沙眼衣原体对宿主细胞抑癌基因p53影响的研究进展

任 杰 综述，刘原君，刘全忠 审校

（天津医科大学总医院皮肤性病科，天津300052）

综述

沙眼衣原体对宿主细胞抑癌基因p53影响的研究进展

任 杰 综述，刘原君，刘全忠 审校

（天津医科大学总医院皮肤性病科，天津300052）

沙眼衣原体；抑癌基因；p53；代谢；凋亡；抑制

沙眼衣原体（chlamydia trachomatis）是专性细胞内寄生的病原体，其具有双相性生长周期，包括宿主细胞外具有感染性的原体（elementary bodies，EB）以及宿主细胞内有代谢活性的网状体（reticulate bodies，RB）。EB代谢迟钝，可通过附着细胞继而引起感染；RB生长代谢活跃，依赖宿主的营养供给，包括：核苷酸、氨基酸、脂类以及糖类。衣原体感染细胞后，通过多条途径使宿主细胞产生凋亡抑制，以利于其顺利完成宿主细胞内生长和复制周期。沙眼衣原体感染细胞后，可以促使宿主细胞内的p53蛋白在感染早期发生降解，进而抑制宿主细胞凋亡，并解除了p53蛋白对磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway，PPP）的抑制。p53蛋白对于细胞完整性的维持起着无可替代的作用，它可以对整个基因组的稳定性进行调节并对DNA损伤做出应答。p53蛋白的一个重要功能是诱发细胞凋亡和衰老，若细胞发生不可逆的损伤，p53就会激活相关信号通路，以达到诱导细胞凋亡的目的。沙眼衣原体与肿瘤细胞不同，需要从宿主细胞中获得能量和养分以满足其生长周期的需求。p53还可以调节细胞代谢，沙眼衣原体通过降低p53蛋白的稳定性，使磷酸戊糖代谢途径活性增高，从而为其自身生长提供足够原料[1]。在人体的大多数肿瘤细胞中，p53蛋白是没有活性的或因错义突变而丧失了肿瘤抑制功能。正常细胞中p53蛋白发挥着无可替代的抑癌作用，沙眼衣原体的生长依赖p53蛋白的降解，说明沙眼衣原体感染可能是潜在的致癌因素。本文主要从抑制凋亡和影响代谢两个方面来讨论沙眼衣原体如何与p53相互作用、影响宿主细胞生理活动，从而为其自身生长创造一个合适的环境。

1 影响宿主细胞代谢

p53可以调节细胞代谢[2]，宿主细胞的代谢活动对沙眼衣原体的生长有着重要意义。正常健康细胞主要依靠线粒体有氧氧化糖类分子获得能量。沙眼衣原体感染宿主细胞后，可引起宿主细胞产生类似肿瘤细胞中的Warburg效应，即像肿瘤细胞一样主要通过葡萄糖无氧酵解为自身供能。沙眼衣原体在宿主细胞内完成生长周期需要消耗大量的NADPH，这些NADPH都是由PPP产生[3]，并且同样需要宿主细胞PPP产生的核苷酸前体[4]。因此类似肿瘤细胞环境中的糖酵解和磷酸戊糖途径非常有利于沙眼衣原体的生长[5]。p53是肿瘤细胞中糖酵解和磷酸戊糖途径的重要抑制蛋白，抑制p53对Warburg效应有促进作用。

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（glucose-6-phosphate dehydrogenase,G6PD）是磷酸戊糖途径的第一个限速酶，抑制G6PD可以抑制PPP。研究发现，宿主细胞内的G6PD被抑制后，衣原体就会因为缺乏生长繁殖必要的原料而出现持续无法复制的状态；而过表达G6PD可以很有效的弥补p53持续稳定表达或加入依托泊苷引起的衣原体生长抑制，这些结果进一步证明PPP在衣原体完成正常生长周期这一过程中发挥着重要作用。与自由生长的细菌不同，专性细胞内寄生的细菌依赖宿主细胞的代谢，以获得生长所需要的原料，所以Siegl等[1]推测沙眼衣原体感染降解宿主p53蛋白的首要目的并不是为了抑制宿主细胞的凋亡，而是为了解除p53对PPP的抑制从而为其自身提供更多生存所需的原料。

