宿主对白念珠菌的免疫机制进展

钟慧婷 佘晓东,2 刘维达,2

(1.中国医学科学院北京协和医学院皮肤病研究所,南京 210042;2.江苏省皮肤病与性病重点分子生物学实验室,南京 210042)

白念珠菌通常与机体处于共生状态，不引起疾病。当机体的正常防御功能受损时，如创伤、皮质激素应用、营养失调、免疫功能缺陷、抗生素应用及细胞毒药物使用致菌群失调或黏膜屏障功能改变等，白念珠菌由酵母相转为菌丝相，在局部大量生长繁殖，引起皮肤、黏膜甚至全身性的内源性感染。一旦感染，宿主先天免疫细胞通过识别白念珠菌特异抗原，产生相应细胞因子和趋化因子，与此同时宿主适应性免疫应答也被激活，分泌相应细胞因子及抗体，协同补体系统及抗微生物肽最终导致吞噬细胞对白念珠菌的吞噬作用，从而对其杀灭及清除。

1 宿主的天然免疫

天然免疫是宿主抗白念珠菌感染的第一道防御反应，其中几种类型的细胞，如上皮细胞、内皮细胞和吞噬细胞可对抗病原体的入侵。天然免疫细胞最初通过识别白念珠菌细胞壁成分发挥作用。白念珠菌细胞壁，可分为两层：外层主要由O-连接和N-连接的糖蛋白构成，其中80%～90%是甘露聚糖，而内细胞壁主要由β-1,3-葡聚糖和β-1,6-葡聚糖构成。宿主细胞上的模式识别受体 (PRR)通常与白念珠菌表面上的糖，例如甘露糖衍生物和β-1,3-葡聚糖结合，结合后启动几个下游信号级联，导致相应细胞因子和趋化因子产生，并最终导致防御细胞对真菌的吞噬作用。模式识别受体 (PRR)指存在于固有免疫细胞表面的一类能够直接识别结合病原微生物或宿主凋亡细胞表面的某些共有的特定分子结构的受体，目前已鉴定了4种主要类型的PRR：Toll样受体 (TLR)，C型凝集素受体 (CLR)，核苷酸结合寡聚化结构域 (NOD)样受体 (NLR)和视黄酸诱导基因I (RIGI)样受体 (RLR)。在宿主识别白念珠菌过程中起主要作用的是TLR和CLR，不同的PRR可以与白念珠菌特定细胞结构结合后诱导T辅助细胞活化，促进T细胞免疫反应。有研究证实了NLR还可以促进炎症反应及IL-1β的释放[1]。

1.1 免疫细胞

吞噬细胞，特别是嗜中性粒白细胞 (PMNs)被认为是控制和清除念珠菌感染的最有效细胞。临床和实验证据证实，PMNs是白念珠菌感染期间天然免疫系统的组成部分。最重要的是，PMNs是唯一的防止白念珠菌通过向菌丝相的转变而逃脱的吞噬细胞[2]。在白念珠菌感染期间，嗜中性粒细胞能迁移到感染部位，通过dectin-1、dectin-2 (CLR)，TLR2、TLR4和甘露糖受体识别白念珠菌[3]并通过一系列抗微生物效应机制，包括氧化爆发、细胞因子释放、吞噬作用、嗜中性粒细胞胞外诱捕 (NETs)、释放颗粒酶以及抗菌肽以杀死真菌[4]。血液单核细胞可以被招募到受感染的组织，并分化成炎症巨噬细胞。组织驻留巨噬细胞是在抗真菌中起关键防御作用的细胞。这些巨噬细胞产生的炎症细胞因子和趋化因子能够激活和招募感染部位的其他免疫细胞[5]。虽然单独的单核细胞减少不增加念珠菌病易感性，但单核细胞和巨噬细胞在控制组织器官 (例如肾脏)白念珠菌播散性感染防御中发挥不可或缺的作用，最近已经在CX3CR1单核细胞缺陷鼠模型中被证实[6]。树突状细胞 (DC)是人体中最有效的抗原呈递细胞，在诱导和调节适应性免疫应答中起关键作用。DC已被证明通过SYK和IFN调节IRF5依赖途径产生的IFNβ对于宿主抗白念珠菌感染是必须的[7]。虽然自然杀伤细胞 (NK)不能抑制白念珠菌的菌丝生长，但是最近研究表明NK细胞能够被白念珠菌活化，并且可以对真菌发挥直接由穿孔素介导的细胞毒性作用，还可以通过吞噬白念珠菌引发促炎反应[8]。几种由白念珠菌激活的NK细胞释放的细胞因子，包括GM-CSF和IFN-γ，可能直接触发其他免疫细胞中的抗真菌效应机制[9]。

