抗黏膜白念珠菌感染的固有免疫研究進(jìn)展

葛力瑜 梁官釗，2 劉維達(dá)，2

(1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院皮膚病研究所，南京 210042；2.江蘇省皮膚病與性病重點(diǎn)分子生物學(xué) 實(shí)驗(yàn)室，南京 210042)

白念珠菌是人體正常微生物群落中的一員，主要定植于皮膚、消化道和泌尿生殖道黏膜。白念珠菌在正常情況下并不致病，當(dāng)各種因素導(dǎo)致宿主免疫力低下或微生物環(huán)境失衡時(shí)可引起機(jī)會性感染。它可引起淺表感染，如口咽部念珠菌病(oropharyngeal candidiasis, OPC)和外陰陰道念珠菌病(vulvovaginal candidiasis, VVC)等，在嚴(yán)重免疫缺陷患者中,白念珠菌能夠?qū)е挛＜吧南到y(tǒng)性感染。固有免疫應(yīng)答在宿主抗黏膜念珠菌感染中起主要作用?，F(xiàn)從固有免疫分子和固有免疫細(xì)胞兩方面探討了宿主抗黏膜白念珠菌感染的固有免疫研究進(jìn)展。

1 固有免疫分子

固有免疫分子是由上皮細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等體內(nèi)各種組織和細(xì)胞合成和分泌，并參與固有免疫應(yīng)答的可溶性分子，主要包括抗微生物肽(antimicrobial peptide，AMP)和細(xì)胞因子兩大類。固有免疫分子是參與黏膜念珠菌感染固有免疫應(yīng)答的重要的免疫效應(yīng)分子。

1.1 抗微生物肽

參與皮膚黏膜固有免疫的AMP主要包括抗菌肽(cathelicidin)、防御素(defensin)、富組蛋白(histatin)和S100蛋白。LL-37是目前在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的唯一的cathelicidin家族成員。LL-37和人β-防御素-3 (hBD-3)提高β-1,3-外切葡聚糖酶(Xog1)活性，降低白念珠菌對非生物的黏附性[1]。LL-37通過與白念珠菌細(xì)胞壁碳水化合物相互作用促進(jìn)細(xì)胞聚集并抑制白念珠菌的黏附作用[2]。LL-37及其片段LL13-37與白念珠菌細(xì)胞膜脂質(zhì)結(jié)合并進(jìn)入細(xì)胞，導(dǎo)致膜通透性增加[3]。人α-防御素6是由小腸潘氏細(xì)胞分泌的一種AMP，能抑制白念珠菌對人腸上皮細(xì)胞的黏附、侵襲和生物膜的形成[4]。hBD-1對于控制早期黏膜念珠菌感染很重要[5]。hBD-2 通過磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP 2)介導(dǎo)的細(xì)胞膜透化機(jī)制殺死白念珠菌[6]。富組蛋白5(Histatin5)是人類唾液腺分泌的一種陽離子抗菌肽，具有很強(qiáng)的抗真菌活性。富組蛋白5與白念珠菌細(xì)胞壁蛋白質(zhì)和葡聚糖結(jié)合，并通過多胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被細(xì)胞攝取[7]。在白念珠菌細(xì)胞內(nèi)，富組蛋白5可能影響線粒體功能，并通過破壞滲透穩(wěn)態(tài)和控制細(xì)胞周期發(fā)揮殺菌作用。S1007A又名Psoriasin，是S100蛋白家族中被研究最多的蛋白質(zhì)。在陰道黏膜感染白念珠菌期間，S1007A表達(dá)上調(diào)。S1007A與白念珠菌細(xì)胞壁中的β-葡聚糖結(jié)合，從而抑制病原體的黏附，并促進(jìn)黏膜上皮細(xì)胞的免疫應(yīng)答[8]。

除具有直接殺菌作用外，AMP還具有免疫調(diào)節(jié)功能，包括誘導(dǎo)細(xì)胞遷移、增殖和分化，調(diào)節(jié)細(xì)胞因子/趨化因子的產(chǎn)生，促進(jìn)血管生成和傷口愈合，并維持皮膚屏障功能。一些AMP可作為趨化因子募集免疫細(xì)胞并調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的釋放，進(jìn)一步增強(qiáng)殺菌能力。

