摘要巨噬细胞的进化使其成为机体发育与免疫调节过程中的核心细胞其功能涵盖机体形态塑造、凋亡细胞清除及病原体吞噬等多个方面。细胞因子是一类能够介导免疫细胞与非免疫细胞间信息交流的小分子可溶性蛋白而丰富的细胞因子谱正是巨噬细胞作为先天免疫系统哨兵、衔接先天免疫与适应性免疫的核心基础。细胞因子可与其他介质协同作用调控巨噬细胞向促炎的“经典活化”表型或抗炎的“选择性活化”表型转化。细胞因子分泌失衡常与慢性炎症、过敏等多种疾病的发生发展相关。巨噬细胞通过时空精准调控的通路释放细胞因子从分子层面来看这些胞吐分泌通路由多蛋白复合物介导负责将细胞因子从合成位点转运至胞外释放位点。2013年诺贝尔生理学或医学奖所表彰的、于酵母中发现的囊泡转运蛋白参与调控细胞器融合过程进而完成细胞因子的释放。本文系统综述了巨噬细胞分泌细胞因子的核心功能总结了其释放机制并探讨了特定病原体如何劫持细胞因子释放过程以实现自身存活。一、引言细胞因子与巨噬细胞巨噬细胞是一类广泛分布于机体各组织中的先天免疫吞噬细胞。俄罗斯科学家伊利亚·梅奇尼科夫Elie Metchnikoff因在免疫学领域的开创性研究获得1908年诺贝尔生理学或医学奖他观察到海星幼虫受损后一类细胞会迁移至伤口部位且该类细胞能够吞噬幼虫消化道内的颗粒物质遂将其命名为吞噬细胞后归类为白细胞确立了其作为机体抵御感染第一道防线的重要作用。1924年阿朔夫Aschoff提出“巨噬细胞”这一概念指代网状内皮系统中由单核细胞、巨噬细胞、组织细胞以及成纤维细胞、内皮细胞和网状细胞组成的细胞群体。1969年后单核吞噬细胞系统Mononuclear Phagocyte System, MPS概念取代了网状内皮系统。单核吞噬细胞系统起源于骨髓造血干细胞由骨髓内的前单核细胞、外周血中的单核细胞以及迁移至全身各组织部位的巨噬细胞和树突状细胞DC共同构成其核心功能包括吞噬清除病原体及衰老损伤细胞、呈递抗原以启动免疫应答、参与免疫调节等。绝大多数巨噬细胞来源于骨髓前体细胞分化形成的单核细胞骨髓粒细胞-单核细胞系干细胞在粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子GM-CSF、白细胞介素-3IL-3等细胞因子的作用下分化为单核细胞这一过程伴随着细胞因子特异性膜受体的表达。单核细胞在骨髓内停留时间不足24小时即进入血液循环健康成人外周血中循环单核细胞的半衰期约为70小时占白细胞总数的1%~6%。单核细胞穿过毛细血管壁进入结缔组织后会进一步分化为巨噬细胞在此过程中细胞体积可增大5~10倍细胞器的数量与复杂程度显著提升吞噬能力也随之增强。值得注意的是朗格汉斯细胞、脑小胶质细胞等部分巨噬细胞并非由单核细胞分化而来其起源具有特殊性。巨噬细胞的核心功能是吞噬入侵机体的异物包括微生物、颗粒物质等、清除凋亡细胞并通过消化组织废物实现营养物质的循环利用因此在免疫防御、机体发育及组织稳态维持中均发挥着不可或缺的作用。巨噬细胞在生理状态下通常处于静息状态而在免疫应答过程中可被多种刺激信号激活。吞噬作用可为巨噬细胞提供初始抗原刺激其中辅助性T细胞分泌的细胞因子尤其是干扰素-γIFN-γ是强效的巨噬细胞激活剂。