隐球菌致病的免疫学机制研究进展*

宋 英, 邱玉芳, 刘惟优，袁小亮

(赣南医学院 1.2016级硕士研究生；2.第一附属医院呼吸内科，江西 赣州 341000)

隐球菌属于真菌担子菌亚门，包括很多种类，其中引起人类机会性感染的条件致病菌主要有两类：新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)和格特隐球菌(Cryptococcus gattii)。新型隐球菌在全球自然界中分布，主要存在于土壤、腐烂的蔬菜中，特别是鸽子的鸟粪中最多。而格特隐球菌主要存在于桉树中，主要分布于热带、亚热带地区，1999年它在哥伦比亚温带地区爆发以及扩散至华盛顿州、俄勒冈州和加利福尼亚州[1]。但是，最初在热带地区报道，现在全球范围内诊断出格特隐球菌感染[2]。新型隐球菌感染是全世界艾滋病患者死亡的主要原因，尤其是在撒哈拉以南非洲地区发病率最高[3]。新型隐球菌除了容易感染HIV个体外，还易感其它免疫功能低下的个体，如造血系统恶性肿瘤、器官移植后服用免疫抑制剂及免疫缺陷病患者。格特隐球菌主要侵犯免疫功能正常的个体，但也有一些特例报道新型隐球菌感染某些免疫功能正常的患者和格特隐球菌感染免疫功能低下患者如合并艾滋病毒的患者[4]。

隐球菌以孢子的形式广泛分布在空气中，经人体呼吸道吸入肺内沉积在肺泡中，机体免疫功能正常时，入侵的新型隐球菌大部分被机体清除，所以无明显感染症状，但当机体免疫力功能受损或低下时，少量定植在机体宿主细胞的隐球菌大量繁殖，引起隐球菌性肺炎，并经血行播散透过血—脑屏障侵犯中枢神经系统，引起隐球菌性脑膜炎[5]，表现为咳嗽、胸膜炎性胸痛、发热和呼吸困难等肺炎表现和脑膜脑炎的一系列临床症状，脑脊液可培养出隐球菌(图1)。新型隐球菌感染主要表现为脑膜脑炎，但格特隐球菌感染在肺部表现更为常见[6]。动物模型研究结果也支持这两类病原体对主要靶器官的差异：感染新型隐球菌的小鼠因中枢神经系统感染而死亡，而感染格特隐球菌的小鼠因肺部感染而死亡[7]。说明这两个种类对其目标器官具有不同的特异性，但其机制尚未完全阐明。目前，通过免疫调节和增强宿主防御机制的研究引起人们广泛关注。

空气中的隐球菌以孢子的形式被宿主吸入肺内沉积在肺泡中。当机体免疫力功能低下或受损时，定植在宿主细胞的隐球菌大量增殖，引起隐球菌性肺炎，并经血行播散透过血—脑屏障侵犯中枢神经系统，引起隐球菌性脑膜炎，因此隐球菌性脑膜炎患者脑脊液常培养出隐球菌。

图1隐球菌感染的主要途径

1 隐球菌致病

隐球菌荚膜是重要的致病毒力因子，其主要成份是由葡萄糖醛酸木糖甘露聚糖(glucuronoxylomannan，GXM)、半乳糖木糖甘露聚糖(GalXM)和少量的甘露糖蛋白(MP)组成，其中GXM占多糖成分的90%以上[8]。隐球菌毒力因子可干扰宿主保护性免疫反应，包括对树突状细胞(dendritic cells, DCs)、巨噬细胞(macrophage, Mφ)以及单核细胞前体的骨髓谱系的抗原提呈细胞的防御。隐球菌除了产生有利于病原体存活的特定酶和结构之外，其细胞壁结构还对宿主特异性信号传导起主动调节作用。这种重塑结构通过屏蔽更多免疫原性表面特征导致免疫逃避[9]。隐球菌可通过多种策略来应对机体宿主细胞的清除作用，以在宿主环境中获得生存优势，并成功破坏宿主的防御机制。GXM既可以黏附在细胞壁上形成荚膜结构，也大量分泌到周围环境中(exo-GXM)，小鼠感染的毒力和真菌负荷与exo-GXM的释放相关。在播散性感染或颅内感染期间，exo-GXM可以防止免疫细胞渗入脑内，抑制炎症[10]。

