结核感染与机体免疫反应机制研究进展

杨峻 何永玲 唐文军 王凤 王艳霞

【关键词】 结核;免疫;吞噬细胞;辅助性T细胞;调节性T细胞

中图分类号：R52;R392 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.03.015

根据2017年全球结核病报告显示[1]，结核感染排名感染病原致死率的第九位，全球约有130万人死于结核病，结核新发病例1040万例，其中男性占65%，女性占35%，儿童占10%。新发病例中约60%出现在印度、中国、印度尼西亚、尼日利亚、巴基斯坦和南非。随着人类免疫缺陷病毒感染、滥用抗生素和免疫抑制剂的使用，2017年全球结核菌耐药范围进一步扩大，有60万例新发病例为利福平耐药，且有48万例新发生的多重耐药性肺结核（multidrug-resistant TB，MDR-TB）病例[2]。这些耐药病例中近一半（47%）发生在印度、中国和俄罗斯。我国作为人口大国，结核感染率一直居高不下。因此，对机体免疫状态与结核杆菌感染间相互作用的进一步明确，对于结核的防控意义重大。人体被结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）感染后通常会出现以下三种情况：约5%的感染者能够彻底清除自身体内的MTB，5%～10%的感染者可发展为结核病患者，90%感染者发展为潜伏患者，长期带菌，自身无症状但也无法彻底清除病原体。其中发展为有临床症状的结核病患者人数仅占结核感染总人数的5%～10%[3]，这说明了机体被MTB感染时，MTB毒力和入侵数量是影响结核感染进展的主要因素之一，而被MTB感染时机体的自身免疫状态则是另一主要因素。结核杆菌侵入机体后，由固有免疫细胞如自然杀伤细胞（NK）、吞噬细胞等首先反应，启动免疫反应机制，然后适应性免疫启动，共同完成免疫防御。现就机体感染结核杆菌后的免疫机制作一综述。

1 固有免疫

固有免疫系统作为机体抵御外来病原体的第一道防线，主要由免疫分子、固有免疫细胞及相关组织屏障共同组成，它们可以在MTB感染早期对病原体进行非特异性清除[4]。免疫反应期间各种免疫细胞，例如NK细胞、巨噬细胞、γδT细胞、树突状细胞和中性粒细胞等共同参与MTB的识别与杀伤，同时激活一系列固有免疫和获得性免疫反应共同抵抗结核杆菌入侵。对于组织屏障及固有免疫分子限于篇幅不做细述，仅对免疫细胞做部分综述。

1.1 吞噬细胞

主要有两种类型，一种即小吞噬细胞，主要为中性粒细胞;一种即大吞噬细胞，主要为单核细胞和巨噬细胞，共同构成了单核-吞噬细胞系统。存于肺部的单核细胞被称为肺泡巨噬细胞，其以强大的吞噬、杀菌能力在结核病的保护性免疫应答中发挥着重要的作用[5]。巨噬细胞在机体抗结核感染过程中发挥着重要作用，它们既参与对结核杆菌的识别与吞噬，又介导和启动获得性免疫反应。进入肺部的结核杆菌，若在其与宿主细胞结合并增殖之前就被中性粒细胞及肺泡巨噬细胞吞噬消灭，那么机体并不会发生结核感染[6]。所以，吞噬细胞在机体抗结核免疫过程中起到了至关重要的作用。

1.2 中性粒细胞

结核杆菌进入人体并被识别后，中性粒细胞会迅速赶到感染部位[7]，活化并分泌出大量趨化因子，包括白细胞介素、生长调节致癌基因α、γ干扰素诱导单核因子、γ干扰素诱导蛋白10、干扰素诱导T细胞α趋化因子、单核细胞趋化蛋白、巨噬细胞炎性蛋白1α等[8]。这些趋化因子可定向趋化多种免疫细胞，包括Th1细胞、Th17细胞、中性粒细胞、树突状细胞、单核细胞、NK细胞、抗原呈递细胞等，而且，由中性粒细胞分泌的趋化因子能进一步放大其对同类细胞的招募作用。Dallenga等学者[9]的研究提示，MTB感染的初期，结核杆菌的清除可通过中性粒细胞吞噬并杀灭的方式完成。而徐晓萌等[10]的研究提示，中性粒细胞可能参与感染后免疫组织损伤及MTB慢性感染的免疫活化过程。

