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文档简介
外阴阴道假丝酵母菌病的免疫防御与免疫耐受机制的研究进展总结2026外阴阴道假丝酵母菌病(vulvovaginalcandidiasis,VVC)的顽固发作和真菌耐药仍是当前VVC治疗的瓶颈;全球每年约1.38亿女性受其困扰,病程长者甚至可持续数十年,带来巨大的经济负担,并严重影响女性的生命质量和心理健康[1]。既往针对复发性VVC(recurrentvulvovaginalcandidiasis,RVVC)患者致病真菌的核型同源性研究证实,白假丝酵母菌是VVC和RVVC最常见的致病菌,阴道内同一定植菌株的潜伏可能是RVVC反复发作的原因,故宿主对同一定植菌株的免疫防御与免疫耐受机制在反复发作中扮演着关键角色[2]。本文为全面深入阐明VVC和RVVC反复发作的宿主免疫机制,尤其是阴道黏膜局部免疫防御及免疫耐受状态,就阴道上皮细胞与酵母相和菌丝相真菌的相互作用以及宿主区分真菌定植和侵入的免疫机制展开综述,从而为RVVC的防治提供新的免疫策略和思路。一、抗真菌适应性免疫机制VVC的发病机制非常复杂,临床观察和动物模型研究显示,不同阴道黏膜部位的真菌感染易感性存在差异,不仅涉及真菌共生定植和致病感染的转变,同时还伴有保护性炎症反应和失调性炎症反应,目前国内外对真菌如何在阴道中维持共生作用知之甚少,对VVC免疫学机制的研究尚无定论。早期VVC免疫学机制的研究主要集中在适应性免疫应答(包括适应性细胞免疫和体液免疫),但适应性免疫在VVC发病中的作用说法不一[3]。阴道上皮细胞通过产生促炎因子来募集阴道黏膜归巢的树突状细胞,最终导致局部引流淋巴结中不同辅助性T细胞(helperTcell,Th)的活化从而启动适应性免疫[4]。传统观点认为,Th1细胞可能与真菌清除相关,Th2细胞可能与炎症易感性相关,而Th17细胞作为近年发现的一种新型Th细胞,其所产生的白细胞介素(interleukin,IL)17已被研究证实可增强中性粒细胞的活性,而IL-22则能促进上皮屏障功能,这些先天性机制有助于清除真菌或将降低真菌负荷,从而重建共生表型[4]。与其他黏膜假丝酵母菌病不同的是,近年来有学者提出Th1和Th17细胞在VVC抗阴道感染方面仅起到有限的保护作用。研究发现,Th1类细胞因子干扰素γ(interferon-γ,IFN-γ)和Th17类细胞因子IL-17在VVC患者阴道黏膜中的表达显著升高,然而部分临床观察和动物模型未能发现Th1和Th17反应的保护作用,因此提出VVC发病涉及阴道黏膜免疫失调,而非全身免疫缺陷[3,5],而Th1和Th17反应在VVC发病中起免疫保护作用还是破坏作用仍存在争议[4,6]。此外,Leigh等[7]发现,RVVC在免疫功能正常和免疫功能低下的女性中的发病率相同,而口腔黏膜假丝酵母菌病在免疫功能低下状态下(如HIV阳性人群)更为常见。另一项临床研究证实,RVVC患者的血清Th1类细胞因子IFN-γ和肿瘤坏死因子α(tumornecrosisfactorα,TNF-α)、Th17类细胞因子IL-17F水平显著低于VVC组,而Th2类细胞因子IL-4、趋化因子IL-6和调节性T细胞(Tregulatorycell,Treg)类细胞因子IL-10水平则高于VVC组患者,提示RVVC患者Th1/Th17类细胞因子减少和Th2/Treg类细胞因子增加,可导致免疫失衡向Th2/Treg偏移[6]。为了解释该现象,Wormley等[8]通过检测阴道上皮细胞的细胞黏附分子和引流淋巴结内的T细胞表面归巢受体的表达发现,接种白假丝酵母菌后,阴道上皮细胞表面黏附分子的表达升高,而引流淋巴结内的T细胞表面归巢受体表达降低,这可能是机体限制白假丝酵母菌特异性T细胞浸润到阴道壁内的机制,因此阴道黏膜真菌感染仅限制于阴道壁而不会入血引起全身感染。二、抗真菌固有免疫机制白假丝酵母菌在宿主体内定植,不仅能够使机体产生适应性免疫应答,还能产生固有免疫。