呼吸道病毒和細(xì)菌共感染分子機(jī)制研究進(jìn)展

陳 靜，李燕燕，袁 祥，葉 超，彭遠(yuǎn)義

(西南大學(xué) 動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

近年來，人們發(fā)現(xiàn)越來越多嚴(yán)重呼吸道疾病由多種細(xì)菌和病毒等致病因子共同感染所致，細(xì)菌和病毒共感染引起的呼吸系統(tǒng)疾病正在嚴(yán)重威脅人類健康和畜牧養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展。臨床上，呼吸道病毒和細(xì)菌混合感染常引起嚴(yán)重的呼吸道疾病綜合征，比如人類的流感以及豬、牛和雞等畜禽的各種呼吸道疾病綜合征等，并最終導(dǎo)致人和動(dòng)物的高死亡率。研究表明，流感病毒和呼吸道合胞體病毒等病毒感染后常伴隨細(xì)菌感染，引起繼發(fā)細(xì)菌性肺炎，導(dǎo)致感染者死亡，特別在老年人和兒童中更為顯著。據(jù)統(tǒng)計(jì)，流感病毒感染合并繼發(fā)細(xì)菌性肺炎每年可導(dǎo)致全球約兩萬(wàn)人死亡[1]，對(duì)人類的生命健康構(gòu)成了很大威脅。當(dāng)前正在全球流行的SARS-CoV-2也引起呼吸道癥狀，導(dǎo)致肺炎、急性呼吸綜合征、腎衰竭、甚至死亡，表現(xiàn)出較強(qiáng)的傳染性、隱蔽性和變異性，嚴(yán)重影響了正常的社會(huì)秩序和全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展[2-3]。近期研究表明，SARS-CoV-2感染者的咽拭子中細(xì)菌豐度顯著增加，其中有51種細(xì)菌豐度增加超過8倍，而且這些細(xì)菌能夠刺激SARS-CoV-2受體ACE2表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)病毒感染，暗示新冠肺炎患者咽部細(xì)菌在SARS-CoV-2感染中參與了病毒和宿主的相互作用，繼而調(diào)節(jié)SARS-CoV-2感染[4]。

豬呼吸道疾病綜合征(PRDC)和牛呼吸道疾病綜合征(BRDC)是嚴(yán)重危害生豬和肉牛產(chǎn)業(yè)的呼吸道疾病，這類疾病是由病毒、細(xì)菌、應(yīng)激和免疫力低下等多因素引發(fā)。其中，PRDC是豬繁殖與呼吸綜合征病毒等病毒感染后繼發(fā)多殺性巴氏桿菌、支氣管敗血波氏桿菌、副豬嗜血桿菌和豬鏈球菌等細(xì)菌感染所致，表現(xiàn)為呼吸急促、發(fā)熱、間質(zhì)性肺炎等癥狀，病死率高，成為威脅養(yǎng)豬業(yè)的一大頑疾[5]；BRDC則主要由多殺性巴氏桿菌、溶血性曼氏桿菌等細(xì)菌，牛傳染性鼻氣管炎病毒、牛副流感病毒3型和牛呼吸道合胞體病毒等病毒混合感染引起，多種病原體通過復(fù)雜的機(jī)制共同致病，臨床癥狀多表現(xiàn)為流鼻涕、咳嗽、呼吸困難等呼吸道癥狀，嚴(yán)重制約了全球養(yǎng)牛業(yè)的發(fā)展[6]。

由此可見，無論是人類，還是動(dòng)物，都存在呼吸道細(xì)菌與病毒共感染的情況，但是以上這些致病因子是如何通過復(fù)雜的相互作用機(jī)制引起疾病的發(fā)生發(fā)展，仍然不是很清楚?，F(xiàn)將從病原相互作用、宿主免疫調(diào)控和病理?yè)p傷機(jī)制等方面，對(duì)近年來呼吸道病毒和細(xì)菌協(xié)同感染分子機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為病毒和細(xì)菌共感染機(jī)制研究及呼吸道感染性疾病防控提供借鑒。