1.3 自然杀伤细胞

NK细胞作为固有免疫细胞，具有强大的细胞溶解能力，在抵抗MTB感染过程中发挥着重要的作用[11]。机体感染结核杆菌后，NK细胞快速响应，由于其激活不受MHC限制，也不受限于抗体，可以通过细胞毒作用，直接对细胞内外的MTB进行杀伤[12]。NK细胞还能通过分泌IFN-γ等细胞因子来介导CD8+T细胞等效应细胞的反应。Travar等[13]的研究证实，IFN-γ是由NK细胞分泌的主要效应因子，可通过激活单核-巨噬细胞系统，参与结核分枝杆菌感染后的肉芽组织形成，有助于结核感染的控制。NK细胞能通过分泌细胞因子有效调节γδT细胞，参与机体抗结核感染，但当前对于NK细胞在结核感染患者外周血中数量变化的结果尚有争议。有研究报道，结核患者外周血中NK细胞的比例明显低于对照组[14]。而其他研究结果则表明，结核患者外周血中NK细胞数量与对照组无明显差异[15]。

1.4 γT细胞

γT细胞可根据链的类型不同，分为γ1与γ2两种亚型。其中γ1亚型主要存在于黏膜与皮下，参与呼吸道和肠道黏膜免疫，而γ2主要存在于血循环系统中，在机体抗感染、肿瘤及自身免疫调节中均发挥着重要作用[16]。γT细胞在识别结核杆菌后可被激活，活化后通过分泌IL-17、IFN-γ及TNF-α等细胞因子发挥抗结核免疫作用，也可通过穿孔素-颗粒酶通路直接导致靶细胞裂解，或介导Fas-Fas1、IFN-γ通路导致靶细胞凋亡[17]。

2 适应性免疫

适应性免疫包括体液免疫和细胞免疫，由B细胞介导的称之为体液免疫，由T细胞介导的称之为细胞免疫。

2.1 体液免疫

体液免疫是指B细胞受到抗原刺激后分化增殖，成为浆细胞并合成分泌各类抗体发挥其生物学效应的特异性免疫应答[18]。体液免疫在机体抗结核免疫中发挥着重要作用，当前已经发现多种结核杆菌抗原可刺激机体产生相应抗体，如Ag85复合物、热休克蛋白、至阿拉伯甘露糖蛋白等。近期研究证明[19]，机体针对MTB产生的特异性抗体可抑制病原复制、中和毒素、增强抗体依赖性细胞毒作用、提高巨噬细胞及中性粒细胞的灭菌作用，从而保障机体抗结核感染免疫的正常进行。

2.2 细胞免疫

细胞免疫是由T细胞所介导的免疫反应。根据T细胞表面的分子标志物，可将成熟T细胞分成CD4+和CD8+T细胞[20]。而根据CD4+T细胞的生物学功能不同可分为辅助性T细胞（help T lymphocyte，Th）和调节性T细胞（Regular T lymphocyte，Treg）。Th细胞可进一步分为Th1、Th2和Th17细胞，各T细胞亚群的功能简述如下。

2.2.1 Th1与Th2细胞

Th1和Th2细胞都是由Th0发展分化出来的不同T细胞亚群，它们在人体免疫系统中各自发挥着不同的免疫作用[21]。Th1细胞参与细胞免疫反应为主，通过介导单核细胞分化，引发炎症反应;Th2细胞参与体液免疫为主，通过抗原抗体反应引发变态反应，从而对外来病原体进行控制。Th1在结核感染时主要通过分泌IFN-γ和TNF-α等細胞因子来活化单核-巨噬细胞系统并控制MTB增殖，在抗结核杆菌感染免疫当中起到了关键性作用[22]。虽然Th1是抵抗胞内病原体感染的主力，但Th2在抵抗结核感染过程中同样具有不可忽视的作用。da Silva等[23]发现，结核病人外周血中IL-4表达过低可能是导致肺结核感染预后不良的主要因素。有研究表明[13]，在肺结核活动期患者的肺部组织及外周血中可检测到高水平IL-4与低水平IFN-γ。虽然Th2能够在一定水平上降低Th1给机体带来的副作用，但Th2表达过强时也会抑制Th1细胞的杀菌作用，为结核杆菌在体内生存提供便利条件。因此，使Th1/Th2保持相对平衡才能自发高效地抵抗结核感染。

2.2.2 Th17细胞

Th17细胞是近年研究发现的机体中一种新型的不同于1型和2型的CD4+效应T细胞，其通过分泌多种细胞因子如IL-17等发挥作用，可活化中性粒细胞向感染部位聚集，并发挥其抗感染的作用[24]。机体感染结核杆菌后，如IL-17分泌被阻断，会影响中性粒细胞针对结核杆菌的炎症反应[25]。但是动物实验表明，反复感染结核杆菌的动物，其损伤部位可出现溃烂坏死，坏死组织在镜下可见到大量的中性粒细胞聚集[26]。对于这种炎症反应，IL-17的大量分泌可加重组织损伤，而抗IL-17抗体可减轻损伤[27]。而有研究[28]表明结核病的发生与结核分枝杆菌特异性的Th17反应比率的低下有关，Th17的产生可以被INF-γ、IL-2等细胞因子抑制。

