布氏杆菌病炎症机制的研究进展

岳晓蓉

摘要：布氏杆菌病是一种人畜共患病，可影响人体各器官、组织、系统，具有高致残率，近年来，布氏菌病的发病率逐年增高，流行广泛，全世界80%的国家都与布氏杆菌病的存在和流行。布氏杆菌病的发病机制复杂，目前尚无明确定义，可能是自身免疫、变态反应、内分泌紊乱、免疫抑制以及免疫耐受因素作用的综合结果，一些炎症因子如NLRP 1、NLRC4、NLRP 3、NLRP 6、NLRP 12、AIM 2与衔接蛋白ASC和前caspase-1及IL-18、IL-1β等在布氏杆菌病的致病、慢性化过程及机体防御机制中可能发挥重要作用，NLRP 3可以通过ASC招募caspase-1前体，形成NLRP3炎症小体并在此平台激活caspase-1前体，激活后的caspase-1将IL-18和IL-1β前体剪切成成熟的IL-18和IL-1β，其固有免疫作用;NLRP6可能在识别病原体后抑制TLR通路，防止炎症扩大;NLRP12是针对布氏杆菌促炎反应的负调节剂，NLRP12抑制体外分泌IL-12，抑制体外MAPK和NF-κB信号转导，调节布氏杆菌感染后包括caspase-1在内的某些炎症小体成分的表达和IL-1β的分泌。但是目前，尚不清楚哪种类型的炎症体在急性布鲁氏菌病中被激活或不被激活，以及它们与炎症细胞因子水平的关系，因此对布氏杆菌病炎症机制的进一步研究具有一定意义，可能成为布氏杆菌病诊疗新的靶点，对疾病早期诊断及改善预后可能具有深远意义。

关键词：布氏杆菌病 机制 炎症因子

【中图分类号】G306 【文献标识码】A 【文章编号】1673-9026（2021）11-02

一、研究背景

布氏杆菌是一种兼性胞内寄生的革兰氏阴性细菌， 分类上为布氏杆菌属。布氏杆菌属有6个种， 即牛种、羊种、猪种、绵羊种、犬种和沙林鼠种， 20个生物型， 中国流行的主要是羊（B.melltensis）、牛（B.abortus）、猪 （B.suis）三种布氏杆菌。[1] 其中最常见的为羊布氏杆菌病， 它也是毒性最强的菌种。[2]由布氏杆菌引起的人畜共患病称为布氏杆菌病（Brucellosis），它通过吸入及破损皮肤直接或间接接触动物或动物制品， 如未经高温消毒的牛奶， 奶制品、及动物血液、体液、尸体及其分泌物、流产胎儿等途径侵入人体引起感染， 感染后可长期持续性存在， 影响人体任何组织、器官、系统， 具有高致残性。

二、流行病学特点

布氏杆菌病流行广泛，在世界200 多个国家中已有160多个国家和地区有人畜布氏杆菌病的存在和流行，其主要流行在地中海、东欧、美国南部和中部、亚洲、非洲地区[6]。据报道，全球每年的实际发病率大约为500万至1250万例。[7]随着动物疫苗接种和乳制品巴氏杀菌措施的改进，在美国和西欧，布鲁氏菌病的发生率有所下降[8];人类感染布氏杆菌的主要途径， 一方面是通过接触病畜， 另一方面是通过接触或食入被布氏杆菌污染的物品及肉奶食品[12]。另外，与个人所从事的职业也密切相关， 饲养牲畜的农民、牧民、屠宰工、制革工、皮毛工、肉食品加工者及兽医的感染率较高[13]。