1 病毒可直接或間接影響細(xì)菌黏附

1.1 病毒介導(dǎo)的細(xì)胞脫落可促進(jìn)細(xì)菌非特異性黏附早在1949年，病理學(xué)家就注意到病毒侵入上皮細(xì)胞能夠致使細(xì)胞斑塊脫落并介導(dǎo)細(xì)菌黏附。HERS 和 PARKER在1961和1963年也分別發(fā)現(xiàn)，流感病毒介導(dǎo)的細(xì)胞脫落會(huì)暴露非常適合細(xì)菌附著的細(xì)胞基底膜組分，同時(shí)上皮再生也會(huì)產(chǎn)生過量透明樣變化和纖維蛋白原、纖粘連蛋白以及細(xì)菌可以結(jié)合的其他基質(zhì)物質(zhì)，這些都能夠促進(jìn)細(xì)菌的黏附。在非流感病毒也發(fā)現(xiàn)有類似的情況，比如呼吸道合胞體病毒、人副流感病毒3型和副黏病毒，同樣也會(huì)誘導(dǎo)類似的細(xì)胞斑塊脫落模式[7]。

1.2 病毒與細(xì)菌直接相互作用促進(jìn)彼此感染人呼吸道合胞體病毒和肺炎鏈球菌是引發(fā)兒童和老年人肺炎的主要病原。研究表明，呼吸道合胞體病毒感染時(shí)能夠與肺炎鏈球菌發(fā)生相互作用，其通過與細(xì)菌青霉素結(jié)合蛋白1a直接相互作用并結(jié)合到肺炎鏈球菌的表面，從而增強(qiáng)細(xì)菌對(duì)上皮細(xì)胞的黏附[8]；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)的呼吸道合胞體病毒糖蛋白即可增強(qiáng)肺炎鏈球菌和流感嗜血桿菌對(duì)上皮細(xì)胞的結(jié)合與黏附[9]，表明病毒糖蛋白參與了病毒與細(xì)菌間互作并促進(jìn)細(xì)菌黏附。

其他呼吸道感染病毒也能夠通過直接相互作用促進(jìn)相應(yīng)共感染菌的黏附。豬流感病毒通過識(shí)別豬鏈球菌莢膜多糖中的α-2，6唾液酸促進(jìn)細(xì)菌黏附和感染[10-11]。流感病毒能夠與在呼吸道定殖的革蘭陽(yáng)性菌(如肺炎鏈球菌和金黃色葡萄球菌)、革蘭陰性菌(如卡他莫拉菌和流感嗜血桿菌)表面直接相互作用，促進(jìn)細(xì)菌在呼吸道上皮細(xì)胞的黏附[12]。類似的，多種腸道感染病毒也能夠與共感染的細(xì)菌直接結(jié)合，通過細(xì)菌與細(xì)胞的黏附作用促進(jìn)相應(yīng)病毒感染。比如，脊髓灰質(zhì)炎病毒可通過與多種細(xì)菌的膜組分如脂多糖或肽聚糖相結(jié)合，從而促進(jìn)自身的感染，但是細(xì)菌與脊髓灰質(zhì)炎病毒表面表位結(jié)合的具體情況還有待研究[13]。雖然病毒和細(xì)菌之間直接相互作用的機(jī)制尚未被充分認(rèn)識(shí)，但是二者通過直接相互作用促進(jìn)彼此感染，很可能是病毒和細(xì)菌共感染的普遍策略。