1.2 补体

活化的补体系统指导许多免疫效应因子功能，其最终通过效应分子如过敏毒素C3a和C5a以及调理素C3b/iC3b和溶解末端互补复合物 (TCC)最终导致白念珠菌细胞膜溶解。调理素C3b可以增强吞噬细胞对白念珠菌的吞噬作用。C5a和C3a与局部驻留吞噬细胞释放的细胞因子和趋化因子一同起到将嗜中性粒细胞和巨噬细胞募集到感染部位的“化学诱导物”的作用[10]。

1.3 抗微生物肽

两组重要的抗微生物肽是α-和β-防御素。α-防御素由从人嗜中性粒细胞的嗜苯胺粒子中发现的4种阳离子肽HNP1至HNP4组成。β-防御素主要在上皮细胞表达，包括具有显著抗真菌活性的人类β-防御素2和3。两组防御素作用于白念珠菌细胞膜使其渗透压升高并释放胞内ATP。还有LL-37、蛋白酶-3及组织蛋白酶G等也是重要的抗微生物肽[11]。

2 宿主的适应性免疫

宿主对白念珠菌适应性免疫分为T细胞介导的细胞免疫及B细胞介导的体液免疫。主要以T辅助细胞 (Th)免疫为主，Th细胞通过分泌干扰素及白细胞介素等相关细胞因子，增强先天免疫相关细胞及抗微生物肽对白念珠菌的清除作用，而细胞毒T细胞对白念珠菌的杀灭作用未有相关研究报道。B细胞介导的体液免疫主要是抗甘露聚糖抗体为主，抗体作用的确切机制尚未完全清楚，可能通过干扰真菌对宿主的黏附和胚芽管形成发挥作用。

2.1 T细胞介导的细胞免疫

树突状细胞 (DC)对于启动针对白念珠菌的适应性T细胞介导的免疫保护是至关重要的。一旦白念珠菌被DC识别，即被DC吞噬并降解，并被加工成抗原肽装配到主要组织相容性复合物 (MHCⅡ)的Ⅱ类分子上，将抗原呈递给T淋巴细胞并通过细胞内不同的信号转导途径及分泌的细胞因子调节T细胞的增殖和分化。目前研究表明在宿主抗白念珠菌细胞免疫中起主要作用的是CD4+T辅助细胞 (Th)。Th有4个不同的亚型 (Th1、Th2、Th17和Treg)。Th在细胞因子作用上驱动极化，从而使得Th细胞在短时间内尽可能多分化为免疫反应所需的特定细胞亚型，这对宿主抗白念珠菌反应的结果具有深远的影响[12]。Th1主要由IL-12驱动极化并通过分泌干扰素-γ (IFN-γ)，从体内清除白念珠菌[13]。最近的一个临床试验中发现，系统性念珠菌病患者使用重组IFN-γ治疗后，体内的免疫功能得到改善[14]。Th1应答早期被认为是对白念珠菌防御的主要细胞免疫反应，能够清除从口腔至胃肠道的真菌。然而，近期Th1对于防止黏膜表面白念珠菌感染的重要性和有效贡献的观点已经被Th17应答所取代。Th17主要由IL-23驱动极化并通过分泌许多细胞因子，包括IL-17和IL-22，它们分别动员感染部位的中性粒细胞和增强黏膜上皮完整性及促进抗菌肽β-防御素的释放来防御白念珠菌感染，因此Th17对于大多数体内黏膜部位的免疫保护是至关重要的[15]。最近研究表明，表达Vδ1TCR的γδT细胞在HIV感染患者感染念珠菌时大量扩增，并被DC分泌的IL-23驱动释放大量的 IL-17。这可能有助于解释为什么播散念珠菌感染即使在严重的CD4 T细胞耗竭HIV患者中仍然不常见[16]。Th2主要由IL-4驱动极化并分泌细胞因子IL-4、IL-5、IL-6和IL-10，激活体液免疫应答并抑制Th1功能。但最近一项研究发现IL-12缺陷小鼠中早期IL-10的产生有助于保护性Th1细胞应答[17]。目前已知T调节 (Treg)细胞在调节宿主对微生物感染的细胞免疫应答中发挥中心作用。据报道，诱导小鼠念珠菌播散感染可驱动脾Foxp3+Treg细胞群的扩增，导致疾病病理学恶化。但有趣的是，有研究观察到Foxp3+Treg细胞可通过消耗IL-2 (从而防止IL-2介导的Th17极化的抑制)，帮助小鼠在口腔念珠菌病期间产生保护性Th17应答。显然，Treg细胞在白念珠菌感染宿主免疫反应中发挥的作用尚未完全清楚[18]。

