病原微生物感染與自身免疫病

劉 欣 鄧國英 楊淑鳳 李星云 戴曉冬 (大連醫(yī)科大學(xué)微生物學(xué)教研室,大連 116044)

自身免疫性疾病(autoimmune diseases，AID)是指由過強(qiáng)自身免疫應(yīng)答破壞機(jī)體正常組織結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的疾病。病因?qū)W研究認(rèn)為AID的發(fā)病主要由環(huán)境與遺傳因素共同作用[1]。微生物感染(細(xì)菌、病毒和寄生蟲等)與AID發(fā)生的相關(guān)性在環(huán)境因素中倍受關(guān)注。如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)患者的關(guān)節(jié)組織中發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌細(xì)胞壁的組成成分胞壁酸；系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)患者的EB病毒早期抗原抗體水平較健康人群顯著增高[2，3]。初診Graves病的患者血清中細(xì)菌和病毒的抗體與正常人相比明顯升高，而將切除胸腺的大鼠放在無菌環(huán)境中飼養(yǎng)，發(fā)生甲狀腺炎的概率明顯降低。臨床和流行病學(xué)數(shù)據(jù)均顯示微生物感染是人類AID的潛在觸發(fā)或促進(jìn)因素[4，5]。推測(cè)可能的機(jī)制包括分子模擬、旁觀者效應(yīng)、超抗原、上調(diào)免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子水平、改變宿主細(xì)胞抗原表達(dá)和直接免疫損傷等[6]。鑒于AID病因復(fù)雜，為較為全面地理解微生物感染與AID間的相互關(guān)系，本文總結(jié)了近年來有關(guān)這兩者相關(guān)性的研究進(jìn)展，并將與AID相關(guān)的病原微生物作一綜述。

1 與AID相關(guān)的原核細(xì)胞型微生物

1.1結(jié)核分枝桿菌(MTB) MTB是結(jié)核病的病原體，本身并不產(chǎn)生內(nèi)、外毒素和侵襲性酶類等致病物質(zhì)，其致病作用主要由機(jī)體自身的免疫應(yīng)答介導(dǎo)，因此其致病機(jī)制與AID存在一定的相似性?？肆_恩病和SLE等AID時(shí)有并發(fā)結(jié)核病的現(xiàn)象，80%的多發(fā)性大動(dòng)脈炎患者結(jié)核菌素試驗(yàn)呈強(qiáng)陽性，因此推測(cè)MTB可能與AID密切相關(guān)[7]。Billiau等[8]采用含MTB抗原的完全弗氏佐劑皮下注射的方法成功建立了RA的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型證明了這一推測(cè)。近年來自身抗體檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，內(nèi)科醫(yī)生在治療結(jié)核病患者時(shí)發(fā)現(xiàn)患者體內(nèi)與AID相關(guān)的自身抗體檢出率顯著高于普通人群。例如，韋格納肉芽腫和SLE等AID相關(guān)的自身抗體在40%的結(jié)核病患者體內(nèi)檢出[9]。

多數(shù)研究者認(rèn)可的MTB感染誘導(dǎo)AID的機(jī)制主要包括分子模擬機(jī)制和旁路活化機(jī)制，但目前并未完全明確。一些與人體蛋白具有共同表位的MTB抗原被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，如MTB細(xì)胞壁糖脂類抗原、熱休克蛋白HSP65和HSP70等。RA患者關(guān)節(jié)滑膜組織中表達(dá)高水平的HSP60，與結(jié)核桿菌HSP60中的180～188位氨基酸組成的序列有相似表位,因而由結(jié)核桿菌HSP60激活的T細(xì)胞也能與關(guān)節(jié)組織反應(yīng)，引起關(guān)節(jié)的自身免疫損傷。MTB抗原與人體蛋白的共同抗原表位及交叉反應(yīng)現(xiàn)象構(gòu)成了分子模擬機(jī)制的基礎(chǔ)。MTB感染后還可通過病原體相關(guān)模式分子經(jīng)Toll樣受體多克隆活化機(jī)體免疫細(xì)胞，產(chǎn)生一系列炎癥細(xì)胞因子(包括IL-17等)誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)。同時(shí)MTB感染可募集并活化更多的免疫細(xì)胞，進(jìn)一步加劇炎癥性免疫應(yīng)答，破壞機(jī)體的免疫耐受狀態(tài)，從而誘導(dǎo)或加劇自身免疫反應(yīng)，以上即為MTB感染誘導(dǎo)AID產(chǎn)生的旁路活化機(jī)制[10]。

