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(1.南华大学医学院病原生物学研究所,湖南 衡阳 421001；2.邵阳医学高等专科学校医学检验系)

·文献综述·

螺旋体脂蛋白免疫调节机制研究进展

曹二龙1,2，张佳俐1，赵飞骏1，曾铁兵1*

(1.南华大学医学院病原生物学研究所,湖南 衡阳 421001；2.邵阳医学高等专科学校医学检验系)

梅毒、莱姆病和细螺旋体病是威胁人类健康的主要螺旋体病。然而，对此类疾病的免疫机制尚未充分阐明。螺旋体通过各种结构，例如脂多糖(LPS)、表面脂蛋白和糖脂与宿主相互作用。尽管螺旋体抗原如LPS和糖脂可能在其感染时有助于炎症反应，但梅毒螺旋体(Tp)和伯氏疏螺旋体(Bb)缺乏LPS。脂蛋白是表达于所有螺旋体的最丰富的蛋白，往往决定螺旋体与环境作用的方式。脂蛋白可促进炎症反应、调节固有免疫应答和适应性免疫应答，并有助于螺旋体粘附在宿主中或中肠上，或逃避免疫系统。然而，大多数螺旋体脂蛋白功能尚未明确。本文综述螺旋体脂蛋白在免疫逃逸和免疫激活方面的免疫调节作用，将有助于阐明螺旋体病的固有免疫致病机制，以及与螺旋体疾病疫苗发展和螺旋体病炎症反应有关的适应性免疫机制。

螺旋体； 脂蛋白； 脂肽； 免疫调节

螺旋体是人类梅毒、莱姆病和细螺旋体病的病原体。螺旋体病威胁人类公共健康，但其免疫发病机制尚未充分阐明。组织炎症反应是螺旋体病的特点，如梅毒和莱姆病的皮炎，钩端螺旋体病的间质性肾炎和口腔螺旋体引起的牙周炎[1-2]。梅毒螺旋体(T.pallidum,Tp)和伯氏疏螺旋(B.Burgdorferi,Bb)分别为梅毒和莱姆病的病原体，可引起宿主免疫应答并在宿主体内持续生存，主要通过螺旋体在细胞内被隔离、螺旋体抗原变异延缓和(或)抑制免疫应答及螺旋体的外膜结构特点等机制逃逸宿主防御[3-4]。

1 螺旋体脂蛋白在免疫应答的重要作用

螺旋体通过独特的膜结构与免疫系统相互作用。虽然螺旋体抗原，如革兰阴性菌的主要促炎成分脂多糖(LPS)和糖脂有助于炎症反应，但有些螺旋体如Tp和Bb虽然缺乏LPS[1-2]，却能表达丰富的膜脂蛋白，诱导强烈的免疫应答[5]。因此，螺旋体和真核宿主细胞脂筏之间的脂质—脂质相互作用可通过糖脂[2,6-7]或脂蛋白[1,5,8]而实现，这种脂质间相互作用可能是螺旋体病免疫致病机制中的一种重要方式[2,6-7]。

与其他不表达丰富脂蛋白的细菌相比[1-2]，所有螺旋体均表达丰富的脂蛋白，所以脂蛋白在螺旋体的毒力因素中具有非常重要的作用[1,2,8]。螺旋体拥有大量的脂蛋白表达基因，表达丰富的脂蛋白，包括Tp的Tp47、Bb的膜表面蛋白A(OspA)、钩端螺旋体的Lip32和疏螺旋体属的Vmp。与其他细菌脂蛋白和合成脂肽相比，螺旋体脂蛋白有更明显的促炎作用[9]。脂蛋白中NH2末端脂肽区域具有免疫活性，因为将其去除能消除这些脂蛋白的免疫调节特性，而基于此脂质成分的合成脂肽则能激活免疫细胞[3-4,9]。

体内外研究表明，螺旋体膜脂蛋白和脂肽属于病原相关分子模式(PAMPs)，可以结合模式识别受体(PRR)如Toll样受体(TLR1,2)。因此，螺旋体脂蛋白可通过激活表达TLR的内皮细胞[10-11]和固有免疫细胞如巨噬细胞和树突状细胞(DCs)[3-4]而发挥前炎性作用。螺旋体脂蛋白也可逃逸免疫系统，粘附在宿主或中肠上。此外，脂蛋白还可被作为疫苗候选成分用于预防螺旋体感染[1-2]。在螺旋体脂蛋白的免疫调节作用中已被确定的主要有Tp的Tp47、Bb的OspA和钩端螺旋体的Lip32。然而，大多数螺旋体脂蛋白都没有得到很好研究。应用不同的方法，人体模型和体外实验得到的结果往往是不同的。