1.3 病毒通過調(diào)控細(xì)胞受體表達(dá)影響細(xì)菌黏附病毒能夠通過改變某些宿主蛋白的表達(dá)，調(diào)節(jié)共感染中細(xì)菌的黏附和入侵。研究表明，呼吸道合胞體病毒、冠狀病毒和流感病毒等感染后，可通過調(diào)節(jié)某些細(xì)胞受體如細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)、癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞黏附分子、纖連蛋白和血小板激活因子受體(PAFR)等的表達(dá)(顯著上調(diào))，從而促進(jìn)繼發(fā)性感染細(xì)菌對(duì)呼吸道上皮細(xì)胞的黏附[14]。特別是PAFR可作為多種呼吸道細(xì)菌如肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌和銅綠假單胞菌等感染的識(shí)別分子[15-17]，因此病毒誘導(dǎo)的PAFR表達(dá)上調(diào)對(duì)于促進(jìn)多種細(xì)菌黏附起著重要調(diào)控作用。在獸醫(yī)相關(guān)病原共感染研究方面，牛呼吸道合胞體病毒感染牛原代氣管、支氣管和肺上皮細(xì)胞后，也能夠影響共感染多殺性巴氏桿菌的黏附，表現(xiàn)為促進(jìn)細(xì)菌在下呼吸道(支氣管和肺上皮細(xì)胞)的黏附，而抑制其在上呼吸道(氣管上皮細(xì)胞)的黏附[18]。進(jìn)一步研究顯示，牛呼吸道合胞體病毒和牛冠狀病毒感染均能夠使牛下呼吸道上皮細(xì)胞PAFR的表達(dá)上調(diào)，而且引起牛BRDC的細(xì)菌性病原如多殺性巴氏桿菌等對(duì)細(xì)胞的黏附也依賴于PAFR的表達(dá)[19-20]，這表明動(dòng)物病毒感染也可通過改變相應(yīng)動(dòng)物宿主蛋白表達(dá)以促進(jìn)共感染細(xì)菌的黏附。

更深入的研究發(fā)現(xiàn)，流感病毒的神經(jīng)氨酸酶蛋白(NA)能夠通過去除宿主蛋白TGF-β唾液酸基序來觸發(fā)TGF-β激活，而TGF-β激活會(huì)顯著增加細(xì)菌黏附細(xì)胞相關(guān)受體分子整聯(lián)蛋白、纖連蛋白和整合素的表達(dá)，從而促進(jìn)鏈球菌等細(xì)菌的黏附[21]。另外，半乳糖凝集素Gal1和Gal3均能夠與流感病毒和肺炎鏈球菌結(jié)合，并且流感病毒感染或其編碼NA蛋白處理均可增加半乳糖凝集素介導(dǎo)的肺炎鏈球菌對(duì)細(xì)胞表面的黏附。在流感病毒感染后，可通過宿主細(xì)胞表面分子與病毒NA蛋白、肺炎鏈球菌三者之間的相互作用，從而增強(qiáng)肺炎鏈球菌對(duì)氣道上皮表面的黏附[22]。

不過，在有些情況下某些病毒感染會(huì)降低細(xì)菌對(duì)上皮細(xì)胞的黏附。比如，牛呼吸道合胞體病毒感染上呼吸道上皮細(xì)胞時(shí)，可通過下調(diào)牛氣管上皮細(xì)胞(bTEC)上ICAM-1的表達(dá)，從而顯著減少多殺性巴氏桿菌的黏附。在正常生理?xiàng)l件下，bTEC在上呼吸道能夠捕獲多殺性巴氏桿菌，而牛呼吸道合胞體病毒感染導(dǎo)致bTEC對(duì)細(xì)菌的捕獲功能被破壞，這進(jìn)一步促進(jìn)了細(xì)菌侵入下呼吸道并導(dǎo)致繼發(fā)性或更嚴(yán)重的呼吸道感染[23]。以上研究表明，病毒感染后通過調(diào)控宿主呼吸道不同部位細(xì)胞表面受體的表達(dá)，抑制或促進(jìn)細(xì)菌對(duì)上、下呼吸道上皮細(xì)胞的黏附，從而增強(qiáng)細(xì)菌繼發(fā)性感染的能力。