此外巨噬细胞还具备趋化能力即能够受特定分子的吸引而向其定向迁移。除吞噬功能外巨噬细胞还是炎症反应的核心调控者作为首批接触病原体的细胞启动抗感染免疫应答这一特性与其表面的toll样受体、清道夫受体具有广谱配体特异性密切相关这些受体可识别凝集素、脂蛋白、蛋白质、寡核苷酸、多糖等多种分子。巨噬细胞膜上表达主要组织相容性复合体Ⅱ类分子MHC Ⅱ能够向淋巴细胞呈递抗原吞噬微生物后其抗原被加工处理并展示于细胞膜表面进而被辅助性T细胞识别T细胞随后释放细胞因子激活B细胞活化的B细胞分泌针对该抗原的特异性抗体抗体与微生物或感染细胞表面的抗原结合形成抗体复合物可被巨噬细胞高效吞噬清除。细胞因子与趋化因子是与激素、神经递质同等重要的强效信号分子属于低分子量蛋白主要由免疫细胞产生于20世纪60~70年代被发现目前已知种类超过100种。细胞因子调控局部与全身炎症反应、细胞增殖、代谢、趋化、组织修复等多种生理过程在果蝇、蜥蜴等低等生物中类细胞因子分子也参与宿主防御与体温稳态调控。细胞因子的核心功能是调控炎症反应在健康与疾病状态下的免疫应答中均发挥关键作用根据功能可分为促炎细胞因子与抗炎细胞因子两大类。每种细胞因子均结合特定的细胞表面受体进而启动细胞内信号级联反应调控多个基因及其转录因子的表达最终诱导其他细胞因子的合成、上调膜表面受体数量或抑制自身效应的发挥。不同细胞因子受不同刺激信号诱导分泌对靶细胞可产生激动、协同或拮抗作用其生物学特性包括功能冗余性不同细胞因子具有相似功能、多效性可作用于多种靶细胞且同一细胞可表达多种细胞因子受体因此难以简单界定单一细胞因子的具体效应。根据作用范围细胞因子可分为三类旁分泌作用于分泌位点邻近的细胞、自分泌作用于分泌细胞自身、内分泌作用于远端组织。多数细胞因子的半衰期较短主要以自分泌、旁分泌方式在局部发挥作用仅有促红细胞生成素EPO、转化生长因子-βTGF-β、单核细胞集落刺激因子M-CSF等少数细胞因子可通过血液实现远距离作用。细胞因子主要由巨噬细胞、淋巴细胞产生同时也可由多形核白细胞、内皮细胞、上皮细胞、脂肪细胞与结缔组织细胞分泌。细胞因子是巨噬细胞发挥功能的核心介质介导有效免疫应答的启动、衔接先天免疫与适应性免疫、调控巨噬细胞所处的微环境。根据来源与所处微环境的不同巨噬细胞可分为多种亚群依据活化状态可分为经典活化巨噬细胞与选择性活化巨噬细胞二者分泌的细胞因子谱与功能存在显著差异。细胞因子的分泌过程受细胞器间物质交换、囊泡转运与细胞骨架重排的精密调控其中可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子结合蛋白受体SNARE家族、突触结合蛋白Syt等原本调控神经递质释放的蛋白对细胞因子分泌的时空调控至关重要在免疫细胞中参与细胞因子的转运、细胞迁移与吞噬等过程。本文将阐述巨噬细胞分泌细胞因子的具体功能总结其释放机制与分泌细胞类型并以病原体调控细胞因子的实例为切入点说明巨噬细胞细胞因子在健康与疾病中的重要意义。二、巨噬细胞细胞因子谱一促炎细胞因子巨噬细胞受到炎症刺激后会分泌肿瘤坏死因子TNF、IL-1、IL-6、IL-8、IL-12等促炎细胞因子其中单核细胞与巨噬细胞是这类细胞因子的主要来源活化的淋巴细胞、内皮细胞、成纤维细胞也可分泌少量促炎细胞因子。