C型凝集素在感染免疫中作用的研究进展

【综述】

C型凝集素（C‑type lectins, CTLs）是一大类含有一个或多个C型凝集素样结构域的蛋白质超家族，目前已相继发现了近1 000种CTLs，依据其种系发生和结构的不同，可分为17个亚型 。CTLs可结合多种内源性与外源性配体，其主要配体是糖复合物；此外，越来越多的研究发现，CTLs亦可识别蛋白质、脂质、无机分子、冰晶等非糖配体 。依据亚细胞定位不同，可将CTLs分为分泌型、膜结合型两大类，膜结合型也称C型凝集素受体（C‑type lectin receptors, CLRs）。CTLs与各种内源性和外源性配体相互作用，参与免疫防御、免疫稳定、免疫监视等重要生理过程，以维持机体稳态 。病原微生物通过病原体相关分子模式（pathogen‑associated molecular patterns, PAMPs）激活机体免疫系统，PAMPs主要是其合成的碳水化合物，如脂多糖、肽聚糖、甘露糖、酵母多糖等。CTLs作为一种重要的模式识别受体（pattern recognition receptor, PRR），在识别微生物PAMPs、抵御微生物感染中发挥着重要作用 。本文主要综述近年来CTLs在感染免疫中作用的研究进展。

无论是参与固有免疫反应的髓系细胞，还是介导适应性免疫反应的淋巴细胞，均表达CTLs。某些CTLs普遍表达于各类免疫细胞，无细胞特异性，如L‑选择素既表达于髓系免疫细胞，介导髓系免疫细胞对内皮细胞的黏附；又表达于淋巴细胞，参与调节淋巴细胞归巢 。也有部分CTLs的表达具有细胞特异性，如树突状细胞、自然杀伤细胞凝集素受体1（dendritic cell, natural killer cell lectin group receptor 1, DNGR1），也称为CLEC9A，特异性地表达在树突状细胞（dendritic cell, DC）前体细胞中，可作为人类CD141+BDCA3+DCs的标志物 。此外，部分CTLs的表达受到机体严格调控，仅在特定细胞状态下表达，如CD69是淋巴细胞和自然杀伤（natural killer, NK）细胞受到刺激后快速表达的一类膜表面分子，CD69+提示细胞处于激活状态 。

CTLs作为一种重要的PRR，在抗微生物免疫中的作用备受关注。CTLs调节机体抗微生物感染免疫反应的机制随免疫细胞的不同而有所区别 。例如，表达于粒细胞表面的树突状细胞相关C型凝集素‑1（dendritic cell‑associated C‑type lectin‑1, dectin 1）可通过非调理素识别作用结合胞外病原体并将其束缚于粒细胞表面，同时激活胞内相关信号通路，触发肌动蛋白依赖的吞噬作用，促进吞噬体形成 。而表达于髓系细胞表面的CLRs与病原体结合后，可触发还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶依赖的呼吸爆发，促进细胞形成中性粒细胞胞外诱捕网络（neutrophil extracellular traps, NETs）等重要的抗病原微生物机制，实现杀灭病原微生物的作用 。

此外，CLRs激活可以诱导各类炎症因子和趋化因子的表达，还能通过调节花生四烯酸代谢，产生具有免疫调节功能的脂质（类花生酸类物质等）。CLRs激活还可通过直接或间接作用激活核苷酸寡聚化结构域样受体热蛋白结构域相关蛋白3、核苷酸寡聚化结构域样受体家族半胱天冬酶募集结构域蛋白、半胱氨酸天冬氨酸特异蛋白酶‑8炎性小体，诱导免疫细胞产生IL‑1β、IL‑18等炎症因子 。DC表面的CLRs结合配体后，可促进细胞表达共刺激分子，增强向CD4⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞递呈抗原的能力，从而调节适应性免疫反应。淋巴细胞表面的CLRs识别配体后，能促进细胞产生促炎因子，同时增强淋巴细胞结合靶细胞上的主要组织相容性复合体Ⅰ（major histocompatibility complex Ⅰ, MHC Ⅰ）或MHC Ⅰ类分子的能力，诱发炎症和细胞毒性反应 。