1.2幽門螺桿菌(HP) HP是一種寄生在胃黏膜黏液中的革蘭氏陰性桿菌，大量研究表明HP可通過多種因素影響宿主的免疫應(yīng)答，參與自身免疫性疾病，如特發(fā)性血小板減少性紫癜(ITP)、干燥綜合征(SS)、自身免疫性甲狀腺病(AITD)、格雷氏病、RA和SLE等[11]。

Gasbarrini等[12]對(duì)ITP患者進(jìn)行抗HP治療后，患者抗血小板自身抗體減少且血小板數(shù)量增加。Takahashi等[13]同樣對(duì)ITP患者行HP根除治療，4個(gè)月后檢查發(fā)現(xiàn)54%的患者平均血小板數(shù)量明顯增加，表明HP感染與ITP密切相關(guān)，Suzuki等[14]研究發(fā)現(xiàn)其機(jī)制可能與HP的細(xì)胞毒素相關(guān)基因A(CagA)有關(guān)。HP的CagA抗原與血小板上的多肽交叉反應(yīng)能夠刺激患者抗血小板抗體產(chǎn)生，因此ITP患者行HP根除治療后，CagA陽性HP感染者血小板數(shù)量增加更加明顯[15]。

HP與Graves病也有類似ITP的現(xiàn)象，2012年Bassi等[16]調(diào)查了112名初次診斷為Graves病的患者糞便中HP和血清中的CagA，83.7%的患者糞便組織為HP陽性，這些陽性患者中CagA陽性株為89.2%。

HP還可能與SS相關(guān)，研究表明SS患者HP感染率較對(duì)照組明顯增高。Showji等[17]研究發(fā)現(xiàn)SS患者的血清中有高滴度的抗HP抗體。Aragona等[18]也發(fā)現(xiàn)SS患者的抗HP抗體和抗HSP60抗體較健康人群顯著增高。因此有學(xué)者認(rèn)為HP可能通過其自身抗體和抗HSP60抗體等參與SS發(fā)病[19]。

HP的菌體成分尿素酶也可能參與自身免疫性疾病的發(fā)病。Yamanishi等[20]研究表明尿素酶對(duì)B淋巴細(xì)胞的慢性刺激能誘導(dǎo)產(chǎn)生IgM類風(fēng)濕因子、抗雙鏈DNA抗體和抗磷脂膽堿抗體，具有誘發(fā)AID的作用。雖然HP能誘導(dǎo)產(chǎn)生IgM類風(fēng)濕因子，但HP感染對(duì)SLE和RA的影響仍然存在爭(zhēng)議，許多文獻(xiàn)表明HP與類風(fēng)濕疾病相關(guān)性不大，患者和對(duì)照組的HP流行情況差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.3其他原核細(xì)胞型微生物 金黃色葡萄球菌與多發(fā)性硬化癥(MS)正相關(guān)，Mulvey等[21]研究發(fā)現(xiàn)在6個(gè)月內(nèi)發(fā)生MS的患者鼻拭子中金黃色葡萄球菌超抗原SEA基因的檢出率明顯高于未發(fā)生MS的對(duì)照組。化膿性鏈球菌與宿主心肌的共同抗原能刺激T細(xì)胞誘發(fā)風(fēng)濕性心臟病，衣原體、螺旋體、立克次體等與AID的相關(guān)性也陸續(xù)報(bào)道。

