TLR4及IL-35在肺炎支原體肺炎發(fā)病機制中的研究進展

拔蕊 何玲

昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院兒科650000

肺炎支原體 (Mycoplasma pneumoniae,MP)是介于細菌與病毒之間、能獨立生活的最小病原微生物,通過黏附侵襲呼吸道上皮細胞,釋放毒性代謝產(chǎn)物,紊亂機體免疫系統(tǒng),損傷肺組織及其肺外靶器官致病[1]。肺炎支原體肺炎 (Mycoplasma pneumoniae pneumonia,MPP)現(xiàn)已成為呼吸道感染常見病之一[2],全年均可發(fā)生,占社區(qū)獲得性肺炎的20%～30%,其發(fā)病機制復(fù)雜。大多數(shù)學(xué)者[3]認為,免疫炎癥損傷與MPP發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。Toll樣受體4 (Toll-like receptor 4,TLR4)為TLR 家族的重要成員,目前其在MPP中的作用成為研究熱點。而IL-35為新發(fā)現(xiàn)的細胞因子,對其與MPP的關(guān)系的研究尚處于起步階段。本文就TLR4及IL-35在MPP發(fā)病機制中的作用作一綜述。

1 TLR4與MPP的關(guān)系

1.1 TLR4與信號傳導(dǎo) TLR 家族是一種天然免疫模式識別受體,均由胞外區(qū)、跨膜段和胞內(nèi)區(qū)三部分組成[4],因其胞外段結(jié)構(gòu)與一種果蠅蛋白Toll同源而得名。TLR 主要表達在抗原遞呈細胞及炎性細胞上,如調(diào)節(jié)性T 細胞(regulatory T cell,Treg),通過相關(guān)分子模式受體介導(dǎo)信號傳導(dǎo),誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。

TLR4是TLR 的重要亞型之一,屬于Ⅰ型跨膜糖蛋白,細胞外N 端包含16～28 個亮氨酸富集重復(fù)序列,主要用來識別病原相關(guān)的分子模式;其胞質(zhì)C 端具有一個高度保守的Toll/IL-1受體結(jié)構(gòu)域,與IL-1 受體家族成員具有較高的同源性,主要用來激活下游信號通路[5]。其信號傳導(dǎo)為亮氨酸富集重復(fù)序列識別入侵的病原體,引起Toll/IL-1受體同源區(qū)識別配體后募集髓樣分化因子88 (myeloid differentiation factor 88,MyD88)組成復(fù)合體。MyD88募集下游絲/蘇氨酸蛋白激酶IRAK,活化的IRAK 募集并磷酸化泛素連接酶腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子-6 (tumor necrosis factor receptor-associated factor 6,TRAF6),TRAF6隨后與下游因子形成復(fù)合物,最后激活核轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclear factorκB,NF-κB),進一步激發(fā)下游信號分子的活化,介導(dǎo)炎癥反應(yīng) (傳導(dǎo)機制見圖1)[6]。

TLR4 是識別內(nèi)毒素/脂多糖 (lipopolysaccharide,LPS)的主要受體,MP缺乏細胞壁成分,因而也缺乏類似于LPS或肽聚糖等免疫活性物質(zhì)可供識別[7],但其完全裸露于外界環(huán)境中的質(zhì)膜含有大量的脂蛋白和膽固醇成分,因此其膜脂蛋白成為能被TLR4所識別的重要成分[8]。王玉紅等[9]通過建立BALB/c小鼠MP 感染的模型,發(fā)現(xiàn)支原體小鼠肺組織中TLR4、MyD88 與NF-κB 表達顯著升高,證明感染MP后,TLR4-MyD88-NF-κB信號通路被激活。研究發(fā)現(xiàn),MPP組外周血單核細胞TLR4、TRAF6水平明顯高于對照組,也驗證了TLR4、TRAF6通過TLR4-MyD88通路參與MPP 發(fā)生發(fā)展[10]。TLR4 參與不同類型的MP感染的過程,可通過誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子的表達,影響IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子α等炎性因子的表達水平,從而影響病程的進展,在引發(fā)機體產(chǎn)生防御反應(yīng)的同時,也可誘發(fā)嚴重的全身炎癥反應(yīng)[11]。

