肺炎克雷伯菌逃避中性粒細(xì)胞免疫的機(jī)制

王蕾蕾， 王明貴， 楊 帆

肺炎克雷伯菌是臨床分離常見的革蘭陰性桿菌[1]，可引起肺炎、血流感染、肝膿腫和眼內(nèi)炎等多種疾病。根據(jù)毒力和致病特點(diǎn)，肺炎克雷伯菌可分為普通肺炎克雷伯菌（cKP）和高毒力肺炎克雷伯菌（hvKP）[2]。

固有免疫是生物在長期進(jìn)化過程中逐漸形成的，是機(jī)體防御病原微生物入侵的第一道防線，其中中性粒細(xì)胞在免疫防御中至關(guān)重要。感染初期，中性粒細(xì)胞從外周血被迅速趨化募集至感染部位，進(jìn)而通過吞噬、中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)（NET）、脫顆粒和活性氧（ROS）等方式發(fā)揮直接抗病原微生物感染作用。中性粒細(xì)胞還能與其他免疫細(xì)胞（巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等）協(xié)同清除病原體[3]。

肺炎克雷伯菌能通過多種途徑逃避機(jī)體中性粒細(xì)胞的防御作用，本文就此作一綜述，以期更好地理解肺炎克雷伯菌感染。

1 抗吞噬并抑制ROS生成

中性粒細(xì)胞可伸出偽足對(duì)病原體進(jìn)行抓捕并吞噬，細(xì)胞膜內(nèi)陷包裹病原體形成吞噬小體，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶復(fù)合體組合、活化并嵌入吞噬小體的脂質(zhì)雙分子層，通過呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量的ROS殺傷病原體[4]。此外，中性粒細(xì)胞存在各級(jí)顆粒，包括初級(jí)顆粒（也稱嗜天青顆粒）、次級(jí)顆粒（也稱特異性顆粒）、三級(jí)顆粒和分泌囊泡[5]。這些顆?？上蛲淌尚◇w內(nèi)分泌髓過氧化物酶（MPO）和彈性蛋白酶（NE）等抗菌物質(zhì)，進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)病原體的殺傷。

肺炎克雷伯菌的莢膜多糖和脂多糖（LPS）可抵抗中性粒細(xì)胞的吞噬和殺傷作用[5]。Wang等[6]通過透射電鏡觀察到hvKP被中性粒細(xì)胞吞噬后，菌體細(xì)胞壁完整，并且可見細(xì)菌分裂、繁殖現(xiàn)象，而cKP菌體細(xì)胞壁不完整且菌體開始裂解。Pan等[7]敲除了高毒力肺炎克雷伯菌NTUH-K2044的蛋白酶ClpX和LPS的O抗原轉(zhuǎn)運(yùn)體Wzm后，發(fā)現(xiàn)敲除株的莢膜減少，使得人中性粒細(xì)胞對(duì)其吞噬率明顯高于野生株。

果糖-1,6-二磷酸醛縮酶（FBA）也能作為與中性粒細(xì)胞的交互因子，有助于肺炎克雷伯菌抗中性粒細(xì)胞吞噬，但具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究[8]。FBA分布于K1血清型肺炎克雷伯菌的細(xì)胞質(zhì)和外膜中，是糖酵解和糖異生途徑的中心酶[8]。

肺炎克雷伯菌的莢膜多糖還抑制中性粒細(xì)胞生成ROS[9]。ST258型肺炎克雷伯菌細(xì)胞壁組分LPS的脂質(zhì)A組分通過Toll樣受體4（TLR4）傳遞信號(hào)，使之被中性粒細(xì)胞識(shí)別，而多糖組分可能通過另一種受體傳遞負(fù)性信號(hào)來抑制ROS[10]。

2 抑制NET生成

NET是由中性粒細(xì)胞形成并釋放到胞外的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包括DNA、組蛋白、MPO、NE、抗菌肽和鈣顆粒蛋白等[11]。NET能捕獲病原體，限制病原體的擴(kuò)散；NET內(nèi)抗菌物質(zhì)富集，有利于降解毒力因子，也有助于清除病原體。佛波酯（PMA）、LPS、鈣離子載體以及細(xì)菌、病毒和寄生蟲等微生物均可誘導(dǎo)NET形成。NET的形成過程稱為NETosis，這不同于細(xì)胞壞死和凋亡，是一種新型的細(xì)胞程序性死亡方式。

