避抗原抗體復(fù)合物的清除，并通過缺氧環(huán)境增強(qiáng)瘧原蟲肝期感染情況；破壞的紅細(xì)胞碎片及釋放的熱休克蛋白(HSP)和瘧色素引發(fā)強(qiáng)烈的固有免疫[2-3]；在TNF-α、iNOS等的誘導(dǎo)下，單核細(xì)胞遷移至脾，由此引發(fā)的脾腫大、脾結(jié)構(gòu)的破壞等都是瘧疾的重要特征。機(jī)體初次接觸瘧原蟲后，產(chǎn)生的免疫防御即為固有免疫，其中單核巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、γδT細(xì)胞等均發(fā)揮了重要作用。此外，固有免疫反應(yīng)中的一些重要標(biāo)志物、免疫分子等都可以作為治療瘧疾的有效靶點(diǎn)。自噬是細(xì)胞內(nèi)自我降解的過程，調(diào)節(jié)和完善免疫系統(tǒng)功能，并參與降解外來抗原[4]。瘧疾免疫機(jī)制的闡述，可以為防治瘧疾和研發(fā)相關(guān)藥物、疫苗研發(fā)及臨床治療提供有效依據(jù)。本文就瘧疾中固有免疫的構(gòu)成及其調(diào)節(jié)機(jī)制和潛在靶點(diǎn)展開綜述。

1 單核巨噬細(xì)胞

單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)包括外周循環(huán)的單核細(xì)胞以及組織內(nèi)的巨噬細(xì)胞，單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)通過模式識(shí)別受體(PRR)識(shí)別外來抗原，經(jīng)過攝取、加工處理成較小構(gòu)象，并將抗原信息呈遞給T細(xì)胞，啟動(dòng)適應(yīng)性免疫，有效抵抗機(jī)體瘧原蟲感染。單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的數(shù)量增多與瘧疾的發(fā)展密切相關(guān)。巨噬細(xì)胞分布于機(jī)體各組織中，其表面分布著眾多受體，如CR、PRR、FcR和清道夫受體等。單核巨噬細(xì)胞可以通過與PCAM、ICAM、Mac、LFA等的相互作用，由邊緣池進(jìn)入循環(huán)池，并在趨化因子CCL2、CX3CR1或者TNF、IL-12、IFN等的介導(dǎo)下，穿過毛細(xì)血管，到達(dá)炎癥部位，發(fā)揮炎性細(xì)胞作用。炎性單核細(xì)胞Gr1+Ly6ChiCCR2+CX3CR1lo可通過分泌抗瘧原蟲的細(xì)胞因子，并激活NK細(xì)胞和HO-1基因表達(dá)，啟動(dòng)Th1細(xì)胞在內(nèi)的固有性和適應(yīng)性免疫，控制瘧疾的進(jìn)一步發(fā)展[5-6]。外周循環(huán)的單核細(xì)胞高度表達(dá)CD14和CD16(FcγR Ⅲ)，其中CD14+CD16-是單核細(xì)胞循環(huán)的主型，CD14+CD16+細(xì)胞通過質(zhì)子泵的作用，誘導(dǎo)缺氧微環(huán)境，抑制了內(nèi)體或吞噬體表面受體介導(dǎo)的吞噬作用，同時(shí)NAPDH的生成途徑被阻斷，CCR2 mRNA水平上調(diào)，巨噬細(xì)胞的氧依賴殺傷細(xì)胞途徑被抑制，增強(qiáng)了瘧疾的侵襲性。