三.发病机制

布氏杆菌经皮肤黏膜接触传染， 经消化道传染， 也可在空气中形成气溶胶而发生呼吸道传染。[14]布氏杆菌自损伤的皮肤及粘膜或消化道， 呼吸道进入人体后， 首先被吞噬细胞吞噬， 进入淋巴结， 有时可在其中存活并生长繁殖形成感染灶， 约2～3周后可进入血液循环产生菌血症， 继之在网状内皮系统如肝， 脾， 骨髓内生长形成新的感染病灶， 并可多次反复冲破细胞进入血液循环中， 则再一次引起菌血症和临床急性症状[15]。人布氏杆菌病的发病机制复杂，目前尚无明确的定义，大部分学者认为是自身免疫、变态反应、内分泌紊乱、免疫抑制以及免疫耐受因素作用的结果[16];还有一部分学者认为可能是被感染的单核、淋巴细胞能抵抗细胞的凋亡，使得被感染细胞生存时间延长，从而增加感染的机会[17]。研究表明布鲁菌属细胞内寄生的病原微生物，首先侵入专职的吞噬细胞，如巨噬细胞、树突状细胞等，并能在吞噬细胞中存活并生长繁殖，提示该菌具有逃逸吞噬细胞的吞噬杀灭功能和抑制细胞凋亡和细胞免疫的机制，从而引起长期的慢性感染[18];也有研究表明布氏杆菌病的发生发展过程中布氏杆菌的脂多糖和细菌本身可能导致人体的过敏，从而引发全身变态反应，累及多组织、多脏器和多系统[19]。

四.临床表现

临床上以间歇性发热、多汗、关节痛、肝、脾、淋巴结肿大为主要表现，但近年来不典型病例明显增多，某些病例还出现过去少见的胃肠道症状，肺部和神经系统并发症也较前增多，个别病人仅表现为局部症状，如发热伴睾丸肿痛等，[20]临床表现不典型，缺乏特异性，疾病的早期诊治较困难。

