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真菌过敏原及免疫应答

2021-1-3 19:40| 编辑: 小桔灯网| 查看: 1827| 评论: 0|来源: 闲谈 Immunology

摘要: 据估计世界上有150-300万种真菌,我们现在发现并命名了10万种。大多数真菌是嗜中温(18-22℃),无法在人体长期存活,很少感染人体。耐热真菌则可以在人体存活,通过感染损害宿主,包括浅表性皮肤感染到危及生命的侵 ...
据估计世界上有150-300万种真菌,我们现在发现并命名了10万种。大多数真菌是嗜中温(18-22℃),无法在人体长期存活,很少感染人体。耐热真菌则可以在人体存活,通过感染损害宿主,包括浅表性皮肤感染到危及生命的侵袭性皮肤真菌病,产生毒素,或引起过敏反应,珠菌,青霉和曲霉菌等可以引起真菌肺炎。

真菌的产物

真菌细胞壁掉落和分泌的大分子主要包括:甲壳素,β-葡聚糖,蛋白酶, 糖苷酶等。

  • 甲壳素:甲壳素与β-葡聚糖、甘露聚糖、甘露蛋白紧密交联,形成菌丝细胞壁的结构基础。
  • 蛋白酶和糖苷酶:被用于分解聚合物,以便真菌从植物或者动物宿主获取营养物质。释放在空气中,构成灰尘中蛋白酶成分的主要来源。真菌蛋白酶是过敏原,如霉菌的Aspf5、Aspf6和Aspf11,这些蛋白酶引起气道过敏反应。



识别真菌分子的模式受体


TLRs
真菌成分:酵母多糖(即葡聚糖),O-连接甘露聚糖,磷脂甘露聚糖,未甲基化富含CPG的DNA和双链RNA。
  • TLR1/TLR2异二聚体从真菌分生孢子和菌丝中识别β-葡聚糖。

  • TLR2识别白色念珠菌的磷脂和曲霉的不明配体。

  • TLR4可被白色念珠菌和隐球菌O-连接的甘露聚糖激活。

  • 细胞内TLRs,如TLR3和TLR9,可被来自分生孢子的dsRNA和真菌的未甲基化的CpGDNA激活。

  • TLR4与DC细胞Dectin-1和甘露糖受体(MR)诱导促炎TH17型反应。相反,TLR2可以诱导TH2型和调节性T(Treg)细胞反应,导至持续真菌感染,但减少免疫病理。


C型凝集素受体
  • C型凝集素受体(CLRs)通常识别碳水化合物、脂类和蛋白质。

  • Dectin-1识别β-葡聚糖

  • Dectin-2,DC-SIGN, 和MR识别甘露糖

受体激活后触发促炎症反应,包括吞噬,产生细胞因子和脂质介质

识别蛋白酶
蛋白酶破坏呼吸道上皮紧密连接,增加黏膜组织中免疫细胞对蛋白酶等过敏原的识别。
蛋白酶可以被蛋白酶激活受体(Protease-activated receptors ,PARs)识别。人嗜酸性粒细胞,气道上皮细胞的PAR2被激活后,可以释放炎症介质,包括颗粒酶,TLSP和IL-33。
蛋白酶还可以刺激气道细胞产生中间分子,间接激活免疫细胞。


天然免疫反应

上皮细胞及表面含抗菌肽的粘液组成了呼吸道第一道屏障。真菌的蛋白酶可以破坏上皮细胞的紧密连接,从而使真菌可以突破第一道屏障。
上皮细胞表面的TLRs和PARs被激活后,释放警报素(IL-25,IL-33,TLSP),诱导TH细胞向TH2分化,释放IL-4,IL-5,IL-13等2型细胞因子,促使嗜酸性粒细胞脱颗粒,B细胞抗体类别转换,产生和释放IgE。
警报素激活ILC2释放IL-5激活嗜酸性粒细胞脱颗粒。

突破上皮屏障的抗原被DC细胞识别(DC的模式识别受体Dectin-2, DCSIGN,和 MR)。DC细胞可以区分菌丝和分生孢子。如果是分生孢子,则DC释放IL-12,诱导TH1型细胞免疫。如果是菌丝,则DC分泌IL-4,IL-10,诱导TH2型细胞免疫。

中性粒细胞被真菌激活后,通过胞吞,脱颗粒释放抗菌肽,活性氧(ROS),细胞外诱捕网产生抗菌作用。
嗜酸性粒细胞不是专业的吞噬细胞,释放的细胞外诱捕网,形成粘液,与过敏性支气管肺曲霉菌病相关。



适应性免疫

TH1/TH17
成功清除真菌并恢复稳态依赖于TH1、TH17和Treg的平衡。TH1通过IFN-γ增强吞噬细胞的功能,来产生抗真菌保护性免疫,促进B细胞的生产抗真菌抗体。
TH17应答也很关键,它们激活组织细胞,如上皮细胞和成纤维细胞,产生趋化因子,招募吞噬细胞到免疫反应部位。
在原发性曲霉病人中,曲霉肺部特异性T细胞显示TH17型表型,而循环特异性T细胞呈TH1型。气道暴露真菌β-葡聚糖,驱动的TH2型过敏免疫反应,导至混合的TH17和TH2反应,对糖皮质激素治疗有抵抗力。

TH2型细胞反应
对于真菌感染,TH2型细胞反应无法清除真菌病原体,并伴有有害过敏性炎症,包括组织嗜酸性粒细胞增多,杯状细胞增生和气道重塑。

不像经典TH1细胞源性细胞因子诱导的巨噬细胞活化,起到抗真菌作用。TH2型细胞因子可诱导巨噬细胞的另一种形式活化(替代激活巨噬细胞),控制真菌生长效率较低。


喵评:真菌感染后,抗感染和过敏同时并存。诊断真菌过敏性气道疾病(AFAD) 最有用的生物标志物是耐热真菌的特异性 IgE,特别是烟曲霉。皮肤点刺试验(SPT)和体外试验(如:酶免疫分析)通常是用来评估真菌的致敏性;但是,两个测试结果之间存在不一致性。另外总IgE,嗜酸性粒细胞计数,真菌成分检测也都是有用的诊断数据。

祝大家:元旦新年快乐!


主要参考文献
  1. Hawksworth DL. Global species numbers of fungi: are tropical studies and molecular approaches contributing to a more robust estimate? Biodivers Conserv. 2012;21(9):2425-33.

  2. Kathleen R Bartemes , Hirohito Kita,Innate and adaptive immune responses to fungi in the airway,J Allergy Clin Immunol . 2018 Aug;142(2):353-363.

  3. Jay M. Portnoy et al,Innate Immune Responses to Fungal Allergens,Curr Allergy Asthma Rep (2016) 16:62

  4. Rick EM, et al,Allergic Fungal Airway Disease,J Investig Allergol Clin Immunol 2016; Vol. 26(6): 344-354

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