梅毒免疫学机制研究进展

唐利利 程玉燕 高金平 杨 森



梅毒免疫学机制研究进展

唐利利 程玉燕 高金平 杨 森

在梅毒螺旋体感染的不同病期，细胞免疫和体液免疫均有部分涉及，目前认为主要与T细胞介导的免疫反应有关，血清抗体仅有部分保护作用，同时还存在不同程度的免疫抑制现象。梅毒早期出现的体液免疫和细胞免疫对梅毒螺旋体的清除起重要作用，而在晚期出现的细胞免疫反应则主要引起组织损害。本文就近年来关于梅毒螺旋体的免疫原性、感染梅毒后机体的免疫反应以及梅毒螺旋体免疫逃逸等方面的研究进展作一综述。

梅毒； 免疫学机制； 细胞因子； 免疫逃逸

TprK蛋白属于TprP重复蛋白家族，它作为潜在的有效性抗原，是调理素抗体和保护性免疫反应的靶点。Centurion-Lara等[5]通过对TprK基因的ORF进行测序，推测其包括若干个含有高度保守序列的恒定区及7个可变区(V区)，其中V区序列与TprP其他亚家族缺乏同源性，可能具有较强的免疫特异性，而且TprK蛋白能诱导机体同时产生体液免疫和细胞免疫。研究还发现，机体免疫反应中T细胞识别TprK的相对保守表位，而B细胞识别V区的多变表位[6]。最近国外学者发现，TP的主要抗原之一TpF1蛋白具有生长因子样活性，通过激活IL-8通路诱导血管生成，同时发现晚期梅毒患者体内可检出TpF1特异性T细胞，后者一旦被TpF1激活，即可刺激HUVECs分泌IL-8和CCL-20[7]，促进血管炎症、血管生成及心血管疾病的发生发展[8]，提示TpF1在二期及晚期梅毒症状发展中亦有一定作用，同时说明针对IL-8活性的治疗策略可能对梅毒的治疗起到积极的作用。这些发现将进一步推动梅毒的血清学诊断及免疫治疗的发展。

2 机体的免疫反应

梅毒的发生发展除与TP的数目、毒力等因素有关外，与机体的免疫功能也密切相关，其中固有免疫、细胞免疫及体液免疫均有所涉及，三者协同作用保护机体减少再感染，同时造成梅毒临床症状的多样性。

2.1 固有免疫 固有免疫是出生后即具有的非特异性防御功能，应答迅速，是针对TP感染的第一道屏障。TP含多种脂蛋白，可以通过CD14、Toll样受体1(TLR1)和TLR2依赖性信号通路激活吞噬细胞和树突状细胞(DC)，这些病原相关模式分子(PAMPs)被认为是TP感染过程中的主要促炎因素。Marra等[9]对TLR多态性与神经梅毒的关系进行了研究，结果发现TLR1多态性(TLR1-1805GG)与实验室确诊神经梅毒风险增加有关，而TLR2和TLR6多态性(TLR2-2258GA和TLR6-745CT/TT)与实验室和临床共同确诊神经梅毒的风险增加相关，提示宿主因素影响梅毒的自然病程。然而，由于TP特殊的外膜结构，表面缺乏暴露的脂蛋白，其PAMPs较难接触到单核巨噬细胞或DC表面的TLRs或其他模式识别受体(PRR)，最终因不能激活先天性病原识别系统而致使TP在组织中复制和播散[6]。