2 抑制宿主细胞凋亡及相关信号通路

抑制宿主细胞凋亡对沙眼衣原体的生存和复制很重要，被认为是一种重要的免疫逃逸机制，以完成其专性细胞内生长周期。衣原体通过抑制诸多凋亡途径来确保其在宿主细胞内的存活，它可以改变宿主细胞凋亡相关蛋白的位置以及直接干扰宿主细胞凋亡信号。沙眼衣原体感染细胞后，可以与宿主细胞膜上的酪氨酸激酶受体（receptor tyrosine kinases，RTK）EPHA2（Eph receptor A2）[6]和EGFR(epidermal growth factor receptor)[7]结合，激活宿主细胞内PI3K-AKT通路，随后泛素连接酶MDM2（murine double minute 2）磷酸化并且被激活，最终导致p53蛋白降解。目前认为PI3K-AKT通路和沙眼衣原体感染抑制凋亡密切相关，该通路可以调节MCL1（myeloid cell leukemia-1）蛋白的稳定，并且募集抗凋亡蛋白BAD（BCL2 associated agonist of cell death）[8-9]。

EphA2是跨膜酪氨酸激酶受体,属于酪氨酸激酶受体超家族成员之一。研究发现，EphA2是介导沙眼衣原体黏附并侵入宿主细胞的关键因素[6]，并且在沙眼衣原体对宿主细胞凋亡抑制的诱导中起到重要作用。沙眼衣原体的感染可以上调EphA2的表达，感染激发ERK信号通路是EphA2上调和激活的必要途径。表达上调的EphA2并没有定位至细胞膜表面，而是募集到沙眼衣原体包涵体膜，在包涵体膜EphA2与磷酸化的PI3K相互作用，激活PI3K通路。研究发现，卵巢癌患者若过表达EphA2通常预示着临床预后较差并且生存期较短[10]。

EGFR是细胞表面重要的酪氨酸激酶受体，在细胞的生长、增殖和迁移中起到重要作用。宿主细胞EGFR的表达和磷酸化对沙眼衣原体的生长有着重要意义。沙眼衣原体可以促进EGFR的磷酸化，从而也促进了EGFR下游蛋白AKT等的磷酸化。EGFR与肌动蛋白共定位在包涵体外周，可能在这里发挥着聚集骨架建立所需信号蛋白的作用[11]。沙眼衣原体还可以影响EGFR蛋白在细胞内的定位，沙眼衣原体感染EGFR敲低的宿主细胞后，包涵体在宿主细胞内的生长受阻，形成体积较小、不成熟的包涵体，并且沙眼衣原体引起的宿主细胞内钙转移以及肌动蛋白在包涵体周围的聚集也被抑制。

沙眼衣原体黏附宿主细胞并使宿主细胞膜表面的EphA2与EGFR蛋白磷酸化，磷酸化的EphA2与EGFR蛋白激活PI3K-AKT通路，活化的AKT使MDM2蛋白磷酸化，随后磷酸化的MDM2绑定并泛素化p53，泛素化的p53蛋白迁移至胞质被蛋白酶体降解[12]。抑制p53-MDM2的相互作用，可以有效的影响沙眼衣原体在宿主胞内包涵体的形成，并且可以干扰沙眼衣原体的抗凋亡作用[13]。对p53的持续抑制可能是沙眼衣原体抑制宿主细胞发生凋亡的重要机制，沙眼衣原体借此机制可以持续存在于受感染的宿主细胞中抑制凋亡，以延长受感染细胞的寿命。研究发现，沙眼衣原体同时感染p53野生型细胞与p53-/-细胞，发现前者感染程度更严重，这说明p53蛋白是沙眼衣原体与宿主细胞相互作用的一个关键靶点。在感染早期使用抗肿瘤药物依托泊苷和Nutlin-3稳定p53，可以抑制包涵体的形成，故影响沙眼衣原体生长周期和后代的生成，从而降低了其感染性[1]。

沙眼衣原体激活PI3K-AKT通路后，还可通过Mcl-1和BAD等多种因子诱导细胞产生凋亡抑制。沙眼衣原体感染引起依赖MEK通路的Mcl-1 mRNA的上调以及依赖PI3K通路的Mcl-1蛋白的稳定化[8]。Mcl-1蛋白对与髓细胞的分化、淋巴细胞的生存和稳态有极其重要的作用[14-15]。沙眼衣原体感染细胞后对各种凋亡刺激的凋亡抑制机制中Mcl-1蛋白的上调和稳定化起着重要作用。