因此，也為治療瘧疾提供了一個(gè)潛在的靶點(diǎn)，以促進(jìn)內(nèi)體、吞噬體等對(duì)原蟲的吞噬[7-8]。CR1是單核巨噬系統(tǒng)常見的表面標(biāo)志物，通過與補(bǔ)體或C3b、C4b等結(jié)合，達(dá)到促進(jìn)調(diào)理的作用。然而，有實(shí)驗(yàn)顯示，在患瘧疾小鼠腎內(nèi)，單核巨噬細(xì)胞數(shù)量下降，CR1水平也明顯下調(diào)，阻斷抗原抗體復(fù)合物的內(nèi)化途徑，加強(qiáng)了瘧原蟲的侵襲性。同時(shí)，紅細(xì)胞表面的CR1也是瘧原蟲侵襲、定植的受體之一，被瘧原蟲感染的紅細(xì)胞招募單核巨噬細(xì)胞至母體胎盤處，引發(fā)母體貧血、新生兒發(fā)育遲緩等癥狀[6]。因此，作為瘧疾侵襲的重點(diǎn)，CR1可以作為潛在的治療靶點(diǎn)。此外，CD47與巨噬細(xì)胞信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白(SIRPα)結(jié)合，招募SHP、整合素、血小板反應(yīng)蛋白，降低巨噬細(xì)胞攝取能力和紅細(xì)胞的吞噬能力[9]。單核巨噬系統(tǒng)的標(biāo)志物，如細(xì)胞質(zhì)精氨酸酶、CD206、CD163水平上調(diào)等，既可作為瘧疾感染的重要表征，又同時(shí)提供靶點(diǎn)以抑制原蟲破壞紅細(xì)胞，并阻斷其生長侵襲的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和途徑，如CD163是一類結(jié)合珠蛋白-血紅蛋白復(fù)合物，同時(shí)是單核巨噬細(xì)胞明顯激活的重要指標(biāo)，可作為診斷檢驗(yàn)的依據(jù)。血液精氨酸酶下調(diào)、NO及衍生物NOS2水平下調(diào)可引發(fā)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能失常、血管壁完整性和血液灌注下降[10]。血液中單核巨噬細(xì)胞與淋巴細(xì)胞的比值也與瘧疾相關(guān)，由于后期原蟲的反復(fù)感染，產(chǎn)生了抗炎物質(zhì)和適應(yīng)性免疫，該比值明顯降低，可作為瘧疾的診斷標(biāo)準(zhǔn)之一[11]。另外，CD36是一類表達(dá)于巨噬細(xì)胞表面的糖蛋白，可識(shí)別瘧原蟲寄生的紅細(xì)胞，引發(fā)CD36依賴的非調(diào)理吞噬途徑，降低TNF-α水平；CD36又可與TLR2協(xié)同，激活JNK、ERK、NF-κB等炎性分子途徑，啟動(dòng)抗原蟲反應(yīng)，同時(shí)IL-4、IL-13或經(jīng)原蟲感染誘導(dǎo)的ROS可通過激活PPARγ以及轉(zhuǎn)錄因子Nrf-2依賴途徑，上調(diào)CD36水平，增強(qiáng)原蟲感染。因此，Nrf-2被作為理想的瘧疾治療靶點(diǎn)，以限制瘧疾的感染情況、阻斷原蟲生長，并增強(qiáng)對(duì)病原體吞噬能力[12]。