2.2 细胞免疫 细胞免疫在梅毒患者的免疫反应中占主导地位，是影响病情发生、发展及转归的重要因素。Fitzgerald[10]曾提出一期梅毒Th1型细胞占优势，二期梅毒Th2型细胞占优势的“Th1/Th2漂移”学说。正常机体内Th1/Th2细胞网络间维持动态平衡：Th1细胞可分泌白细胞介素(IL)-2和干扰素(IFN)-1等，促进细胞免疫反应；Th2细胞分泌IL-10和转化生长因子(TGF)-β，抑制Th1介导的细胞免疫应答，后续动物模型研究证实了这种T细胞亚群的变化，Leader等[2]发现，TP的成分优先激活Th1型细胞，通过分泌IFN-γ激活巨噬细胞清除TP，IFN-γ和IL-10的mRNA最高水平分别在感染后11天和18天后被检测出，同时发现随着皮损的好转及消除，CD8+T细胞逐渐占据主导地位。一项关于评估6 682例HIV阴性梅毒患者(包含1 962例血清固定梅毒)潜在预测因子的Meta分析发现，与健康对照相比，梅毒血清固定患者CD4+T细胞、IL-2、IL-6水平减少，CD8+T细胞及IL-10水平增加，T细胞亚群出现失衡，细胞免疫功能受到抑制，出现Th1/Th2平衡向Th2型转向的现象；同时提示血清固定梅毒可能与TP的隐匿性感染有关[11]。Singer等[12]也进行了相关的Meta分析，发现IFN-γ水平与神经梅毒的病情进展相关。Pastuszczak等[13]对IL-10启动子多态性与神经梅毒的相关性进行了研究，证实在携带-1082G和-592C等位基因的梅毒患者中，其脑脊液IL-10水平更高，提示宿主相关性因素如免疫调节基因的多态性可能影响神经梅毒的易感性。趋化因子CXCL13是神经莱姆病的诊断参数之一，Dersch等[14]研究发现，在未治疗神经梅毒患者脑脊液中CXCL13水平明显升高，超过了神经莱姆病的诊断阈值，经抗生素治疗后其水平有所下降，与临床症状改善程度及脑脊液中白细胞计数下降相平行，提示CXCL13水平变化可能为脑脊液感染TP的炎症反应表现之一，或许可以作为神经梅毒病情活动的相关标记。

CD4+CD25+/CD4+CD25high调节性T细胞(Treg)：Treg是近年来发现的具有免疫抑制功能的独立T细胞亚群，主要通过细胞间接触(如细胞毒性T淋巴细胞抗原CTLA-4、TGF-β等)及产生细胞因子(IL-10、IL-4等)两种机制发挥作用。研究发现在二期梅毒患者中，TP抗原TpF1可促进Treg细胞的发育[15]。Li等[16]对431例梅毒患者、100例神经梅毒患者及100名健康对照血液及脑脊液中的Treg频数及TGF-β水平进行了对比分析，结果显示二期梅毒及血清固定梅毒患者外周血中Treg百分比及TGF-β水平均升高，且血清RPR滴度与Treg数目呈正相关；而神经梅毒患者外周血Treg频数及TGF-β水平较无神经受累的梅毒患者更高，提示梅毒患者的神经系统受累可能与外周血中升高的Treg相关；有趣的是，研究中发现有症状性神经梅毒患者脑脊液Treg频数及TGF-β水平较无症状性神经梅毒患者显著下降，提示神经梅毒引起的中枢神经系统损伤可能源于失控的宿主免疫反应，这种Treg在外周血及脑脊液中的不一致现象也进一步强调了梅毒病程中机体免疫反应的高度复杂性。

Th17细胞：Th17细胞亚群是一类不同于Th1和Th2的CD4+T细胞，可分泌IL-17，促进中性粒细胞和单核细胞的募集。研究发现，二期梅毒患者外周血Th17和Th22细胞数显著增加并呈正相关，两者均随着血浆C反应蛋白(CRP)水平的升高而升高；其中Th17与血清IL-1β、IL-6水平呈正相关，两者可能协同促进Th17细胞的分化及增殖，研究还发现患者外周血Th1细胞有所减少，这种Th17与Th1之间的失衡状态提示Th17介导的免疫反应在参与清除TP的同时也促进了炎症反应的发生[17]。Pastuszczak等[18]发现，无症状神经梅毒患者脑脊液中IL-17A和IFN-γ明显上升。后来Wang等[19]的研究也证实了神经梅毒患者脑脊液中IL-17水平升高，同时发现脑脊液IL-17水平与脑脊液VDRL滴度及脑脊液总蛋白呈正相关，表明Th17细胞可能与梅毒中枢神经系统的损伤及患者的临床症状有关，提示Th17细胞/IL-17可以作为评估神经梅毒临床疗效的选择性替代指标。