在感染螺旋体期间，脂蛋白受环境控制选择性表达。例如，在Bb感染期间，OspA在疏螺旋体属蜱阶段感染致病过程中起更重要作用，在感染哺乳动物阶段则表达下调[4]。因此，尽管OspA不在体内宿主免疫调节中起主要作用，但因为它在疏螺旋体属感染内阶段不表达，所以它被用来作为一个研究螺旋体脂蛋白免疫调节作用的体外模型[4]。了解螺旋体脂蛋白的免疫调节(免疫逃逸和免疫激活)作用有助于阐明慢性螺旋体病的免疫机制。

2 螺旋体脂蛋白在免疫逃逸中的作用

螺旋体可利用外膜脂蛋白逃逸宿主免疫，免疫宿主也可以这些脂蛋白作为靶位。然而，所有致病性螺旋体可通过多种机制逃避宿主免疫应答而引起人体持续感染，例如限制膜脂蛋白的表达和限制接近抗体、表面脂蛋白抗原变异[1,12]。螺旋体脂蛋白也可相互作用和抑制固有免疫的组分，例如补体、中性粒细胞和血清脂蛋白[13]。

2.1螺旋体通过表面脂蛋白变异逃避免疫应答可变大小蛋白基因的重组可导致疏螺旋体属抗原变异，Vmp脂蛋白的多样性使这些病原体逃避宿主免疫应答[1-2]。对免疫功能低下的宿主研究表明，宿主免疫反应是导致螺旋体抗原变异的主要因素。

2.2螺旋体脂蛋白抑制补体的激活螺旋体在固有免疫中主要通过抑制补体的激活去逃避宿主免疫反应。补体激活由病原体表面抗原如脂多糖、抗原—抗体复合物、外源凝集素与细菌表面引起，受宿主调节蛋白(包括H因子)调节。疏螺旋体属通过与CRASPs直接相互作用结合调节因子H和F因子。许多螺旋体表面脂蛋白例如OspA、OspE和CspA通过结合补体调节蛋白如FS、C4bp、C1-INH[14]以抑制补体，Bb脂蛋白BBK32还可阻断补体C1复合物的活化[15]。因此，螺旋体脂蛋白可通过抑制补体激活以逃避免疫。

2.3螺旋体脂蛋白抑制中性粒细胞功能除了抑制补体，抑制中性粒细胞是Bb另一种逃避免疫系统的机制。OspB能抑制人类中性粒细胞的吞噬作用和氧化裂解使Bb在关节、皮肤和神经系统中的吞噬作用和氧化裂解作用下降[16]。其他螺旋体脂蛋白例如钩端螺旋体脂蛋白LIC11207可上调中性粒细胞凋亡[11]。因此，螺旋体脂蛋白可抑制中性粒细胞，有助于螺旋体存活。

3 螺旋体脂蛋白的免疫活化作用

3.1螺旋体脂蛋白激活中性粒细胞莱姆关节炎患者的关节液存在中性粒细胞，表明中性粒细胞在抗Bb中起作用。OspA和OspB在Bb生命周期中起类似的调节作用，但是它们有不同的功能。与OspB相反，OspA能够激活中性粒细胞诱导产生氧化爆发和中性粒细胞趋向性作用。OspA和OspC上调表达补体受体3(CR3)，CR3是一种中性粒细胞粘附分子，参与中性粒细胞与疏螺旋体属的相互作用。因此，不同的螺旋体脂蛋白作用不同，有的可抑制中性粒细胞导致免疫逃逸，有的可激活中性粒细胞促进组织炎症。