也有研究發(fā)現(xiàn)類似結(jié)構(gòu)的脂蛋白也存在于無致病性的支原體細胞膜上,MP的致病機制也許不完全跟 “脂蛋白-TLR4-炎癥反應(yīng)”有關(guān),提示MP 可能存在其他的誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)機制[12]。

1.2 TLR4-自噬依賴性炎癥反應(yīng) 自噬是依賴溶酶體的細胞分解代謝過程,能降解受損蛋白質(zhì)、衰老或損傷的細胞器等細胞結(jié)構(gòu),從而保護細胞對抗應(yīng)激[13]。Shimizu等[14]用自噬和內(nèi)吞作用抑制劑處理腹膜巨噬細胞,使其感染MP,發(fā)現(xiàn)細胞因子的誘導(dǎo)被抑制,并在感染的巨噬細胞中觀察到MP的DNA 和自噬標記蛋白LC3Ⅱ的表達,表明自噬參與MP 誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的過程;進一步用MP 感染TLR2基因敲除的小鼠,細胞因子增加,而感染TLR2/4基因敲除的小鼠,細胞因子誘導(dǎo)降低。表明TLR4是炎癥反應(yīng)后激活自噬通路的關(guān)鍵受體。而羅浩蕩[15]的研究進一步明確了自噬和NF-κB信號通路的關(guān)系,結(jié)果顯示抑制自噬可明顯抑制NF-κB 核轉(zhuǎn)位,當用NF-κB 抑制劑處理后,脂質(zhì)所誘導(dǎo)的細胞因子及LC3Ⅱ的表達均降低。表明MP脂質(zhì)可經(jīng)TLR4激活自噬/NF-κB正反饋環(huán)參與細胞因子分泌。

MP 也通過細胞黏附誘導(dǎo)巨噬細胞自噬。Shimizu等[14]采用轉(zhuǎn)座子技術(shù)使MP ABC轉(zhuǎn)運體和F0F1 ATP合成酶發(fā)生突變,突變體喪失細胞黏附性,發(fā)現(xiàn)MP 對自噬以及誘導(dǎo)細胞因子分泌的效應(yīng)也隨之消失,這表明黏附與炎癥反應(yīng)以及自噬之間是存在一定聯(lián)系的。進一步研究通過延長感染時間或提高感染濃度,TLR4仍能誘導(dǎo)TLR2-/-巨噬細胞分泌細胞因子,表明細胞黏附并不是誘導(dǎo)細胞因子分泌的直接因素,可能是通過增強巨噬細胞的攝取從而參與TLR4-自噬信號通路的激活。而Yoon 等[16]通過評估TLR 在分化的嗜酸性Eo L-1細胞和人臍血CD34+細胞分化的成熟嗜酸粒細胞中的表達和功能,證實TLR 轉(zhuǎn)錄本的表達中TLR4是表達最強的TLR,并提出嗜酸粒細胞通過由不同的TLR4配體誘導(dǎo)的功能變化來調(diào)節(jié)巨噬細胞的炎性和抗炎極化。在MPP的發(fā)病過程中TLR4和嗜酸粒細胞以及巨噬細胞三者之間存在怎樣的相互作用有待進一步研究證實。