2.3 体液免疫 研究发现，梅毒的长期感染主要与Th2介导的体液免疫有关，是造成TP长期潜伏感染的主要原因[1]。TP侵入人体后可诱导机体产生针对其不同抗原成分的抗体，主要包括抗心磷脂抗体和抗TP特异性抗体，是临床中血清学试验诊断梅毒的基础。TP外膜蛋白是免疫的主要靶点，相关研究已证实9种具有免疫活性的蛋白，即TP15、TP17、TP33、TP37、TP39、TP43、TP45、TP47和TP97，其中TP15、TP17、TP45和TP47被认为在梅毒的致病与诊断中起重要作用。Herremans等[20]认为，只要机体内有存活的TP作为抗原不断刺激免疫系统，其IgM抗体就会持续存在并保持一定的水平，因此IgM抗体被认为是TP早期感染且具有活动性的血清学标志物之一。Sun等[21]分析了机体在不同梅毒病程中所产生的针对主要TP外膜蛋白-TP15、TP17、TP45和TP47的抗体情况，结果发现Tp45 IgM首先出现，Tp15 IgM则在晚期才出现，而随着患病持续时间的增加，所有TP-IgG的阳性率均增加。研究还发现，CD8+T细胞不仅可抑制机体的免疫反应，同时还抑制TP制动抗体的产生，因此有学者认为在梅毒常规治疗的基础上加用免疫调节剂可以明显改善治疗效果[22]。

近年来，关于TP DNA疫苗的研究也逐渐增多，对促进梅毒的防治起着积极的推动作用。Zhao等[23]将以聚胺葡萄糖纳米颗粒和IL-2质粒为佐剂的Tp Gpd DNA疫苗注射到家兔体内，发现抗Tp Gpd DNA的抗体水平和T细胞增殖明显升高，而出现梅毒皮损的比例则明显低于对照组。

3 TP免疫逃逸

近年来，关于TP的免疫逃逸机制研究主要集中在TP脂蛋白的抗原变异方面。TprK基因具有高度变异性，目前研究认为其所表达的TprK蛋白既能诱导机体产生保护性免疫反应，又是TP发生免疫逃逸的重要原因之一。TprK基因的V区存在着大量重复的等位基因，其中V6区是最易发生基因转换的区域。LaFond等[24]以新西兰兔为模型对V区的可变性进行了研究，结果显示经不同的TP菌株感染后获得的血清可对不同的V区产生免疫应答反应，且各型菌株与血清之间几乎不存在交叉反应，提示TprK基因的高度可变性可能在TP逃避宿主免疫反应中发挥一定作用。Giacani等[25]对免疫压力作用下TP的抗原变异状况及其原因进行了研究，结果发现随着感染时间的延长，V6区基因多样性的增加与抗-V6抗体数目的增长呈平行关系，证实TprK变体的存在可能由宿主免疫压力所引起，进一步表明TprK基因序列的异质性和多变性与免疫逃逸和免疫耐受有关。最近，Reid等[26]对动物模型的研究发现，TprK突变体能够逃避培养液中针对V区的初始免疫反应，同时96%的播散性二期梅毒疹是由于逃避免疫清除的同一个TprK变体所致，进一步支持TprK蛋白在免疫逃逸中的作用。总之，通过持续改变TprK基因尤其是V区的变异，TP能够避免被特异性抗体清除，从而达到免疫逃逸的目的，这可能是TP能逃避宿主免疫反应和造成持续感染的原因之一[27]。

