Dectin-2是21世纪新发现的模式识别受体(patternrecognitionreceptor,PRR),属于C型凝集素受体家族,其胞外C端有凝集素样糖识别域(carbohydraterecognitiondomain,CRD),可通过识别病原体细胞壁的高甘露糖结构域,诱发下游信号传导,启动基因表达,激活固有免疫,并促进抗真菌的获得性免疫如CD4+T细胞向Th17细胞的分化。本文从Dectin-2的结构、配体、信号传导通路、曲霉孢子的免疫逃逸及Dectin-2与Th17细胞免疫等方面,总结Dectin-2与真菌免疫方面的研究进展,从而为曲霉与Dectin-2提供理论基础及研究方向。
1Dectin-2的结构、配体及信号传导机制
Dectin-2是一种Ⅱ型跨膜糖蛋白,基因位于小鼠6号染色体以及人12号染色体,主要表达于巨噬细胞和树突状细胞(dendriticcell,DC)。有研究表明,Dectin-2主要特异性表达于人肺泡巨噬细胞(alveolarmacrophage,AM),且在受烟曲霉感染的炎症肺组织中,Dectin-2表达增加。
不同于Dectin-1结合真菌细胞壁的β-葡聚糖,Dectin-2的CRD中有钙离子依赖的EPN基序(Glu-Pro-Asn),能结合真菌细胞壁上的α-甘露聚糖,这也是dectin-2结合烟曲霉菌丝的主要方式。对于马拉色菌属,Dectin-2能结合其细胞壁上-O-连接的糖蛋白,这种糖蛋白目前未在其他酵母菌及真菌中发现。Dectin-2还能与结核杆菌上的甘露糖修饰的脂阿拉伯甘露聚糖(Man-LAM)结合诱导DC分泌细胞因子。Dectin-2还可识别树突状细胞内部的β-葡萄糖醛酸苷酶。在新型隐球菌的相关研究中,Dectin-2与其酵母相结合参与Th2反应的调节及肺黏膜屏障的形成,但Dectin-2的配体并不存在于新型隐球菌的细胞壁表面,Dectin-2如何通过荚膜与其配体结合仍需进一步研究。
研究表明PRR之间的相互作用会导致免疫反应的增强或减弱。在白念珠菌感染中,Dectin-3和Dectin-2组成异质二聚体PRR能更有效结合白念珠菌菌丝表面的α-甘露聚糖,诱导炎症反应。故Dectin-2还能与其他PRR共同识别病原体表面抗原。
Dectin-2与真菌细胞壁的α-1,2-甘露聚糖结合后,通过FcRγ的免疫受体酪氨酸激活基序募集脾酪氨酸激酶(Syk)致PLCγ2磷酸化,从而激活CBM复合物(由支架蛋白CARMA1、衔接蛋白BCL10和Paracaspase酶MALT1组成),使胱天蛋白酶寡集域蛋白(CARD9)活化。随后,激活的CBM复合物使核因子(nuclearfactor,NF)抑制物κB激酶(IκBkinase,IKK)复合物中的NF-κB必须调节蛋白(NF-κBessentialmodulator,NEMO)泛素化,从而激活IκBα蛋白,使NF-κB被释放入细胞核并启动相关基因的表达。
在念珠菌感染中,与Dectin-1信号传导途径能激活NF-κB的所有亚单位不同,在Dectin-2信号途径中,黏膜相关淋巴组织1(Malt1)只控制与NF-κB的亚单位c-Rel相关联的基因表达,从而控制白细胞介素(interleukin,IL)-23、IL-1β的生成。而Malt1如何选择性激活c-Rel仍有待进一步研究。