圖1 TLR4信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與IL-35的關(guān)系

2 IL-35與MPP的關(guān)系

2.1 IL-35與信號傳導(dǎo) IL-35是IL-12家族的一種免疫抑制活性因子,是由α鏈p35亞基和β鏈EB病毒誘導(dǎo)基因3蛋白在人和小鼠中形成的異源二聚體細胞因子[17]。之前的研究顯示在人類只有活化Treg細胞能產(chǎn)生,但近幾年多項研究表明通過TLR4和CD40激活而獲得免疫抑制功能的調(diào)節(jié)性B細胞[18-19]也可產(chǎn)生。有研究認為IL-12家族的細胞因子受體存在鏈共享的特征[20],雖擁有相同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,但在下游區(qū)轉(zhuǎn)錄后發(fā)揮的功能卻是相反的,即IL-12和IL-27具有刺激功能,而IL-35 則發(fā)揮抑制作用。同屬IL-12家族的異二聚體細胞因子之一,IL-35具有獨特的功能,除存在鏈共享外,可能擁有自己獨特的受體。研究發(fā)現(xiàn),IL-35的受體為IL-12Rβ2、gp130 和WSX-1,可組成IL-12Rβ2-IL-12Rβ2、gp130-gp130 同源二聚體受體以及gp130-IL-12Rβ2-IL-12Rβ2、WSX-1-IL-12Rβ2異源二聚體這4種類型[21]。目前發(fā)現(xiàn),IL-35的2個亞基可分別與4種受體結(jié)合,通過轉(zhuǎn)錄因子STAT1、STAT3和STAT4傳遞轉(zhuǎn)錄信號并激活JAK-STAT 信號通路參與免疫調(diào)節(jié) (圖2)[22]。當IL-35與同源二聚體受體結(jié)合時,只能激活一條通路,此時T 細胞的增殖受到抑制,但IL-35只能發(fā)揮部分抑制活性;而通過異源二聚體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可拓寬IL-35的抑制譜和特異性,使其能最大限度地發(fā)揮免疫抑制作用[23]。

2.2 IL-35在MPP中的作用

2.2.1 IL-35抑制IL-17的分泌 MPP的反復(fù)發(fā)生可導(dǎo)致患者氣道高反應(yīng)的發(fā)生,多數(shù)認為哮喘急性發(fā)作或長期難以緩解與MP感染密切相關(guān)[24]。血清IL-17作為炎性介質(zhì),存在于患者痰、支氣管活檢中,并對MPP的免疫反應(yīng)產(chǎn)生影響[25]。Whitehead等[26]用卵清蛋白及低水平LPS致敏小鼠,發(fā)現(xiàn)Treg細胞產(chǎn)生數(shù)量與卵清蛋白攻擊次數(shù)呈正比,Treg細胞可表達IL-10、轉(zhuǎn)化生長因子β及IL-35,實驗中IL-10或轉(zhuǎn)化生長因子β并不能抑制IL-17的產(chǎn)生和氣道高反應(yīng),而通過建立含IL-35亞基的小鼠可抑制相關(guān)氣道過敏反應(yīng)。因此提示Treg細胞通過產(chǎn)生IL-35抑制Th17細胞產(chǎn)生的IL-17 和氣道高反應(yīng)。Okada 等[27]對IL-35 對Th17細胞的直接作用進行了首次報道,發(fā)現(xiàn)IL-35是通過抑制RORα和RORγt直接抑制IL-17的表達,從而抑制炎癥條件下的過度免疫應(yīng)答。

