王琪 于瑞星 尹躍平
細(xì)胞因子在抗梅毒免疫中的研究進(jìn)展
王琪 于瑞星 尹躍平
一期梅毒以Th1型細(xì)胞占優(yōu)勢(shì),二期以Th2型細(xì)胞為優(yōu)勢(shì)。Th1細(xì)胞因子(白細(xì)胞介素2、干擾素γ)可增強(qiáng)T細(xì)胞能力,促進(jìn)感染梅毒螺旋體清除使皮損痊愈。隨著疾病進(jìn)展,Th1細(xì)胞因子降低,Th2細(xì)胞因子(白細(xì)胞介素4、白細(xì)胞介素10)增多,并對(duì)細(xì)胞免疫有抑制作用,造成感染梅毒螺旋體在體內(nèi)長(zhǎng)期潛伏。Th7細(xì)胞可分泌白細(xì)胞介素7,其在梅毒免疫中起作用。其他的細(xì)胞因子(干擾素、白細(xì)胞介素12)也在抗梅毒免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。
梅毒;細(xì)胞因子類;免疫學(xué)
機(jī)體感染梅毒螺旋體(Tp)后的免疫反應(yīng)機(jī)制至今尚未闡明。Tp不激發(fā)先天病原識(shí)別系統(tǒng)[1-2],在梅毒感染的不同時(shí)期,出現(xiàn)不同程度的細(xì)胞免疫和體液免疫反應(yīng)。梅毒早期的體液免疫和細(xì)胞免疫反應(yīng)對(duì)Tp的清除起重要作用,梅毒晚期的細(xì)胞免疫反應(yīng)則是組織損傷的主要原因。Fitzgerald[3]提出一期梅毒Th1型細(xì)胞占優(yōu)勢(shì),二期Th2型細(xì)胞占優(yōu)勢(shì)的假說(shuō)。隨后研究證實(shí),Tp的成分優(yōu)先激活Th1,引起細(xì)胞免疫應(yīng)答,通過(guò)分泌細(xì)胞因子激活巨噬細(xì)胞清除Tp[4]。長(zhǎng)期感染主要與Th2介導(dǎo)的體液免疫有關(guān),是造成Tp長(zhǎng)期潛伏感染的主要原因[5]。細(xì)胞因子是由免疫原、絲裂原或其他因子刺激細(xì)胞所產(chǎn)生的低分子量可溶性蛋白質(zhì),為細(xì)胞之間相互作用的信使,在梅毒免疫中發(fā)揮重要作用。
與梅毒有關(guān)的Th1類細(xì)胞因子主要包括白細(xì)胞介素(IL)2和干擾素(IFN)γ等,IL-2可由 Th1淋巴細(xì)胞產(chǎn)生。IFN-γ由自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)、CD4+T、CD8+T及巨噬細(xì)胞產(chǎn)生,兩者均可促進(jìn)梅毒的細(xì)胞免疫反應(yīng)。
1.1 IL-2:可控制Th細(xì)胞的分化,加強(qiáng)NK細(xì)胞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞的功能,在促進(jìn)T細(xì)胞增生以及IFN-γ的生成方面發(fā)揮重要作用,并可通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞免疫和體液免疫來(lái)輔助免疫效應(yīng)[6]。
Podwińska 等[7]對(duì)比研究了不同階段梅毒患者外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)產(chǎn)生IL-2的能力,發(fā)現(xiàn)疾病早期PBMC開始產(chǎn)生IL-2,當(dāng)梅毒血清反應(yīng)呈陽(yáng)性時(shí)達(dá)到最大值,隨后產(chǎn)生IL-2的能力顯著下降,并在惡性梅毒及脊髓癆等三期梅毒階段,產(chǎn)生IL-2的能力降到最低。另外,研究發(fā)現(xiàn),梅毒患者血清中血清可溶性IL-2R水平的變化可能與病情的活動(dòng)存在相關(guān)性??扇苄訧L-2R的水平較健康對(duì)照有顯著提高,二期及潛伏梅毒中表達(dá)較一期顯著上升,病情活動(dòng)期的表達(dá)也較恢復(fù)期有明顯增多。當(dāng)梅毒患者血清中可溶性IL-2R水平升高時(shí),PBMC產(chǎn)生IL-2的能力明顯下降。提示血清中大量的可溶性IL-2R可能結(jié)合了IL-2,使與細(xì)胞膜表面IL-2R結(jié)合的IL-2減少,減弱機(jī)體的自分泌效應(yīng),從而削弱了T細(xì)胞和NK細(xì)胞的功能,降低了機(jī)體抗Tp感染的免疫力,使機(jī)體進(jìn)入無(wú)癥狀的潛伏階段。Robb和Kutny[8]發(fā)現(xiàn),梅毒治愈后,血清可溶性 IL-2R 水平回到幾近正常范圍,原因可能是Tp消失后,抗原對(duì)T細(xì)胞的抑制作用消失,淋巴細(xì)胞表面IL-2R的脫落減少所致。