与其他部位的真菌感染不同的是,当真菌侵入阴道黏膜时,阴道黏膜局部相对于其他部位器官而言会形成“隔室化”的自身免疫系统,是宿主对抗病原入侵的第一道防线。1.两阶段模式的丝裂原活化蛋白激酶信号通路:阴道表层细胞顶面表达的模式识别受体(patternrecognitionreceptors,PRR)对固有免疫的激活有重大作用。PRR能够识别病原体相关分子模式(pathogen-associatedmolecularpatterns,PAMP)如真菌细胞壁成分β-葡聚糖和几丁质,PRR的主要类型包括Toll样受体(Toll-likereceptors,TLR)、甘露糖受体(mannosereceptor,MR)、C型凝集素受体(C-typelectinreceptors,CLR)、核苷酸结合寡聚结构域(NOD)样受体(nucleotide-bindingoligomerizationdomainlikereceptor,NLR)和视黄酸诱导基因Ⅰ(RIG-Ⅰ)样受体(retinoicacid-induciblegeneⅠlikereceptors,RLR)[9]。PRR对病原体的识别会激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinases,MAPK)信号通路和核因子κB(nuclearfactor-κB,NF-κB)通路,通过促进细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)和c-Jun氨基末端激酶(c-JunN-terminalkinases,JNK)磷酸化,诱导转录因子c-Jun的产生[10]。Moyes等[11]发现,阴道黏膜真菌感染与口腔黏膜的感染机制稍有不同,阴道上皮细胞对白假丝酵母菌酵母相的识别仅由NF-κB通路介导,白假丝酵母菌菌丝缺陷型菌株Δefg1/cph1感染在延迟至2~3h后才诱导c-Jun磷酸化,但不能诱导转录因子c-Fos磷酸化,而口腔上皮细胞感染则是由NF-κB和MAPK通路介导;只有白假丝酵母菌菌丝相在阴道上皮细胞感染晚期才能激活MAPK通路,此时也发现了转录因子c-Jun和c-Fos的活化,而口腔上皮细胞中只有c-Fos被激活,可以说无论何种黏膜感染,丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶1(MKP1)、c-Fos的激活是菌丝特异性的。然而,Zhang等[12]通过体内和体外研究数据证实,白假丝酵母菌酵母相在感染早期也同样存在MAPK通路的激活,其中表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)、ERK1/2磷酸化可能是酵母相特异性的,EGFR、p38可能是菌丝相特异性的,p38磷酸化是上皮损伤所必需的途径。越来越多的证据显示,白假丝酵母菌感染可能存在两阶段模式的MAKP信号通路的激活,第1阶段的MAPK信号通路与假丝酵母菌的形态无关,主要由转录因子c-Jun介导;只有当菌丝超负荷且菌丝存在时才会共同触发第2阶段由c-Fos介导的MAPK信号通路,诱导阴道上皮细胞产生促炎细胞因子如IL-1α、IL-6、IL-8、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophagecolony-stimulatingfactor,GM-CSF)、Ⅰ型IFN和抗菌肽(antimicrobialpeptide)。见图1。抗菌肽包括溶菌酶、乳铁蛋白、丝氨酸白细胞蛋白酶抑制剂(serineleukocyteproteaseinhibitor,SLPI)、钙卫蛋白(calprotectin)和弹性蛋白酶抑制剂弹力素(elafin)及防御素α和β[13]。这些抗菌肽一方面直接发挥抗真菌作用,另一方面还能够进一步刺激分泌促炎因子及募集免疫细胞,发挥免疫调节功能[14]。相比之下,酵母相是可以耐受的,不会引发促炎反应。