腸道微生物能長(zhǎng)期黏附于宿主腸道形成慢性感染，腸黏膜免疫系統(tǒng)處于慢性多克隆激活狀態(tài),導(dǎo)致多種自身抗體升高從而誘發(fā)AID。研究表明，炎癥性腸病(IBD)，包括潰瘍性結(jié)腸炎(UC)、克羅恩病(CD)和腸易激綜合征(IBS)的發(fā)展與腸道微生物群失調(diào)有關(guān)[22]。腸道致病菌多為革蘭氏陰性菌，其細(xì)胞壁上的脂多糖能通過慢性多克隆激活B細(xì)胞能誘發(fā)正常小鼠產(chǎn)生自身抗體或加速狼瘡小鼠發(fā)病。腸道空腸彎曲菌、伯克氏菌、腸耶爾森氏菌的感染均能導(dǎo)致AITD的發(fā)生或加重。“腸-關(guān)節(jié)軸”RA發(fā)生發(fā)展的可能機(jī)制之一。研究發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)16SrRNA的測(cè)定可發(fā)現(xiàn)早期RA患者腸道乳桿菌的種類及豐度較健康人群明顯增加[23]。RA小鼠的腸組織浸出液轉(zhuǎn)移給正常小鼠后可使正常小鼠發(fā)病。亞臨床的腸道炎癥也證實(shí)許多腸道致病菌能誘發(fā)自身抗體產(chǎn)生并導(dǎo)致細(xì)菌性反應(yīng)性關(guān)節(jié)炎及滑膜、軟骨和骨等終末器官損害，如沙門氏菌屬、空腸彎曲菌、志賀氏菌屬和耶爾森氏菌屬中的一些細(xì)菌等[24]。另一項(xiàng)研究對(duì)RA患者治療前后的腸道微生物測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)比健康人群RA患者腸道革蘭氏陽性細(xì)菌增加，革蘭氏陰性菌相對(duì)減少，而這種改變與免疫球蛋白、抗環(huán)瓜氨酸抗體、類風(fēng)濕因子等臨床指標(biāo)平行?？癸L(fēng)濕藥治療后，患者腸道微生態(tài)的改變得到部分恢復(fù)，提示腸道微生物在RA發(fā)生發(fā)展、診斷與預(yù)后的評(píng)估中起重要作用[25]。

2 與AID相關(guān)的非細(xì)胞型微生物

病毒是主要的非細(xì)胞型微生物，由于其宿主依賴性的特點(diǎn)較原核細(xì)胞型微生物更容易發(fā)生基因整合和宿主抗原修飾，因此更易誘導(dǎo)機(jī)體對(duì)新抗原和被修飾的抗原進(jìn)行自身免疫應(yīng)答，從而誘發(fā)AID。麻疹病毒、丙型肝炎病毒、EB病毒、人巨細(xì)胞病毒和人類免疫缺陷病毒(HIV)等感染均同AID具有一定的因果關(guān)系。但這些與病毒感染有關(guān)的資料多數(shù)來自臨床回顧性研究,尚難確定是原發(fā)還是繼發(fā)。

2.1丙型肝炎病毒(HCV) 自1989年Esteban等[26]首次在自身免疫性肝炎(AIH)患者血清中檢出抗HCV，HCV感染與AID的關(guān)系逐步受到關(guān)注。目前研究證實(shí)慢性HCV感染會(huì)導(dǎo)致自身抗體(抗核抗體、抗心磷脂抗體、抗平滑肌抗體等)產(chǎn)生，2009年Agmon-Levin等[27]對(duì)1 322例AID患者進(jìn)行抗HCV抗體檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)AID患者抗HCV抗體陽性率為8.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于236名健康志愿者的0.4%(P<0.000 1)。Testa等[28]也發(fā)現(xiàn)在AID患者中，抗HCV抗體陽性率為11.6%，而正常人群中其陽性率僅為2.3%。