1.2 IFN-γ:可促進(jìn)Th0細(xì)胞分化為Th1細(xì)胞,并抑制Th2細(xì)胞增生,其可激活巨噬細(xì)胞吞噬Tp促進(jìn)皮損痊愈。 Leader等[4]研究表明,IFN-γ 還可激活CD8+T細(xì)胞,使其在局部皮損發(fā)揮作用。有研究發(fā)現(xiàn),梅毒患者皮損中含有穿孔素及顆粒酶B的mRNA,可以佐證CD8+T細(xì)胞在梅毒免疫反應(yīng)中發(fā)揮的溶細(xì)胞作用[1]。
與梅毒有關(guān)的細(xì)胞因子主要有IL-4、IL-10。IL-4是B細(xì)胞生長(zhǎng)分化因子,可激活體液免疫產(chǎn)生大量抗體,并可通過(guò)自分泌的方式促進(jìn)Th2淋巴細(xì)胞的分化。IL-10是先天及后天免疫重要的抗炎調(diào)節(jié)因子。
2.1 IL-4:Fitzgerald[3]提出梅毒免疫應(yīng)答的漂移學(xué)說(shuō),IL-4在此學(xué)說(shuō)中發(fā)揮重要作用。周曉明等[9]研究了不同病期的梅毒患者PBMC分離培養(yǎng),經(jīng)植物血凝素誘導(dǎo)后測(cè)定IL-4和IFN-γ的產(chǎn)生水平,結(jié)果顯示,二期梅毒患者的IL-4水平顯著高于一期,IFN-γ顯著低于一期,隨病程的發(fā)展IL-4逐漸升高,IFN-γ逐漸降低,表明一期梅毒以IFN-γ為代表的Th1型免疫應(yīng)答為優(yōu)勢(shì)型,二期梅毒則以IL-4為代表的Th2型免疫應(yīng)答為優(yōu)勢(shì)型。
2.2 IL-10:可抑制 IL-2、IFN-γ 的分泌,并可抑制其他淋巴細(xì)胞產(chǎn)生IL-12。其與調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合后,可抑制起保護(hù)作用的免疫應(yīng)答,防止發(fā)生過(guò)度免疫病理?yè)p傷。但由于其抑制作用的干擾,細(xì)菌或病毒可持續(xù)存在[10]。在一項(xiàng)有關(guān)螺旋體感染的實(shí)驗(yàn)中,將鼠的IL-10破壞后感染博氏疏螺旋體,與野生型相比,缺少IL-10的鼠可更快清除感染[11]。另有研究表明,在兔梅毒實(shí)驗(yàn)中,IL-10的增高與Tp的載量呈正相關(guān)[4]。一期及二期梅毒時(shí),當(dāng)Tp載量達(dá)到高峰IL-10的水平升高,而菌體載量低的潛伏梅毒卻無(wú)此發(fā)現(xiàn)。推測(cè)高水平的IL-10可以幫助Tp逃避免疫系統(tǒng),造成潛伏感染[12]。
劉延菊等[13]發(fā)現(xiàn),二期梅毒患者治療前IL-10水平與預(yù)后密切相關(guān)。滴度轉(zhuǎn)陰組患者治療前Th1型細(xì)胞因子IL-2較對(duì)照組高,療效好。未陰轉(zhuǎn)組治療前Th2型細(xì)胞因子IL-l0較對(duì)照組高,療效差,治療后IL-2顯著低于對(duì)照組,IL-10較對(duì)照組高。推測(cè)由于未轉(zhuǎn)陰組IL-2等Th1細(xì)胞因子的明顯減少,NK細(xì)胞、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的吞噬殺傷能力低下,不能有效清除Tp,而IL-10等Th2型細(xì)胞因子大量分泌,誘導(dǎo)Th2型模式的發(fā)展,從而抑制機(jī)體對(duì)Tp的免疫應(yīng)答,導(dǎo)致機(jī)體對(duì)Tp產(chǎn)生耐受,致使Tp在體內(nèi)長(zhǎng)期潛伏。