在曲霉感染中,Dectin-2-SyK-CBM复合物信号通路激活NF-κB的p65和cRel,释放相关细胞因子,远比Dectin-1识别曲霉所涉及的NF-κB亚单位要少,相关的分子机制还有待研究。
此外,Dectin-2还能使巨噬细胞、中性粒细胞通过呼吸爆发反应(respiratoryburst)产生一系列活性氧簇(reactiveoxygenspecies,ROS)来杀灭病原体。在烟曲霉感染中,肿胀孢子可通过Dectin-2-Syk途径诱导AM产生ROS杀灭真菌。中性粒细胞的自分泌IL-17A-IL-17RC效应也能引起中性粒细胞的ROS反应。
2真菌形态转换对于Dectin-2识别的影响
研究发现,白念珠菌酵母相只通过Dectin-2信号途径诱导IL-23、IL-1β的产生,而其菌丝感染的细胞分泌细胞因子仅部分依赖于Dectin-2。这可能是因为白念珠菌酵母相外侧细胞壁只表达密度较低的α-甘露聚糖,而β-葡聚糖、几丁质在其细胞壁内侧无法被Dectin-1识别。故Dectin-1在机体内无法有效结合白念珠菌,Dectin-2通过识别α-甘露聚糖或许能一定程度阻止白念珠菌的免疫逃逸,促使其被固有免疫细胞清除。同样,Dectin-2识别曲霉的过程也与其形态转换有关。研究表明,曲霉菌丝可以与浆细胞样DC表面的Dectin-2结合,而曲霉孢子则不能激活Dectin-2信号通路,这是由于静息相曲霉孢子表面有疏水蛋白RodA和真菌二羟基萘黑色素。前者是曲霉重要的毒力因子,以共价键的形式借助于糖基化磷脂酰肌醇锚定蛋白与细胞壁的多聚糖结合,遮盖了细胞壁上的β-1,3-葡聚糖及α-甘露聚糖,使Dectin-1和Dectin-2无法识别,影响了中性粒细胞的募集,延迟宿主免疫反应;后者能抑制上皮细胞凋亡和吞噬溶酶体酸化,使真菌在体内的存活率增高。当曲霉孢子肿胀、发芽后,细胞表面RodA溶解,免疫细胞表面Dectin-2被激活,启动免疫反应。
3Dectin-2与真菌免疫
Th17是近期发现的CD4+细胞亚群,以分泌IL-17为特征,已证实IL-17A是系统性白念珠菌感染免疫的主要防护因子,而IL-17F主要参与黏膜及上皮的白念珠菌感染。Th17参与多种炎性反应及抗真菌免疫应答,Th17的缺乏会导致慢性皮肤黏膜念珠菌病。而Dectin-1和Dectin-2在Th17相关的免疫反应中有重要作用。在皮肤着色芽生菌病中,裴氏着色霉通过Dectin-2促进CD4+T细胞向Th17细胞分化。在白念珠菌感染中,DC通过Dectin-2激活下游信号通路从而产生IL-1β和IL-23p19,诱导Th17的分化,发挥抗真菌Th17免疫作用。
有研究将α-甘露聚糖注射入肺移植小鼠体内,肺巨噬细胞通过Dectin-2信号通路诱导Th17分化致排异反应,由此提出白念珠菌感染与同种异体肺移植排异反应的联系。这也反映出,烟曲霉等细胞壁中含有α-甘露聚糖的真菌,都有可能通过Dectin-2信号通路促进Th17免疫反应。在光滑念珠菌的研究中,Dectin-2基因敲除的小鼠Th1和Th17细胞产生的细胞因子减少,巨噬细胞和中性粒细胞的吞噬作用及ROS也下降,小鼠对于光滑念珠菌的易感性上升。以上研究都为Dectin-2与Th17分化的关联性提供了依据。但在新型隐球菌感染中,Dectin-2基因敲除的小鼠的Th2反应所产生的细胞因子增多,而Th1和Th17反应及相关促炎因子的释放,乃至真菌的清除率并未受到影响,这与白念珠菌中Dectin-2的作用不同。在白念珠菌感染中,Dectin-1不参与诱导Th17分化,而在烟曲霉引起的肺部感染中,Dectin-1参与IL-17的产生,两种真菌感染中Dectin-1、Dectin-2在免疫方面的作用是不同的。故Dectin-2与Th17反应的关联及Th17免疫在各个真菌感染中的作用可能有较大差异,在烟曲霉中Th17的作用究竟如何,受到何种受体的调配,还需要进一步研究。