与此同时巨噬细胞还会释放趋化因子、白三烯、前列腺素与补体分子这些物质与促炎细胞因子协同作用可增加血管通透性、招募炎症细胞除产生局部炎症效应外还可引发发热、诱导急性炎症反应蛋白合成等全身效应。适量的促炎细胞因子对宿主具有保护作用而分泌失调则会产生毒性效应过量的IL-1β与TNF可引发脓毒性休克、多器官衰竭等严重的全身急性炎症反应。肿瘤坏死因子TNFTNF旧称TNF-α是一种由185个氨基酸组成的糖蛋白最初因具有诱导特定肿瘤坏死的作用被发现可激活免疫应答的急性期是强效致热原也是机体应对病原体时首批释放的细胞因子之一可作用于全身多个器官是脓毒性休克发生的核心介质。其具体作用如下中枢层面在下丘脑水平刺激促肾上腺皮质激素释放激素的分泌同时抑制食欲、诱导发热肝脏层面上调C反应蛋白等急性炎症反应蛋白的合成血管层面诱导血管扩张、增加血管通透性促进淋巴细胞、中性粒细胞、单核细胞向炎症部位浸润调控趋化因子释放以招募更多炎症细胞与IL-17协同作用诱导中性粒细胞趋化因子CXCL1、CXCL2、CXCL5的表达同时上调细胞黏附分子的表达促进细胞迁移。TNF的过量分泌与炎症性肠病、银屑病、类风湿关节炎、哮喘、癌症、感染性疾病及自身免疫病密切相关目前临床上已采用中和性单克隆抗体治疗此类相关疾病。在巨噬细胞中TNF通过组成型分泌通路释放其转运机制是所有细胞因子中研究最为清晰的TNF在内质网合成后SNARE蛋白Stx6、Stx7、Vti1b介导含TNF的囊泡从高尔基体与VAMP3⁺循环内体融合Stx4/SNAP23/VAMP3复合物协助TNF从循环内体转运至细胞膜调控细胞骨架重塑的Rho1、Cdc42蛋白参与TNF从循环内体到细胞膜的转运过程脂多糖LPS可上调与TNF转运相关的囊泡蛋白表达成熟的TNF从细胞膜释放时需要TNF转化酶TACE切割膜结合前体。吞噬作用需要多个细胞器参与膜胞吐过程该过程也参与TNF的分泌且TNF不仅可在细胞膜上分泌还可在吞噬杯处极性释放实现吞噬病原体与快速释放细胞因子的同步进行。Syt XI是TNF分泌的负调控因子定位于巨噬细胞的循环内体与溶酶体其无法结合Ca²⁺进而抑制囊泡融合敲低Syt XI可使LPS激活的巨噬细胞释放更多的TNF与IL-6而过表达Syt XI则会产生相反效果其作用机制可能与SNARE复合物的相互作用有关。白细胞介素-1IL-1IL-1包括IL-1α、IL-1β与IL-1受体拮抗剂IL-1Ra三种形式其中IL-1α与IL-1β均为强效促炎因子二者结合同一IL-1受体IL-1R但氨基酸同源性仅为25%。与TNF类似IL-1β是内源性致热原在感染、损伤、应激等情况下的免疫应答早期合成并释放其主要来源为单核细胞、巨噬细胞NK细胞、B细胞、树突状细胞、成纤维细胞、上皮细胞也可产生少量IL-1β。在炎症反应中IL-1β可刺激肝脏合成急性相蛋白作用于中枢神经系统诱导发热与前列腺素分泌诱导肥大细胞释放组胺引发血管扩张与局部炎症对粒细胞具有趋化作用促进CD4⁺T细胞增殖分化上调白细胞与内皮细胞黏附分子的表达同时还可正向调控自身编码基因的表达。IL-1Ra可竞争性结合IL-1R从而阻断IL-1α/IL-1β的促炎效应其通过经典分泌通路释放。