3.2螺旋体脂蛋白激活单核细胞和巨噬细胞细菌脂蛋白和脂多糖都有活性脂质部分，在类似细胞类型中诱导类似的细胞反应。CD14位于巨噬细胞膜，可与脂多糖结合，引起几个细胞的脂蛋白信号产生。细胞膜CD14激活骨髓细胞(单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞)，而可溶性CD14激活非骨髓细胞(内皮细胞和上皮细胞)[17]。螺旋体脂蛋白(如Tp脂蛋白)在C14结合LPS的位点与CD14结合，通过CD14激活单核细胞和NF-κB途径。与革兰阴性菌相比较，LPS结合蛋白(LBP)不介导螺旋体脂蛋白与CD14[2]的相互作用。然而，TLR敲除和过表达研究表明，螺旋体脂蛋白通过TLR(TLR1，TLR2)依赖性反应[18]促进梅毒和莱姆病的炎症发生。因此，在莱姆病和梅毒的螺旋体血症中，螺旋体脂蛋白通过TLR1和TLR2激活细胞，而革兰阴性菌则通过TLR4激活细胞[19]。整合素α3β1可与TLR1/TLR2共同介导由螺旋体脂肽(如BBB07)刺激引起的人巨噬细胞的前炎性反应[20]。然而，TLR非依赖性受体应答对诱导螺旋体炎症反应也很重要。Tp脂蛋白、Bb脂蛋白和合成脂肽可以上调巨噬细胞产生促炎性细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6和IL-12 。许多不同类型的细胞被Bb脂蛋白刺激后可产生IL-10[21]。另一方面，内源性和外源性IL-10 显著降低OmpA脂蛋白诱导巨噬细胞产生细胞因子和趋化因子[22]，与之前研究IL-10可以下调TLR信号通路的结果一致。因此，螺旋体脂蛋白通过TLR依赖性机制与TLR非依赖性机制诱导抗原提呈细胞如单核细胞和巨噬细胞的免疫应答。

3.3螺旋体脂蛋白激活树突状细胞除了单核细胞和巨噬细胞外，螺旋体脂蛋白还可激活其他抗原提呈细胞如树突状细胞(DC)。DC是固有免疫和适应性免疫间的主要连接者，因为被激活后，DC上调表达共刺激分子如CD54，与T细胞受体如CD11a/CD18相互作用。与脂蛋白在螺旋体疾病中是关键促炎因子假说一致，许多研究表明螺旋体脂质蛋白和合成脂肽能上调CD54表达，有助于DC活化。吞噬完整的螺旋体、吞噬体中LTR激活和螺旋体细胞死亡使Tp脂蛋白被释放，也可导致免疫细胞激活。Bb脂蛋白趋化循环浆细胞样树突细胞(pDC细胞)进入皮肤，但在体内外均不激活pDC。

3.4螺旋体脂蛋白诱导靶组织炎性浸润及适应性免疫应答虽然脂蛋白可在体外活化中性粒细胞、巨噬细胞和内皮细胞，但也可在体内螺旋体感染过程中诱导炎性浸润到靶组织。脂蛋白也是导致赫氏反应的病因，螺旋体感染治疗期间一种短暂的免疫现象。皮肤中注射合成脂肽也可用于研究螺旋体在体内的免疫调节作用。皮下注射螺旋体脂肽和皮肤感染螺旋体能引起相似的细胞浸润现象，支持螺旋体能诱导白细胞产生从外周血进入靶组织这一假说。脂蛋白反应细胞如内皮细胞、角质形成细胞和巨噬细胞能够诱导混合浸润细胞的趋化作用，与渗出的白细胞一起进一步促进炎性反应。在螺旋体病中螺旋体脂蛋白体内活化炎症皮肤内的抗原提呈细胞(巨噬细胞和DC)。脂蛋白与螺旋体其他抗原结合有利于从固有免疫应答转换到持续性适应性免疫应答，导致螺旋体病如梅毒和莱姆病的慢性临床表现。与体内研究的数据相一致，体外研究表明螺旋体脂蛋白可以直接激活B细胞和T细胞。这些脂蛋白诱导的适应性免疫应答可以引起自身免疫和疫苗免疫应答。因此，螺旋体脂蛋白通过募集螺旋体特异性T细胞和组织炎症反应首先引起固有免疫应答，随后为适应性免疫应答，这与螺旋体病如莱姆病的临床表现密切相关。

脂蛋白广泛表达于许多病原体中并具有促炎症作用[23-24]。因此，理解脂蛋白如何与免疫系统相互作用有助于理解许多感染性疾病(包括螺旋体病)的致病机制。此外，阐明脂蛋白诱导免疫调节的分子机制将有助于深入理解炎症过程及与螺旋体病相关的固有免疫与适应性免疫应答，同时也有利于螺旋体病疫苗的研发。

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10.15972/j.cnki.43-1509/r.2016.06.023

2016-07-28；

2016-10-18

国家自然科学基金项目(81273322，81373230);湖南省教育厅开放创新平台基金(No.15K110)；湖南省教育厅资助科研项目(No.15C1256)；湖南省分子靶标新药研究协同创新中心(湘教通[2014])405号)；湖南省高校科技创新团队支持计划资助(湘教通[2010]53号)；邵阳学院大学生研究性学习和创新性实验计划项目.

*通讯作者，E-mail：nhdxztb@126.com.

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