2 樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)

DC是一類專職APC，來源骨髓，分布廣泛，參與抗原提呈、激活NK細(xì)胞和啟動(dòng)固有免疫。DC所呈遞的抗原肽/MHC復(fù)合物提供T細(xì)胞活化的第一信號(hào)，同時(shí)在ICAM、DC-SIGN等黏附分子作用下，表面CD80、CD86共刺激分子促進(jìn)了DC與T細(xì)胞的相互作用，并誘導(dǎo)B細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體，因此，DC是連接瘧疾固有免疫和適應(yīng)性免疫的重要橋梁[13]。瘧原蟲侵襲時(shí)，DC啟動(dòng)固有性免疫，組成抗瘧疾的第一道主要防線，并遷移至次級(jí)淋巴組織。其中，單核細(xì)胞介導(dǎo)的樹突狀細(xì)胞(MO-DC)是一類非依賴CCR2作用的DC，既具有正常DC所具有的免疫監(jiān)視、抗原呈遞功能，同時(shí)也高度表達(dá)CCR5、CXCR3、CXCL10等趨化分子，在腦型瘧疾中發(fā)揮重要作用[14]。有實(shí)驗(yàn)顯示，在瘧疾發(fā)病的早期，患瘧疾鼠體內(nèi)DC以自分泌和旁分泌的方式，通過合成IL-10誘導(dǎo)CD4+Foxp3+Treg或者DC所分泌的TGF-β、IL-6，參與誘導(dǎo)Treg、Th17細(xì)胞分化和IL-17生成，同時(shí)通過與Smad3、STAT3的協(xié)同作用，達(dá)到免疫抑制的目的，并下調(diào)免疫因子，從而降低瘧疾致死率[15-16]。原蟲感染也可通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制DC的成熟，引起抗瘧疾免疫反應(yīng)的下調(diào)；另一方面，也可以通過產(chǎn)生瘧色素來增加漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(pDC)數(shù)量。pDC是一類免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞，該類DC是原蟲DNA針對(duì)固有免疫識(shí)別受體TLR的重要靶點(diǎn)，可通過巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的TLR7/MyD88途徑識(shí)別原蟲侵襲的信息，從而參與分泌炎性介質(zhì)IFN-1。同時(shí)，與其它類型的DC相比，由于其生命周期更長，因此是原蟲感染的一個(gè)儲(chǔ)蓄場(chǎng)所，瘧疾所致的脾腫大、臨床用藥后的復(fù)發(fā)與再燃都與此相關(guān)。此外，pDC所分泌的IFN-α可以抑制CD4+T-bet+細(xì)胞以及BAFF介導(dǎo)的B細(xì)胞成熟，阻斷抗原蟲的抗體產(chǎn)生[16-17]。因此，針對(duì)pDC介導(dǎo)的免疫負(fù)調(diào)節(jié)作用和原蟲儲(chǔ)蓄場(chǎng)所作用，是瘧疾防治工作中的一個(gè)潛在靶點(diǎn)。原蟲感染后，在CD169+巨噬細(xì)胞作用下，細(xì)胞內(nèi)cGAS作為一類細(xì)胞DNA感受器，可以識(shí)別原蟲所攜帶的gDNA，從而招募STING通路等，激活I(lǐng)FN信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，或者通過激活pDC，上調(diào)TLR7，以促進(jìn)IFN的生成，進(jìn)而啟動(dòng)下游的固有免疫，并激活NK、γδT 細(xì)胞[16,18]。上述標(biāo)志物、分子信號(hào)途徑或可成為瘧疾治療中的潛在靶點(diǎn)或診斷標(biāo)準(zhǔn)。

3 自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell, NK)

NK發(fā)源于骨髓，CD56為其表面標(biāo)示物。正常狀況下，NK通過表達(dá)抑制性受體KIR、KLR等，使機(jī)體免受自身攻擊；NK細(xì)胞也可通過表達(dá)NCR、NKG殺傷受體，裂解靶細(xì)胞并分泌細(xì)胞因子，參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)。NKC是NK細(xì)胞內(nèi)一類編碼整合膜蛋白的基因區(qū)域，該受體對(duì)于NK以及NKT細(xì)胞的功能活化發(fā)揮關(guān)鍵作用，也是瘧疾診斷的一個(gè)指標(biāo)。此外，NK細(xì)胞分泌IFN-γ，裂解原蟲感染的靶細(xì)胞，但這一效應(yīng)必須要在T細(xì)胞(αβT細(xì)胞和 γδT細(xì)胞)，尤其是αβ受體以及NK細(xì)胞的協(xié)同參與下得以迅速發(fā)揮[19]。原蟲感染后，CD36分子水平上調(diào)，刺激NK細(xì)胞合成分泌IFN-γ，啟動(dòng)適應(yīng)性免疫和固有免疫，因此，CD36在抗瘧免疫反應(yīng)中起重要作用[20]。NK細(xì)胞可以通過招募CXCR3+T細(xì)胞到腦部毛細(xì)血管，與其它白細(xì)胞共同參與該處抗瘧炎癥反應(yīng)。同時(shí)，IL-12、IL-18、IFN-α等細(xì)胞因子都可以刺激NK細(xì)胞增殖生長，并促進(jìn)CD25(IL-2Rα)水平上調(diào)，其合成的IFN-γ反過來也增強(qiáng)NK細(xì)胞活性。有實(shí)驗(yàn)顯示，通過對(duì)IL-12以及DC實(shí)施基因敲除，NK細(xì)胞及其所分泌的IFN-γ明顯降低，CD8+T細(xì)胞等的分化、成熟進(jìn)程被阻滯，說明NK、DC通過相互作用，共同參與原蟲感染的免疫反應(yīng)[21]。調(diào)節(jié)NK細(xì)胞功能執(zhí)行區(qū)域，使之既發(fā)揮抗瘧疾病的固有免疫作用，同時(shí)阻斷其免疫負(fù)調(diào)節(jié)途徑，將成為一個(gè)潛在的抗瘧靶點(diǎn)。

