与结核杆菌感染相关的固有免疫效应分子

王 进，周向梅，赵德明，徐镔蕊

（中国农业大学动物医学院 国家海绵状脑病实验室，北京 海淀 100193）

结核病是由分枝杆菌属的结核分枝杆菌复合菌群所引起的一种人兽共患慢性传染病。牛结核病给养牛业生产造成的损失居于牛的各种地方性传染病之首，不仅造成严重的经济损失，更是世界性的公共卫生难题。人结核病方面，每年大约有200万人因患结核而丧命，近年来免疫缺陷病的持续高发和结核杆菌多重耐药性的出现，结核病有愈演愈烈之势［1］。

结核杆菌进入机体肺泡巨噬细胞后，机体随即通过激活免疫级联反应来启动抵御机制。在获得性免疫发挥效应期间，由Th1／IFN-γ介导的免疫学反应发挥了极为关键的作用。随着人们对模式识别受体（PRRs）的认识，机体对于结核杆菌的固有免疫反应机制也逐渐揭开了面纱。研究证明，固有免疫过程中Toll样受体依赖性反应的激活直接调控获得性免疫反应过程［2］。近年来对于自噬的研究也相当丰富。我们将总结在对抗结核杆菌固有免疫过程中涉及到的一些免疫效应因子。

1 结核感染过程中的Toll样受体

机体对于结核杆菌感染的固有免疫反应是通过PRRs对结核杆菌的抗原成分进行识别而启动的。从卡介苗中提取的DNA可以增强NK细胞活性，同时还能导致鼠脾细胞和人外周血液淋巴细胞产生1型干扰素，这种免疫共刺激效应是由于基因组内包含有5′-CG-3′保守区域的回文序列，即CpG模体，其功能之一是激活TLR。结核杆菌的细胞壁成分LAM、LM和PIM能被TLR2所识别。结核杆菌19kDa的脂蛋白成分也可以通过TLR2激活巨噬细胞。

机体在抵抗结核杆菌的过程中，TLR介导的生物信号非常重要，采用Myd88基因缺陷鼠进行试验已经证实了这一点［3］。TLR4缺失的小鼠对于结核并没有表现出很高的易感性。有研究表明，TLR9缺失鼠对结核易感，同时敲除TLR2时易感性增强。这些结论表明不止一种TLR参与机体对结核杆菌的识别。报道证实同时敲除TLR2、TLR4、TLR9的小鼠相较于MyD88缺失鼠，其表现型较轻微［4］。因此，我们还需要更多的研究去证明TLRs或者是其他分子在激活由Myd88介导的固有免疫中是否起作用。

2 结核杆菌感染过程中的NOD样受体

研究表明，除了TLR外，其他PRRs也诱发固有免疫反应，这些分子包括RIG-I样受体，NOD样受体（NLRs）和C型凝血素受体。在结核感染过程中，已经证明Nod样受体和C型凝血素受体参与对于结核杆菌固有免疫的识别过程。

NOD2是NLRs家族中的成员之一，它特异性的识别细菌肽聚糖的核心成分-胞壁酰二肽。从NOD2基因敲除鼠分离而来的巨噬细胞在感染结核时，表现出细胞因子的分泌缺陷性［5］。感染活的结核杆菌会激活Nod2介导的细胞通路，但是加热杀死的结核杆菌不会激活。活的结核杆菌会定位在巨噬细胞的吞噬泡内，通过损伤吞噬体的膜结构刺激细胞质内的Nod2通路。NLR家族的其他成员，如NLRP1，NLRP3和IPAF，能够导致炎症复合体的聚集，进而激活Caspase-1途径，促进IL-1β和IL-18的分泌。最近的研究表明，结核杆菌能够阻止炎症复合体依赖性的Caspase-1的激活，导致IL-1β的分泌量下降［6］。Caspase-1激活路径的阻断是通过结核杆菌的zmp1基因调控实现的，原因可能是zmp1基因编码一种锌离子金属蛋白酶。

C型凝血素受体（如甘露糖受体），最初被认为介导结核杆菌的吞噬。DC-SIGN可以识别细菌和调控树突状细胞的功能。研究发现Dctin-1在识别细菌的过程中，TNF-α、IL-6和IL-12的基因表达上调［7］。另外，C型凝血素受体还可以识别索状因子（TDM），进而调节巨噬细胞的活性。

