血單核細胞在真菌感染免疫的研究進展

董嘉琤 梁官釗 劉維達,2

(1.中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院皮膚病研究所,南京 210042;2.江蘇省皮膚病與性病重點分子生物學實驗室,南京 210042)

單核巨噬細胞系統(tǒng)包括循環(huán)于血液中的單核細胞和組織器官中的巨噬細胞。病原微生物進入機體后，巨噬細胞可發(fā)生原位增殖，并同其他細胞，如肥大細胞、樹突狀細胞、基質細胞等募集中性粒細胞共同參與炎癥反應。巨噬細胞在感染免疫中識別微生物、吞噬和提呈抗原的作用已經(jīng)被深入研究。然而，外周循環(huán)中的單核細胞到底在感染免疫中發(fā)揮何等作用，相關研究有限，尚不清楚。有研究報道，在微生物感染的固有免疫反應早期，一些單核細胞能夠在病灶處被活化，并在抗微生物感染方面發(fā)揮作用[1-4]。然而，亦有研究表明Ⅰ型干擾素通過調節(jié)單核細胞可以促發(fā)致死性的免疫病理反應，對感染免疫起反作用[5]。鑒此，我們應該關注單核細胞，探討和明確其在抗真菌感染中發(fā)揮的作用。

1 單核細胞表型

單核細胞起源于骨髓造血干細胞 (HSCs)，并從骨髓不斷進入血液循環(huán)系統(tǒng)。在人類中占白細胞總數(shù)的10%，在老鼠中只占2%～4%。在人類外周血中，單核細胞體現(xiàn)了細胞表型 、功能等方面的異質性[6]。根據(jù)單核細胞CD14和CD16等特異性表達的表面分子標記，人類單核細胞主要分為三型：經(jīng)典單核細胞、非經(jīng)典單核細胞及中間型單核細胞[7]。高水平表達CD14，而CD16陰性的單核細胞稱為經(jīng)典單核細胞 (CD14++CD16-)，是主要的單核細胞群，約占單核細胞總數(shù)的90%。CD16陽性的單核細胞根據(jù)CD14和CD16表達水平又可分為非經(jīng)典的單核細胞 (CD14+CD16++)和中間型單核細胞(CD14++CD16+)[8]。

相應的，基于細胞表面的表達的Ly6C、CCR2和CX3CR1，老鼠的單核細胞可以分為兩個功能不同的表型。Ly6ChighCCR2highCX3CR1low表型直接來源于Ly6C+單核細胞前體，相當于人類的經(jīng)典單核細胞和中間型單核細胞。Ly6ClowCCR2lowCX3CR1high表型相當于人類的非經(jīng)典單核細胞[9]。近年來亦有研究顯示，部分Ly6ClowCCR2lowCX3CR1high表型是由Ly6Chigh單核細胞經(jīng)過一種Nr4a1依賴性轉錄程序分化形成的，而在Ly6Chigh單核細胞缺失時，Ly6Clow單核細胞亦可由造血前體細胞直接分化而來，體現(xiàn)了單核細胞分化的潛在可塑性[10-11]。人類的單核細胞群高度保守，鼠的單核細胞群與其轉錄特征非常相似，提示對小鼠單核細胞表型的研究可以為探討人單核細胞表型的分布和功能提供依據(jù)。

2 不同表型單核細胞的免疫功能

2.1 經(jīng)典單核細胞

經(jīng)典單核細胞具有很強的吞噬功能。細胞表面的TLR受到脂多糖 (LPS)等細菌相關信號刺激后，細胞發(fā)生活化，既能產(chǎn)生較多炎性細胞因子和趨化因子， 如IL-6、IL-8、NO、氧自由基 (ROS)、CCL-2、CCL-3，又能產(chǎn)生IL-10等抗炎因子。經(jīng)典單核細胞可以分化為M1型巨噬細胞，主要在炎癥、吞噬和細菌清除中起主要作用[12-13]。

2.2 中間型單核細胞

中間型單核細胞表面分子CD40和CD54高表達，能夠在T細胞活化、增殖及抗原提呈過程中起重要作用。此外，中間型單核細胞是產(chǎn)生ROS的主要細胞亞群，同時能夠產(chǎn)生大量促炎因子 (如TNF-α、IL-1β)在體外表現(xiàn)出強大的促炎作用和抗腫瘤活性，有較高的活化炎癥反應的潛能[14]。

2.3 非經(jīng)典單核細胞

非經(jīng)典單核細胞又稱巡邏單核細胞。細胞通過緩慢的在內皮上的爬行來“巡視”血管組織，有時會依賴LFA-1整合素實現(xiàn)逆血流方向爬行[15]。通過巡視作用，非經(jīng)典單核細胞能夠清除損傷的細胞和來自血管的碎片，并產(chǎn)生大量的促炎因子 (如TNF-α、IL-1β)，促進傷口的愈合和維護血管組織的完整性[16]。