Th17細(xì)胞亞群是一類不同于Th1和Th2的CD4+T 淋巴細(xì)胞,因其分泌 IL-17 得名[14],IL-17 可導(dǎo)致趨化性效應(yīng)因子如IL-8、單核細(xì)胞趨化因子-1等增高,促使中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的募集,促進(jìn)炎癥反應(yīng)。Th17細(xì)胞通過(guò)其廣泛分布的IL-17受體與多種炎癥性及自身免疫紊亂型疾病的發(fā)病相關(guān),許多曾經(jīng)被認(rèn)為Th1介導(dǎo)的慢性疾病證明主要為Th17在起作用[15]。Tp的脂蛋白刺激抗原提呈細(xì)胞分泌促炎因子,如IL-1、IL-6與IL-23,Th17可在這種細(xì)胞因子環(huán)境下分化后發(fā)揮作用。實(shí)驗(yàn)顯示,Th17與Th1負(fù)相關(guān),推測(cè)兩種亞型存在發(fā)育上的相關(guān)性,但未觀察到Th17與Th2相關(guān)。Th17與Th1之間的轉(zhuǎn)變提示Th17介導(dǎo)的免疫應(yīng)答可能在Tp清除中起作用,同時(shí)引起了炎癥反應(yīng)[16]。
4.1 一型IFN:由結(jié)構(gòu)相似的13種細(xì)胞因子組成,在人類中包括IFN-α,特殊類型IFN-β,IFN-ε,IFN-κ和IFN-ω。由于各自對(duì)共同的同源受體的親和力不同,他們可以發(fā)揮相似但不相同的效果[17]。
普遍認(rèn)為,一型IFN與抗病毒免疫有關(guān),但有證據(jù)顯示,一些細(xì)胞外及細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌可以刺激機(jī)體產(chǎn)生一型IFN[2]。 研究發(fā)現(xiàn),二期梅毒患者的皮損中與IFN-β及其他類型的IFN相關(guān)的轉(zhuǎn)錄子上調(diào)。菌體DNA及RNA可激活在細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞膜上的Toll樣受體產(chǎn)生一型IFN。一型IFN可刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-15來(lái)調(diào)節(jié)NK細(xì)胞的功能,IL-15在二期梅毒損害中升高可提高NK細(xì)胞的生存及繁殖能力[18]。一型IFN還可促進(jìn)主要組織相容性復(fù)合體分子將抗原交叉提呈給CD8+T細(xì)胞[19],加強(qiáng)抗Tp免疫反應(yīng)。
4.2 IL-12:主要由活化的巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞(DC)和中性粒細(xì)胞產(chǎn)生,有致炎及免疫調(diào)節(jié)作用。高水平的IL-12、一氧化氮(NO)可作為三期梅毒的指征[20]。研究發(fā)現(xiàn),晚期梅毒時(shí)Th1淋巴細(xì)胞不能產(chǎn)生IL-2、IFN-γ,僅產(chǎn)生IL-12、NO。 提示經(jīng)過(guò)多年潛伏期后,機(jī)體再次接受Tp刺激時(shí),主要是IL-12、NO在免疫系統(tǒng)起作用[21]。DC是一種抗原提呈細(xì)胞,激活DC對(duì)Th1及Th2型細(xì)胞免疫應(yīng)答皆具有重要意義,其可決定免疫應(yīng)答的結(jié)果,其可通過(guò)分泌IL-12參與免疫反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),Tp與DC共同培養(yǎng)2 h后,DC可吞噬Tp并分泌IL-12及TNF-α等細(xì)胞因子調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。而IL-12與TNF-α 反過(guò)來(lái)又可刺激DC 成熟[20]。
研究表明,一期梅毒以Th1型細(xì)胞占優(yōu)勢(shì),二期以Th2型細(xì)胞為優(yōu)勢(shì)。Th1細(xì)胞因子(IL-2、IFN-γ)可增強(qiáng)T細(xì)胞能力,促進(jìn)Tp清除使皮損痊愈。隨著疾病進(jìn)展,Th1細(xì)胞因子降低,Th2(IL-4、IL-10)細(xì)胞因子增多,其對(duì)細(xì)胞免疫有抑制作用,造成Tp在體內(nèi)長(zhǎng)期潛伏。新近發(fā)現(xiàn)的Th7細(xì)胞可分泌IL-7在梅毒免疫中起保護(hù)作用。其他種類的細(xì)胞因子(一型IFN、IL-12)均在抗梅毒免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。由于細(xì)胞因子眾多且相互影響,其如何作用于梅毒患者機(jī)體、影響免疫系統(tǒng)以及是否能夠最終為臨床驅(qū)梅藥物使用,仍需要進(jìn)一步的研究。