尽管PRR每种受体具有不同的功能,但已知TLR在阴道上皮细胞内表达,TLR2和TLR4可识别甘露糖蛋白,而TLR9可识别真菌DNA;TLR与配体结合后,通过激活与受体相应的信号通路,诱导抗菌肽、促炎因子和抗炎因子以及共刺激分子的释放,以促进适应性免疫[10]。目前,尚未明确何种PRR在介导上皮细胞对假丝酵母菌共生定植或侵袭破坏的识别中起关键作用。阴道上皮细胞释放促炎细胞因子(如TNF-α、IL-1β和IL-6),促进阴道局部免疫细胞向感染部位迁移。这些细胞因子的释放激活并介导固有免疫细胞(如巨噬细胞和中性粒细胞)向感染部位的迁移。NOD样受体蛋白3(NLRP3)炎性小体加工的IL-1β是一种关键的细胞因子在VVC中驱动炎症反应,促进中性粒细胞募集和相关的过度炎症反应[15-16]。2.两阶段模式的Ⅰ型IFN信号通路:近十年来已有研究表明,Ⅰ型IFN反应在真菌感染中发挥着关键调控作用。Rodriguez等[17]通过体外和体内模型证实了Ⅰ型IFN信号通路能够降低真菌负荷、逆转真菌上皮侵袭、减缓中性粒细胞募集及炎症反应,该作用在感染早期尤为显著;同时还发现,IFN-α/β受体1(interferon-alpha/betareceptor1,IFNAR1)敲除小鼠的真菌负荷及对白假丝酵母菌的易感性较野生型小鼠升高,而β-葡聚糖是触发Ⅰ型IFN通路的关键真菌成分。与Rodriguez等[17]的结果不同,Majer等[18]发现,IFNAR1敲除小鼠反而表现出更强的肾脏真菌清除能力且炎症损伤更轻,提示过度的Ⅰ型IFN信号反而促进免疫病理。为了解释该现象,Pekmezovic等[19]研究提出,阴道上皮细胞对几种不同的真菌可能会产生两阶段模式的Ⅰ型IFN信号通路,分别为:感染早期的线粒体介导的抗真菌免疫反应和后期的物种特异性组织损伤反应。第1阶段的Ⅰ型IFN信号通路通过IFNAR信号传导,随后诱导干扰素刺激基因(interferon-stimulatedgenes,ISG)的表达,这些ISG基因产物可直接抑制真菌的生长或增殖,从而增加上皮细胞对感染的抵抗力,同时限制中性粒细胞的活化。通过多种机制协同作用于真菌的定植,抑制免疫激活,并最大限度地减少免疫炎症反应造成的潜在损伤。然而,当共生菌向病原体转变时,则会启动第2阶段Ⅰ型IFN通路的促炎反应,可诱导多种促炎细胞因子(如IL-1β、IL-6和TNF-α)的产生,导致中性粒细胞和巨噬细胞在感染部位过度聚集,释放大量炎症介质,从而造成上皮组织损伤反应。有意思的是,Sala等[20]发现,阻断Ⅰ型IFN信号通路可以选择性地促进无症状患者的共生真菌脱落,而对VVC致病菌株无作用,表明共生真菌脱落与Ⅰ型IFN信号通路活性降低相关。这些表明,不同致病潜力的VVC菌株可能通过诱导Ⅰ型IFN信号通路和差异性的上皮反应而引发VVC或RVVC的发生。3.阴道上皮细胞与真菌的相互作用:阴道上皮细胞作为非传统的关键固有免疫细胞,是宿主对抗病原入侵的第一道防线。阴道上皮细胞尤其是顶层细胞直接接触假丝酵母菌,故作为阴道保护屏障和宿主第一道防线起着重要作用。阴道上皮细胞与真菌的相互作用主要分为3个步骤:黏附、侵袭和破坏[21]。白假丝酵母菌黏附于宿主细胞表面是真菌定植和致病的首要条件。白假丝酵母菌细胞壁主要分为两层,分别为外层和内层;按成分由外向内依次为甘露糖蛋白层、β-1,6-葡聚糖层、β-1,3-葡聚糖层及几丁质层。最外层的甘露聚糖与蛋白质形成的复合物在菌体表面呈网状结构,有助于白假丝酵母菌表面抗原的表达并参与白假丝酵母菌对宿主的黏附过程[22]。最初,真菌的酵母相和菌丝相与阴道上皮细胞之间的黏附作用主要依赖范德华力和疏水相互作用;随后,真菌通过其相应的黏附素与阴道上皮细胞表面受体及宿主细胞外基质成分结合,从而强化黏附作用。白假丝酵母菌由酵母相转换为菌丝相时对宿主的黏附能力增强,可能与其细胞壁碳水化合物和蛋白质组成发生改变相关[23]。当酵母相转变为菌丝相时,菌丝相关的黏附素则表达显著上调,目前研究最多的有:凝集素样序列3(agglutinin-likesequence3,ALS3)、菌丝壁蛋白1(hyphalwallprotein1,HWP1)和血清淀粉样蛋白A(serumamyloidA,SSA1)[5]。