隱球菌致病的免疫學(xué)機(jī)制研究進(jìn)展*

宋 英, 邱玉芳, 劉惟優(yōu)，袁小亮

(贛南醫(yī)學(xué)院 1.2016級(jí)碩士研究生；2.第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，江西 贛州 341000)

隱球菌屬于真菌擔(dān)子菌亞門(mén)，包括很多種類(lèi)，其中引起人類(lèi)機(jī)會(huì)性感染的條件致病菌主要有兩類(lèi)：新型隱球菌(Cryptococcus neoformans)和格特隱球菌(Cryptococcus gattii)。新型隱球菌在全球自然界中分布，主要存在于土壤、腐爛的蔬菜中，特別是鴿子的鳥(niǎo)糞中最多。而格特隱球菌主要存在于桉樹(shù)中，主要分布于熱帶、亞熱帶地區(qū)，1999年它在哥倫比亞溫帶地區(qū)爆發(fā)以及擴(kuò)散至華盛頓州、俄勒岡州和加利福尼亞州[1]。但是，最初在熱帶地區(qū)報(bào)道，現(xiàn)在全球范圍內(nèi)診斷出格特隱球菌感染[2]。新型隱球菌感染是全世界艾滋病患者死亡的主要原因，尤其是在撒哈拉以南非洲地區(qū)發(fā)病率最高[3]。新型隱球菌除了容易感染HIV個(gè)體外，還易感其它免疫功能低下的個(gè)體，如造血系統(tǒng)惡性腫瘤、器官移植后服用免疫抑制劑及免疫缺陷病患者。格特隱球菌主要侵犯免疫功能正常的個(gè)體，但也有一些特例報(bào)道新型隱球菌感染某些免疫功能正常的患者和格特隱球菌感染免疫功能低下患者如合并艾滋病毒的患者[4]。

隱球菌以孢子的形式廣泛分布在空氣中，經(jīng)人體呼吸道吸入肺內(nèi)沉積在肺泡中，機(jī)體免疫功能正常時(shí)，入侵的新型隱球菌大部分被機(jī)體清除，所以無(wú)明顯感染癥狀，但當(dāng)機(jī)體免疫力功能受損或低下時(shí)，少量定植在機(jī)體宿主細(xì)胞的隱球菌大量繁殖，引起隱球菌性肺炎，并經(jīng)血行播散透過(guò)血—腦屏障侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起隱球菌性腦膜炎[5]，表現(xiàn)為咳嗽、胸膜炎性胸痛、發(fā)熱和呼吸困難等肺炎表現(xiàn)和腦膜腦炎的一系列臨床癥狀，腦脊液可培養(yǎng)出隱球菌(圖1)。新型隱球菌感染主要表現(xiàn)為腦膜腦炎，但格特隱球菌感染在肺部表現(xiàn)更為常見(jiàn)[6]。動(dòng)物模型研究結(jié)果也支持這兩類(lèi)病原體對(duì)主要靶器官的差異：感染新型隱球菌的小鼠因中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染而死亡，而感染格特隱球菌的小鼠因肺部感染而死亡[7]。說(shuō)明這兩個(gè)種類(lèi)對(duì)其目標(biāo)器官具有不同的特異性，但其機(jī)制尚未完全闡明。目前，通過(guò)免疫調(diào)節(jié)和增強(qiáng)宿主防御機(jī)制的研究引起人們廣泛關(guān)注。

空氣中的隱球菌以孢子的形式被宿主吸入肺內(nèi)沉積在肺泡中。當(dāng)機(jī)體免疫力功能低下或受損時(shí)，定植在宿主細(xì)胞的隱球菌大量增殖，引起隱球菌性肺炎，并經(jīng)血行播散透過(guò)血—腦屏障侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起隱球菌性腦膜炎，因此隱球菌性腦膜炎患者腦脊液常培養(yǎng)出隱球菌。