在活化的巨噬细胞中IL-1α可从头合成后主动分泌或由凋亡细胞被动释放也可在细胞内发挥作用并作为转录因子IL-1β以无信号肽前体的形式合成需要炎症小体激活的半胱天冬酶-1caspase-1进行切割才能激活自噬过程在其释放中发挥关键作用。自噬是真核生物中高度保守的过程可将细胞质、异常或受损的细胞器包裹于双层膜囊泡自噬体中转运至酸性区室并经水解酶降解实现物质循环同时介导IL-1β、IL-18等无信号肽蛋白的非经典分泌。IL-1β的转运需要自噬蛋白Atg5、高尔基体蛋白GRASP55与Rab8a的参与腹腔巨噬细胞中IL-1β通过膜转运蛋白释放敲低ABC转运蛋白可抑制其分泌含P2X7R的多泡体胞吐过程也参与IL-1β的释放这体现了巨噬细胞应对炎症刺激时高效的分泌机制。白细胞介素-6IL-6IL-6是一种具有多效性的细胞因子兼具促炎与抗炎功能参与免疫调节、组织修复与代谢调控等过程可促进B细胞分化为浆细胞、激活细胞毒性T细胞、调控骨稳态与克罗恩病、类风湿关节炎等疾病相关。作为内源性致热原IL-6可诱导发热与肝脏急性相蛋白的合成。其具体效应如下促炎效应通过可溶性IL-6受体结合gp130跨膜信号转导分子实现阻断gp130可缓解脓毒症小鼠的全身炎症反应并降低死亡率同时还可招募单核细胞、维持Th17细胞存活、抑制T细胞凋亡与调节性T细胞Treg发育抗炎效应通过经典通路结合仅少数细胞表达的IL-6受体实现IL-6⁻/⁻小鼠会出现肝脂肪变性、胰岛素抵抗与肝脏炎症经典信号通路还可抑制细胞凋亡、促进肠上皮细胞再生。IL-6是可溶性细胞因子在内质网合成无需膜结合前体的加工过程LPS刺激巨噬细胞4小时后IL-6会在高尔基体中积累随后从高尔基体以管泡状载体的形式释放其可与TNF共定位但分属不同的亚区室高尔基体后的转运过程依赖Stx6、Vti1b与循环内体VAMP3形成的SNARE复合物敲低或过表达该复合物可分别降低或增加IL-6的释放Syt XI可能通过调控SNARE复合物的形成负向调节IL-6的分泌且IL-6不会在吞噬杯处分泌。白细胞介素-12IL-12IL-12主要由单核细胞、巨噬细胞与抗原呈递细胞分泌是机体抵御感染与癌症的关键因子其由p35与p40亚基组成异二聚体p40基因缺失的患者易并发多重细菌感染。IL-12通过刺激Th1细胞介导细胞免疫与TNF等促炎因子协同诱导IFN-γ分泌增强NK细胞与CD8⁺T细胞的毒性还可通过IFN-γ上调抗血管生成趋化因子CXCL10的表达抑制血管生成因此成为自身免疫病与癌症的潜在治疗靶点。IL-12的亚基在内质网结合并经糖基化修饰后转运至细胞膜释放巨噬细胞中高尔基体后的转运机制目前尚未明确推测与TNF、IL-6的转运机制相似在中性粒细胞中VAMP2、VAMP7、Stx2、Stx6、SNAP23等SNARE蛋白定位于含IL-12的分泌颗粒巨噬细胞虽无此类分泌颗粒但可能利用同类SNARE复合物实现IL-12的转运淋巴细胞中IL-12的极性分泌依赖Cdc42蛋白该蛋白也参与调控TNF向细胞膜的释放提示IL-12可能与TNF在巨噬细胞吞噬体处实现极性共释放。