2 病毒通過破壞呼吸道上皮及屏障促進(jìn)細(xì)菌繼發(fā)感染

2.1 病毒可破壞呼吸道上皮的生理功能作為抗感染的第一道防線，呼吸道上皮具有屏障作用，能夠抵擋大多數(shù)病原體感染。但是，研究發(fā)現(xiàn)流感病毒感染可直接導(dǎo)致呼吸道上皮損傷，引起肺炎球菌在鼻咽部過量累積，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)菌向肺部傳播[24]。而且，病毒引起的上皮細(xì)胞損傷和脫落，增加了細(xì)菌與細(xì)胞受體的結(jié)合，促進(jìn)細(xì)菌定殖和疾病發(fā)生。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，流感病毒可通過NA蛋白剝離肺部組織上的唾液酸，從而暴露細(xì)胞上的細(xì)菌黏附受體，促進(jìn)細(xì)菌增殖和加劇肺炎發(fā)展[25]。此外，流感病毒感染能導(dǎo)致肺部發(fā)生多種變化，包括上皮損傷、表面活性物質(zhì)破壞和細(xì)胞脫落到氣道，這給繼發(fā)感染的細(xì)菌提供了入侵機(jī)會(huì)和豐富的營(yíng)養(yǎng)來源，能促進(jìn)細(xì)菌的快速生長(zhǎng)。而且隨著纖維蛋白質(zhì)材料釋放和黏蛋白的分泌，小氣道開始發(fā)生堵塞，不僅減少了氧氣和二氧化碳的擴(kuò)散能力，使得肺功能也發(fā)生障礙，同時(shí)黏膜纖毛擺動(dòng)頻率下降、纖毛運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，使其對(duì)細(xì)菌的清除能力下降，最終導(dǎo)致宿主氧交換減少、氣道高反應(yīng)性和細(xì)菌機(jī)械性清除減少[26]。牛呼吸道合胞體病毒感染牛也能夠增加相關(guān)繼發(fā)性感染細(xì)菌黏附的數(shù)量，這主要是通過破壞呼吸道上皮細(xì)胞正常運(yùn)輸機(jī)制，導(dǎo)致細(xì)菌順利通過下呼吸道并到達(dá)肺部，引起繼發(fā)性并發(fā)癥和嚴(yán)重的肺炎[27-29]。

常年附著在呼吸道的菌群能夠抵抗呼吸道致病菌的定植，在維持呼吸道生理和穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。研究表明，呼吸道中的微生物組還可能與宿主對(duì)流感病毒易感性密切相關(guān)。例如，小鼠口服抗生素治療后細(xì)支氣管上皮層退化增強(qiáng)，而且鼻內(nèi)感染流感病毒后死亡風(fēng)險(xiǎn)增加。類似的，人類新生兒喂養(yǎng)益生元和益生菌的呼吸道感染發(fā)生率會(huì)顯著降低。進(jìn)一步的研究顯示鼻咽微生物組成差異可影響個(gè)體對(duì)流感的易感性，鼻咽中的微生物組或是未來開發(fā)有效抑制流感擴(kuò)散的新型靶點(diǎn)[30]。

2.2 病毒感染可破壞呼吸道屏障病毒-細(xì)菌雙重感染會(huì)導(dǎo)致上皮-內(nèi)皮屏障功能障礙，從而導(dǎo)致體液、紅細(xì)胞和白細(xì)胞滲出到肺泡空間，導(dǎo)致氣體交換障礙和嚴(yán)重的肺呼吸功能不全，在臨床上主要表現(xiàn)為嚴(yán)重的肺水腫和出血。目前已知，呼吸道上皮的物理屏障功能由4種類型的細(xì)胞連接提供：緊密連接、黏附連接、間隙連接以及橋粒。研究表明，流感病毒感染誘導(dǎo)的肺物理屏障破壞就與claudin-4(一種緊密連接蛋白)的完整性喪失有關(guān)。此外，禽流感病毒NS1蛋白的PDZ結(jié)合基序與宿主細(xì)胞緊密連接蛋白中存在的 PDZ 結(jié)構(gòu)域之間可以發(fā)生相互作用，病毒通過這種互作機(jī)制也能夠破壞上皮細(xì)胞連接的完整性。最新研究證明，流感病毒感染誘導(dǎo)宿主鈣蛋白酶calpain和轉(zhuǎn)錄因子Snail1的激活，而這兩種蛋白分別負(fù)責(zé)宿主細(xì)胞連接蛋白的降解和轉(zhuǎn)錄抑制；病毒感染后大大增加了細(xì)菌跨越上皮屏障的機(jī)會(huì)，為繼發(fā)性細(xì)菌通過細(xì)胞旁連接處轉(zhuǎn)移到更深的組織中提供了途徑[31]。不過，目前涉及病毒誘導(dǎo)細(xì)胞上皮功能障礙促進(jìn)細(xì)菌感染的分子機(jī)制研究仍然較少，還需進(jìn)一步的探究。