[1]Cruz AR,Ramirez LG,Zuluaga AV,et al.Immune evasion and recognition of the syphilis spirochete in blood and skin of secondary syphilis patients: two immunologically distinct compartments [J/OL].PLoS Negl Trop Dis,2012,6 (7):e1717[2012-07-17]. http://www.plosntds.org/article/info% 3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pntd.0001717.
[2]Cervantes JL,Dunham-Ems SM,La Vake CJ,et al.Phagosomal signaling byBorrelia burgdorferiin human monocytes involves Toll-like receptor (TLR)2 and TLR8 cooperativity and TLR8-mediated induction of IFN-beta [J].Proc Natl Acad Sci U S A,2011,108(9):3683-3688.
[3]Fitzgerald TJ.The Th1/Th2-like switch in syphilitic infection:is it detrimental?[J].Infect Immun,1992,60(9):3475-3479.
[4]Leader BT,Godornes C,VanVoorhis WC,et al.CD4+lymphocytes and gamma interferon predominate in local immune responses in early experimental syphilis[J].Infect Immun,2007,75(6):3021-3026.
[5]Carlson JA,Dabiri G,Cribier B,et al.The immunopathobiology ofsyphilis:themanifestationsand courseofsyphilisare determined by the level of delayed-type hypersensitivity [J].Am J Dermatopathol,2011,33(5):433-460.
[6]Zhao F,Wu Y,Zhang X,et al.Enhanced immune response and protective efficacy of aTreponema pallidumTp92 DNA vaccine vectored by chitosan nanoparticles and adjuvanted with IL-2[J].Hum Vaccin,2011,7(10):1083-1089.
[7]Podwińska J,Zaba R,Chomik M,et al.The ability of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of syphilitic patients to produce IL-2 [J].FEMS Immunol Med Microbiol,1995,12(1):17-27.
[8]Robb RJ,Kutny RM.Structure-function relationships for the IL 2-receptor system.IV.Analysis of the sequence and ligandbinding properties of soluble Tac protein [J].J Immunol,1987,139(3):855-862.