这些蛋白质通过与细胞间连接的关键成分E-钙黏蛋白(E-cadherin)和EGFR/Her2的异二聚体受体复合物相互作用,增强真菌对上皮细胞的黏附作用,从而不同程度地侵入宿主组织,但不造成组织损伤[5]。此外,菌丝细胞壁免疫原性较弱的几丁质的表达量可增加3~5倍,而免疫原性较强的β-葡聚糖在细胞壁表面暴露减少[22]。因此,在菌丝细胞壁中加强表达免疫原性较弱的几丁质和掩盖免疫原性较强的葡聚糖可能是假丝酵母菌在感染早期阶段采用的关键免疫逃逸策略[22]。白假丝酵母菌的酵母相在环境中更易播散并寻找新的靶组织、靶器官,而菌丝相则具有更强的黏附性和侵袭能力,蛋白酶活性高,组织损伤性强[21]。当假丝酵母菌感染进入了中晚期阶段,酵母相转化成菌丝相,侵袭的同时并释放毒素破坏周围组织。目前研究已证实,白假丝酵母菌是通过两种机制来侵袭上皮细胞:上皮细胞介导的诱导内噬(inducedendocytosis)和主动穿透(activepenetration)机制,两种机制相对独立[24-25]。值得注意的是,白假丝酵母菌侵袭不同类型上皮细胞所依赖的机制有所不同,例如:对口腔上皮细胞的侵袭是通过上述两个机制来完成,对消化道上皮细胞的侵袭仅有主动穿透机制,而对阴道上皮细胞则同时有两个机制[25]。诱导内噬作用通常发生在感染早期,约4h。酵母相和菌丝相均可激活上皮细胞的诱导内噬作用,而菌丝相的激活作用远大于酵母相。白假丝酵母菌侵袭相关的ALS3或SSA1分别与上皮细胞和内皮细胞上的E-cadherin或N-钙黏蛋白(N-cadherin)结合,并由宿主细胞的网格蛋白(clathrin)依赖性细胞骨架重塑介导[26]。主动穿透作用顾名思义是一个主动的过程,其发生的时间比诱导内噬作用晚,主要是由活菌丝尖端通过释放各种毒力因子导致细胞损伤所诱导,包括念珠菌溶素(candidalysin)、分泌型天冬氨酸蛋白酶(secretedaspartylproteinases,SAP)、脂肪酶和磷脂酶。活菌丝是主动穿透作用的必要条件,其能够侵入两细胞之间的间隙或直接穿透细胞。一旦菌丝伸长并更广泛地侵入上皮,分泌的candialysin和SAP会集中分泌至菌丝头端的侵袭龛内,导致组织损伤。最近的几项研究表明,candidalysin[27]和SAP[28]及NLRP3炎性小体[15]均为VVC免疫病理学改变的关键因素。candialysin可以与上皮细胞表面的硫酸化糖胺聚糖结合,从而溶解上皮细胞膜,同时诱导MAPK/c-Fos/MKP1信号的激活以及促炎细胞因子的分泌,并通过募集中性粒细胞来造成组织损伤[29]。SAP通过降解细胞间连接的E-cadherin和粘蛋白等来调控真菌的主动穿透作用,导致上皮完整性和屏障功能受损[29]。candidalysin和SAP通过引起组织损伤,激活NLRP3炎性小体-半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1(caspase-1)信号通路,导致促炎细胞因子IL-1β的产生,进一步促进中性粒细胞的募集,然而上述机制无法根除真菌感染,反而会进一步导致慢性炎症状态的持续存在,最后诱导阴道上皮细胞焦亡[15]。VVC疾病进展常伴随着髓系细胞动员、吞噬细胞浸润、Th17类细胞因子(IL-22、IL-17A和IL-17F)分泌以及NLRP3炎性小体的表达增加,随后导致IL-1β切割和中性粒细胞浸润阴道组织,阴道灌洗液中也有类似的文献报道[3]。此外,Jaeger等[30]发现,RVVC患者IL-1β的水平更高,IL-1受体拮抗剂(interleukin-1receptorantagonist,IL-1Ra)水平更低,该细胞因子反应提示NLRP3基因介导的持续过度的炎症刺激在RVVC发病中起着核心作用。4.中性粒细胞的“失能”是症状性VVC的主要特征:除阴道上皮细胞外,已有多数研究证实了中性粒细胞也参与VVC的发病过程。既往有体外研究证实,中性粒细胞通过吞噬作用和中性粒细胞胞外陷阱的形成直接抵御白假丝酵母菌感染,还可以通过与上皮细胞的免疫交叉对话间接抵御感染[4]。