4 小结

综上所述，TP感染后机体的免疫反应极其复杂，涉及多种免疫细胞及细胞因子。作为一种特殊的TP膜蛋白，TprK既能诱导机体产生保护性免疫反应，又是TP发生免疫逃逸的重要原因。随着基因工程、蛋白组学及代谢组学等技术的发展，梅毒的免疫学发病机制必将得到深入研究和细化，为其诊断、治疗及预防等临床转化提供进一步的支持。

[1] Carlson JA, Dabiri G, Cribier B, et al. The immunopathobiology of syphilis: the manifestations and course of syphilis are determined by the level of delayed-type hypersensitivity[J]. Am J Dermatopathol,2011,33(5):433-460.

[2] Leader BT, Godornes C, VanVoorhis WC, et al. CD4+lymphocytes and gamma interferon predominate in local immune responses in early experimental syphilis[J]. Infect Immun,2007,75(6):3021-3026.

[3] Zhang RL, Wang QQ, Zhang JP, et al. Tp17 membrane protein of Treponema pallidum activates endothelial cells in vitro[J]. Int Immunopharmacol,2015,25(2):538-544.

[4] Zhang RL, Zhang JP, Wang QQ. Recombinant Treponema pallidum protein Tp0965 activates endothelial cells and increases the permeability of endothelial cell monolayer[J]. PLoS One,2014,9(12):e115134.

[5] Centurion-Lara A, Godornes C, Castro C, et al. The tprK gene is heterogeneous among Treponema pallidum strains and has multiple alleles[J]. Infect Immun,2000,68(2):824-831.

[6] Cruz AR, Ramirez LG, Zuluaga AV, et al. Immune evasion and recognition of the syphilis spirochete in blood and skin of secondary syphilis patients: two immunologically distinct compartments[J]. PLoS Negl Trop Dis,2012,6(7):e1717.

[7] Pozzobon T, Facchinello N, Bossi F, et al. Treponema pallidum (syphilis) antigen TpF1 induces angiogenesis through the activation of the IL-8 pathway[J]. Sci Rep,2016,6:18785.

[8] Calvayrac O, Rodriguez-Calvo R, Alonso J, et al. CCL20 is increased in hypercholesterolemic subjects and is upregulated by LDL in vascular smooth muscle cells: role of NF-kappaB[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol,2011,31(11):2733-2741.

[9] Marra CM, Sahi SK, Tantalo LC, et al. Toll-like receptor polymorphisms are associated with increased neurosyphilis risk[J]. Sex Transm Dis,2014,41(7):440-446.

[10] Fitzgerald TJ. The Th1/Th2-like switch in syphilitic infection: is it detrimental?[J]. Infect Immun,1992,60(9):3475-3479.

[11] Qin J, Yang T, Wang H, et al. Potential predictors for serofast state after treatment among HIV-Negative persons with syphilis in china: a systematic review and meta-Analysis[J]. Iran J Public Health,2015,44(2):155-169.

[12] Singer M, Ouburg S. Effect of cytokine level variations in individuals on the progression and outcome of bacterial urogenital infections-a meta-analysis[J]. Pathog Dis,2016,74(2):20-31.

[13] Pastuszczak M, Jakiela B, Jaworek AK, et al. Association of Interleukin-10 promoter polymorphisms with neurosyphilis[J]. Hum Immunol,2015,76(7):469-472.

[14] Dersch R, Hottenrott T, Senel M, et al. The chemokine CXCL13 is elevated in the cerebrospinal fluid of patients with neurosyphilis[J]. Fluids Barriers CNS,2015,12:12.

[15] Babolin C, Amedei A, Ozolins D, et al. TpF1 from Treponema pallidum activates inflammasome and promotes the development of regulatory T cells[J]. J Immunol,2011,187(3):1377-1384.

[16] Li K, Wang C, Lu H, et al. Regulatory T cells in peripheral blood and cerebrospinal fluid of syphilis patients with and without neurological involvement[J]. PLoS Negl Trop Dis,2013,7(11):e2528.