2.2.3 Treg细胞

Treg细胞[29]是一群具有调节功能的T 细胞亚群，主要为CD4+CD25+调节性T细胞（CD4+CD25+ Treg），具有免疫抑制和免疫无能的特性[30]。近期研究显示[31]，CD4+CD25+CD127-Treg可以抑制Th细胞活化和介导免疫反应，同时分泌TGF-β抑制促炎症反应，保护机体组织免受损伤，肺内持续增加的Treg细胞在结核杆菌慢性感染过程中起着负性免疫应答调节作用。在结核患者，机体抗结核免疫炎症反应的增强，刺激了Treg的增殖，同时也抑制了抗MTB感染的免疫反应，从而使MTB在机体内长期生存、感染呈慢性化表现。

2.2.4 CTL细胞

CTL细胞即表达CD8抗原的细胞毒性T细胞，具有细胞毒作用[32]。当结核分枝杆菌与巨噬细胞结合时，可使其感染并丧失免疫杀菌能力，而结核杆菌能在巨噬细胞内部增殖，随血流散布到身体其他组织，此时的巨噬细胞成为吞噬病原体后失去免疫活性的靶细胞[33]。靶细胞对内源性抗原处理，表达与MHCI类分子相结合的抗原信息并递呈给CTL， CTL识别靶细胞抗原后，活化并发挥细胞毒效应，释放穿孔素、颗粒酶与颗粒溶素等成分，破坏已经失去免疫活性的巨噬细胞，此时细胞内结核杆菌失去了保护，可被活化的吞噬细胞、NK细胞杀灭[34]。

3 小结

机体抗结核感染的过程是一个精细而复杂的免疫反应过程，细胞免疫和体液免疫在其中都发挥着极其重要的作用，它们相互影响，共同维持机体的正常免疫防御机制。结核分枝杆菌侵入机体后，各种免疫细胞间相互影响与调节功能仍待进一步研究。WHO的报告提示，近年来结核病发病率的不断升高及结核杆菌耐药率的增加，都给医务工作者敲响了结核防范的警钟。只有对结核感染的免疫机制不断深入研究，才能从根本上解决结核病防治的难题。

参 考 文 献

[1] Global tuberculosis report 2017.Geneva：World Health Organization，2017[S].Licence：CC BY-NCSA 3.0 IGO.

[2] Weledji EP，Pokam BT.Abdominal tuberculosis：Is there a role for surgery？[J].World J Gastrointest Surg，2017，9（8）：174-181.

[3] 杨春娥，冯喜英，久 太.结核病易感基因的研究现状[J/CD].中华肺部疾病杂志（电子版），2016，9（2）：207-209.

[4] Willebrand R，Kleinewietfeld M.The role of salt for immune cell function and disease[J].Immunology，2018，154（3）：346-353.

[5] Round JL，Palm NW.Causal effects of the microbiota on immune-mediated diseases[J].Sci Immunol，2018，3（20）.pii：eaao1603.

[6] 王佳欣，胡群英.巨噬細胞在抗结核免疫中的研究进展[J].西藏医学，2018，39（3）：144-147.

[7] Ankrah AO，Glaudemans AWJM，Maes A.Tuberculosis[J].Semin Nucl Med，2018，48（2）：108-130.

[8] Warren E，Teskey G，Venketaraman V.Effector Mechanisms of Neutrophils within the Innate Immune System in Response to Mycobacterium tuberculosis Infection[J].J Clin Med，2017，6（2）.pii：E15.

[9] Dallenga T，Corleis B，Schaible UE.Infection of human neutrophils to study virulence properties of Mycobacterium tuberculosis[J].Methods Mol Biol，2015，1285：343-355.

[10] 徐晓萌，李俊明.中性粒细胞在结核病免疫中的作用及其研究进展[J].细胞与分子免疫学杂志，2014，30（8）：885-888.

[11] Shekhar S，Yang X.Natural killer cells in host defense against veterinary pathogens[J].Vet Immunol Immunopathol，2015，168（1-2）：30-34.

[12] Choreo Parra JA，Martínez Zúiga N，Jiménez Zamudio LA，et al.Memory of Natural Killer Cells：A New Chance against Mycobacterium tuberculosis？ [J].Front Immunol，2017，8：967.

[13] Travar M，Petkovic M，Verhaz A.Type Ⅰ，Ⅱ，and Ⅲ Interferons：Regulating Immunity to Mycobacterium tuberculosis Infection[J].Arch Immunol Ther Exp （Warsz），2016，64（1）：19-31.