然而,阴道部位的真菌感染与其他部位黏膜感染及体外实验不同。Yano等[31]研究发现,VVC患者阴道黏膜上皮中虽然存在中性粒细胞浸润现象,但VVC阴道微环境会导致中性粒细胞功能障碍,称之为“失能”,VVC症状越明显,中性粒细胞的浸润程度越高,中性粒细胞“失能”越严重。Roselletti等[32]采用中和抗体耗竭中性粒细胞或者敲除NLRP3并不能减少阴道黏膜的真菌负荷,也未能降低真菌对阴道黏膜的损伤。阴道局部的中性粒细胞会引发强烈的炎症反应但无法清除真菌,中性粒细胞的“失能”是症状性VVC的主要特征。事实上,菌丝会导致中性粒细胞募集,随后驱动真菌细胞壁的结构改变,当吞噬细胞吞噬真菌时,β-1,3-葡聚糖和β-1,6-葡聚糖从细胞壁中释放出来进而引发炎症细胞因子反应。此外,白假丝酵母菌菌丝与阴道上皮细胞的相互作用通过降低上皮细胞耐受阈值,进一步促进中性粒细胞的募集[9]。关于VVC中性粒细胞的功能障碍具体机制尚未明确,一方面,阴道环境中占主导地位的有机酸乳酸、厌氧状态等阴道微环境因素可减少β-葡聚糖的暴露;另一方面,雌激素的免疫耐受作用使白假丝酵母菌能够在其表面积累补体因子H,并逃避中性粒细胞的吞噬[13]。免疫原性细胞壁成分的暴露减少和免疫调理作用的共同作用可能会降低中性粒细胞对真菌的识别和吞噬能力。大量活化的中性粒细胞并不能有效清除真菌,反而诱导更强烈的炎症反应和周围组织损伤,从而引发非自限性炎症[33]。一项体外研究发现,与VVC分离株相比,RVVC分离株更能促进中性粒细胞的“失能”,其原因可能是RVVC分离株会降低中性粒细胞中活性氧和活性氮的水平,从而使高度依赖细胞内活性氧的中性粒细胞的杀菌活性显著下降[34]。三、免疫防御及免疫耐受的“扳机”机制20%~30%的健康女性的阴道中可以分离出假丝酵母菌,作为机会致病菌,其必须建立免疫防御及耐受的“扳机”机制来调节自身的致病性以及与阴道黏膜的共生关系,但对真菌如何在阴道中维持共生作用知之甚少。Sala等[20]观察到了无症状患者和VVC患者临床分离株之间的上皮和免疫反应差异,特别是Ⅰ型IFN、整合素和铁死亡途径诱导方面的差异,而这些均与损伤保护有关。随着对VVC和RVVC机制研究的不断深入和发展,关于上述两阶段模式的MAPK信号通路及Ⅰ型IFN信号通路的转变,有学者提出了“上皮细胞耐受阈值(epithelialtolerancethreshold)”机制学说,认为该阈值在免疫防御与免疫耐受的动态平衡中起关键作用,当机会性致病的真菌对宿主免疫系统的刺激低于上皮细胞耐受阈值才能实现无症状定植。Ardizzoni等[9]发现,宿主固有免疫失调联合假丝酵母菌的毒力才会触发VVC发生,宿主上皮免疫反应取决于真菌毒力,后者包括真菌形态类型和真菌负荷。真菌尤其是侵袭性菌丝需要累积到一定程度时,才能触发上皮细胞的下游免疫反应[4]。当局部免疫防御机制受到抑制时,真菌的毒力和负荷均会显著增加,当超过上皮细胞耐受阈值时,可导致宿主对真菌敏感性升高并引发强烈的炎症反应,导致促炎细胞因子(如IL-1β和IL-6)的产生和释放,同时募集中性粒细胞的浸润[9,13]。不同个体间上皮细胞耐受阈值不尽相同,如:RVVC患者上皮细胞耐受阈值常很低,而VVC患者或健康人群的上皮细胞耐受阈值则相对较高。耐受阈值的个体差异可能与遗传或基因变异有关。目前鲜少有研究报道真菌免疫耐受机制,“上皮细胞耐受阈值”因菌株、上皮细胞类型及实验条件不同而存在差异。Rast等[35]发现,当真菌负荷较低(2.0×104/ml)时不同亚型白假丝酵母菌确实对上皮细胞无显著影响,但当真菌负荷升高(2.5×106/ml)时,在6h共培养条件下,上皮细胞出现显著的细胞损伤反应,上皮MAPK信号通路激活,且上述变化与菌丝形成和(或)白假丝酵母菌菌株毒性有关,仅少部分反应呈剂量依赖性。当真菌数量低于某一“耐受阈值”时,这种低负荷下的“免疫沉默”并非无反应,而是由真菌细胞壁成
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