抗黏膜白念珠菌感染的固有免疫研究进展

葛力瑜 梁官钊，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)

白念珠菌是人体正常微生物群落中的一员，主要定植于皮肤、消化道和泌尿生殖道黏膜。白念珠菌在正常情况下并不致病，当各种因素导致宿主免疫力低下或微生物环境失衡时可引起机会性感染。它可引起浅表感染，如口咽部念珠菌病(oropharyngeal candidiasis, OPC)和外阴阴道念珠菌病(vulvovaginal candidiasis, VVC)等，在严重免疫缺陷患者中,白念珠菌能够导致危及生命的系统性感染。固有免疫应答在宿主抗黏膜念珠菌感染中起主要作用。现从固有免疫分子和固有免疫细胞两方面探讨了宿主抗黏膜白念珠菌感染的固有免疫研究进展。

1 固有免疫分子

固有免疫分子是由上皮细胞、中性粒细胞和巨噬细胞等体内各种组织和细胞合成和分泌，并参与固有免疫应答的可溶性分子，主要包括抗微生物肽(antimicrobial peptide，AMP)和细胞因子两大类。固有免疫分子是参与黏膜念珠菌感染固有免疫应答的重要的免疫效应分子。

1.1 抗微生物肽

参与皮肤黏膜固有免疫的AMP主要包括抗菌肽(cathelicidin)、防御素(defensin)、富组蛋白(histatin)和S100蛋白。LL-37是目前在人体内发现的唯一的cathelicidin家族成员。LL-37和人β-防御素-3 (hBD-3)提高β-1,3-外切葡聚糖酶(Xog1)活性，降低白念珠菌对非生物的黏附性[1]。LL-37通过与白念珠菌细胞壁碳水化合物相互作用促进细胞聚集并抑制白念珠菌的黏附作用[2]。LL-37及其片段LL13-37与白念珠菌细胞膜脂质结合并进入细胞，导致膜通透性增加[3]。人α-防御素6是由小肠潘氏细胞分泌的一种AMP，能抑制白念珠菌对人肠上皮细胞的黏附、侵袭和生物膜的形成[4]。hBD-1对于控制早期黏膜念珠菌感染很重要[5]。hBD-2 通过磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP 2)介导的细胞膜透化机制杀死白念珠菌[6]。富组蛋白5(Histatin5)是人类唾液腺分泌的一种阳离子抗菌肽，具有很强的抗真菌活性。富组蛋白5与白念珠菌细胞壁蛋白质和葡聚糖结合，并通过多胺转运蛋白被细胞摄取[7]。在白念珠菌细胞内，富组蛋白5可能影响线粒体功能，并通过破坏渗透稳态和控制细胞周期发挥杀菌作用。S1007A又名Psoriasin，是S100蛋白家族中被研究最多的蛋白质。在阴道黏膜感染白念珠菌期间，S1007A表达上调。S1007A与白念珠菌细胞壁中的β-葡聚糖结合，从而抑制病原体的黏附，并促进黏膜上皮细胞的免疫应答[8]。

除具有直接杀菌作用外，AMP还具有免疫调节功能，包括诱导细胞迁移、增殖和分化，调节细胞因子/趋化因子的产生，促进血管生成和伤口愈合，并维持皮肤屏障功能。一些AMP可作为趋化因子募集免疫细胞并调节细胞因子的释放，进一步增强杀菌能力。

1.2 细胞因子

Th17细胞相关细胞因子IL-17A、IL-17F和IL-22在抗黏膜念珠菌感染中发挥重要作用。Th17细胞分泌的IL-17A和IL-17F可刺激上皮细胞产生AMP和趋化因子，募集和激活中性粒细胞并清除真菌。IL-22协同诱导角质形成细胞中hBD2、S100A7和CXCL-10以及TNF-α的产生。IL-23是主要由树突状细胞和巨噬细胞分泌的促炎症细胞因子。IL-23参与Th17细胞的增殖和活化，诱导Th17细胞产生IL-17和IL-22。