3 病毒通過調(diào)控宿主免疫應(yīng)答促進(jìn)細(xì)菌感染

宿主除了依靠上皮細(xì)胞等組成的物理屏障抵御病原體感染外，還能夠依賴巨噬細(xì)胞等白細(xì)胞組成的先天性免疫防線抵御感染。FISHER和WALSH等研究人員很早就注意到豚鼠和人類感染流感病毒后白細(xì)胞募集會(huì)顯著減少，而后SELLERS及其同事發(fā)現(xiàn)流感病毒感染后淋巴細(xì)胞功能受損是細(xì)菌感染增加的原因。這些早期的研究表明，繼發(fā)性細(xì)菌感染不僅是由上皮組織物理改變引起，而且還可由一個(gè)復(fù)雜的異常免疫信號(hào)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)引起[7]。事實(shí)上，病毒感染后先天性和適應(yīng)性抗菌免疫失調(diào)確實(shí)在細(xì)菌繼發(fā)感染上起著重要作用，下面將從病毒影響細(xì)胞因子、趨化因子和免疫細(xì)胞等功能方面進(jìn)行概述(圖1)。

圖1 病毒和細(xì)菌共感染過程涉及的免疫應(yīng)答機(jī)制

3.1 病毒影響免疫介質(zhì)的表達(dá)

3.1.1Ⅰ型干擾素 Ⅰ型干擾素包括多種干擾素α蛋白和一種干擾素β蛋白，它們通過與Ⅰ型干擾素受體作用誘導(dǎo)多種抗病毒因子的表達(dá)。不過，雖然普遍認(rèn)為Ⅰ型干擾素主要與先天抗病毒應(yīng)答有關(guān)，但它們也可作為感染流感病毒后細(xì)菌感染的關(guān)鍵免疫介質(zhì)發(fā)揮作用。在肺炎球菌單獨(dú)感染宿主鼻咽部時(shí)，宿主通過核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)2(NOD2)識(shí)別肺炎球菌肽聚糖，然后激活核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB以促進(jìn)單核細(xì)胞CCL2/CCR2(趨化因子配體2及其受體)結(jié)合，這種結(jié)合有助于抗菌單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞募集和分泌Ⅰ型干擾素，從而促進(jìn)鼻咽部細(xì)菌的清除。而流感病毒和細(xì)菌共感染時(shí)會(huì)誘導(dǎo)過量的Ⅰ型干擾素產(chǎn)生，其通過阻斷 NOD2 介導(dǎo) CCL2的表達(dá)，減少單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞向上呼吸道的募集，從而減弱宿主的殺菌能力。有趣的是，敲除NOD2 或缺失肺炎球菌溶血素(用于NOD2 識(shí)別肺炎球菌)，可以消除過量的干擾素產(chǎn)生并使細(xì)菌載量返回到正常水平。這表明病毒和細(xì)菌共感染引起的Ⅰ型干擾素過量累積反而會(huì)關(guān)閉宿主抗菌免疫通路，使宿主失去了早期控制細(xì)菌增殖的機(jī)會(huì)[7]。

此外，在共感染期間過量產(chǎn)生的干擾素α，能夠抑制肺角質(zhì)形成細(xì)胞源性趨化因子(KC)和巨噬細(xì)胞炎性蛋白-2(MIP-2，有效的中性粒細(xì)胞趨化信號(hào))的產(chǎn)生，而以上因子是宿主有效清除肺部細(xì)菌所必需的相關(guān)細(xì)胞因子。因此，共感染引起肺部產(chǎn)生過量干擾素α能夠進(jìn)一步加劇下呼吸道細(xì)菌性肺炎[7]。鼻咽組織和肺組織中過量Ⅰ型干擾素產(chǎn)生的獨(dú)特效果，也表明在同一宿主內(nèi)免疫過程的復(fù)雜性和組織異質(zhì)性。

