Wnt经典信号对结核分枝杆菌感染后的免疫反应的调控

炎症是机体在某些部位出现红肿热痛等一系列反应，其在组织病理学上表现为局部的炎性浸润。在结核病等众多感染性疾病中，宿主免疫系统的激活与巨噬细胞的炎症反应息息相关。一般过于轻度的炎症无法对入侵的病原菌造成杀伤；相反，若炎性因子大量释放则会过度激活炎症反应，同时影响免疫细胞乃至正常组织的功能。细胞的炎性反应作为免疫的一把双刃剑，炎性反应受到众多调控因子的调控，通常既能杀伤病原菌又不损伤组织。

炎症是机体抵抗感染的重要方式，但在结核病中该过程的作用似乎更为复杂。如图4-1 展示了先天性免疫在Mtb 感染中的作用，首先结核分枝杆菌通过呼吸道进入肺泡后，被肺泡中驻留的巨噬细胞吞噬。随后巨噬细胞被病原菌表面的分枝杆菌糖脂或其他的毒力因子激活，进而分泌一系列的炎性因子。这些炎性因子一方面可以改变血管的通透性，另一方面能募集并激活某些特定的免疫细胞，最终在被感染部位募集大量活化的免疫细胞。紧接着，募集来的免疫细胞通过多种灭菌机制，如产生活性氧类（ROS），诱导含Mtb 的吞噬体与酸性溶酶体的融合以及促进自噬小泡的成熟等，从而杀灭入侵的Mtb。此外，树突状细胞也会通过直接吞噬游离的Mtb 或间接接触（吞噬含有Mtb 的外泌小泡）的方式吞入Mtb，进而激活获得性免疫应答。当结核分枝杆菌感染后，巨噬细胞通过释放炎性因子大量募集免疫细胞，包括中性粒细胞和NK 细胞，大量证据表明先天免疫反应在Mtb 感染中起到重要作用。中性粒细胞吞噬游离的Mtb 并将其活化，并被其他免疫细胞的分泌因子或Mtb 抗原激活。而激活的中性粒细胞则产生ROS 等物质从而在适应性免疫应答激活前有效抑制Mtb 的繁殖。NK 细胞既能杀死被Mtb 感染的巨噬细胞，还能通过产生IFN-γ 等多种细胞因子增强巨噬细胞的免疫反应，并促进树突状细胞向T 细胞的抗原递呈作用，最终抑制病原菌的繁殖。这些先天免疫反应在感染早期有效地限制了感染进程。

图4-1　先天性免疫在Mtb 感染中的作用

炎性反应受到多种因子调控，NO 作为机体免疫系统的重要信号分子，参与调节多种因子诱发的炎症反应。NO 由一氧化氮合酶（NOS）产生，根据表达情况的不同可以将NOS 分为内皮型一氧化氮合酶（eNOS）、神经元型一氧化氮合酶（nNOS）以及在损伤后诱导表达的诱导型一氧化氮合酶（iNOS 或NOS2）。当巨噬细胞被Mtb 感染后，iNOS 表达显著上升，NO 大量产生引发了免疫应答。NO 自身具有抗菌活性能抑制众多细菌的生长，但其对结核分枝杆菌的生长抑制作用似乎与NO 自身的毒性无关。换句话说，NO 通过抑制炎症反应来控制结核分枝杆菌的增殖。但如果炎症反应过度，不仅不能有效控制感染，还会导致Mtb 的大量繁殖。研究表明，NOS2 缺陷型小鼠不仅罹患活动性结核的概率以及肺组织内载菌量较正常鼠偏高，而且以中性粒细胞为主的炎症更为明显。巨噬细胞吞噬病原菌后分泌多种炎性因子，进而募集多种免疫细胞如T 细胞、树突状细胞和NK 细胞等。这些免疫细胞通过多种途径对病原菌进行杀伤并进一步分泌细胞因子，从而激活附近巨噬细胞的免疫活性。但是，当病原菌无法在短时间内被清除时，上述细胞则会形成特化的肉芽肿结构，抑制病原菌的进一步扩散。(www.xing528.com)

