弓形蟲熱休克蛋白70的免疫調(diào)節(jié)作用

蔡倩文 張莉

摘 要：弓形蟲熱休克蛋白70（Toxoplasma.gondii heat shock protein 70， TgHSP70）是熱休克蛋白家族中結(jié)構(gòu)最為保守，同源性最高的一類蛋白，其分泌不僅反映弓形蟲的生命活動(dòng)，還預(yù)示著疾病的相關(guān)進(jìn)程。TgHSP70結(jié)構(gòu)中的多個(gè)抗原表位刺激宿主發(fā)生體液免疫以及細(xì)胞免疫，在抗弓形蟲感染過程中發(fā)揮重要的作用。論文從TgHSP70的分泌、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及宿主免疫等方面，闡述在弓形蟲感染中，TgHSP70與宿主之間的免疫效應(yīng)，進(jìn)一步了解弓形蟲病的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：弓形蟲熱休克蛋白70;分泌與結(jié)構(gòu);宿主免疫

弓形蟲病是由專性胞內(nèi)寄生原蟲-剛地弓形蟲（Toxoplasma gondii）感染引起的一類呈全球感染的人獸共患病[2]。作為機(jī)會(huì)性致病原蟲，弓形蟲病的發(fā)生、發(fā)展與宿主的免疫狀況密切相關(guān)，調(diào)查顯示[3， 4]，與免疫功能正常的人群相比，孕婦、HIV/AIDS感染者及惡性腫瘤患者等特殊人群往往表現(xiàn)出較高的感染率。在入侵寄生過程中，弓形蟲刺激宿主產(chǎn)生一系列免疫反應(yīng)，同時(shí)也通過分泌一些蛋白類物質(zhì)，調(diào)節(jié)宿主免疫應(yīng)答效應(yīng)[5， 6]。

在弓形蟲感染宿主的應(yīng)激狀態(tài)下，兩者均產(chǎn)生對應(yīng)的熱休克蛋白。弓形蟲可分泌產(chǎn)生多種HSPs，其中在弓形蟲蟲期轉(zhuǎn)換時(shí)主要分泌TgHSP70，在速殖子轉(zhuǎn)化為緩殖子，以及緩殖子轉(zhuǎn)化為速殖子時(shí)均分泌[7， 8]。TgHSP70是熱休克蛋白家族中結(jié)構(gòu)同源性最高的蛋白，能夠刺激并誘導(dǎo)宿主機(jī)體免疫系統(tǒng)，發(fā)揮效應(yīng)以殺傷蟲體[9]。本文主要從TgHSP70的分泌、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及其與宿主的免疫反應(yīng)作一綜述。

1 弓形蟲熱休克蛋白70的特點(diǎn)

1.1 分泌特點(diǎn)

蟲源性蛋白TgHSP70分泌復(fù)雜，既是蟲體正常生命活動(dòng)過程分泌的抗原性物質(zhì)，也是宿主細(xì)胞死亡前的標(biāo)志物[10， 11]。研究發(fā)現(xiàn)TgHSP70在血液中高表達(dá)與蟲體死亡有關(guān)，弓形蟲慢性感染小鼠經(jīng)地塞米松治療后，腦部炎癥減輕，蟲體死亡減少，血中TgHSP70濃度降低。TgHSP70高表達(dá)還與蟲體的增殖相關(guān)，治療后的小鼠大腦中蟲荷量增加，TgHSP70的分泌增加[12]。弓形蟲眼病患者眼部分泌產(chǎn)生的TgHSP70，并不是直接進(jìn)入房水，而是通過視網(wǎng)膜屏障進(jìn)入血液中，刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生IgG[13]。