[9]周曉明,周禮義,陳興平.梅毒患者單一核細(xì)胞體外培養(yǎng)觀察白細(xì)胞介素-4、γ-干擾素的變化 [J].中華皮膚科雜志,2002,35(3):185-186.
[10]Iyer SS,Cheng G.Role of interleukin 10 transcriptional regulation in inflammation and autoimmune disease[J].Crit Rev Immunol,2012,32(1):23-63.
[11]Lazarus JJ,Meadows MJ,Lintner RE,et al.IL-10 deficiency promotes increased Borrelia burgdorferi clearance predominantly through enhanced innate immune responses[J]. J Immunol,2006,177(10):7076-7085.
[12]Knudsen A,Benfield T,Kofoed K.Cytokine expression during syphilis infection in HIV-1-infected individuals [J].Sex Transm Dis,2009,36(5):300-304.
[13]劉延菊,郝玉栓,曹明耀,等.二期梅毒患者血清中IL-2、IL-10水平檢測(cè)結(jié)果分析[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)診斷學(xué),2010,14(4):596-597.
[14]Peiser M.Role of Th17 cells in skin inflammation of allergic contact dermatitis[J].Clin Dev Immunol,2013,2013:261037.
[15]Kagami S,Rizzo HL,Lee JJ,et al.Circulating Th17,Th22,and Th1 cells are increased in psoriasis[J].J Invest Dermatol,2010,130(5):1373-1383.
[16]Zhu A,Han H,Zhao H,et al.Increased frequencies of Th17 and Th22 cells in the peripheral blood of patients with secondary syphilis[J].FEMS Immunol Med Microbiol,2012,66(3):299-306.
[17]Ismail A,Yusuf N.Type I interferons:key players in normal skin and select cutaneous malignancies[J].Dermatol Res Pract,2014,2014:847545.
[18]Monroe KM,McWhirter SM,Vance RE.Induction of type I interferons by bacteria [J].Cell Microbiol,2010,12 (7):881-890.
[19]Liu CC,Perussia B,Young JD.The emerging role of IL-15 in NK-cell development [J].Immunol Today,2000,21 (3):113-116.
[20]Lusiak M,Podwińska J.Interleukin 10 and its role in the regulation of the cell-mediated immune response in syphilis[J].Arch Immunol Ther Exp (Warsz),2001,49(6):417-421.
[21]Moll H.Dendritic cells as a tool to combat infectious diseases[J].Immunol Lett,2003,85(2):153-157.
Cytokines in anti-syphilis immunity
Wang Qi,Yu Ruixing,Yin Yueping.Institute of Dermatology,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,Nanjing 210042,China
Yin Yueping,Email:yinyp@ncstdlc.org
T helper type 1 (Th1) cytokines predominate in primary syphilis,while Th2 cytokines predominate in secondary syphilis.Th1 cytokines such as interleukin (IL)-2 and interferon (IFN)-γ can enhance the ability of T cells to promote the clearance ofTreponema pallidum(TP) and healing of skin lesions.Along with the progression of syphilis,Th1 cytokines decrease,while Th2 cytokines (including IL-4 and IL-10)increase to inhibit cellular immunity and result in long-term latency of TP infection in the body.Th7 cells can secrete IL-7 and exert a protective role in anti-syphilis immunity.Other kinds of cytokines including IFN and IL-12 also play important roles in anti-syphilis immune response.
Syphilis;Cytokines;Immunology
10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.01.020
210042南京,中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院皮膚病研究所
尹躍平,Email:yinyp@ncstdlc.org
本文主要縮寫:Tp:梅毒螺旋體,IL:白細(xì)胞介素,IFN:干擾素,NK細(xì)胞:自然殺傷細(xì)胞,PBMC:外周血單個(gè)核細(xì)胞,DC:樹突細(xì)胞
2014-02-07)