CARD9同样参与PRRs的信号通路，包括TLRs，NLRs，FcRγ相关的 C型凝血素受体，CARD9缺失鼠对结核高度易感。但这种易感性被证明与IL-10的分泌缺陷降低所引发的过度炎症反应有关［8］。Mincle是一种与FcRγ相关的C型凝血素受体。

3 与杀伤结核杆菌有关的效应分子

通过PRRs进行的细菌识别过程会导致介导机体抵御的相关基因的表达。这些基因产物包括维生素D受体（VDR）和Cyp27b1。Cyp27b1是一种25-羟基维生素D3-1α-羟化酶，可以促使无活性的维生素D前体转变为有活性的维生素D（1，25（OH）2D3）。在人源巨噬细胞中，TLR2配体可以导致Cyp27b1的生成［9］。用维生素D刺激巨噬细胞能导致抗菌肽导管素（cathelicidin）的分泌，进一步增强巨噬细胞的杀菌功能。除了导管素之外，阳离子抗菌肽防御素（defensin）也能够介导对于结核的先天免疫。

对感染结核的小鼠肺脏进行基因分析，发现TLR依赖性的基因参与固有免疫反应，其中包括编码分泌性白细胞蛋白酶抑制剂（SLPI）的SPLI基因和编码脂笼蛋白2（Lcn2）的Lcn2基因。SPLI缺失的小鼠对于结核感染高度敏感。SPLI能够识别脂阿拉伯甘露糖和磷脂酰肌醇甘露糖苷，这两者都是结核杆菌的保守部位。因此，SPLI扮演的角色类似于PRR，都是通过与细菌的细胞膜连接而发挥作用［10］。

Lcn2，嗜中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白，最初是在人嗜中性粒细胞的颗粒中发现的，是脂笼蛋白家族中的一员，能够与一些疏水性的铁载体（siderophore）小分子结合。经LPS处理的小鼠，其巨噬细胞的Lcn2表达量有很明显的增加。另外，Lcn2缺失小鼠对于结核感染也是高度敏感。Lcn2通过内吞作用进入上皮细胞，与细胞内的细菌共同存在。因此，Lcn2可能是通过其疏水结合袋结合铁载体，从而切断了细菌的铁来源，抑制细菌生长，发挥其在先天免疫的作用［11］。在巨噬细胞内，内吞的Lcn2和结核杆菌表现出不同形式的亚细胞定位，使得细菌有可能在细胞内生长。

4 在结核感染中的细胞自噬现象

吞噬体的成熟在杀灭胞内细菌的过程中是极为关键的一步。由Slc11ai基因编码的巨噬细胞自然抵抗力相关蛋白（Nramp1）被认为介导吞噬体膜上的二价离子运输，使得细菌的亚铁离子运输减少，进一步加强杀菌作用。

自噬能够促进巨噬细胞内吞噬溶酶体的成熟，进而介导固有免疫反应［12］。LRG47在对抗结核感染中作用巨大，LRG47缺失鼠对结核感染表现出很高的易感性。用TLR4的配体LPS刺激巨噬细胞时，能够启动与Myd88无关的细胞自噬，使得自噬体能够更好的捕获结核菌。LPS的刺激促使了LRG47的表达，这样TLRs有关的细胞通路将固有免疫和自噬很好的联系在一起。

P62直接与细胞质中聚泛素化的蛋白相结合，导致蛋白成分的自噬性清除。对于存在于吞噬体内的结核杆菌，P62运输细胞质中的泛素化蛋白到自噬溶酶体中，经过降解处理将其杀灭［13］。

如上所述，维生素D通过导管素介导了抗菌活性。最新的报道证明，维生素D介导的导管素表达可以激活自噬途径。因此可以讲，固有免疫反应中的一些效应分子之间存在着相互作用。

5 展望

从20世纪后期发现TLRs以来，我们对固有免疫有了越来越深入的了解，机体在对抗结核感染的过程中，固有免疫无疑发挥了巨大的作用，但是与其他介导机体固有免疫的途径也逐渐得到了证实。结核杆菌多重耐药性是关系全球公众健康的大问题。这篇文章仅仅总结了一些已有的研究进展，抗结核的固有免疫反应仍有很多领域值得我们去研究。我们也期待借用这些研究成果，可以发明特异性的激发机体固有免疫反应的有效药物来达到控制和进化结核的目的。

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