慢性皮肤黏膜念珠菌病(chronic mucocutaneous candidiasis, CMC)是一组以皮肤、黏膜、甲反复或者持续发生念珠菌感染为特征的疾病。该病由免疫系统的遗传缺陷导致。随着基因组测序的进一步研究，发现其遗传缺陷主要与Th17/ IL-17途径基因突变相关，包括参与Th17细胞分化的因子(IL12B、IL12RB1、STAT1、STAT3、TYK2)，IL-17信号传导(IL17F、IL17RA、IL17RC、ACT1)和抗IL-17自身抗体(AIRE)[9]。缺乏IL-17受体或其关键的下游信号转接蛋白Act1的小鼠对白念珠菌高度易感[10]。IL-23信号传导对CMC也具有重要作用，因为IL-23R信号传导缺陷的人易患CMC，而IL-23缺乏的小鼠易患口腔和皮肤念珠菌病。遗传学和实验证据证实IL-23/IL-17轴在宿主防御念珠菌感染中发挥了重要作用。

IL-17在抗念珠菌免疫中的作用已经在OPC小鼠模型中被广泛研究。在口腔白念珠菌感染的早期阶段，IL-17主要由γδT细胞和天然 Th17 细胞产生，而且缺乏IL-17受体的小鼠对口腔念珠菌高度易感[11]。最近研究发现在口腔念珠菌感染中，白念珠菌菌丝在入侵期间分泌一种细胞溶解肽毒素，称为念珠菌溶素(Candidalysin)，其作为危险信号起作用并促进口腔上皮细胞损伤，从而触发IL-17介导的保护性固有免疫应答[12]。Candidalysin导致的口腔上皮细胞损伤，诱导上皮细胞和固有TCRαβ+细胞产生IL-1α/β。IL-1α/β可进一步促进固有TCRαβ+细胞增殖，并上调IL-17的表达。IL-17和Candidalysin协同放大危险反应，进一步促进IL-1α/β和其他炎症介质的释放。这种正反馈环路将促炎症细胞因子与真菌毒力因子联系起来，对口腔念珠菌病的保护性固有免疫应答至关重要[12]。白念珠菌感染导致上皮细胞损伤或模式识别受体激活后数小时内诱导IL-17介导的免疫途径。IL-17可通过上皮细胞和其他基质细胞诱导促炎症细胞因子(如G-CSF、GM-CSF和IL-6)、趋化因子(如CXCL8、CXCL6和CXCL1)、AMP(如β-防御素1 和β-防御素3)和基质金属蛋白酶的产生。此外，IL-17还与IL-22和TNFα有协同作用，增强黏膜上皮屏障完整性并促进趋化因子和AMP的释放来防御白念珠菌感染。然而，在VVC中，IL-17介导的免疫应答作用是有争议的。虽然有一组研究报告IL-17A和Th17细胞增强了保护作用[13]。但另一项研究表明阴道上皮细胞感染白念珠菌后表达S100A8和S100A9募集中性粒细胞，与Th17途径无关[14]。鉴于VVC与的阴道黏膜中性粒细胞浸润相关，而IL-17与中性粒细胞浸润之间缺乏相关性，表明IL-17的作用可能是保护而不是参与炎症反应[13]。因此，需要进一步的研究来阐明IL-17在VVC中的作用。

2 固有免疫细胞

2.1 上皮细胞

皮肤黏膜及其附属成分形成的屏障结构，是机体抵御白念珠菌入侵的第一道防线。在白念珠菌感染皮肤和黏膜期间，真菌黏附并侵袭上皮细胞，导致上皮细胞损伤并激活固有免疫应答[15]。Candidalysin由白念珠菌菌丝形成相关基因ECE1合成，其能穿透上皮细胞膜，诱导细胞损伤并促进上皮细胞分泌细胞因子、趋化因子和AMP，募集和激活免疫细胞，以直接清除入侵的病原体[15]。白念珠菌刺激上皮细胞产生的IL-1α/β、IL-6、G-CSF、GM-CSF、TNF-α和IL-8。除了释放细胞因子和趋化因子外，上皮细胞还释放出能够发挥直接抗真菌作用的AMP(例如β-防御素和LL-37)。上皮细胞通过模式识别受体(PRR)与病原体相关分子模式(PAMP)之间的相互作用激活上皮信号传导途径。除经典PRR外，上皮细胞还表达其他受体，如表皮生长因子受体/人表皮生长因子受体2(EGFR/Her2)复合体[16]、E-钙粘蛋白和Ephrin A型受体2(ephrin type A receptor 2，EphA2)[17]。