圖1隱球菌感染的主要途徑

1 隱球菌致病

隱球菌莢膜是重要的致病毒力因子，其主要成份是由葡萄糖醛酸木糖甘露聚糖(glucuronoxylomannan，GXM)、半乳糖木糖甘露聚糖(GalXM)和少量的甘露糖蛋白(MP)組成，其中GXM占多糖成分的90%以上[8]。隱球菌毒力因子可干擾宿主保護(hù)性免疫反應(yīng)，包括對(duì)樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cells, DCs)、巨噬細(xì)胞(macrophage, Mφ)以及單核細(xì)胞前體的骨髓譜系的抗原提呈細(xì)胞的防御。隱球菌除了產(chǎn)生有利于病原體存活的特定酶和結(jié)構(gòu)之外，其細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)還對(duì)宿主特異性信號(hào)傳導(dǎo)起主動(dòng)調(diào)節(jié)作用。這種重塑結(jié)構(gòu)通過(guò)屏蔽更多免疫原性表面特征導(dǎo)致免疫逃避[9]。隱球菌可通過(guò)多種策略來(lái)應(yīng)對(duì)機(jī)體宿主細(xì)胞的清除作用，以在宿主環(huán)境中獲得生存優(yōu)勢(shì)，并成功破壞宿主的防御機(jī)制。GXM既可以黏附在細(xì)胞壁上形成莢膜結(jié)構(gòu)，也大量分泌到周?chē)h(huán)境中(exo-GXM)，小鼠感染的毒力和真菌負(fù)荷與exo-GXM的釋放相關(guān)。在播散性感染或顱內(nèi)感染期間，exo-GXM可以防止免疫細(xì)胞滲入腦內(nèi)，抑制炎癥[10]。

2 吞噬細(xì)胞對(duì)隱球菌的作用

隱球菌感染機(jī)體后與不同吞噬效應(yīng)細(xì)胞之間相互作用[11]。巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)在機(jī)體抗隱球菌中發(fā)揮重要作用。隱球菌以孢子形式存在于空氣中，經(jīng)呼吸道吸入肺泡內(nèi)與吞噬細(xì)胞接觸，吞噬細(xì)胞作為宿主的第一道免疫防線，吞噬和殺死侵入機(jī)體的病原體，并提呈抗原激活T細(xì)胞介導(dǎo)適應(yīng)性免疫應(yīng)答。DC和巨噬細(xì)胞在機(jī)體抵抗隱球菌中發(fā)揮了重要作用。但是新型隱球菌能在吞噬細(xì)胞內(nèi)復(fù)制，并通過(guò)非裂解機(jī)制胞吐作用逃逸到細(xì)胞外環(huán)境，逃避了吞噬細(xì)胞的清除作用[12]。研究表明[13]：隱球菌在細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)期間，清除了吞噬體成熟標(biāo)記Rab5和Rab11，抑制吞噬細(xì)胞溶酶體的成熟，并且吞噬體的酸化、鈣通道和酶活性受阻，使隱球菌在胞內(nèi)增殖。

2.1巨噬細(xì)胞巨噬細(xì)胞吞噬隱球菌后，可以成為先天性免疫和適應(yīng)性免疫的樞紐。但隱球菌可以在這些感染的宿主細(xì)胞吞噬體內(nèi)存活和增殖。隱球菌可以通過(guò)裂解巨噬細(xì)胞來(lái)逃避宿主免疫，而裂解的機(jī)制尚不清楚，可能是由于胞內(nèi)隱球菌大量復(fù)制導(dǎo)致宿主細(xì)胞膜破裂。這說(shuō)明隱球菌能夠?qū)⒕奘杉?xì)胞作為在宿主內(nèi)的一個(gè)保護(hù)區(qū)域。Chrissy M詳細(xì)綜述了隱球菌和吞噬細(xì)胞的相互作用[14]：巨噬細(xì)胞能高效吞噬隱球菌，但隱球菌具有多種毒力因子抗吞噬或增強(qiáng)其在吞噬體內(nèi)的繁殖能力。但是，最近一項(xiàng)研究了[15]巨噬細(xì)胞非特異性攝取隱球菌的機(jī)制，巨噬細(xì)胞通過(guò)甘露糖受體(MR)攝取隱球菌，新型隱球菌通過(guò)dectin-1 和 dectin-2攝取，而格特隱球菌攝取主要通過(guò)dectin-1，證明了巨噬細(xì)胞在增強(qiáng)抵抗隱球菌的重要作用。巨噬細(xì)胞作為抗原提呈細(xì)胞(antigen-presenting cell， APC)促進(jìn)T淋巴細(xì)胞活化誘導(dǎo)Th1樣反應(yīng)清除真菌。M1型(經(jīng)典激活的)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)Th1應(yīng)答(主要是IFN-γ介導(dǎo))導(dǎo)致反應(yīng)性氧中介物、反應(yīng)性氮物質(zhì)、蛋白酶和脂質(zhì)介質(zhì)的上調(diào)，使巨噬細(xì)胞有效地殺傷病原菌。Th1刺激也可以通過(guò)降低吞噬細(xì)胞水解酶活性來(lái)增加主要組織相容性復(fù)合體(MHC-Ⅰ或MHC-Ⅱ)的遞呈和介導(dǎo)適應(yīng)性免疫。M2型(可選擇活化)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)Th2應(yīng)答，有助于抑制和調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，并在愈合過(guò)程中發(fā)揮作用，但對(duì)隱球菌無(wú)殺滅作用[16](圖2)。