HCV患者還會(huì)表現(xiàn)出一系列異質(zhì)性的“肝外病變”，包括淋巴瘤、甲狀腺炎、腎小球腎炎、皮膚血管炎、扁平苔蘚、遲發(fā)性皮膚卟啉病、2型糖尿病、SS和RA等[29]。Mohammed等[30]觀察306例慢性HCV患者的臨床癥狀,其中有類風(fēng)濕表現(xiàn)者16.39%、乏力1.9%、干燥8.8%、關(guān)節(jié)痛6.5%、肌痛1.3%、纖維肌痛1.9%、關(guān)節(jié)炎0.7%、冷球蛋白血癥血管炎0.7%、自身免疫性溶血0.7%和血小板減少0.7%。表明HCV感染與自身免疫現(xiàn)象密切相關(guān)。

HCV感染與甲狀腺炎關(guān)系密切。Yang等[31]檢測(cè)195例HCV感染者的甲狀腺過氧化物酶抗體(TPOAb)和甲狀腺球蛋白(TgAb)，陽性率均為30.77%。在慢性HCV感染者中有近42%存在甲狀腺自身抗體升高。另一項(xiàng)研究也通過對(duì)比正常人和慢性HCV感染者的甲狀腺功能發(fā)現(xiàn)慢性HCV感染患者甲狀腺功能異常率(17%)較正常人群(4%)明顯增高[32]。

2.2乙型肝炎病毒(HBV) HBV在肝細(xì)胞內(nèi)繁殖，可改變自身抗原成分,隨肝細(xì)胞破壞將其釋入血液,導(dǎo)致抗DNA抗體、抗磷脂抗體及抗腎小管刷狀緣抗體等多種自身抗體產(chǎn)生。研究報(bào)道HbsAg和免疫球蛋白組成的免疫復(fù)合物是結(jié)節(jié)性多動(dòng)脈炎和血管炎發(fā)病的誘導(dǎo)因素[33]。

HBV相關(guān)性腎炎已為兒科臨床重視。病理證實(shí)， HbeAg-HbeAb復(fù)合物沉積于腎小球基底膜，可引起HBV感染后膜性腎病,而HbsAg-HbsAb復(fù)合物沉積則引起HBV感染后膜增殖性腎炎。Looi等[34]對(duì)259名腎小球腎炎患者通過免疫熒光檢測(cè)法檢測(cè)腎小球免疫復(fù)合物中HbsAg含有率，發(fā)現(xiàn)16.6%的腎小球腎炎患者腎小球免疫復(fù)合物中含有HbsAg。

HBV與血管炎有關(guān)。Maggiore等[35]連續(xù)檢測(cè)136名血管炎患者血清HbsAg水平，發(fā)現(xiàn)11名患者(8%)血清中含有HbsAg，而醫(yī)院內(nèi)其他住院患者的血清HbsAg含有率為2.7%。

HBV與自身免疫性風(fēng)濕病發(fā)病相關(guān)。高達(dá)10%～30%的HBV感染者經(jīng)常發(fā)生關(guān)節(jié)炎或風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的類似癥狀，推測(cè)其機(jī)制為HbsAg形成的免疫復(fù)合物在關(guān)節(jié)組織中沉積可引起自身免疫性損傷[36]。Looi等[34]檢測(cè)47名SLE患者的腎小球免疫復(fù)合物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SLE的免疫復(fù)合物HbsAg含有率為64%，遠(yuǎn)高于非SLE患者的4%(P<0.001)。但也有一些研究得到的結(jié)論與之相反，認(rèn)為HBV與自身免疫性風(fēng)濕病不具有相關(guān)性。

2.3EB病毒(EBV) EBV是人類易感病毒之一，主要感染B細(xì)胞，并刺激多克隆B細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)產(chǎn)生多克隆B細(xì)胞抗體。多克隆B細(xì)胞的激活是某些AID發(fā)病的第一步。因此研究認(rèn)為EBV感染可導(dǎo)致嚴(yán)重的免疫功能紊亂,包括AID的發(fā)生。