2.2.2 IL-35與T 淋巴細胞 T 細胞可分為輔助性T 細胞(即CD4+Th細胞)和細胞毒性T 淋巴細胞 (即CD8+T淋巴細胞),正常情況下,兩者處于動態(tài)平衡,維持免疫功能的穩(wěn)定。研究表明[28],在MPP中,CD4+T 細胞參與免疫病理過程并決定疾病的嚴重程度和對感染的抵抗力,在重癥MPP的預(yù)測中具有較高價值,而CD8+T 細胞則可抑制CD4+T 細胞介導(dǎo)的支原體感染的炎癥反應(yīng)。MP侵入機體后,發(fā)生T 細胞亞群紊亂,CD4+T 細胞水平明顯降低,而CD8+T 細胞增加,且重癥、急性期MPP與普通、恢復(fù)期MPP相比,CD4+/CD8+T 細胞比例失衡更劇烈,即T細胞亞群水平異常越明顯,患者病情越嚴重,提示預(yù)后越差[29]。CD4+CD25+Treg 細胞可抑制CD8+T 細胞,Niedbala等[30]通過構(gòu)建IL-35 模型培養(yǎng)CD4+CD25+Treg細胞,研究發(fā)現(xiàn)CD4+CD25+Treg細胞明顯擴增并檢測到細胞因子的升高,表明IL-35 可通過共刺激使得CD4+CD25+Treg細胞得以擴增,使其發(fā)揮作用抑制免疫反應(yīng)。Zhao等[31]轉(zhuǎn)染了間充質(zhì)干細胞以過度表達IL-35,發(fā)現(xiàn)IL-35通過抑制Th17水平促進CD4+Foxp3+Treg的功能調(diào)節(jié)T 細胞免疫。有學(xué)者[32]探索了重組異二聚體IL-35對正常小鼠T 細胞亞群發(fā)育的影響,證實IL-35的過表達確實會影響T 細胞分化,可有效抑制Th1、CD8+表達并誘導(dǎo)明顯的Th2和Treg偏倚。Li等[33]通過蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)揭示了影響CD8+T 細胞功能的IL-35依賴性調(diào)節(jié)機制,表明IL-35參與CD8+T 細胞的白細胞趨化性調(diào)節(jié)和細胞遷移,并可能通過花生四烯酸途徑影響細胞的代謝和細胞毒性,進而有效抑制CD8+T 細胞的免疫反應(yīng)。Vijayan等[34]研究顯示IL-35可能通過調(diào)節(jié)NF-κB 以及Ⅰ型、Ⅱ型干擾素信號通路而影響CD8+T 細胞的分化。最新研究[35]通過LPS誘導(dǎo)急性肺損傷模型,發(fā)現(xiàn)經(jīng)LPS 誘導(dǎo)及agomir-IL-35處理的小鼠不僅細胞因子水平降低,TLR4、NF-κBp65、NF-κBp50的表達以及NF-κB 抑制劑的降解均減少。表明IL-35通過抑制TLR4/NF-κB 信號通路減少急性肺損傷炎癥反應(yīng),對機體起到保護作用。由此提示MP致病機制中,NF-κB作為轉(zhuǎn)錄因子,在TLR-MyD88-NF-κB 轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和IL-35免疫調(diào)節(jié)中均發(fā)揮重要的作用。而兩者之間存在怎樣的變化關(guān)系有待進一步研究。

圖2 IL-35亞基、受體組成及信號傳導(dǎo)

2.2.3 IL-35 與非T 淋巴細胞 研究證實IL-35 能抑制Th17細胞、T 細胞的增殖,但與其他非T 細胞 (自然殺傷細胞、中性粒細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞等)的關(guān)系研究尚少。袁浩等[36]研究顯示MPP 患者血清中IL-35 水平與外周血自然殺傷細胞、中性粒細胞、樹突狀細胞呈負相關(guān),說明機體感染MP 后出現(xiàn)免疫紊亂,降低了中性粒細胞對胞外病原體的吞噬調(diào)理作用,也抑制了自然殺傷細胞表面的受體。正常來講,IL-35抑制細胞免疫的同時也抑制抗原遞呈細胞,但研究[37]發(fā)現(xiàn)樹突狀細胞含量隨細胞免疫的抑制而減少時,巨噬細胞含量卻顯著升高,原因可能是巨噬細胞大量產(chǎn)生來調(diào)節(jié)MPP患者體內(nèi)過強的免疫反應(yīng)導(dǎo)致的機體內(nèi)環(huán)境紊亂。以上研究也提示非T 細胞在MPP疾病發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了與T 細胞同樣重要的作用,而非T 細胞含量的增加或減少受IL-35含量的影響,IL-35可影響抗原的遞呈過程并控制引起的免疫反應(yīng)的強弱。

3 總結(jié)

綜上所述,TLR4及IL-35在MPP的發(fā)生發(fā)展過程中均發(fā)揮重要的作用。活化的Treg細胞能產(chǎn)生IL-35,TLR4可表達于Treg細胞上,并激活B細胞使其獲得免疫抑制功能后產(chǎn)生IL-35,而NF-κB 作為轉(zhuǎn)錄子在TLR4-MyD88-NF-κB轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和IL-35 調(diào)節(jié)信號通路途徑中發(fā)揮作用,IL-35可通過抑制TLR4/NF-κB 信號通路減輕免疫反應(yīng),二者在MPP的發(fā)病中有怎樣的密切關(guān)系,是否有希望被用于MP感染患者的治療,尚待進一步研究證實。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突