宿主细胞对凋亡刺激的敏感与沙眼衣原体感染的阶段有关。在感染的初期，宿主细胞对凋亡刺激是足够敏感的，但是在随后的16~24 h时，由于宿主凋亡抑制蛋白家族 IAPs（inhibitor of apoptosis proteins,IAPs）和Mcl-1的激活，产生了凋亡抑制。但是在鼠类的细胞中没有发现相关的对IAPs和Mcl-1的依赖[16]。差别产生的原因除了种属和细胞类型的不同之外，可能也与感染阶段和包涵体大小有关。有研究表明，Mcl-1可以调节线粒体外膜的通透性，不稳定的Mcl-1可以导致线粒体释放细胞色素C[17]。因此，沙眼衣原体的急性或持续性感染中，上调或稳定Mcl-1蛋白可以降低宿主细胞线粒体外膜的通透性，从而产生某种程度的凋亡抑制。

在正常细胞中，BAD蛋白可与线粒体外膜结合，引起细胞色素C的释放，从而引发细胞凋亡。沙眼衣原体感染的细胞中PI3K-AKT通路被激活，使BAD磷酸化，磷酸化的BAD蛋白可与胞质中的14-3-3蛋白结合。正常细胞中14-3-3蛋白存在于胞质中，但在衣原体感染的宿主细胞中14-3-3蛋白与沙眼衣原体胞质分泌的IncG结合并定位在包涵体膜上，因此磷酸化的BAD蛋白也被募集于包涵体膜无法与线粒体结合，从而使宿主细胞产生凋亡抑制[9]。

3 结语

p53是重要的肿瘤抑制基因，几乎全部卵巢癌病例p53都是功能缺失的，因此推测沙眼衣原体对p53蛋白的降解可能会在女性生殖道肿瘤的发生发展中起到重要作用。感染人乳头瘤病毒（HPV）的女性不一定会发展为宫颈浸润癌（invasive cervical cancer,ICC）[18]，这说明环境影响和基因因素的共同作用才会决定癌症细胞最终的转化。有研究报道，肺炎衣原体或许与肺癌有关联[19]。沙眼衣原体是人最常见的性传播病原体，所以最有可能是癌症发生和发展的协同因子。一些大规模的队列研究发现，沙眼衣原体的感染要比其他危险因素增高ICC发展的风险[20-22]，因此推测沙眼衣原体可能会参与HPV感染的女性鳞状细胞ICC的发生和发展过程，但也有一项研究的结果是相反的[23]。

对宿主细胞p53通路的干扰是很多病原菌阻碍宿主细胞对感染引起的细胞毒性的保护性应答，并且可以达到控制细胞代谢的目的。目前，已经有研究表明志贺氏菌、幽门螺杆菌、奈瑟氏菌感染可引起宿主细胞p53蛋白的降解；其中幽门螺杆菌、奈瑟氏菌可以导致DNA双链损坏（DSB）并激活p53，最后导致宿主细胞死亡[24]。Chumduri[25]证明沙眼衣原体在感染的后期也可引起DSB，降解p53蛋白可能是很多病原体避免由感染引起基因毒性的主要途径。另外，与肿瘤细胞不同的是这些胞内病原体需要从宿主细胞获得足够的能量和养分以顺利完成生长周期。弗氏志贺菌与沙眼衣原体相似，通过调节宿主细胞的代谢，以获得充足的营养。P53蛋白参与磷酸戊糖代谢途径，推测其有可能是病原体生长所依赖的重要宿主蛋白。沙眼衣原体的生长依赖HDM2-p53这一通路，说明沙眼衣原体可能有潜在的致癌作用，沙眼衣原体感染引起的p53降解可能与女性生殖道肿瘤的发生和发展有关。

沙眼衣原体对宿主细胞有毒性作用但同时又依赖宿主细胞的代谢。p53通路的研究可以使我们进一步认识沙眼衣原体的致病机制，对疾病的预防及治疗也有重要意义。

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（2016-04-24收稿）

R730

A

1006－8147（2016）06-0544-03

国家自然科学基金资助项目（31370211）

任杰（1987-），女，博士在读，研究方向：皮肤性病学；通信作者：刘全忠，E-mail:liuquanzhong@medmail.com.cn。