2.2 B细胞介导的体液免疫

体液免疫机制被认为在宿主对真菌的免疫保护中起相对较小的作用，且明显低于细胞 (Th17/Th1)免疫。白念珠菌细胞壁外层具有复合O-连接和N-连接的甘露聚脂蛋白是抗白念珠菌抗体的主要位点，能激活宿主的树突细胞，诱导产生体液免疫应答。这些抗体作用的确切机制尚未完全清楚，可能通过干扰真菌对宿主的黏附和胚芽管形成发挥作用。最近一项复发性念珠菌外阴阴道炎临床研究显示，模拟天然补体受体3结构合成制备的补体受体3相关蛋白 (CR3-RP)的特异性抗白念珠菌血清抗体能够在体外对白念珠菌产生有效的体液应答。因为白念珠菌细胞壁上有类似天然补体受体3结构的蛋白，从而在感染宿主时发生免疫逃避[19]。通过接种疫苗诱发保护性抗体已被提议作为一种可行的改善抗感染策略。白念珠菌细胞表面凝集素样序列3蛋白 (Als3p)在疾病起始和进展多个过程中发挥关键作用，包括附着、侵袭宿主细胞、生物膜形成和铁采集。最近在鼠外阴阴道念珠菌病模型中，NDV-3疫苗 (由氢氧化铝佐剂与凝集素样序列3蛋白的氮端合成)的安全性及有效性已被证实，皮下注射该疫苗，可以诱导小鼠产生高滴度的抗rAls3p-N血清IgG抗体和阴道IgA抗体，从而使阴道念珠菌载量明显降低[20]。

3 结 语

宿主对白念珠菌的免疫机制主要以宿主的先天免疫和Th细胞免疫为主。近几年对PRR的研究进展，更细致地展现各种免疫细胞对白念珠菌的作用机制。先天免疫通过抗原提呈细胞与补体系统促进机体的细胞及体液免疫，而适应性免疫产生的一系列细胞因子主要通过促进先天免疫发挥作用。目前白念珠菌导致的机会性感染的发病率日益上升，且死亡率居高不下，严重威胁人类的生命健康。我们相信随着分子生物学、免疫学的发展及科研工作者不断努力，宿主对白念珠菌的免疫机制研究将逐渐深入，从而在临床上可以有更多方法防治白念珠菌感染。

[1] Zheng NX,Wang Y,Hu DD,et al.The role of pattern recognition receptors in the innate recognition ofCandidaalbicans[J].Virulence,2015,6(4):347-361.