3 單核細胞不同表型在抗真菌感染中的作用

3.1 白念珠菌

在系統(tǒng)性白念珠菌感染的48 h內，Ly6Chigh單核細胞能夠迅速滲透到受感染的腎臟，這些單核細胞在誘導保護反應方面有著關鍵性的作用[17]。CX3CR1單核細胞缺陷鼠模型中也證實了，雖然僅單核細胞減少不會增加念珠菌病易感性，但單核細胞和巨噬細胞在控制組織器官 (例如腎臟)白念珠菌播散性感染防御中發(fā)揮不可或缺的作用[18]。關于單核細胞抗白念珠菌感染的機制，我們總結了以下兩條：①發(fā)生白念珠菌感染時，經(jīng)典單核細胞和非經(jīng)典單核細胞都能抑制白念珠菌孢子萌發(fā)，并吞噬殺死白念珠菌。兩種單核細胞分泌IL-6和IL-10的能力相同，但經(jīng)典單核細胞能夠誘導Th17反應，對白念珠菌產(chǎn)生更強的殺傷作用[19]。②近來有研究者通過流式分選檢測感染后24 h、48 h時，脾臟和腎臟中Ly6Chigh單核細胞、Ly6Clow單核細胞、樹突細胞、NK細胞等免疫細胞的數(shù)量變化，提出了一個新觀點。即在小鼠發(fā)生白念珠菌的深部感染時，Ly6Chigh單核細胞和樹突細胞可以生成IFN,促使Ly6Chigh單核細胞產(chǎn)生IL-15,脾臟中的NK細胞接收到IL-15的刺激而發(fā)生活化，進而分泌GM-CSF,促使炎性單核細胞向巨噬細胞轉化，腎臟的中性粒細胞聚集并活化，增強對白念珠菌的殺傷力[20]。

3.2 隱球菌

免疫功能低下者隱球菌感染時常發(fā)生隱球菌腦膜炎，而中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥首先會引起炎癥部位單核細胞的聚集，而非中性粒細胞的募集。有前瞻性隊列研究顯示，在感染開始階段，腦脊液中非經(jīng)典和中間型單核細胞所占比例增高而經(jīng)典單核細胞所占比例下降；抗真菌治療14 d后，經(jīng)典單核細胞增多而中間型和非經(jīng)典單核細胞減少，基本恢復到未發(fā)生感染時的基線水平[21]?？拐婢委熀?，腦脊液中單核細胞表型的再平衡，歸結于不同表型單核細胞在清除隱球菌時發(fā)揮著不同的功能。中間型及非經(jīng)典單核細胞能夠分泌大量TNF-α、IL-1β，在許多感染性疾病中都有擴增現(xiàn)象，優(yōu)先募集到炎癥部位。炎癥得到控制后，各表型單核細胞所占比例恢復到正常水平。

3.3 煙曲霉

關于不同單核細胞表型在抗煙曲霉感染時的機制，早期發(fā)現(xiàn)經(jīng)典和非經(jīng)典單核細胞都能有效地吞噬煙曲霉，但只有經(jīng)典單核細胞能抑制單孢菌的萌發(fā)，同時分泌少量的TNF。這一差別僅存在于孢子尚未萌發(fā)時，孢子萌發(fā)后，不同表型的單核細胞對煙曲霉的殺傷能力沒有明顯差別[22]。值得關注的是，近來發(fā)現(xiàn)CCR2+Mo (即Ly6C+單核細胞)能夠啟動對抗煙曲霉感染引起的肺炎的免疫反應，主要通過兩種途徑實現(xiàn)這一功能。一是通過聚集在肺部的炎癥部位，產(chǎn)生炎癥細胞因子和趨化因子，增強中性粒細胞對抗真菌感染的功能。二是CCR2+Mo暫時性地吞噬煙曲霉分生孢子，同時分化為Mo-DCs，在這一過程中，直接通過NADPH的氧化作用殺死煙曲霉分生孢子。體現(xiàn)了單核細胞通過直接或間接的方式，在肺部進行抗真菌的免疫反應[23]。

3.4 副球孢子菌

接受抗真菌治療與未接受治療的慢性副球孢子菌肺炎患者相比，單核細胞各表型所占比例存在差異。未接受治療的慢性副球孢子菌肺炎患者受到副孢子球菌抗原的刺激，單核細胞分泌較多的促炎因子 (IL-1β和TNF-α)和促纖維增生因子 (TGF-β1和b-FGF)，外周血中非經(jīng)典單核細胞和中間型單核細胞計數(shù)比基線水平更高；接受抗真菌治療后，中間型單核細胞計數(shù)回到基線水平；治療結束52±7個月后，肺纖維化導致機體缺氧，這一特定刺激使單核細胞保持促炎活性，能自發(fā)產(chǎn)生大量TNF-α，非經(jīng)典單核細胞仍處于較高水平[24]。

4 小結與展望

單核細胞的異質性在抗免疫炎癥中具有重要作用。由于體內存在不同表型及功能的單核細胞亞群，機體對真菌感染產(chǎn)生的固有免疫反應更加充分和高效。研究顯示，單核細胞在不同的真菌感染疾病的不同階段中發(fā)揮的作用可能有差異，其免疫相關信號通路的激活也可能存在差異。目前，仍有許多問題有待解決，如我們能否人為誘導特定單核細胞轉化來增強機體免疫功能？不同表型單核細胞比例或數(shù)目的改變對疾病的發(fā)展和預后有怎樣的提示，能否作為免疫功能評價的指標？這均需進一步研究探討。由于免疫缺陷患者的數(shù)量不斷增加以及抗真菌藥物耐藥性的增加，深入了解單核細胞異質性，對監(jiān)控疾病的病程，改善患者的免疫狀況及預后有重要的意義。