研究表明,EBV感染在SLE患者中較正常人群更常見。SLE患者血清抗EBV-IgG抗體滴度和早期抗原(EA/D)的抗體水平較正常人顯著增高[37]。198名SLE患者血清中抗EA/D-IgG抗體陽性率為(54%，P=0.001)，而健康人群陽性率僅為(16.9%)[38]。另外兩種AID PAPS(36.8%,P=0.023)和SSc(41.3%,P=0.005) 患者的血清抗EA/D-IgG抗體水平也較健康人群增高。

EBV感染后,EBV核抗原蛋白分子可通過分子模擬機(jī)制誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生針對(duì)自身抗原的免疫反應(yīng),引起組織損傷，如RA患者的自身抗體與EBV核抗原的交叉反應(yīng)可誘發(fā)自身免疫導(dǎo)致RA發(fā)病。

2.4人類細(xì)小病毒B19(B19) B19感染可引起慢性多關(guān)節(jié)炎，臨床通常表現(xiàn)為對(duì)稱性多發(fā)性關(guān)節(jié)炎,臨床癥狀與幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎(JRA)相似。有研究報(bào)道22例明確感染B19患兒均表現(xiàn)出不同程度的關(guān)節(jié)炎,其中6例關(guān)節(jié)炎癥狀持續(xù)3～13個(gè)月不等,符合JRA臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)[39]。Kishore等[40]在69名JIA患兒中檢測(cè)出28例抗B19 IgM陽性，也證實(shí)了這一推測(cè)。國內(nèi)研究發(fā)現(xiàn),JRA患兒血清B19 DNA陽性率達(dá)40%,而對(duì)照組僅為4%[41]。

B19感染的臨床表現(xiàn)與SLE更相似，均表現(xiàn)出多種血細(xì)胞減少、關(guān)節(jié)炎、皮疹和低補(bǔ)體血癥，并可導(dǎo)致器官產(chǎn)生特異及非特異性的自身抗體(包括抗核抗體、抗DNA 抗體和抗磷脂抗體等)，提示B19的急性感染可能誘導(dǎo)SLE發(fā)生。

2.5人巨細(xì)胞病毒(HCMV) HCMV感染可能是系統(tǒng)性硬皮病(SSc)的誘發(fā)因素。瑞士的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)SSc患者HCMV的感染率為59%，遠(yuǎn)高于正常人的12%～21%[42]。另外HCMV感染和SLE發(fā)病也有一定聯(lián)系。國內(nèi)報(bào)道SLE患兒活動(dòng)性HCMV感染發(fā)生率達(dá)29%,而對(duì)照組無活動(dòng)性HCMV感染[43]。HCMV感染可能是格林-巴利綜合征發(fā)病、甲狀腺疾病及RA的誘因之一。但HCMV感染在人群中較為普遍，而AID則相對(duì)少見。因此HCMV與AID的相關(guān)性還需進(jìn)一步研究。

2.6其他病毒 人類免疫缺陷病毒(HIV)感染者及AIDS人群中AID的發(fā)病率明顯增加，可能與HIV引起B(yǎng)細(xì)胞過度活化及產(chǎn)生自身抗體(如抗淋巴細(xì)胞抗體、血小板抗體、抗磷脂抗體和抗核抗體等)有關(guān)。常見的HIV感染并發(fā)AID為ITP、自身免疫性溶血、自身免疫性中性粒細(xì)胞減少、多發(fā)性肌炎和Graves病等[44]。

人皰疹病毒6型(HHV-6)可能是橋本甲狀腺炎(HT)的觸發(fā)因素，HHV-6A在HT患者甲狀腺組織中檢出率(82%)較健康人群(10%)明顯增高[45]。有研究表明HHV-6感染還與多發(fā)性硬化、自身免疫性結(jié)締組織病、SS和自身免疫性肝炎等AID發(fā)病相關(guān)[46-49]。