1.2 細(xì)胞因子

Th17細(xì)胞相關(guān)細(xì)胞因子IL-17A、IL-17F和IL-22在抗黏膜念珠菌感染中發(fā)揮重要作用。Th17細(xì)胞分泌的IL-17A和IL-17F可刺激上皮細(xì)胞產(chǎn)生AMP和趨化因子，募集和激活中性粒細(xì)胞并清除真菌。IL-22協(xié)同誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞中hBD2、S100A7和CXCL-10以及TNF-α的產(chǎn)生。IL-23是主要由樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌的促炎癥細(xì)胞因子。IL-23參與Th17細(xì)胞的增殖和活化，誘導(dǎo)Th17細(xì)胞產(chǎn)生IL-17和IL-22。

慢性皮膚黏膜念珠菌病(chronic mucocutaneous candidiasis, CMC)是一組以皮膚、黏膜、甲反復(fù)或者持續(xù)發(fā)生念珠菌感染為特征的疾病。該病由免疫系統(tǒng)的遺傳缺陷導(dǎo)致。隨著基因組測序的進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)其遺傳缺陷主要與Th17/ IL-17途徑基因突變相關(guān)，包括參與Th17細(xì)胞分化的因子(IL12B、IL12RB1、STAT1、STAT3、TYK2)，IL-17信號傳導(dǎo)(IL17F、IL17RA、IL17RC、ACT1)和抗IL-17自身抗體(AIRE)[9]。缺乏IL-17受體或其關(guān)鍵的下游信號轉(zhuǎn)接蛋白Act1的小鼠對白念珠菌高度易感[10]。IL-23信號傳導(dǎo)對CMC也具有重要作用，因?yàn)镮L-23R信號傳導(dǎo)缺陷的人易患CMC，而IL-23缺乏的小鼠易患口腔和皮膚念珠菌病。遺傳學(xué)和實(shí)驗(yàn)證據(jù)證實(shí)IL-23/IL-17軸在宿主防御念珠菌感染中發(fā)揮了重要作用。

IL-17在抗念珠菌免疫中的作用已經(jīng)在OPC小鼠模型中被廣泛研究。在口腔白念珠菌感染的早期階段，IL-17主要由γδT細(xì)胞和天然 Th17 細(xì)胞產(chǎn)生，而且缺乏IL-17受體的小鼠對口腔念珠菌高度易感[11]。最近研究發(fā)現(xiàn)在口腔念珠菌感染中，白念珠菌菌絲在入侵期間分泌一種細(xì)胞溶解肽毒素，稱為念珠菌溶素(Candidalysin)，其作為危險(xiǎn)信號起作用并促進(jìn)口腔上皮細(xì)胞損傷，從而觸發(fā)IL-17介導(dǎo)的保護(hù)性固有免疫應(yīng)答[12]。Candidalysin導(dǎo)致的口腔上皮細(xì)胞損傷，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞和固有TCRαβ+細(xì)胞產(chǎn)生IL-1α/β。IL-1α/β可進(jìn)一步促進(jìn)固有TCRαβ+細(xì)胞增殖，并上調(diào)IL-17的表達(dá)。IL-17和Candidalysin協(xié)同放大危險(xiǎn)反應(yīng)，進(jìn)一步促進(jìn)IL-1α/β和其他炎癥介質(zhì)的釋放。這種正反饋環(huán)路將促炎癥細(xì)胞因子與真菌毒力因子聯(lián)系起來，對口腔念珠菌病的保護(hù)性固有免疫應(yīng)答至關(guān)重要[12]。白念珠菌感染導(dǎo)致上皮細(xì)胞損傷或模式識別受體激活后數(shù)小時(shí)內(nèi)誘導(dǎo)IL-17介導(dǎo)的免疫途徑。IL-17可通過上皮細(xì)胞和其他基質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)促炎癥細(xì)胞因子(如G-CSF、GM-CSF和IL-6)、趨化因子(如CXCL8、CXCL6和CXCL1)、AMP(如β-防御素1 和β-防御素3)和基質(zhì)金屬蛋白酶的產(chǎn)生。此外，IL-17還與IL-22和TNFα有協(xié)同作用，增強(qiáng)黏膜上皮屏障完整性并促進(jìn)趨化因子和AMP的釋放來防御白念珠菌感染。然而，在VVC中，IL-17介導(dǎo)的免疫應(yīng)答作用是有爭議的。雖然有一組研究報(bào)告IL-17A和Th17細(xì)胞增強(qiáng)了保護(hù)作用[13]。但另一項(xiàng)研究表明陰道上皮細(xì)胞感染白念珠菌后表達(dá)S100A8和S100A9募集中性粒細(xì)胞，與Th17途徑無關(guān)[14]。鑒于VVC與的陰道黏膜中性粒細(xì)胞浸潤相關(guān)，而IL-17與中性粒細(xì)胞浸潤之間缺乏相關(guān)性，表明IL-17的作用可能是保護(hù)而不是參與炎癥反應(yīng)[13]。因此，需要進(jìn)一步的研究來闡明IL-17在VVC中的作用。