[2] Ermert D,Niemiec MJ,Rhm M,et al.Candidaalbicansescapes from mouse neutrophils[J].J Leukoc Biol,2013,94(2):223-236.

[3] Moyes DL,Naglik JR.Mucosal immunity andCandidaalbicansInfection[J].Clin Dev Immunol,2011,2011(1740-2522):346307.

[4] Luo S,Skerka C,Kurzai O,et al.Complement and innate immune evasion strategies of the human pathogenic fungusCandidaalbicans[J].Molecular Immunology,2013,56(3):161-169.

[5] Ngo LY,Kasahara S,Kumasaka DK,et al.Inflammatory monocytes mediate early and organ-specific innate defense during systemic candidiasis[J].J Infect Dis,2013,209(1):109-119.

[6] Arbes SJ,Sever M,Mehta J,et al.CX3CR1-dependent renal macrophage survival promotesCandidacontrol and host survival[J].Clin Invest,2013,123(12):5035-5051.

[7] del Fresno C,Soulat D,Roth S,et al.Interferon-β production via Dectin-1-Syk-IRF5 signaling in dendritic cells is crucial for immunity toC.albicans[J].Immunity,2013,38(6):1176-1186.

[8] Voigt J,Hünniger K,Bouzani M,et al.Human natural killer cells acting as phagocytes againstCandidaalbicansand mounting an inflammatory response that modulates neutrophil antifungal activity.[J].Infect Dis,2014,209(4):616-626.

[10] Luo S,Skerka C,Kurzai O,et al.Complement and innate immune evasion strategies of the human pathogenic fungusCandidaalbicans[J].Mol Immunol,2013,56(3):161-169.

[11] Dühring S,Germerodt S,Skerka C,et al.Host-pathogen interactions between the human innate immune system andCandidaalbicans—understanding and modeling defense and evasion strategies[J].Front Microbiol,2015,6:625.

[12] Shi D,Li D,Yin Q,et al.Silenced suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1) enhances the maturation and antifungal immunity of dendritic cells in response toCandidaalbicans,invitro[J].Immunol Res,2015,61(3):206-218.

[13] O'Shea JJ,Paul WE.Mechanisms underlying lineage commitment and plasticity of helper CD4+T cells[J].Science,2010,327(5969):1098-1102.

[14] Delsing CE,Gresnigt MS,Leentjens J,et al.Interferon-gamma as adjunctive immunotherapy for invasive fungal infections:a case series[J].BMC Infect Dis,2014,14(1):1-12.

[15] de Repentigny L,Goupil M,Jolicoeur P.Oropharyngeal candidiasis in HIV infection:analysis of impaired mucosal immune response toCandidaalbicansin mice expressing the HIV-1 transgene[J].Pathogens,2015,4(2):406-421.

[16] Maher CO,Dunne K,Comerford R,et al.Candidaalbicansstimulates IL-23 release by human dendritic cells and downstream IL-17 secretion by Vδ1 T cells[J].J Immunol,2015,194(12):5953-5960.

[17] Spits H,Artis D,Colonna M,et al.Innate lymphoid cells--a proposal for uniform nomenclature[J].Nat Rev Immunol,2013,13(2):145-149.

[18] Whibley N,Maccallum DM,Vickers MA,et al.Expansion of Foxp3+,T-cell populations byCandidaalbicans,enhances both Th17-cell responses and fungal dissemination after intravenous challenge[J].Eur J Immunol,2014,44(4):1069-1083.

[19] Pauloviová E,Bujdáková H,Chupáová J,et al.Humoral immune responses toCandidaalbicanscomplement receptor 3-related protein in the atopic subjects with vulvovaginal candidiasis.Novel sensitive marker forCandidainfection[J].FEMS Yeast Res,2015,15(2):fou001.

[20] Ibrahim AS,Luo G,Gebremariam T,et al.NDV-3 protects mice from vulvovaginal candidiasis through T-and B-cell immune response[J].Vaccine,2013,31(47):5549-5556.