目前認(rèn)為NETosis可通過以下3 種模式發(fā) 生[12]：①依賴NADPH的NETosis。當(dāng)中性粒細(xì)胞被刺激后，細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）級(jí)聯(lián)反應(yīng)被激活，NADPH氧化酶活化并產(chǎn)生ROS。ROS促進(jìn)中性粒細(xì)胞顆粒解體，使NE和MPO進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。NE和MPO隨后進(jìn)入細(xì)胞核，剪切組蛋白，繼而染色質(zhì)解聚，核膜破裂，DNA、組蛋白和蛋白酶等進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，共同組成NET。隨后，胞膜破裂，NET釋放至胞外[13]。②不依賴NADPH、依賴鈣的NETosis。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)鈣離子增加，肽基精氨酸脫氨酶4（PAD4）與鈣離子結(jié)合，進(jìn)入細(xì)胞核，使組蛋白H3和H4上帶正電荷的精氨酸殘基轉(zhuǎn)化為瓜氨酸。正電荷減弱使組蛋白從負(fù)電荷的DNA上解離，導(dǎo)致核小體解凝[14-15]。③NET的快速形成過程。在細(xì)菌所致感染中，NET能快速形成[13]。

Birnberg-Weiss等[5]發(fā)現(xiàn)，ST258型肺炎克雷伯菌干擾中性粒細(xì)胞釋放初級(jí)顆粒，并抑制其生成NET，從而推測，這可能由于肺炎克雷伯菌抑制鳥苷三磷酸酶（GTPase）（如Rac2）活化，或結(jié)合中性粒細(xì)胞表面抑制性受體來干擾其脫顆粒。Wang等[6]則通過掃描電鏡觀察到血清型為K1型的高毒力肺炎克雷伯菌（hvKP-K1）和cKP均能誘導(dǎo)NET的釋放，但NET中hvKP-K1數(shù)量少，且hvKP-K1菌體表面未出現(xiàn)代表凋亡或死亡的“小孔”，這提示hvKP對(duì)NET的誘捕和清除具有抗性。

3 干擾中性粒細(xì)胞凋亡和胞葬

肺炎克雷伯菌干擾中性粒細(xì)胞凋亡及胞葬。胞葬作用（efferocytosis）是指在磷脂轉(zhuǎn)位酶（如翻轉(zhuǎn)酶）協(xié)助下，凋亡細(xì)胞增加胞膜外側(cè)的磷脂酰絲氨酸（PS），該“eat me”信號(hào)被吞噬細(xì)胞（巨噬細(xì)胞等）表面受體識(shí)別，進(jìn)而使凋亡細(xì)胞被吞噬和清除。胞葬作用主要針對(duì)死亡或垂死的細(xì)胞，能終止炎癥和感染。

Lee等[9]從肝膿腫患者體內(nèi)分離出血清型為K1型的肺炎克雷伯菌即KP-M1，并將其突變?yōu)闊o莢膜株KP-DT-X，將兩者均感染人中性粒細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)感染KP-M1的中性粒細(xì)胞可存活至感染后 24 h，而未感染和感染KP-DT-X的中性粒細(xì)胞在10 h內(nèi)發(fā)生凋亡。因此，肺炎克雷伯菌的莢膜參與干擾中性粒細(xì)胞凋亡。此外，KP-M1通過下調(diào)Bax與Bcl-2、Mcl-1的比值來延遲中性粒細(xì)胞中含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（caspase） -3的激活，誘導(dǎo)抗凋亡細(xì)胞因子白細(xì)胞介素（IL） -8，從而對(duì)中性粒細(xì)胞發(fā)揮抗凋亡作用[9]。也有研究發(fā)現(xiàn)，hvKP可通過上調(diào)p65蛋白表達(dá)，抑制NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞凋亡延遲[16]。

當(dāng)肺炎克雷伯菌感染中性粒細(xì)胞時(shí)，維持生物膜磷脂不對(duì)稱性分布的中性粒細(xì)胞磷脂翻轉(zhuǎn)酶活性增強(qiáng)，通過水解ATP將PS從生物膜胞外側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)至胞漿側(cè)，中性粒細(xì)胞表面的凋亡信號(hào)PS減少，促凋亡caspase-3和caspase-7、caspase-8下調(diào)，正常凋亡途徑受到抑制，同時(shí)巨噬細(xì)胞無法識(shí)別胞葬信號(hào)而無法有效吞噬該中性粒細(xì)胞。此外，壞死性凋亡相關(guān)的受體相互作用蛋白激酶RIPK1上調(diào)，RIPK3磷酸化，混合系蛋白激酶樣結(jié)構(gòu)域蛋白MLKL磷酸化后轉(zhuǎn)位到質(zhì)膜，壞死性凋亡程序被激活，從而導(dǎo)致中性粒細(xì)胞增多和炎癥持續(xù)[17]。

此時(shí)被感染的中性粒細(xì)胞可能被肺炎克雷伯菌用作“特洛伊木馬”，胞內(nèi)的肺炎克雷伯菌隨其遷移至宿主其他部位，導(dǎo)致感染的播散和轉(zhuǎn)移，從而發(fā)展為一種獨(dú)特的侵入性綜合癥[18]。

中性粒細(xì)胞是機(jī)體抵御外來病原體感染的重要免疫細(xì)胞，其防御機(jī)制較為多樣。肺炎克雷伯菌也相應(yīng)發(fā)展出一系列免疫逃避機(jī)制，但其深入機(jī)制仍有待研究。