2.2樹(shù)突狀細(xì)胞樹(shù)突狀細(xì)胞作為專(zhuān)職的APC，主要作用是根據(jù)接觸到抗原的多態(tài)性進(jìn)行調(diào)節(jié)并激活適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，對(duì)感染產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答。隱球菌侵入肺部后，DC通過(guò)內(nèi)體/溶酶體途徑初步處理隱球菌抗原，MHC-Ⅱ類(lèi)分子將其遞呈，并通過(guò)氧依賴性和非氧依賴性機(jī)制殺滅隱球菌[17]。研究發(fā)現(xiàn)[18]：小鼠鼻內(nèi)接種新生隱球菌2小時(shí)內(nèi)，可見(jiàn)新生隱球菌被肺DC、肺巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞內(nèi)化；感染7天后肺DC的成熟標(biāo)志CD80、CD86和MHC-Ⅱ類(lèi)表達(dá)增加。說(shuō)明DC吞噬隱球菌后逐漸發(fā)育為成熟的DC，并能將新型隱球菌抗原遞呈給特異性T細(xì)胞，使T細(xì)胞活化。成熟的DC能有效地遞呈抗原啟動(dòng)T淋巴細(xì)胞并介導(dǎo)Th1、Th17免疫應(yīng)答，而未成熟的DC誘導(dǎo)免疫耐受，介導(dǎo)Th2非保護(hù)性免疫應(yīng)答。Wozniak K L[19]闡明了DC對(duì)隱球菌的識(shí)別、加工、介導(dǎo)免疫反應(yīng)的過(guò)程。表明DC細(xì)胞在固有免疫和適應(yīng)性免疫防御中抗隱球菌病都有重要作用(圖2)。

隱球菌被APC(Mφ和DC)識(shí)別吞噬后，M1型巨噬細(xì)胞介導(dǎo)Th1反應(yīng)，M2型巨噬細(xì)胞介導(dǎo)Th2反應(yīng)；未成熟樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)吞噬隱球菌后細(xì)胞表面成熟標(biāo)志CD80、CD86和MHCII類(lèi)表達(dá)增加，介導(dǎo)CD4+T分化為T(mén)h1、Th2、Th17細(xì)胞，分別產(chǎn)生不同的炎癥細(xì)胞因子和抑制性細(xì)胞因子。未成熟DC也可以介導(dǎo)Th2反應(yīng)。

圖2吞噬細(xì)胞對(duì)隱球菌的作用

DC識(shí)別隱球菌遞呈抗原，主要刺激T細(xì)胞途徑。盡管肺泡巨噬細(xì)胞也能夠通過(guò)隱球菌抗原呈遞激活T細(xì)胞，但DC刺激的T細(xì)胞效應(yīng)更為有效。實(shí)驗(yàn)表明[20]：隱球菌抗原刺激骨髓樹(shù)突狀細(xì)胞(bone marrow dendritic cells,BMDC)后誘導(dǎo)保護(hù)性免疫因子IL-12/23p40的釋放，而刺激骨髓巨噬細(xì)胞后并不釋放這些保護(hù)性因子。引起這種差異的可能原因在于：隱球菌抗原刺激后，BMDC上調(diào)MHC-Ⅱ和CD86，而骨髓巨噬細(xì)胞下調(diào)MHC-Ⅱ和CD86。DC根據(jù)來(lái)源不同具有多種亞型，不同亞型其抗隱球菌感染中具有不同的特點(diǎn)。漿細(xì)胞樣DC通過(guò)Dectin-3和活性氧依賴機(jī)制吞噬新型隱球菌并限制其生長(zhǎng)[21]?？闺[球菌抗原的保護(hù)性免疫應(yīng)答由CD11b+DC和朗格漢斯細(xì)胞介導(dǎo)[22]。CD11b+DC也可以介導(dǎo)非保護(hù)性的Th2應(yīng)答[23]。最近研究發(fā)現(xiàn)[24]：隱球菌可以利用巨噬細(xì)胞受體的膠原結(jié)構(gòu)促進(jìn)CD11b+DC的積累，改變Th1/Th2平衡有利于真菌繁殖和傳播。呼吸道感染新型隱球菌后單核細(xì)胞衍生的DC增強(qiáng)Th1反應(yīng)。