3.1.2Ⅱ型干擾素 Ⅱ型干擾素(γ干擾素)主要由自然殺傷細(xì)胞、CD4+T輔助細(xì)胞和CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生。在共感染模型中，當(dāng)流感病毒感染7 d后進(jìn)行細(xì)菌接種，病毒誘導(dǎo)的吲哚胺2，3-二氧化酶(IDO)可促進(jìn)IL-10表達(dá)增加，這會(huì)進(jìn)一步間接導(dǎo)致過量γ干擾素的產(chǎn)生。抑制IL-10信號(hào)后，則可以顯著減少γ干擾素的分泌，提高細(xì)菌的肺清除率和存活率。然而，在原發(fā)性細(xì)菌感染期間，IL-10分泌增加具有典型的抗炎作用，并抑制干擾素γ應(yīng)答，對(duì)抗肺部細(xì)菌清除。值得注意的是，流感病毒感染期間Ⅰ型干擾素的分泌增加了IL-12p70的產(chǎn)生，其是一種γ干擾素和Th1極化的主要誘導(dǎo)物，因此在繼發(fā)性細(xì)菌感染期間，過度γ干擾素應(yīng)答也可能是過度Ⅰ型干擾素應(yīng)答所致[7]。

3.1.3促炎細(xì)胞因子 在流感病毒感染期間，細(xì)胞因子IL-1信號(hào)通路的激活會(huì)加劇急性肺組織免疫病理?yè)p傷，但是它在對(duì)侵襲性肺炎球菌感染的免疫防御中能起到保護(hù)性作用，最終提高動(dòng)物的存活率[32]。進(jìn)一步研究表明，在沒有流感病毒感染情況下，肺泡巨噬細(xì)胞能夠有效清除肺炎球菌的感染。致死性流感病毒和肺炎球菌混合感染時(shí)則抑制了肺泡巨噬細(xì)胞的抗菌活性，而細(xì)胞因子IL-1信號(hào)通路通過防止肺泡巨噬細(xì)胞的耗竭，從而參與宿主對(duì)流感病毒和肺炎球菌協(xié)同感染的抵抗[33]。

在獸醫(yī)臨床上，豬繁殖與呼吸綜合征病毒可使豬繼發(fā)感染副豬嗜血桿菌，二者混合感染可促進(jìn)促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β和IL-8的表達(dá)[34]。另外，副豬嗜血桿菌的RNA單獨(dú)能夠誘導(dǎo)IL-1β表達(dá)和分泌，并顯著增強(qiáng)豬繁殖與呼吸綜合征病毒感染細(xì)胞IL-1β、TNF-α和IL-6等的表達(dá)[35]。這暗示在自然條件下由這兩種病原體引起的呼吸系統(tǒng)疾病與促炎因子介導(dǎo)的免疫病理學(xué)結(jié)果密切相關(guān)。此外，豬圓環(huán)病毒2型在與胸膜肺炎放線桿菌共感染過程中，也可促進(jìn)細(xì)菌對(duì)豬肺泡巨噬細(xì)胞的黏附和侵襲。具體來說，豬圓環(huán)病毒2型通過抑制細(xì)胞膜NADPH氧化酶活性來抑制活性氧(ROS)的產(chǎn)生，可提高豬肺泡巨噬細(xì)胞中細(xì)菌的存活率。在共感染期間，豬圓環(huán)病毒2型還通過降低TNF-α、IFN-γ 和IL-4的表達(dá)來減弱宿主炎癥反應(yīng)和巨噬細(xì)胞抗原呈遞，從而降低宿主對(duì)入侵細(xì)菌的清除能力[36]。