目前已发现多种CTLs参与抗细菌免疫。大多数研究CTLs在抗细菌免疫中作用的实验以分枝杆菌感染作为模型，分枝杆菌的细胞壁以糖类和脂类为主，这些细胞壁中的物质作为PAMPs为CTLs所识别。目前已证实的参与抗细菌免疫反应的CTLs与其识别配体有：巨噬细胞诱导的C型凝集素、巨噬细胞C型凝集素（macrophage C‑type lectin, MCL）识别海藻糖二霉菌酸酯，DC免疫激活受体1可识别磷脂酰肌醇甘露糖苷，树突状细胞相关C型凝集素‑2（dendritic cell‑associated C‑type lectin‑2，dectin 2）和树突状细胞特异性细胞间黏附分子3结合非整合素（dendritic cell‑specific intercellular adhesion molecule‑3‑grabbing non integrin, DC‑SIGN，小鼠的同源物被称为SIGNR3）可识别甘露糖封端的脂阿拉伯甘露聚糖 。这些糖脂通过胱天蛋白酶募集域蛋白9（caspase recruitment domain containing protein 9, CARD9）信号通路诱导髓系细胞产生抗细菌炎症反应。各类CTLs配体的刺激效应和促进T细胞免疫反应的作用提示其可作为免疫佐剂应用 。

虽然体外实验证实了CTLs可以通过识别分枝杆菌的致病分子或完整的分枝杆菌产生强烈免疫反应，但各类CTLs在分枝杆菌感染中的特定作用还有待进一步研究阐明。不管是人类基因组学的研究还是应用各类CTLs敲除小鼠进行实验，都未能证实某一特定的CTLs在抗细菌反应中的必要作用，这表明多种CTLs都能识别分枝杆菌 。但MCL是唯一例外，一项队列研究证实了MCL介导的吞噬功能在小鼠和人类抗结核分枝杆菌感染中发挥必不可少的保护作用 。此外，CTLs还具有间接调节抗分枝杆菌免疫反应的作用，例如DC免疫受体识别细菌抗原激活后，维持DC持续产生Ⅰ型干扰素，对于调节分枝杆菌感染后的机体免疫反应具有重要作用 。

除分枝杆菌外，CTLs亦参与多种细菌感染的免疫调控。例如在肺炎链球菌和肺炎克雷伯菌感染中，巨噬细胞诱导的C型凝集素受体敲除的小鼠清除细菌的能力降低，更容易出现炎症反应失控 。单核细胞增多性李斯特菌感染时，C型凝集素结构域家族5成员A通过调节NETs形成、活性氧物质和促炎因子的产生而发挥保护作用 。此外，CTLs还有间接抗细菌免疫的作用，如分泌型CTLs表面活性蛋白A通过抑制致病性大肠杆菌的生长及其对尿路上皮细胞的黏附从而产生抗菌作用 。

CTLs也能调节胃肠道微生物菌群、影响肠道稳态，并影响炎症性肠病的发展 。全基因组分析揭示了可影响肠道微生物菌群组成、功能的宿主基因座，其中就包括编码CTLs的基因座 。在炎症性肠病模型中发现，dectin 1识别食物中的β‑葡聚糖后产生抗菌肽，抑制肠道细菌生长，从而抑制肠道细菌（乳杆菌属）诱导分化的调节性T细胞数量，加重肠道炎症 。SIGNR3通过与细菌表层蛋白A的直接相互作用产生减轻炎症、保护肠黏膜屏障的效应 。DC‑SIGN可识别胃内幽门螺杆菌中的岩藻糖特异性碳水化合物，启动T2细胞介导的免疫反应、减轻炎症 。CTLs再生基因蛋白家族在识别革兰阳性菌体上的配体后，形成细胞膜孔道，产生杀菌作用，从而避免了肠道上皮细胞与肠道细菌的直接接触，介导了机体对共生细菌的免疫耐受 。

正常细胞受病毒感染后，其表面的MHC Ⅰ或MHC Ⅰ类分子会发生改变，NK细胞可通过识别这些变化，启动细胞毒性反应，杀伤这些被感染细胞，发挥抗病毒作用 。在此过程中，NK细胞表达的CTLs发挥了关键作用。如识别MHC Ⅰ类分子的自然杀伤细胞活化性受体（natural killer cell group 2D, NKG2D）正是NK细胞表达的一种CLR。正常细胞通过组蛋白去乙酰化酶抑制NKG2D配体的转录表达。但细胞感染病毒（如疱疹病毒）后，病毒可编码组蛋白去乙酰化酶抑制剂，从而诱导NKG2D配体（如ULBP1）的转录表达，其与NKG2D结合后，竞争性抑制NKG2D识别感染病毒的细胞表达的MHC Ⅰ类分子 。

髓系细胞表达的CTLs在抗病毒免疫反应中同样发挥着重要的保护作用。髓系细胞通过CTLs识别病毒糖蛋白后，一方面直接摄取、降解病毒颗粒，另一方面启动适应性免疫应答。如朗格汉斯细胞通过朗格汉斯细胞特异性C型凝集素受体（langerin，也称为CD207）识别人体免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus, HIV）糖蛋白后摄取病毒，并通过三结构域蛋白5α依赖性自噬途径降解病毒；同时将病毒抗原呈递至DC，并诱导细胞毒性T细胞反应，发挥抗HIV效应 。当然，并不是所有CTLs在病毒感染时都直接发挥保护作用，如基孔肯雅热病毒感染时，CTLs通过DC免疫受体抑制过度的炎症反应，间接起到保护作用 。