柯薩奇病毒B4的非結(jié)構(gòu)性蛋白P2C與胰島β細(xì)胞具有相似結(jié)構(gòu)，能導(dǎo)致β細(xì)胞免疫損傷，引發(fā)1型糖尿病(T1D)[50]。與T1D相關(guān)的人類病毒還有:風(fēng)疹病毒、流行性腮腺炎病毒、HCMV、EB 病毒、水痘-帶狀皰疹病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒及輪狀病毒等。但也存在一些有爭(zhēng)議的報(bào)道[51]。

3 與AID相關(guān)的真核細(xì)胞型微生物

SKG小鼠 (一種具有ZAP70缺陷表型的自發(fā)性RA小鼠模型) 在無菌環(huán)境下不發(fā)生自身免疫性關(guān)節(jié)炎。然而在無菌環(huán)境下單獨(dú)腹腔注射酵母聚糖(一種天然真菌葡聚糖)或純化葡聚糖(如凝膠多糖和海帶多糖)可引發(fā)SKG小鼠嚴(yán)重的慢性關(guān)節(jié)炎，但在正常小鼠中只會(huì)引發(fā)短暫的關(guān)節(jié)炎[52]。葡聚糖廣泛存在于真菌細(xì)胞壁，與真菌致病性相關(guān)。因此推測(cè)真菌感染可能具有誘發(fā)自身免疫性關(guān)節(jié)炎(如RA)的作用，白色念珠菌的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)[53]。

某些病原體感染可能是AID的誘發(fā)因素，但流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)較低、病原微生物感染率較高的地區(qū)過敏和AID的發(fā)生率相對(duì)更低。越來越多的研究證明,病原微生物感染在誘發(fā)AID的同時(shí)某些情況下又能抑制AID。Tracy等[54]在驗(yàn)證CVB是否觸發(fā)T1D的實(shí)驗(yàn)中得到了相反的結(jié)論：CVB感染能顯著防止NOD小鼠T1D發(fā)病。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中口服干酪乳桿菌(L.casei)可降低IL-1β、IL-2、IL-6、IL-12、IL-17和IFN-γ等促炎因子水平，減輕關(guān)節(jié)腫脹等RA癥狀并減少淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)及對(duì)軟骨的破壞[55]。

研究報(bào)道腸道擬桿菌和產(chǎn)丁酸等細(xì)菌減少及包括大腸桿菌在內(nèi)的變形桿菌門等病原微生物的增加可導(dǎo)致腸道微生態(tài)失調(diào)，進(jìn)而引發(fā)AID，炎癥性腸病(IBD)就是如此。IBD患者具有不同程度腸道微生物的異常，最常見的為厚壁菌門減少和變形菌門增多，因此推測(cè)某些微生物(如雙歧桿菌)具有抑制AID作用。雙歧桿菌(bifidobacterium bifidum) BGN4 可通過抑制異常的T細(xì)胞活化降低IFN-γ及單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)水平阻止IBD[56]。

雖然已經(jīng)證實(shí)AID是遺傳因素和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，病原微生物也是重要的環(huán)境因素之一，但至今尚未明確病原微生物感染在AID中的確切作用和機(jī)制,更無法確定某種感染與某種AID發(fā)生的必然聯(lián)系。一方面，在AID發(fā)生過程中存在多種參與因素，如遺傳易感性、飲食、化學(xué)品接觸、微生物群多樣性、壓力等，病原微生物只是其中的因素之一；另一方面，微生物感染是一種十分普遍的現(xiàn)象，機(jī)體很可能不是單一的病原微生物感染，而是多種病原微生物共同感染，其中一些可能與AID的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，一些可能對(duì)機(jī)體具有保護(hù)作用，還有一些可能完全沒有影響。由于可能涉及多種病原體，情況就變得更加復(fù)雜。但隨著研究的深入，病原微生物與AID的關(guān)系將會(huì)逐漸闡明，通過改變和影響病原微生物或許可為治療和預(yù)防AID提供新的可能。