2 固有免疫細(xì)胞

2.1 上皮細(xì)胞

皮膚黏膜及其附屬成分形成的屏障結(jié)構(gòu)，是機(jī)體抵御白念珠菌入侵的第一道防線。在白念珠菌感染皮膚和黏膜期間，真菌黏附并侵襲上皮細(xì)胞，導(dǎo)致上皮細(xì)胞損傷并激活固有免疫應(yīng)答[15]。Candidalysin由白念珠菌菌絲形成相關(guān)基因ECE1合成，其能穿透上皮細(xì)胞膜，誘導(dǎo)細(xì)胞損傷并促進(jìn)上皮細(xì)胞分泌細(xì)胞因子、趨化因子和AMP，募集和激活免疫細(xì)胞，以直接清除入侵的病原體[15]。白念珠菌刺激上皮細(xì)胞產(chǎn)生的IL-1α/β、IL-6、G-CSF、GM-CSF、TNF-α和IL-8。除了釋放細(xì)胞因子和趨化因子外，上皮細(xì)胞還釋放出能夠發(fā)揮直接抗真菌作用的AMP(例如β-防御素和LL-37)。上皮細(xì)胞通過模式識別受體(PRR)與病原體相關(guān)分子模式(PAMP)之間的相互作用激活上皮信號傳導(dǎo)途徑。除經(jīng)典PRR外，上皮細(xì)胞還表達(dá)其他受體，如表皮生長因子受體/人表皮生長因子受體2(EGFR/Her2)復(fù)合體[16]、E-鈣粘蛋白和Ephrin A型受體2(ephrin type A receptor 2，EphA2)[17]。

2.2 中性粒細(xì)胞

中性粒細(xì)胞是固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分，在控制和清除白念珠菌感染中起著關(guān)鍵性作用?；罨纳掀ぜ?xì)胞和組織駐留的巨噬細(xì)胞釋放趨化因子，將中性粒細(xì)胞募集到真菌感染部位[18]。除了經(jīng)典的吞噬、脫顆粒和呼吸爆發(fā)等機(jī)制，中性粒細(xì)胞還可以釋放中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracellular traps, NETs)[19]捕獲念珠菌酵母和菌絲，并分泌可溶性介質(zhì)如AMP，水解酶和促炎癥細(xì)胞因子以進(jìn)一步促進(jìn)病原體的清除。NETs是中性粒細(xì)胞核內(nèi)組分釋放到胞外空間形成的，由解聚的染色體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和鑲嵌的顆粒蛋白等多種細(xì)胞質(zhì)蛋白組成。NETs中的主要抗真菌蛋白是鈣衛(wèi)蛋白，它是一種由S100A8和S100A9形成的異二聚體復(fù)合物。鈣衛(wèi)蛋白通過螯合二價(jià)金屬陽離子，抑制白念珠菌的增殖[20]。此外，NETs能夠在接觸時(shí)重塑白念珠菌的細(xì)胞壁組成，導(dǎo)致β-葡聚糖的暴露并增強(qiáng)Dectin-1陽性免疫細(xì)胞的識別[21]。除了直接殺死白念珠菌外，中性粒細(xì)胞還能限制白念珠菌從酵母相到菌絲相的的轉(zhuǎn)化[22]。