3.2 共感染改變免疫細(xì)胞的功能

3.2.1中性粒細(xì)胞 在流感病毒感染后的肺炎球菌感染期間，中性粒細(xì)胞的作用可能是有益的，也可能是有害的。許多研究表明，在這類感染過程中，中性粒細(xì)胞募集會(huì)減少或增加。當(dāng)肺炎鏈球菌感染發(fā)生在接種流感病毒后3 d內(nèi)，中性粒細(xì)胞有助于細(xì)菌的肺部清除和存活。但是在共感染6～10 d時(shí)，則產(chǎn)生了過度但無效的應(yīng)答，無法控制細(xì)菌感染。而這種殺菌功能的損害可能是因?yàn)镮L-10分泌增加或過度趨化，招募成熟和未成熟的中性粒細(xì)胞混合到一起，而未成熟的中性粒細(xì)胞無法引發(fā)適當(dāng)?shù)目咕烙耓7]。此外，中性粒細(xì)胞具有一種稱為胞外誘捕網(wǎng)的獨(dú)特胞外殺菌活性結(jié)構(gòu)，其通過使中性粒細(xì)胞經(jīng)歷一種稱為NETosis的細(xì)胞死亡形式，將與顆粒蛋白結(jié)合的染色質(zhì)釋放到胞外形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而捕捉和殺死細(xì)菌。研究表明，肺炎球菌與流感病毒共感染能夠促進(jìn)誘捕網(wǎng)的形成和降解，誘捕網(wǎng)降解由細(xì)菌內(nèi)切酶介導(dǎo)，使細(xì)菌能夠從誘捕網(wǎng)纏結(jié)中釋放。盡管NETosis有助于在非復(fù)雜感染期間控制細(xì)菌感染，但在病毒細(xì)菌共感染期間，它則會(huì)導(dǎo)致上皮和內(nèi)皮損傷，從而增加肺和中耳炎癥、敗血癥和小血管炎，最終損害肺部的肺泡毛細(xì)血管表面[7]。

3.2.2NK細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞和相關(guān)T細(xì)胞 過量的Ⅰ型干擾素不僅能促使機(jī)體形成抗病毒狀態(tài)，而且能抑制NK細(xì)胞對(duì)細(xì)菌感染的應(yīng)答和 TNF-α 等炎性因子的產(chǎn)生，抑制巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞正常的吞噬活性，從而削弱宿主的抗菌能力[37-38]。過量分泌Ⅰ型干擾素也可通過抑制γδ-T細(xì)胞IL-17的分泌而降低細(xì)菌清除率，因?yàn)镮L-17是宿主有效清除細(xì)菌的關(guān)鍵因子。此外，在金黃色葡萄球菌與流感病毒共感染期間，Ⅰ型干擾素可抑制NF-κB介導(dǎo)的IL-1β和IL-23的產(chǎn)生，這2種細(xì)胞因子對(duì)T輔助型17(Th17)細(xì)胞極化至關(guān)重要；共感染還會(huì)導(dǎo)致IL-17、IL-22和單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)產(chǎn)生減少，并抑制單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的募集以及對(duì)金黃色葡萄球菌的清除[7]。由于γ干擾素過量產(chǎn)生和相關(guān)促炎性細(xì)胞因子分泌減少，單核細(xì)胞吞噬功能顯著降低，氧化自由基濃度增加，肺泡巨噬細(xì)胞中清道夫受體MARCO的表達(dá)降低，宿主有效清除下呼吸道入侵者的能力下降[39]。

3.2.3免疫細(xì)胞凋亡 盡管繼發(fā)感染期間的白細(xì)胞減少可能是由于趨化因子介導(dǎo)的白細(xì)胞募集減少所致，但也可能是由于細(xì)胞凋亡所致。研究表明，繼發(fā)感染可引起肺泡巨噬細(xì)胞顯著表達(dá)半胱天冬酶-8和-3激活劑fas相關(guān)蛋白并引發(fā)細(xì)胞凋亡，這可導(dǎo)致90%以上的肺泡巨噬細(xì)胞在流感病毒感染后14 d 內(nèi)短暫丟失。在非流感病毒感染模型中，淋巴細(xì)胞性脈絡(luò)膜腦膜炎病毒與細(xì)菌共感染模型的研究結(jié)果表明，骨髓粒細(xì)胞凋亡后，中性粒細(xì)胞募集會(huì)顯著減少，致使許多種類細(xì)菌的繼發(fā)性感染增加[7]。

4 共感染細(xì)菌對(duì)病毒感染的調(diào)節(jié)