3 T細(xì)胞對(duì)隱球菌的作用

新型隱球菌合并艾滋病患者與T細(xì)胞缺陷密切相關(guān)，T細(xì)胞對(duì)于適應(yīng)性免疫應(yīng)答來(lái)說(shuō)是必需的。在人體中，CD4+T細(xì)胞缺陷是誘發(fā)隱球菌病的主要因素，其中CD4+T細(xì)胞計(jì)數(shù)小于100·μL-1，預(yù)示著HIV相關(guān)隱球菌病的風(fēng)險(xiǎn)性增高[25]。參與宿主對(duì)新型隱球菌反應(yīng)的T淋巴細(xì)胞包括CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞和自然殺傷T(NKT)細(xì)胞。CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞可以直接與隱球菌結(jié)合并以抑制真菌的方式起作用。最近發(fā)現(xiàn)一種輔助性T細(xì)胞(CD4+FOX P3 Treg)在抗隱球菌中可以抑制Th2 反應(yīng)[26]?；罨腃D4+T細(xì)胞能夠激活和增殖B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生抗體。CD8+T細(xì)胞在對(duì)新生隱球菌的宿主免疫反應(yīng)中也起重要作用[27]。CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞抗隱球菌都產(chǎn)生促炎性細(xì)胞因子。CD8+T細(xì)胞直接與隱球菌細(xì)胞接觸釋放顆粒溶素介導(dǎo)殺死新型隱球菌。

CD4+T細(xì)胞是調(diào)控免疫應(yīng)答類(lèi)型的關(guān)鍵。幼稚的CD4+T細(xì)胞被激活后分化成Th1，Th2和Th17不同的亞群，產(chǎn)生細(xì)胞因子。Th1型調(diào)控宿主誘導(dǎo)細(xì)胞免疫反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-2，IL-12，IFN-γ和TNF-α，在抗隱球菌中具有保護(hù)性作用[28]。Th17是疫苗介導(dǎo)保護(hù)小鼠抗新型隱球菌免疫反應(yīng)所必需的[29]，主要分泌細(xì)胞因子IL-17和IL-22。而Th2反應(yīng)產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-4，IL-5，IL-13等介導(dǎo)體液免疫，對(duì)感染隱球菌的機(jī)體非保護(hù)作用。在HIV感染中，細(xì)胞因子從Th1向Th2改變，宿主免疫環(huán)境變得更有利于隱球菌感染與擴(kuò)散(圖2)。

4 小 結(jié)

全球隱球菌感染每年造成的疾病負(fù)擔(dān)和死亡率非常高，由于隱球菌具有獨(dú)特的毒力因子，如莢膜多糖在抵抗機(jī)體免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，能夠逃避宿主細(xì)胞的清除。目前研究隱球菌致病免疫學(xué)機(jī)制雖然不斷有進(jìn)展，但仍不足以有效控制隱球菌病的流行。新型隱球菌通過(guò)多種策略來(lái)適應(yīng)細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境并抵御宿主的免疫應(yīng)答，比如隱球菌定植在巨噬細(xì)胞內(nèi)共生增殖并逃逸到細(xì)胞外環(huán)境引起疾病播散，因此未來(lái)的研究將需要關(guān)注隱球菌寄生于宿主細(xì)胞的能力和相關(guān)免疫機(jī)制。

機(jī)體抵御隱球菌的保護(hù)性免疫需要T細(xì)胞應(yīng)答，這一過(guò)程產(chǎn)生了關(guān)鍵的保護(hù)性炎性因子TNF-α，IL-12和IFN-γ，這些反應(yīng)由經(jīng)典的DC激活引發(fā)的。DC在吞噬和殺死隱球菌中起了重要作用，有研究表明DC表面的TLR4和TLR2可以識(shí)別隱球菌的莢膜成分GXM[30]。所以深入了解DC與隱球菌的相互作用有助于將來(lái)改善隱球菌感染的免疫治療效果。

在隱球菌感染小鼠肺的模型中，早期接種IL-12可以減少肺部隱球菌的負(fù)荷及抑制其向腦部擴(kuò)散，并且IL-12的治療效果與肺部產(chǎn)生高濃度的IFN-γ相關(guān)[31]。免疫低下患者給予重組IFN-γ1b能促進(jìn)機(jī)體腦脊液中隱球菌的殺滅，而且增加了機(jī)體對(duì)藥物的耐受性[32]。如果要提高隱球菌感染治療的免疫療效，則應(yīng)深入了解隱球菌致病所涉及的信號(hào)傳導(dǎo)通路。