2.3 巨噬細(xì)胞

巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的固有免疫應(yīng)答對白念珠菌的殺傷起著重要作用。巨噬細(xì)胞可通過Nod樣受體識別白念珠菌，激活NLRP3炎性小體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)或免疫應(yīng)答以清除白念珠菌[23]。巨噬細(xì)胞通過氧化和非氧化機(jī)制協(xié)同作用損傷或直接殺死白念珠菌[24]。最新研究表明巨噬細(xì)胞在白念珠菌感染時(shí)激活c-Jun氨基末端激酶(JNK1)。JNK1是細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)家族中的重要成員之一，可通過抑制轉(zhuǎn)錄因子NFATc1從而負(fù)調(diào)控CD23的表達(dá)。CD23是一種新型C型凝集素受體，可識別真菌表面成分進(jìn)而誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生活性氮分子一氧化氮，從而大量殺滅真菌[25]。白念珠菌采用多種機(jī)制逃避巨噬細(xì)胞的攻擊。最新研究發(fā)現(xiàn)白念珠菌可通過分泌誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)抑制劑阻斷巨噬細(xì)胞產(chǎn)生一氧化氮。白念珠菌菌絲還可通過穿透細(xì)胞膜或誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡(pyroptosis)引起巨噬細(xì)胞裂解[26, 27]。

2.4 IL-17生產(chǎn)型固有細(xì)胞

通常認(rèn)為IL-17主要是由CD4+輔助性T細(xì)胞17(Th17細(xì)胞)分泌。然而最近有研究發(fā)現(xiàn)許多固有免疫細(xì)胞可以在免疫應(yīng)答的早期迅速產(chǎn)生IL-17，稱之為IL-17生產(chǎn)型固有細(xì)胞(IL-17 producing innate cells)，包括γδT細(xì)胞、恒定型自然殺傷T細(xì)胞(invariant natural killer T-cells，iNKT)、3型固有淋巴樣細(xì)胞(group3 innate lymphoid cells，ILC3)和自然殺傷細(xì)胞[28]。分泌IL-17的ILC3細(xì)胞在控制念珠菌黏膜定植和感染中發(fā)揮重要作用[29]。在皮膚中γδT細(xì)胞是白念珠菌感染期間IL-17A的主要來源。白念珠菌激活直接皮膚感覺神經(jīng)元，釋放降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)，影響組織駐留樹突狀細(xì)胞分泌IL-23[30]，促進(jìn)了產(chǎn)生IL-17的γδT細(xì)胞的活化和增殖，并最終清除皮膚中的感染。

中性粒細(xì)胞是否屬于IL-17生產(chǎn)型固有細(xì)胞目前還存在爭議，大多數(shù)的論文認(rèn)為中性粒細(xì)胞確實(shí)表達(dá)或產(chǎn)生IL-17[31]，而少數(shù)不能檢測到它[32]。最新研究報(bào)道高度純化的人中性粒細(xì)胞在體外無法表達(dá)IL-17mRNA和產(chǎn)生IL-17，并認(rèn)為用商業(yè)抗IL-17抗體檢測中性粒細(xì)胞存在假陽性[33]。Taylor等人報(bào)道了一種新型中性粒細(xì)胞亞群，其組成性表達(dá)IL-23R和RORγt，并在IL-6和IL-23刺激后誘導(dǎo)IL-17A、IL-17RC和Dectin-2表達(dá)[31]。然而，中性粒細(xì)胞是否在白念珠菌感染期間產(chǎn)生IL-17尚不清楚。最近有研究報(bào)道小鼠在急性O(shè)PC期間，中性粒細(xì)胞不是IL-17的細(xì)胞來源[32]。

3 結(jié) 語

在黏膜固有免疫應(yīng)答過程中，有多種免疫細(xì)胞和免疫介質(zhì)參與，各種因素相互制約，共同調(diào)節(jié)，是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的抗念珠菌感染的系統(tǒng)。隨著黏膜念珠菌感染日益普遍，了解這些機(jī)制將有助于預(yù)防黏膜念珠菌感染和研發(fā)新的治療手段。