盡管上述討論的大多數(shù)機(jī)制涉及的是病毒促進(jìn)隨后的細(xì)菌超感染，但是共感染細(xì)菌也能通過相關(guān)機(jī)制影響病毒感染。細(xì)菌對(duì)病毒感染的調(diào)節(jié)方式主要包括二者直接相互作用、細(xì)菌干擾抗病毒免疫和通過與病毒具有類似功能的毒力因子協(xié)同或互補(bǔ)來介導(dǎo)調(diào)節(jié)。動(dòng)物模型顯示，在病毒感染后由細(xì)菌激發(fā)的細(xì)菌超感染期間，流感病毒感染滴度會(huì)明顯增加。然而，如果細(xì)菌先于病毒感染，其可通過自身毒力因子誘導(dǎo)抗病毒先天免疫反應(yīng)，病毒感染則會(huì)被抑制，動(dòng)物發(fā)病率則會(huì)降低[26]。目前，細(xì)菌通過毒力因子干擾抗病毒免疫仍是一個(gè)很少被探索的領(lǐng)域，相關(guān)研究數(shù)據(jù)支撐較少，但是鑒于細(xì)菌具有廣泛干擾先天免疫的機(jī)制，其很可能在共感染期間影響宿主對(duì)病毒的免疫應(yīng)答。還有證據(jù)表明，微生物組可通過改變宿主抗病毒應(yīng)答的激活閾值和影響適應(yīng)性免疫的發(fā)展，進(jìn)而改變宿主對(duì)流感的免疫反應(yīng)[40-41]。肺炎鏈球菌和金黃色葡萄球菌等病原體在定殖期間是否具有相似的作用是一個(gè)值得探索的有趣領(lǐng)域。另外，有些病毒和細(xì)菌的相關(guān)基因產(chǎn)物(例如，病毒性和細(xì)菌性神經(jīng)酰胺酶和細(xì)胞毒素等)具有相似的功能。在共感染期間，二者在相關(guān)基因的功能方面可能會(huì)相互協(xié)同或互補(bǔ)，以促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng)或病毒復(fù)制、避免宿主免疫監(jiān)視或引起宿主的炎癥和損傷等[42-43]。

5 展望

當(dāng)前，人類各種呼吸道疾病特別是大多數(shù)肺炎多為細(xì)菌和病毒共感染所致，動(dòng)物呼吸道病毒與細(xì)菌共感染的現(xiàn)象也越來越普遍，人們對(duì)共感染機(jī)制的研究也在不斷加強(qiáng)。但是共感染往往涉及到多種病原體、宿主免疫系統(tǒng)和微生物組之間復(fù)雜的相互作用，這不僅打破了長(zhǎng)期以來被廣泛接受的一個(gè)病原體對(duì)應(yīng)一種疾病的科赫法則，也對(duì)現(xiàn)有的研究手段和方法提出了挑戰(zhàn)。同時(shí)在動(dòng)物病毒與細(xì)菌共感染疾病中，單一病原體的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)難以重現(xiàn)臨床上的疾病表征，導(dǎo)致這類疾病的主要病原體仍難以鑒定，它們之間在感染致病中的相互作用機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究。

在以后的研究中，在研究手段方面，可運(yùn)用激光共聚焦技術(shù)、電鏡技術(shù)、多組學(xué)測(cè)序技術(shù)等技術(shù)手段，以及建立呼吸道上皮細(xì)胞氣液界面培養(yǎng)、離體組織培養(yǎng)等培養(yǎng)平臺(tái)開展多種病原體共感染分子機(jī)制研究；在研究?jī)?nèi)容方面，可側(cè)重病毒與細(xì)菌的互作機(jī)制、病毒(細(xì)菌)對(duì)宿主屏障結(jié)構(gòu)、抗感染免疫應(yīng)答機(jī)制的影響以及宿主反應(yīng)對(duì)細(xì)菌(病毒)感染機(jī)制的影響等，以闡釋不同病原體進(jìn)行協(xié)同感染的不同分子機(jī)制，逐步揭開多種病原體共同感染導(dǎo)致呼吸道感染疾病發(fā)生機(jī)制的神秘面紗。

通過研究病毒與細(xì)菌共感染的機(jī)制，將有助于鑒定引起各類畜禽呼吸道疾病的主要病原體，闡明多種病原體導(dǎo)致嚴(yán)重呼吸道疾病的分子機(jī)制，為更好防控該類疾病奠定重要的理論基礎(chǔ)。更重要的是，除了研究了解呼吸道病原體共感染的生物學(xué)基礎(chǔ)外，通過對(duì)該領(lǐng)域的重點(diǎn)研究可為避免下一場(chǎng)類似新冠肺炎疫情的大流行做好積極準(zhǔn)備和應(yīng)對(duì)策略。