2.2 中性粒细胞

中性粒细胞是固有免疫系统的重要组成部分，在控制和清除白念珠菌感染中起着关键性作用。活化的上皮细胞和组织驻留的巨噬细胞释放趋化因子，将中性粒细胞募集到真菌感染部位[18]。除了经典的吞噬、脱颗粒和呼吸爆发等机制，中性粒细胞还可以释放中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps, NETs)[19]捕获念珠菌酵母和菌丝，并分泌可溶性介质如AMP，水解酶和促炎症细胞因子以进一步促进病原体的清除。NETs是中性粒细胞核内组分释放到胞外空间形成的，由解聚的染色体网状结构和镶嵌的颗粒蛋白等多种细胞质蛋白组成。NETs中的主要抗真菌蛋白是钙卫蛋白，它是一种由S100A8和S100A9形成的异二聚体复合物。钙卫蛋白通过螯合二价金属阳离子，抑制白念珠菌的增殖[20]。此外，NETs能够在接触时重塑白念珠菌的细胞壁组成，导致β-葡聚糖的暴露并增强Dectin-1阳性免疫细胞的识别[21]。除了直接杀死白念珠菌外，中性粒细胞还能限制白念珠菌从酵母相到菌丝相的的转化[22]。

2.3 巨噬细胞

巨噬细胞介导的固有免疫应答对白念珠菌的杀伤起着重要作用。巨噬细胞可通过Nod样受体识别白念珠菌，激活NLRP3炎性小体介导的炎症反应或免疫应答以清除白念珠菌[23]。巨噬细胞通过氧化和非氧化机制协同作用损伤或直接杀死白念珠菌[24]。最新研究表明巨噬细胞在白念珠菌感染时激活c-Jun氨基末端激酶(JNK1)。JNK1是细胞信号转导通路中促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)家族中的重要成员之一，可通过抑制转录因子NFATc1从而负调控CD23的表达。CD23是一种新型C型凝集素受体，可识别真菌表面成分进而诱导巨噬细胞产生活性氮分子一氧化氮，从而大量杀灭真菌[25]。白念珠菌采用多种机制逃避巨噬细胞的攻击。最新研究发现白念珠菌可通过分泌诱导型一氧化氮合酶(iNOS)抑制剂阻断巨噬细胞产生一氧化氮。白念珠菌菌丝还可通过穿透细胞膜或诱导细胞焦亡(pyroptosis)引起巨噬细胞裂解[26, 27]。

2.4 IL-17生产型固有细胞

通常认为IL-17主要是由CD4+辅助性T细胞17(Th17细胞)分泌。然而最近有研究发现许多固有免疫细胞可以在免疫应答的早期迅速产生IL-17，称之为IL-17生产型固有细胞(IL-17 producing innate cells)，包括γδT细胞、恒定型自然杀伤T细胞(invariant natural killer T-cells，iNKT)、3型固有淋巴样细胞(group3 innate lymphoid cells，ILC3)和自然杀伤细胞[28]。分泌IL-17的ILC3细胞在控制念珠菌黏膜定植和感染中发挥重要作用[29]。在皮肤中γδT细胞是白念珠菌感染期间IL-17A的主要来源。白念珠菌激活直接皮肤感觉神经元，释放降钙素基因相关肽(CGRP)，影响组织驻留树突状细胞分泌IL-23[30]，促进了产生IL-17的γδT细胞的活化和增殖，并最终清除皮肤中的感染。

中性粒细胞是否属于IL-17生产型固有细胞目前还存在争议，大多数的论文认为中性粒细胞确实表达或产生IL-17[31]，而少数不能检测到它[32]。最新研究报道高度纯化的人中性粒细胞在体外无法表达IL-17mRNA和产生IL-17，并认为用商业抗IL-17抗体检测中性粒细胞存在假阳性[33]。Taylor等人报道了一种新型中性粒细胞亚群，其组成性表达IL-23R和RORγt，并在IL-6和IL-23刺激后诱导IL-17A、IL-17RC和Dectin-2表达[31]。然而，中性粒细胞是否在白念珠菌感染期间产生IL-17尚不清楚。最近有研究报道小鼠在急性OPC期间，中性粒细胞不是IL-17的细胞来源[32]。

3 结 语

在黏膜固有免疫应答过程中，有多种免疫细胞和免疫介质参与，各种因素相互制约，共同调节，是一个复杂而精细的抗念珠菌感染的系统。随着黏膜念珠菌感染日益普遍，了解这些机制将有助于预防黏膜念珠菌感染和研发新的治疗手段。