烟曲霉菌丝能诱导肺巨噬细胞通过Dectin-2信号通路致Th17分化,Th17所分泌的IL-17A能募集中性粒细胞到达炎症部位,发挥抗真菌免疫作用。此外,当烟曲霉感染时,中性粒细胞通过Dectin-2信号途径,启动IL-17RC基因表达,同时,中性粒细胞自分泌IL-17A,与自身的IL-17RC结合,中性粒细胞被激活,产生ROS并杀灭真菌。以上都表明在烟曲霉感染中,Dectin-2信号通路对于中性粒细胞发挥抗真菌免疫的重要性。
DC是人体中最强大的抗原提呈细胞,可以吞噬孢子和菌丝,激活T细胞及抗原抗体反应来启动获得性免疫。有研究证实,Dectin-2是骨髓来源DC针对白念珠菌α-甘露聚糖产生细胞因子的唯一受体。人浆细胞样DC通过Dectin-2识别烟曲霉菌丝,并形成胞外杀菌网络,释放肿瘤坏死因子-α及γ-干扰素。屋尘螨还通过Dectin-2使DC释放半胱氨酰白三烯,引起变态反应。综合上述,Dectin-2在DC抗真菌免疫反应中起到一定的作用。
在烟曲霉感染肺部时,炎症部位的AM中Dectin-2的mRNA和蛋白表达均有上调,说明在烟曲霉感染免疫中,Dectin-2有重要作用。此外,在白念珠菌感染的相关研究中,Dectin-2敲除小鼠的巨噬细胞吞噬作用及巨噬细胞分泌细胞因子的量均有所下降。故在巨噬细胞抗真菌免疫作用中,Dectin-2能起到一定作用。
4Dectin-2在真菌感染中的临床应用
在艾滋病患者中,Dectin-2的基因多态性与肺部隐球菌病的易感性之间相关联,从临床的角度证实了Dectin-2与真菌病的关联性。Dectin-2还参与了变态反应性疾病的过敏原识别及炎症因子释放的过程,在过敏性鼻炎患者使用针对性的脱敏治疗后,嗜碱性粒细胞表面Dectin-2受体表达减少,其或能作为脱敏疗效的指标之一。由于Dectin-2介导了屋尘螨引起的气道炎症反应,对于诸如螨虫、曲霉等病原体类的过敏原,Dectin-2或许能成为新的治疗靶点。
Dectin-2-/-的小鼠感染真菌(皮炎芽生菌)后,在Th17细胞的分化和疫苗免疫方面有很大的缺陷,提示Dectin-2在真菌获得性免疫中有不可替代的作用,基于甘露聚糖是Dectin-2的配体,有研究者提出其可以成为疫苗的辅助物来阻止系统性双相型真菌的感染。还有研究者提出Dectin-2不仅能识别真菌,还能增强DC的抗原呈递作用,增强CD8+T细胞的免疫反应,是疫苗接种的潜在靶向分子。由此可见,Dectin-2在真菌感染的免疫治疗方面具有很大的应用价值和研究空间。
5结语
综上所述,Dectin-2在抗真菌感染免疫及免疫逃逸机制中均具有重要的作用。对于曲霉感染,Dectin-2信号传导途径在AM、DC和中性粒细胞的抗曲霉免疫中都有重要的地位,能诱导相关炎症因子及趋化因子的产生,引起初始T细胞向Th17的分化,同时与ROS的产生、细胞吞噬、凋亡等机制共同发挥抗真菌作用。这为今后确定治疗靶点及研制相关基因修饰的疫苗有重要的指导意义。
全文来自:中国呼吸与危重监护杂志
作者:李立扬、邵长周、何礼贤