[14] Garand M，Goodier M，Owolabi O，et al.Functional and Phenotypic Changes of Natural Killer Cells in Whole Blood during Mycobacterium tuberculosis Infection and Disease[J].Front Immunol，2018，9：257.

[15] 王慧宇，程齐俭，季 萍，等.活动期结核病患者外周血NK细胞免疫反应特征分析[J].现代免疫学，2014，34（4）：265-271.

[16] Nielsen MM，Witherden DA，Havran WL.γδ T cells in homeostasis and host defence of epithelial barrier tissues[J].Nat Rev Immunol，2017，17（12）：733-745.

[17] 唐 洁，陈 策，查 成，等.肺结核患者外周血中结核分枝杆菌耐热抗原特异性的TNF-α+ γδ T细胞数量和亚群分析[J].细胞与分子免疫学杂志，2016，32（11）：1527-1531.

[18] Wu C，Li Z，Fu X，et al.Antigen-specific human NKT cells from tuberculosis patients produce IL-21 to help B cells for the production of immunoglobulins[J].Oncotarget，2015 6（30）：28633-28645.

[19] Li Z，Yang B，Zhang Y，et al.Mycobacterium tuberculosis-specific memory NKT cells in patients with tuberculous pleurisy[J].J Clin Immunol，2014，34（8）：979-990.

[20] Singh A，Dey AB，Mohan A，et al.Programmed death-1 receptor suppresses γ-IFN producing NKT cells in human tuberculosis[J].Tuberculosis （Edinb），2014，94（3）：197-206.

[21] Coulter F，Parrish A，Manning D，et al.IL-17 Production from T Helper 17，Mucosal-Associated Invariant T，and γδ Cells in Tuberculosis Infection and Disease[J].Front Immunol，2017，8：1252.

[22] 欧阳建军，王 茜.结核感染Th1/Th2水平与细胞自噬关系研究进展[J].实用医药杂志，2017，34（3）：263-268.

[23] da Silva MV，Tiburcio MG，Machado JR，et al.Complexity and Controversies over the Cytokine Profiles of T Helper Cell Subpopulations in Tuberculosis[J].J Immunol Res，2015，2015：639107.

[24] da Silva MV，Massaro Junior VJ，Machado JR，et al.Expression pattern of transcription factors and intracellular cytokines reveals that clinically cured tuberculosis is accompanied by an increase in Mycobacterium-specific Th1，Th2，and Th17 cells[J].Biomed Res Int，2015，2015：591237.

[25] Bretscher PA.On the mechanism determining theTH1/TH2 phenotype of an immune response，and its pertinence to strategies for the prevention，and treatment，of certain infectious diseases[J].Scand J Immunol，79（6）：361-376.

[26] 朱杰华.Th17/IL-17在结核感染中的研究进展[J].中国免疫学杂志，2013，4（24）：434-438.

[27] Asadzadeh Z，Mohammadi H，Safarzadeh E，et al.The paradox of Th17 cell functions in tumor immunity[J].Cell Immunol，2017，322：15-25.

[28] Jasenosky LD，Scriba TJ，Hanekom WA，et al.T cells and adaptive immunity to Mycobacterium tuberculosis in humans[J].Immunol Rev，2015，264（1）：74-87.

[29] 杨 峻，王 前，石青峰，等.HBV感染肝癌患者外周血Treg细胞和IDO表达的相关性[J].国际检验医学杂志，2018，39（3）：257-263.

[30] 杨 峻，王 前，石青峰，等.调节性T细胞和吲哚胺2，3-双加氧酶在乙肝感染者外周血中表达的相关性[J].实用医学杂志，2018，34（11）：1774-1777.

[31] Brighenti S，Ordway DJ.Regulation of Immunity to Tuberculosis[J].Microbiol Spectr，2016，4（6）：TBTB2-0006-2016.

[32] Marashian SM，Mortaz E，Jamaati HR，et al.Role of Innate Lymphoid Cells in Lung Disease[J].Iran J Allergy Asthma Immunol，2015，14（4）：346-360.

[33] Chen ZW.Protective immune responses of major Vγ2Vδ2 T-cell subset in M.tuberculosis infection[J].Curr Opin Immunol，2016，42：105-112.

[34] Wang Y，Sun M，He M，et al.Weak binder for MHC molecule is a potent Mycobacterium tuberculosis-specific CTL epitope in the context of HLA-A24 allele[J].Microb Pathog，2012，53（3-4）：162-167.

（收稿日期：2018-12-10 修回日期：2019-01-10）

（編辑：潘明志）