此外，病毒感染时CTLs所发挥的作用也并不都是有利的，也可能对机体产生负面影响。如HIV感染时，DC通过其表达的DC‑SIGN识别、吞噬HIV，导致病毒在DC内繁殖并播散、转染至CD4+ T细胞 。同时，DC‑SIGN激活后会阻碍DC自身的成熟、胞内的Toll样受体通路信号转导、维甲酸诱导基因Ⅰ样受体的激活等重要细胞功能。此外，研究证实CTLs同样参与了当前在全世界范围内流行的新型冠状病毒肺炎的发病，其病原体严重急性呼吸综合征冠状病毒2表面的S蛋白可以与DC表面的DC‑SIGN受体相结合，从而侵入DC，造成DC焦亡，释放PAMPs、损伤相关分子模式，进一步促进机体炎症反应，促使“炎症因子风暴”的产生 。

有关CTLs最早的研究是其在抗真菌免疫反应中的作用。真菌的细胞壁富含的葡聚糖、甘露聚糖和壳多糖等多糖复合物是CTLs的良好配体。CTLs或下游信号分子发生变异，将增加宿主对真菌感染的易感性。如信号转导因子CARD9功能缺陷的人或小鼠均易罹患严重的皮肤、黏膜、甚至神经系统的真菌感染 。

除CARD9外，近年的研究还揭示了多个介导CTLs信号通路中的重要信号分子。西塔斯B细胞淋巴瘤谱系b蛋白（一种E3泛素连接酶）在机体启动抗真菌免疫反应后，通过降解dectin 1、dectin 2和脾酪氨酸激酶抑制机体过度的免疫反应，从而产生保护机体的效应 。CD23是表达于巨噬细胞、DC的一类CTLs，可结合β‑葡聚糖和α‑甘露聚糖，而c‑Jun氨基末端激酶通过抑制CD23的表达减少CD23介导的一氧化氮产生而抑制机体免疫反应 。此外，泛素连接酶三结构域蛋白通过促进CARD9的C‑末端泛素化，增强CARD9的活性，从而增强机体免疫反应 。通常认为，含有SH2结构的5肌醇磷酸酶‑1、含有SH2结构域酪氨酸磷酸化酶通过去磷酸化，抑制CTLs介导的信号转导，抑制机体免疫反应 ，但Deng等 的研究发现，含SH2结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶2仅作为支架蛋白募集脾酪氨酸激酶，促进CTLs介导的信号转导，加强机体抗真菌免疫反应。

研究发现，白色念珠菌感染时dectin 1在全身炎症反应中诱导产生髓源抑制性细胞发挥关键作用，且对于胃肠道中真菌特异性CD4+ T细胞的发育也至关重要 。此外，其他CTLs，如甘露糖结合凝集素也协同参与调节机体对肠道真菌的免疫反应、维持肠内稳态、调节炎症性肠病的严重程度。真菌的不同致病形态影响组织产生特异性抗真菌免疫反应的机制。例如，白色念珠菌酵母态感染时，宿主依赖于CTLs介导的T细胞分化产生免疫反应；而菌丝态感染时不依赖于CTLs 。近期研究发现，中性粒细胞可直接识别并吞噬体积小的致病原，释放NETs杀伤体积大的致病原。dectin 1可介导中性粒细胞的吞噬作用，同时可限制中性粒细胞弹性蛋白酶的核转位，减少NETs过多形成。但曲霉菌菌丝感染依赖于dectin 2诱导产生浆细胞样DC、形成细胞外“陷阱”，而不依赖于dectin 1 。此外，近期研究还发现，识别1，8‑二羟基萘黑色素C型凝集素受体通过识别曲霉菌和其他真菌中的1，8‑二羟基萘黑色素激发机体对曲霉菌免疫 。

目前未能明确宿主因素、真菌病原体物种的多样性如何影响CTLs、影响宿主发病，以及CTLs与其他PRR之间的相互作用。深入研究CTLs在真菌感染中识别的受体及其作用机制有望为治疗真菌感染提供新的靶点。

CTLs作为一大类可以识别不同配体的蛋白质超家族，在介导机体抗微生物感染免疫反应中居于重要地位。近年来有关CTLs的研究进一步揭示了其调节固有免疫和适应性免疫、维持免疫稳态的机制，这为预防、诊断、治疗疾病提供了新的靶点和思路。但是CTLs与其他PRR如何相互作用、如何调控CTLs介导的信号转导通路等还有待进一步研究。