白细胞介素-18IL-18IL-18属于IL-1家族可诱导IFN-γ分泌与IL-12协同作用激活T细胞与NK细胞尽管其信号通路与IL-1β相似但无致热活性甚至可减弱IL-1β诱导的发热反应其原因在于IL-18通过MAPK p38通路传递信号而非IL-1β所依赖的NF-κB通路。IL-18的转运过程与IL-1β相似分泌性自噬是其释放的主要方式。白细胞介素-23IL-23IL-23可诱导IFN-γ分泌与T细胞活化参与银屑病、精神分裂症等多种疾病的发生其与IL-12结构相似、均具有促炎功能二者共享IL-12p40亚基且信号通路相近与IL-12不同的是IL-23可上调IL-10的分泌诱导活化的初始T细胞合成IL-17。白细胞介素-27IL-27IL-27属于IL-12家族由p28与EB病毒诱导基因3亚基组成与TNF类似在LPS与IFN-γ刺激的单核细胞、巨噬细胞中早期表达其受体敲除的小鼠因IFN-γ分泌缺陷对细菌与寄生虫感染的易感性显著增加。IL-27可通过诱导IFN-γ促进初始T细胞向Th1细胞分化同时抑制Th17细胞分化兼具促炎与抗炎功能其受体缺陷小鼠自身免疫性脑脊髓炎的易感性增加且伴随Th17细胞水平升高这一现象体现了炎症反应的精准调控机制。二抗炎细胞因子白细胞介素-10IL-10IL-10是一种35kD的细胞因子于1989年被发现主要由活化的巨噬细胞、B细胞、T细胞分泌其核心功能是抑制巨噬细胞活化减少TNF、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、GM-CSF等促炎因子的分泌下调活化巨噬细胞表面MHC Ⅱ的表达强效抑制抗原呈递过程抑制Th1细胞与NK细胞分泌IFN-γ同时促进B细胞增殖分化与IgG分泌。IL-10可降低巨噬细胞的杀菌活性减弱其对IFN-γ的应答能力小鼠实验表明阻断IL-10会导致TNF、IL-6水平升高而外源性IL-10可提高小鼠的生存率、降低炎症因子水平IL-10水平降低与炎症性肠病等胃肠道疾病密切相关目前重组IL-10已应用于部分相关疾病的治疗。IL-10的转运释放机制与TNF、IL-6相似其从高尔基体管泡状载体可与p230/golgin-245结合与TNF共转运或与golgin-97结合释放高尔基体相关的PI3K p110δ亚型正向调控其释放含IL-10的囊泡转运至循环内体后经VAMP3、Rab11调控转运至细胞膜此外IL-10还可通过载脂蛋白E标记的囊泡直接从高尔基体转运至细胞膜无需依赖循环内体。转化生长因子-βTGF-βTGF-β与IL-10同为强效抗炎细胞因子可作用于多种靶细胞拮抗TNF、IL-1β、IL-2、IL-12等促炎因子的炎症效应强效抑制Th1、Th2细胞的活性促进Treg细胞的维持与功能发挥。免疫系统中优势表达的TGF-β1亚型敲除小鼠会出现严重的多器官炎症并在出生后4周内死亡这一现象充分体现了TGF-β在免疫稳态调控中的关键作用。此外TGF-β还参与造血、胚胎发育、组织再生、细胞增殖与分化等多种生理过程。TGF-β以前体形式合成经信号肽引导进入内质网需要弗林蛋白酶在内质网或胞外进行切割激活其分泌机制目前尚未明确推测其高尔基体后通路与TNF、IL-6、IL-10的转运机制相似。