1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

HSP普遍存在于生物體中，不同物種間的結(jié)構(gòu)與功能高度保守、同源性高[14]。HSP種類繁多，分類方法多樣，常見根據(jù)分子量及等電點(diǎn)的不同進(jìn)行分類，分別為低分子量HSPs家族、中等分子量HSPs家族、HSP70家族、HSP90家族和HSP110家族這五類[15]。其中對于熱休克蛋白家族70的研究較為深入，人HSP70基因全長2 240 bp，不含內(nèi)含子，非編碼的212與242個(gè)核苷酸分別位于5′端、3′端，其中5′端上游是TATA盒，其蛋白的氨基端含有ATP結(jié)合區(qū)，具有ATPase活性，與羧基端相比，結(jié)構(gòu)功能更為保守[16]。目前，關(guān)于TgHSP70基因與蛋白的研究停留于生物信息學(xué)分析，經(jīng)分析TgHSP70基因全長2 382 bp，與人HSP70基因大小相近，編碼區(qū)域各不相同。TgHSP70為可溶性蛋白，性質(zhì)穩(wěn)定，含有6個(gè)跨膜區(qū)，均為跨膜蛋白，理論分子質(zhì)量為72.304 97 ku。繼續(xù)對其蛋白結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)TgHSP70存在蛋白激酶C磷酸化位點(diǎn)、酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化位點(diǎn)和酪氨酸激酶磷酸化位點(diǎn)，二級結(jié)構(gòu)以無規(guī)卷曲為主[17]，與人HSP70相比不具有ATP結(jié)合區(qū)和ATPase活性。

2 弓形蟲熱休克蛋白70與宿主免疫

2.1 TgHSP70與超敏反應(yīng)

與引起I型超敏反應(yīng)的變應(yīng)原不同，TgHSP70不刺激宿主產(chǎn)生IgE，而是通過血小板活化因子（platelet-activating factor， PAF）依賴途徑誘導(dǎo)宿主發(fā)生致死性超敏反應(yīng)。在TgHSP70的刺激作用下，PAF的生成主要受IFN-γ和TLR4兩者的調(diào)控。盡管TgHSP70可刺激宿主CD11b+、CD11c+、CD4+、CD8+細(xì)胞分泌產(chǎn)生IFN-γ，但只有CD11b+、CD11c+兩種細(xì)胞參與TgHSP70誘導(dǎo)的PAF生成。胞漿型磷脂酶A2（cytosolic phospholipase A2， cPLA2）的活化是PAF合成的關(guān)鍵，大量分泌的IFN-γ可直接促進(jìn)cPLA2的活化，從而誘導(dǎo)宿主致死性超敏反應(yīng)[18]。TLR4是Toll樣受體家族的重要成員之一，也是TgHSP70的受體，兩者互相識(shí)別后，通過MyD88通路激活MAPK家族中的p44/42，p38激酶等[19]，前面活化的激酶進(jìn)一步激活cPLA2，從而指導(dǎo)PAF的合成。

IL-17A是一類主要由Th17細(xì)胞分泌的炎癥因子，發(fā)揮各種炎癥性反應(yīng)[20]。同時(shí)，IL-17A也可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞趨化因子的分泌，在自身免疫病、過敏性疾病以及腫瘤疾病中發(fā)揮重要的作用[21]。研究發(fā)現(xiàn)在弓形蟲感染急性期，與野生型B6小鼠對比，IL-17A缺陷型B6小鼠回腸及其他組織高表達(dá)TgHSP70、IFN-γ，出現(xiàn)超敏反應(yīng)。當(dāng)利用重組IL-17A進(jìn)行治療后，IL-17A缺陷型B6小鼠TgHSP70、IFN-γ分泌減少，生存率提高。IL-17A能夠有效地下調(diào)TgHSP70的分泌，并抑制IFN-γ的大量分泌，從而降低致死性超敏反應(yīng)的發(fā)生[22]。

2.2 TgHSP70與體液免疫

在弓形蟲感染時(shí)，TgHSP70可通過誘導(dǎo)宿主發(fā)生Th2型免疫反應(yīng)，分泌IL-4、IL-10、IL-5、IL-6和IL-13等細(xì)胞因子，從而介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答，表達(dá)IgG、分泌型IgA（secretory IgA，sIgA）等抗體[23， 24]。

弓形蟲感染后，可刺激宿主細(xì)胞產(chǎn)生抗HSP70 IgG。不同種系小鼠產(chǎn)生抗HSP70 IgG的方式不同，C57BL/6小鼠通過B1細(xì)胞分泌產(chǎn)生IgG，而BALB/c小鼠則通過B2細(xì)胞表達(dá)IgG[25]。B1細(xì)胞主要以表達(dá)IgG發(fā)揮抗弓形蟲感染免疫。弓形蟲刺激C57BL/6小鼠腹腔VH1-JH1型B1細(xì)胞數(shù)量增加，分泌IgG，減少宿主蟲荷量，實(shí)現(xiàn)對宿主的保護(hù)性免疫。有別于VH11A-JH1、VH12-JH1型B1細(xì)胞，VH1-JH1型B1細(xì)胞分泌產(chǎn)生的IgG還能與小鼠HSP70發(fā)生交叉反應(yīng)，同時(shí)大量分泌IL-10，下調(diào)IFN-γ的表達(dá)[26]，抑制超敏反應(yīng)的發(fā)生。