2 吞噬细胞对隐球菌的作用

隐球菌感染机体后与不同吞噬效应细胞之间相互作用[11]。巨噬细胞和树突状细胞(DC)在机体抗隐球菌中发挥重要作用。隐球菌以孢子形式存在于空气中，经呼吸道吸入肺泡内与吞噬细胞接触，吞噬细胞作为宿主的第一道免疫防线，吞噬和杀死侵入机体的病原体，并提呈抗原激活T细胞介导适应性免疫应答。DC和巨噬细胞在机体抵抗隐球菌中发挥了重要作用。但是新型隐球菌能在吞噬细胞内复制，并通过非裂解机制胞吐作用逃逸到细胞外环境，逃避了吞噬细胞的清除作用[12]。研究表明[13]：隐球菌在细胞内生长期间，清除了吞噬体成熟标记Rab5和Rab11，抑制吞噬细胞溶酶体的成熟，并且吞噬体的酸化、钙通道和酶活性受阻，使隐球菌在胞内增殖。

2.1巨噬细胞巨噬细胞吞噬隐球菌后，可以成为先天性免疫和适应性免疫的枢纽。但隐球菌可以在这些感染的宿主细胞吞噬体内存活和增殖。隐球菌可以通过裂解巨噬细胞来逃避宿主免疫，而裂解的机制尚不清楚，可能是由于胞内隐球菌大量复制导致宿主细胞膜破裂。这说明隐球菌能够将巨噬细胞作为在宿主内的一个保护区域。Chrissy M详细综述了隐球菌和吞噬细胞的相互作用[14]：巨噬细胞能高效吞噬隐球菌，但隐球菌具有多种毒力因子抗吞噬或增强其在吞噬体内的繁殖能力。但是，最近一项研究了[15]巨噬细胞非特异性摄取隐球菌的机制，巨噬细胞通过甘露糖受体(MR)摄取隐球菌，新型隐球菌通过dectin-1 和 dectin-2摄取，而格特隐球菌摄取主要通过dectin-1，证明了巨噬细胞在增强抵抗隐球菌的重要作用。巨噬细胞作为抗原提呈细胞(antigen-presenting cell， APC)促进T淋巴细胞活化诱导Th1样反应清除真菌。M1型(经典激活的)巨噬细胞介导Th1应答(主要是IFN-γ介导)导致反应性氧中介物、反应性氮物质、蛋白酶和脂质介质的上调，使巨噬细胞有效地杀伤病原菌。Th1刺激也可以通过降低吞噬细胞水解酶活性来增加主要组织相容性复合体(MHC-Ⅰ或MHC-Ⅱ)的递呈和介导适应性免疫。M2型(可选择活化)巨噬细胞介导Th2应答，有助于抑制和调节炎症反应，并在愈合过程中发挥作用，但对隐球菌无杀灭作用[16](图2)。

2.2树突状细胞树突状细胞作为专职的APC，主要作用是根据接触到抗原的多态性进行调节并激活适应性免疫系统，对感染产生特异性免疫应答。隐球菌侵入肺部后，DC通过内体/溶酶体途径初步处理隐球菌抗原，MHC-Ⅱ类分子将其递呈，并通过氧依赖性和非氧依赖性机制杀灭隐球菌[17]。研究发现[18]：小鼠鼻内接种新生隐球菌2小时内，可见新生隐球菌被肺DC、肺巨噬细胞、嗜中性粒细胞内化；感染7天后肺DC的成熟标志CD80、CD86和MHC-Ⅱ类表达增加。说明DC吞噬隐球菌后逐渐发育为成熟的DC，并能将新型隐球菌抗原递呈给特异性T细胞，使T细胞活化。成熟的DC能有效地递呈抗原启动T淋巴细胞并介导Th1、Th17免疫应答，而未成熟的DC诱导免疫耐受，介导Th2非保护性免疫应答。Wozniak K L[19]阐明了DC对隐球菌的识别、加工、介导免疫反应的过程。表明DC细胞在固有免疫和适应性免疫防御中抗隐球菌病都有重要作用(图2)。

隐球菌被APC(Mφ和DC)识别吞噬后，M1型巨噬细胞介导Th1反应，M2型巨噬细胞介导Th2反应；未成熟树突状细胞(DC)吞噬隐球菌后细胞表面成熟标志CD80、CD86和MHCII类表达增加，介导CD4+T分化为Th1、Th2、Th17细胞，分别产生不同的炎症细胞因子和抑制性细胞因子。未成熟DC也可以介导Th2反应。