三趋化因子趋化因子是一类肝素结合型细胞因子家族通过趋化作用引导细胞定向迁移是免疫监视过程中引导免疫细胞定向募集的核心分子部分趋化因子还参与发育过程中的血管生成、细胞分化引导等过程。在炎症反应中多种先天与适应性免疫细胞均可释放趋化因子其分泌常由TNF、IL-6、IL-1β等促炎因子诱导。巨噬细胞分泌的主要趋化因子如下CXCL1与CXCL2MIP-2α二者氨基酸同源性达90%主要由单核细胞、巨噬细胞分泌可招募中性粒细胞与造血干细胞同时具有血管生成活性能够促进黑色素瘤等肿瘤的发展。CCL5RANTES属于炎症趋化因子可招募T细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞、树突状细胞至炎症部位激活NK细胞使其成为趋化因子激活杀伤细胞CHAK同时促进肿瘤的发生与转移。CCL5在内质网合成后转运至高尔基体再经分泌过程释放分泌载体膜蛋白SCAMP5调控其高尔基体后转运至细胞膜离子霉素刺激巨噬细胞可诱导SCAMP5转位至细胞膜与Syt Ⅰ、Ⅱ相互作用进而结合各类SNARE蛋白参与其分泌调控。CXCL8IL-8是强效中性粒细胞趋化因子可诱导中性粒细胞脱颗粒与形态改变巨噬细胞是抗原刺激后首批释放CXCL8的细胞角质形成细胞、内皮细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞也可响应刺激分泌CXCL8其与银屑病、克罗恩病、癌症等炎症疾病密切相关。CXCL9MIG即γ干扰素诱导单核因子可强效招募T细胞至炎症部位介导炎症与组织损伤修复所需的细胞募集同时抑制血管生成具有抗肿瘤与抗转移效应。CXCL10IP-10即γ干扰素诱导蛋白10主要由单核细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞分泌可招募T细胞、NK细胞、树突状细胞具有强效抗肿瘤活性。CXCL11IP-9属于干扰素诱导型趋化因子其招募T细胞的能力强于CXCL9、CXCL10同时可抑制血管生成与肿瘤形成。三、选择性活化巨噬细胞及其细胞因子巨噬细胞所处的微环境会为其提供多样化的信号这些信号可差异性地引导巨噬细胞向经典活化型M1或选择性活化型M2a、M2b、M2c极化图1。极化信号来源广泛包括凋亡细胞、激素、免疫复合物或由淋巴细胞及其他细胞分泌的细胞因子。初始单核细胞或募集而来的巨噬细胞接触Th1型细胞因子IFN-γ、TNF或LPS时会向M1型极化。这类巨噬细胞会大量分泌促炎细胞因子包括TNF、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23并促进Th1淋巴细胞分化。此外M1型巨噬细胞可高水平分泌活性氧ROS与活性氮RNS合成并释放诱导型一氧化氮合酶iNOS推动精氨酸代谢为一氧化氮和瓜氨酸。因此M1型巨噬细胞可营造强效杀菌微环境介导病原体与肿瘤细胞的清除。同时M1型巨噬细胞分泌的趋化因子有助于募集NK细胞与Th1细胞增强免疫应答。与之形成鲜明对比的是单核细胞接触IL-4与IL-13或经其处理后会极化为M2a表型。这类巨噬细胞表达一系列特定趋化因子可促进Th2细胞、嗜酸性粒细胞与嗜碱性粒细胞向炎症部位聚集。