除了刺激機(jī)體產(chǎn)生IgG，殷天麗等研究顯示重組弓形蟲熱休克蛋白70（recombinant Toxoplasma gondii heat shock protein 70， ?rTgHSP70）還能引起IgA的分泌[27]。黏膜免疫系統(tǒng)是機(jī)體重要的固有免疫屏障，含有黏膜相關(guān)淋巴組織（mucosalas-associated lymphoid tissue， ?MALT）、淋巴細(xì)胞、白細(xì)胞、抗體、細(xì)胞因子和補(bǔ)體等成分，在抵抗外來病原體中有著極為重要的地位[28]。rTgHSP70經(jīng)鼻免疫小鼠，隨即被鼻黏膜相關(guān)淋巴組織中的微皺褶細(xì)胞（microfold cell）攝取運(yùn)輸至抗原提呈細(xì)胞，以激活T、B細(xì)胞。致敏的T、B細(xì)胞可隨血液循環(huán)到達(dá)消化道等處的黏膜固有層，在相應(yīng)的T細(xì)胞與細(xì)胞因子的作用下，B細(xì)胞增殖分化為漿細(xì)胞分泌IgA[27， 29]。

2.3 TgHSP70與細(xì)胞免疫

在機(jī)體抵抗弓形蟲感染的過程中，體液免疫與細(xì)胞免疫均發(fā)揮了極為重要的作用，其中TgHSP70通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞、細(xì)胞毒性T細(xì)胞等免疫細(xì)胞產(chǎn)生顯著的抗蟲免疫。

巨噬細(xì)胞通過表達(dá)NO，實(shí)現(xiàn)抗弓形蟲感染免疫。一方面，rTgHSP70與TLR4結(jié)合，刺激DC分泌產(chǎn)生IL-12，誘導(dǎo)Th0向Th1細(xì)胞極化[30]，活化的Th1細(xì)胞通過分泌大量的IFN-γ和TNF-α，以促進(jìn)巨噬細(xì)胞NO的表達(dá)，增加表達(dá)的NO能夠減少弓形蟲的蟲荷量[31];另一方面，rTgHSP70可直接刺激巨噬細(xì)胞表達(dá)NO，產(chǎn)生保護(hù)性免疫[32]。

細(xì)胞毒性T細(xì)胞能夠直接、高效地殺傷胞內(nèi)病原體，是細(xì)胞免疫應(yīng)答中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。在TgHSP70的作用下，DC迅速發(fā)育成熟，發(fā)揮抗原提呈作用以活化CD8+T細(xì)胞，并增殖為CTL。CTL通過穿孔素/顆粒酶途徑、死亡受體途徑，誘導(dǎo)弓形蟲感染細(xì)胞的凋亡，從而達(dá)到對機(jī)體的保護(hù)[33]。

3 結(jié)語

在入侵宿主過程中，弓形蟲通過表達(dá)分泌高度保守的TgHSP70，誘導(dǎo)宿主免疫系統(tǒng)，發(fā)揮多種免疫調(diào)節(jié)作用。TgHSP70刺激宿主產(chǎn)生超敏反應(yīng)，導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)病理損傷，同時(shí)能夠有效地激活宿主體液免疫和細(xì)胞免疫，達(dá)到抗弓形蟲感染的作用。進(jìn)一步研究TgHSP70與宿主間的作用，將有利于我們加深對弓形蟲病的了解。

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作者簡介：蔡倩文，1993-07，女，漢，廣東佛山，在讀研究生，研究方向：寄生蟲感染與免疫。

基金項(xiàng)目：1.基金來源：國家自然基金;大理大學(xué)媒介生物學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

2.項(xiàng)目名稱：國家自然基金項(xiàng)目;大理大學(xué)媒介生物學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)基金。

3.項(xiàng)目編號(hào)：81560331;31760726。ZKLX2019104。