图2吞噬细胞对隐球菌的作用

DC识别隐球菌递呈抗原，主要刺激T细胞途径。尽管肺泡巨噬细胞也能够通过隐球菌抗原呈递激活T细胞，但DC刺激的T细胞效应更为有效。实验表明[20]：隐球菌抗原刺激骨髓树突状细胞(bone marrow dendritic cells,BMDC)后诱导保护性免疫因子IL-12/23p40的释放，而刺激骨髓巨噬细胞后并不释放这些保护性因子。引起这种差异的可能原因在于：隐球菌抗原刺激后，BMDC上调MHC-Ⅱ和CD86，而骨髓巨噬细胞下调MHC-Ⅱ和CD86。DC根据来源不同具有多种亚型，不同亚型其抗隐球菌感染中具有不同的特点。浆细胞样DC通过Dectin-3和活性氧依赖机制吞噬新型隐球菌并限制其生长[21]。抗隐球菌抗原的保护性免疫应答由CD11b+DC和朗格汉斯细胞介导[22]。CD11b+DC也可以介导非保护性的Th2应答[23]。最近研究发现[24]：隐球菌可以利用巨噬细胞受体的胶原结构促进CD11b+DC的积累，改变Th1/Th2平衡有利于真菌繁殖和传播。呼吸道感染新型隐球菌后单核细胞衍生的DC增强Th1反应。

3 T细胞对隐球菌的作用

新型隐球菌合并艾滋病患者与T细胞缺陷密切相关，T细胞对于适应性免疫应答来说是必需的。在人体中，CD4+T细胞缺陷是诱发隐球菌病的主要因素，其中CD4+T细胞计数小于100·μL-1，预示着HIV相关隐球菌病的风险性增高[25]。参与宿主对新型隐球菌反应的T淋巴细胞包括CD4+T细胞、CD8+T细胞和自然杀伤T(NKT)细胞。CD4+T细胞、CD8+T细胞和NK细胞可以直接与隐球菌结合并以抑制真菌的方式起作用。最近发现一种辅助性T细胞(CD4+FOX P3 Treg)在抗隐球菌中可以抑制Th2 反应[26]。活化的CD4+T细胞能够激活和增殖B细胞、巨噬细胞和CD8+T细胞产生抗体。CD8+T细胞在对新生隐球菌的宿主免疫反应中也起重要作用[27]。CD4+T细胞和CD8+T细胞抗隐球菌都产生促炎性细胞因子。CD8+T细胞直接与隐球菌细胞接触释放颗粒溶素介导杀死新型隐球菌。

CD4+T细胞是调控免疫应答类型的关键。幼稚的CD4+T细胞被激活后分化成Th1，Th2和Th17不同的亚群，产生细胞因子。Th1型调控宿主诱导细胞免疫反应，产生细胞因子IL-2，IL-12，IFN-γ和TNF-α，在抗隐球菌中具有保护性作用[28]。Th17是疫苗介导保护小鼠抗新型隐球菌免疫反应所必需的[29]，主要分泌细胞因子IL-17和IL-22。而Th2反应产生细胞因子IL-4，IL-5，IL-13等介导体液免疫，对感染隐球菌的机体非保护作用。在HIV感染中，细胞因子从Th1向Th2改变，宿主免疫环境变得更有利于隐球菌感染与扩散(图2)。

4 小 结

全球隐球菌感染每年造成的疾病负担和死亡率非常高，由于隐球菌具有独特的毒力因子，如荚膜多糖在抵抗机体免疫反应中发挥重要作用，能够逃避宿主细胞的清除。目前研究隐球菌致病免疫学机制虽然不断有进展，但仍不足以有效控制隐球菌病的流行。新型隐球菌通过多种策略来适应细胞的内环境并抵御宿主的免疫应答，比如隐球菌定植在巨噬细胞内共生增殖并逃逸到细胞外环境引起疾病播散，因此未来的研究将需要关注隐球菌寄生于宿主细胞的能力和相关免疫机制。

机体抵御隐球菌的保护性免疫需要T细胞应答，这一过程产生了关键的保护性炎性因子TNF-α，IL-12和IFN-γ，这些反应由经典的DC激活引发的。DC在吞噬和杀死隐球菌中起了重要作用，有研究表明DC表面的TLR4和TLR2可以识别隐球菌的荚膜成分GXM[30]。所以深入了解DC与隐球菌的相互作用有助于将来改善隐球菌感染的免疫治疗效果。

在隐球菌感染小鼠肺的模型中，早期接种IL-12可以减少肺部隐球菌的负荷及抑制其向脑部扩散，并且IL-12的治疗效果与肺部产生高浓度的IFN-γ相关[31]。免疫低下患者给予重组IFN-γ1b能促进机体脑脊液中隐球菌的杀灭，而且增加了机体对药物的耐受性[32]。如果要提高隐球菌感染治疗的免疫疗效，则应深入了解隐球菌致病所涉及的信号传导通路。