M2b型巨噬细胞由LPS、免疫复合物、凋亡细胞与IL-1Ra联合诱导产生。它们可高水平分泌IL-10同时也会分泌TNF、IL-6等促炎因子并表达iNOS。通过分泌特定趋化因子M2b型巨噬细胞还可促进嗜酸性粒细胞与调节性T细胞Tregs募集进而推动Th2型免疫应答的发生。M2c型巨噬细胞由IL-10、TGF-β与糖皮质激素联合诱导产生。这类巨噬细胞分泌IL-10与TGF-β两种免疫抑制性细胞因子可促进Th2淋巴细胞与Tregs分化同时高表达精氨酸酶介导组织再生与血管生成(8, 87)。M2c型巨噬细胞诱导Treg的能力使其在保护器官免受炎性浸润损伤方面比M2a型巨噬细胞更具优势。巨噬细胞的极化偏向具有可逆性。例如M1型巨噬细胞在接触凋亡细胞后可转化为M2型巨噬细胞。图1. 单核细胞可分化为表型截然不同的巨噬细胞。在遭遇不同刺激后单核细胞会分化为高杀菌活性的巨噬细胞M1或免疫抑制性巨噬细胞M2。刺激物种类多样既包括微生物物质也包括特定组织微环境所提供的生化信号。许多决定巨噬细胞表型偏向的细胞因子由周围的淋巴细胞或其他非免疫细胞提供。不同亚型巨噬细胞所释放的细胞因子与趋化因子谱差异显著这些分子既可促进炎症、有时造成组织损伤也可介导创面愈合与组织修复。已知M1型巨噬细胞具有抑瘤作用而M2型巨噬细胞通常具有促瘤效应。需要特别强调的是巨噬细胞的表型偏向是一个连续谱且具有可逆性。M1/M2巨噬细胞参与感染性疾病与癌症的发生发展蠕虫来源的分子可诱导巨噬细胞向M2型极化其分泌的细胞因子与Th2型应答共同介导免疫抑制从而促进寄生虫存活肿瘤相关巨噬细胞TAMs对肿瘤的作用具有双向性在结直肠癌中TAMs呈促炎表型介导Th1型抗肿瘤应答而在多数肿瘤中TAMs呈M2样表型通过分泌免疫抑制因子促进肿瘤生长与转移具体表现为分泌VEGF、PDGF、TGF-β促进血管与淋巴管生成分泌基质金属蛋白酶9MMP9促进肿瘤侵袭同时通过分泌IL-10、TGF-β抑制细胞毒性T细胞与NK细胞的活性诱导更多M2样TAMs浸润肿瘤组织。基于选择性活化巨噬细胞与细胞因子在疾病中的作用靶向调控巨噬细胞表型已成为一种重要的免疫治疗策略例如利用蠕虫来源分子改善结肠炎相关巨噬细胞的促炎细胞因子谱从而缓解炎症反应。四、病原体如何干扰巨噬细胞的细胞因子分泌病原体与宿主之间经过数百万年的进化博弈形成了多种多样的适应机制使病原体能够抵御宿主发起的防御反应。其中多种机制赋予病原体免疫逃逸能力使其得以逃避宿主清除并大量增殖。胞内和胞外寄生虫均已进化出相关策略不仅能规避或耐受宿主的免疫应答还能利用宿主免疫系统为自身生存与繁殖提供便利。上调或下调巨噬细胞细胞因子的生成与释放可对宿主免疫应答产生深远影响。多种病原体的毒力因子均以免疫系统中的这些关键分子为作用靶点。以下通过具体实例阐述特定病原体如何根据自身生存需求异常调控细胞因子分泌以助力其存活与播散。一溃疡分枝杆菌利用分枝杆菌内酯抑制细胞因子合成分枝杆菌是一类胞内致病菌可引发多种难治性人类疾病其特殊的细胞壁结构使其对抗生素与宿主先天防御机制具有高度耐药性。溃疡分枝杆菌是布鲁里溃疡的致病菌可引发无痛性深度坏死性溃疡导致残疾、畸形与功能障碍是全球第三大分枝杆菌病高发于湿热地区。