4 γδT細(xì)胞

γδT細(xì)胞的表面TCR由 γ鏈和δ鏈構(gòu)成，主要分布在皮膚、腹腔等處，只能識(shí)別多種抗原的共同成分，缺乏多樣性。γδT細(xì)胞通過表達(dá)Fas分子，并分泌IFN-γ、IL-17、穿孔素等，以對(duì)抗外源微生物感染和參與免疫功能調(diào)節(jié)。原蟲感染后，γδT細(xì)胞在宿主免疫器官以及外周血液分布發(fā)生了復(fù)雜變化，腸內(nèi)γδIEL的數(shù)量也有所上升，并在不同階段招募腸γδT細(xì)胞經(jīng)淋巴管至肝脾處，參與抵抗原蟲的炎性反應(yīng)。同時(shí)，該類γδT細(xì)胞具有殺細(xì)胞效應(yīng)以及修復(fù)腸損傷組織的能力[22]。與NK細(xì)胞類似，在DC等抗原提呈細(xì)胞分泌的IL-12、IL-18等作用下，γδT細(xì)胞誘導(dǎo)IFN-γ水平上調(diào)，并與CTL、Th等適應(yīng)性免疫細(xì)胞協(xié)調(diào)，共同限制并抵抗原蟲感染[22]。

5 自噬

自噬是一類進(jìn)化保守的細(xì)胞活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜而精細(xì)的調(diào)節(jié)，自噬在固有免疫功能調(diào)節(jié)和抵抗外來抗原方面發(fā)揮重要作用。Atg1/ULK1是一類絲/蘇氨酸蛋白激酶，在誘導(dǎo)自噬中發(fā)揮重要作用，承接上游AMPK/mTOR通路和下游效應(yīng)分子，參與細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)[23]。在原蟲侵襲的應(yīng)激狀態(tài)下，AMPK活化，mTOR活性被抑制，mTOR 對(duì)ULK1、Atg13 抑制減弱，引發(fā)下游招募LC3等形成自噬體，從而對(duì)抗肝內(nèi)原蟲引發(fā)的炎癥感染，并啟動(dòng)以 mPTP降低為標(biāo)志的細(xì)胞凋亡[24]。其中，Atg8是一類自噬相關(guān)蛋白，該蛋白的聚集以質(zhì)體樣細(xì)胞器(apicoplast)的形成為標(biāo)志，該種細(xì)胞器是被感染紅細(xì)胞中自噬體與食物泡融合的產(chǎn)物。在原蟲感染的紅細(xì)胞作用下，Atg18、Atg8分布發(fā)生明顯變化，從而產(chǎn)生了對(duì)氯喹的抗藥性，同時(shí)靶細(xì)胞失去了對(duì)Atg1的識(shí)別能力，并沒有激活 Atg1/ULK1系統(tǒng)，這可能是Atg等的轉(zhuǎn)錄后修飾所致[1,25]。對(duì)Atg正常功能的恢復(fù)，使之完全行使自噬協(xié)調(diào)固有免疫的功能，也同樣可能作為原蟲感染的有效治療靶點(diǎn)。

6 展望

瘧疾作為嚴(yán)重威脅人類健康的傳染病，給個(gè)人和社會(huì)造成了巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，且近年來，耐藥性等因素的不利影響也為相應(yīng)防治工作帶來巨大挑戰(zhàn)。固有免疫在機(jī)體抵抗瘧原蟲的免疫反應(yīng)中發(fā)揮基礎(chǔ)性作用，通過非特異性的防御反應(yīng)，抗原提呈細(xì)胞將抗原信息呈遞T細(xì)胞，并引發(fā)適應(yīng)性免疫。單核巨噬細(xì)胞、NK、DC、γδT細(xì)胞、細(xì)胞因子、PRR以及自噬等共同構(gòu)筑了宿主第一道免疫防線，其中相關(guān)免疫分子及細(xì)胞均可作為瘧疾治療的相關(guān)靶點(diǎn)?？梢灶A(yù)見的是，通過相應(yīng)分子機(jī)制的闡述，可以為瘧疾的靶向治療提供方向，有助于防治瘧疾、相關(guān)藥物研發(fā)，并提供更為有效的臨床治療方案。

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