结核分枝杆菌感染后，巨噬细胞分泌的炎性因子不仅影响免疫细胞的募集，还会影响被感染部位，如肺组织的病理变化。一般情况下在先天免疫过程中，释放的炎性因子能调节局部微环境。例如，TNF-α、IL-6 和IL-1β 作为巨噬细胞主要分泌的炎性因子，当它们被释放后会大量募集T 细胞，引起局部组织的炎性浸润。被募集来的T 细胞被极化成Th1 型并进一步分泌IFN-γ，引起一系列的杀菌反应。这一过程中，局部组织中的细胞因子富集，形成肉芽肿的同时隔离了被感染组织与未感染组织。将Mtb 以气溶胶方式感染C57BL/6 小鼠，感染19 周后处死小鼠，取小鼠肺组织进行HE 染色后观察到小鼠肺组织中出现以淋巴细胞和巨噬细胞为主的典型肉芽肿结构。通常肉芽肿能将感染限制于肺部的某一位置，并抑制Mtb 的感染。除此之外，在动物模型相关研究中也发现，IFN-γ 和IL-12 的释放不仅有助于激活NK细胞和CD8+ T 细胞，而且对宿主抵抗Mtb 感染十分重要。同时，临床研究发现，无法成功激活Th1 型细胞反应的病人罹患活动性结核病的概率更高。但是也有研究认为，肉芽肿结构的形成只能暂时抑制Mtb 在体内的扩散，肉芽肿内的特殊结构反而更有利于Mtb 的生存与繁殖。不仅如此，肉芽肿炎性因子的释放也会促进细胞坏死的发生与Mtb 的扩散。

TNF-α 是最早发现的肿瘤坏死因子，主要由巨噬细胞分泌并诱导细胞死亡进程的发生。在Mtb 感染过程中TNF-α 表达量显著上升，因此已有研究将TNF-α 作为诊断活动性结核病的生物靶标之一。TNF-α 对细胞的作用比较复杂，一方面TNF-α 作为外源性细胞凋亡的重要诱导因子，能通过诱导细胞凋亡杀灭入侵的病原菌。另一方面TNF-α 也可诱导细胞坏死的发生，进而导致病原菌的扩散。在结核病中研究发现，TNF-α 在肉芽肿中表达量极高，且能促进巨噬细胞的极化与激活，然而，使用TNF-α 抗体治疗结核病反而会促进结核病病程的发展。在结核分枝杆菌感染巨噬细胞过程中，TNF-α能显著抑制Mtb 的增殖，但过量的TNF-α 也会导致Mtb 的增殖，并导致过度的炎症反应激活。

IL-6 也被称为白细胞介素6，它是一种由巨噬细胞等多种细胞产生的多功能细胞因子。研究表明，IL-6 能调节包括急性炎症反应在内的多种免疫反应，而且IL-6 分泌失调与癌症和HIV 等多种疾病相关。肺结核患者体内巨噬细胞产生的IL-6 水平远高于健康人，而且IL-6 的产生与病程进展直接相关，晚期结核病患者的血液中IL-6 水平显著高于早期。在结核病人体内，Mtb 通过自身毒力因子如ESAT-6 诱导巨噬细胞IL-6 的表达，虽然机体对Mtb 感染的早期免疫反应需要IL-6 的参与，但也有研究证实，IL-6 通过抑制IFN-γ 诱导的Mtb 感染巨噬细胞自噬，从而抑制Th1 介导的免疫反应。总的来说，Mtb 感染通过诱导IL-6 的表达增加了机体对结核病的易感性。

白细胞介素-1 是趋化因子家族的一种细胞因子，目前共发现了38 个白细胞介素。其中白细胞介素1β（IL-1β）是炎症反应的重要介质之一。已有研究发现，在中枢神经系统中通过IL-1β 细胞因子诱导环加氧酶-2（PTGS2 /COX2）的表达，有助于降低因炎性引起的疼痛超敏反应。IL-1β 主要由单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞等活化后产生，其产生过程分为表达、成熟和分泌三个阶段，而且产生过程被一系列信号通路严格调控。当病原微生物等促炎刺激物被巨噬细胞表面的Toll 样受体识别，产生无生物活性的IL-1β前体蛋白，之后活化的caspase-1 对IL-1β 前体蛋白进行剪切最终形成大小为17 kDa 具有活性的成熟IL-1β。研究发现，在感染部位参与到肉芽肿的形成过程中，且遗传上缺乏IL-1R 或IL-1β 的小鼠对结核分枝杆菌的抵抗性更差，更易患结核病，而且感染部位的载菌量明显增加。