溃疡分枝杆菌可分泌大环内酯毒素分枝杆菌内酯该毒素具有强细胞毒性与免疫抑制活性可在无明显急性炎症反应的情况下造成广泛组织损伤单独注射该毒素即可模拟感染所致的溃疡症状。与其他分枝杆菌不同溃疡分枝杆菌多以胞外形式存在其原因在于分枝杆菌内酯可抑制巨噬细胞的吞噬作用、阻碍吞噬溶酶体成熟同时抑制巨噬细胞多种细胞因子与趋化因子的合成与释放且其作用仅发生在转录后水平不影响促炎因子mRNA的翻译过程但可阻断TNF等蛋白向内质网的转运导致非糖基化TNF在细胞质中积累并被蛋白酶体降解进而抑制17种以上细胞因子、趋化因子与炎症介质的释放严重阻碍宿主免疫应答的启动为病原体的存活提供了有利条件。图2. 由溃疡分枝杆菌和利什曼原虫前鞭毛体调节巨噬细胞细胞因子分泌。细胞因子释放的干扰已经演变为几种病原体违背免疫反应的一种有效手段。A溃疡分枝杆菌利用分枝杆菌内酯破坏免疫应答抑制超过17种细胞因子、趋化因子及炎症介质的分泌。TNF及其他细胞因子、趋化因子在被转运出巨噬细胞前需在内质网与高尔基体中进行翻译后修饰。分枝杆菌内酯会阻碍TNF进入内质网导致未成熟蛋白在细胞质中蓄积并最终被蛋白酶体降解。B与溃疡分枝杆菌不同利什曼原虫前鞭毛体通过GP63介导的Syt XI降解Syt XI为细胞因子释放负调控因子触发感染巨噬细胞释放TNF和IL-6。在体内GP63还可促进炎性单核细胞与中性粒细胞浸润至感染部位。这两类吞噬细胞均是利什曼原虫的感染靶点有助于感染建立。上述现象的机制在于TNF与IL-6通过上调黏附分子与趋化因子的表达介导吞噬细胞浸润。箭头表示多步反应图示未按比例绘制。二利什曼原虫前鞭毛体利用GP63促进TNF与IL-6释放利什曼原虫是一类专门寄生在吞噬细胞尤其是巨噬细胞内的胞内寄生虫不同种属的利什曼原虫可引发自愈性皮肤利什曼病、毁容性黏膜皮肤利什曼病或致死性内脏利什曼病。利什曼原虫具有双宿主生活史前鞭毛体呈长形、带有鞭毛在感染白蛉的肠道内发育为感染性无分裂周期的前鞭毛体随白蛉吸血进入宿主体内被中性粒细胞或巨噬细胞吞噬后前鞭毛体可破坏吞噬体的杀菌功能形成利于其存活的纳虫空泡并分化为无鞭毛体无鞭毛体在巨噬细胞内大量复制待巨噬细胞凋亡后被周围的巨噬细胞吞噬实现感染的扩散白蛉叮咬感染宿主后摄入无鞭毛体完成生活史循环。GP63锌金属蛋白酶是利什曼原虫的主要表面毒力因子在感染巨噬细胞的过程中可抑制抗原交叉呈递、阻断细胞转录与翻译过程、失活多种杀菌通路干扰肝脏脂质代谢帮助寄生虫逃逸补体裂解与NK细胞杀伤同时还可切割SNARE复合物成员影响细胞因子的转运与释放。研究发现利什曼原虫前鞭毛体被巨噬细胞吞噬后可诱导TNF与IL-6的释放其机制为GP63降解了细胞因子分泌的负调控因子Syt XI且细胞因子的释放水平与不同种属利什曼原虫的GP63含量呈正相关。体内实验证实表达GP63的前鞭毛体接种4小时后即可诱导TNF与IL-6释放进而上调黏附分子与趋化因子的表达促进中性粒细胞与炎症单核细胞的早期浸润被招募的吞噬细胞感染后会分泌IL-10形成慢性感染所需的免疫抑制微环境而炎症单核细胞感染后可分化为表达精氨酸酶的选择性活化巨噬细胞诱导初始CD4⁺T细胞分化为免疫抑制性FoxP3⁺调节性T细胞这一过程揭示了促炎细胞因子与吞噬细胞在利什曼病早期感染中的关键作用。