五.炎症机制

在宿主中，布氏杆菌主要在巨噬细胞和树突状细胞中存活和复制，操纵宿主细胞囊泡转运途径，并产生一个含有布鲁氏菌的囊泡（BCV）。布鲁氏菌通过virB操纵子编码的IV型分泌系统（T4SS）将效应蛋白传递到宿主细胞质中[22]。宿主使用种系编码的模式识别受体（PRR）（例如TLR（Toll样受体）和NLR（Nod样受体）识别布氏杆菌。这些传感器触发促炎性细胞因子的产生，导致形成1型免疫应答模式，这对于细菌清除和感染控制至关重要[23]。NLRs是可感知不同PAMP和AMPS（危险相关分子模式）的细胞质受体，并通过调节MAPK和NF-κB的信号通路以及参与炎性小体的形成而充当基因表达的调节剂。NLRs在对细胞内病原体的免疫应答中起着至关重要的作用[24]。一些NLRs，如NLRP 1、NLRC4、NLRP 3、NLRP 6、NLRP 12和AIM 2与衔接蛋白ASC和前caspase-1组装成一个多聚复合物，称为炎症小体[25-26]。目前，尚不清楚哪种类型的炎症体在急性布鲁氏菌病中被激活或不被激活，以及它们与炎症细胞因子水平的关系。最近有研究观察到IL-18水平与健康对照相比，急性布鲁氏菌病的表达水平显著增加[27]。NLRP3炎症小体是由核苷酸寡聚化结构域样受体蛋白家族成员NLRP3、凋亡相关斑点样衔接蛋白ASC、半胱氨酸caspase-1组成，其中，NLRP3是重要的胞浆内模式识别受体也是主要炎症介质之一，含C端亮氨酸重复序列、N端蛋白样结构域（PYD结构域）和中间的NACHT结构域。ASC是NLRP3炎症小体的核心组分，含C端胱天蛋白酶活化募集结构域（CARD结构域）和N端热蛋白样结构域（PYD结构域）。CARD结构域可将caspase-1招募至炎症小体，PYD结构域可与NLRP3上的PYD相互作用，从而承担起炎症小体复合物衔接蛋白的作用。caspase-1常以无活性的酶原形式存在于细胞中，NLRP 3可以通过ASC招募caspase-1前体，形成NLRP3炎症小体并在此平台激活caspase-1前体，激活后的caspase-1将IL-18和IL-1β前体剪切成成熟的IL-18和IL-1β，其固有免疫作用。因此，研究caspase-1相关炎症小体与病程早晚相关的表达水平IL-18和IL-1β的有助于解决相关炎症小体在布鲁氏菌病期间激活的问题。在典型炎症小体中，值得研究AIM2、NLRP3和NLRC12的表达水平[28] 。AIM2炎症小体是由AIM2（属于HIN200家族）、ASC和caspase-1组成。AIM2可识别任何来源和大小的细胞质双链DNA，其中包括合成的DNA、牛痘病毒DNA、质粒DNA、细菌DNA以及基因组DNA。AIM2与DNA结合并招募ASC激活caspase-1，相应地，敲除AIM2会取消caspase-1的激活及IL-18和IL-1β的成熟对双链DNA的响应，但其他炎性体激动剂的响应不受影响。NLRP6是第一个被发现的抑制天然免疫反应相关信号通路的NLR蛋白家族成员，其可以抑制NF-κB和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号通路[32]。NLRP6可与Caspase-1和含CARD结构域的 凋亡相关颗粒样蛋白（ apoptosis associated speck-like protein containing CARD，ASC）通过N 端PYD结构域的蛋白-蛋白连接作用组成细胞内多聚蛋白复合物，称为NLRP6炎症复合体，属于炎症小体（inflammasomes）[33]的一种，参与炎症反应免疫应答。NLRP6缺失型小鼠体内的 巨噬细胞在细菌感染时对NF-κB的激活增加，并伴有NF-κB和MAPK依赖性细胞因子、趋化因子分泌增加，免疫细胞数目明显增加，通过激活Toll样受体（TLR），增强NF-κB和MAPK信号转导的活化，说明NLRP6可能在识别病原体后抑制TLR通路，防止炎症扩大[32]。NLRP6在中性粒细胞和T淋巴细胞中的表达最高，其次是巨噬细胞、上皮细胞和树突状细胞。 NLRP6可表达于各种器官的上皮细胞，如膀胱、肾脏、肝脏、肺、十二指肠、回肠、盲肠和结肠等[34]， 也大量存在于人外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMCs）中[35]。在肠道， NLRP6高表达于肌成纤维细胞和肠上皮细胞等非造血细胞，而不是CD45+ 等造血細胞[36]，通过调节肠道菌群组成，维持肠道内环境稳定。NLRP12（也称为Nalp12，Monarch-1和Pypaf 7）是在免疫细胞中表达的NLR成员，其配体未知[29]。NLRP12最初在过表达研究中被描述为caspase-1和NF-κB信号的激活因子[30]。但是，随后的报道显示NLRP12与结肠炎症和肿瘤发生以及宿主对传染病的抵抗有关[29]。Tatiana N. Silveira1等人在小鼠布鲁氏菌病模型中发现表明NLRP12是针对布氏杆菌促炎反应的负调节剂。NLRP12抑制体外分泌IL-12，抑制体外MAPK和NF-κB信号转导，调节布氏杆菌感染后包括caspase-1在内的某些炎症小体成分的表达和IL-1β的分泌。NLRP12 在体内也起着一定的作用，可减弱IFN-γ应答并在宿主对鼠布鲁氏菌病的早期免疫应答中促进宿主易感性。[31]

六.展望

雖然近年来有关人类布氏杆菌病的研究报道有所增加，但与其他常见病、多发病的研究相比，其文献量仍存在很大的差距，目前该病的发病机制及炎症机制尚不完全明了，是否有其他炎症因子参与布氏杆菌病的发病过程目前尚不明确，因此对布氏杆菌病炎症机制的进一步研究具有一定意义。

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