[17] Zhu A, Han H, Zhao H, et al. Increased frequencies of Th17 and Th22 cells in the peripheral blood of patients with secondary syphilis[J]. FEMS Immunol Med Microbiol,2012,66(3):299-306.

[18] Pastuszczak M, Jakiela B, Wielowieyska-Szybinska D, et al. Elevated cerebrospinal fluid interleukin-17A and interferon-gamma levels in early asymptomatic neurosyphilis[J]. Sex Transm Dis,2013,40(10):808-812.

[19] Wang C, Zhu L, Gao Z, et al. Increased interleukin-17 in peripheral blood and cerebrospinal fluid of neurosyphilis patients[J]. PLoS Negl Trop Dis,2014,8(7):e3004.

[20] Herremans M, Notermans DW, Mommers M, et al.Comparison of a Treponema pallidum IgM immunoblot with a 19S fluorescent treponemal antibody absorption test for the diagnosis of congenital syphilis[J]. Diagn Microbiol Infect Dis,2007,59(1):61-66.

[21] Sun R, Lai DH, Ren RX, et al. Treponema pallidum-specific antibody expression for the diagnosis of different stages of syphilis[J]. Chin Med J (Engl),2013,126(2):206-210.

[22] He WQ, Wang HL, Zhong DQ, et al. Treponemal antibody in CSF and cellular immunity in peripheral blood of syphilitic patients with persisting positive rapid plasma regain[J]. Int J Clin Exp Pathol,2015,8(5):5775-5780.

[23] Zhao F, Zhang X, Liu S, et al. Assessment of the immune responses to Treponema pallidum Gpd DNA vaccine adjuvanted with IL-2 and chitosan nanoparticles before and after Treponema pallidum challenge in rabbits[J]. Sci China Life Sci,2013,56(2):174-180.

[24] LaFond RE, Molini BJ, Van Voorhis WC, et al. Antigenic variation of TprK V regions abrogates specific antibody binding in syphilis[J]. Infect Immun,2006,74(11):6244-6251.

[25] Giacani L, Molini BJ, Kim EY, et al. Antigenic variation in Treponema pallidum: TprK sequence diversity accumulates in response to immune pressure during experimental syphilis[J]. J Immunol,2010,184(7):3822-3829.

[26] Reid TB, Molini BJ, Fernandez MC, et al. Antigenic variation of TprK facilitates development of secondary syphilis[J]. Infect Immun,2014,82(12):4959-4967.

[27] Silver AC, Dunne DW, Zeiss CJ, et al. MyD88 deficiency markedly worsens tissue inflammation and bacterial clearance in mice infected with Treponema pallidum, the agent of syphilis[J]. PLoS One,2013,8(8):e71388.

(收稿：2016-05-21 修回：2016-06-13)

Update of the immunopathogenesis of syphilis

TANGLili,CHENGYuyan,GAOJinping,YANGSen.

InstituteofDermatology;DepartmentofDermatovenereology,FirstAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei230022,China

YANGSen,E-mail:yangsen@medmail.com.cn

At the different stages of Treponema pallidum (TP) infection, cellular and humoral immunity are partly involved. T-cell-mediated immune response is considered to be dominant, while serum antibodies are only partially protective with different degree of immune suppression. The humoral and cellular immune responses play an important role in the clearance of TP during early syphilis, while the cellular immune response mainly causes tissue damage at the late stage. In this paper, the update of the immunogenicity of TP the body's immune response to TP infection and immune evasion of TP are reviewed.

syphilis; immunopathogenesis; cytokines; immune evasion

1 TP的免疫原性

安徽省自然科学基金(编号：1408085MKL26)

安徽医科大学皮肤病研究所、安徽医科大学第一附属医院皮肤性病科，合肥，230022

杨森，E-mail: yangsen@medmail.com.cn

梅毒(syphilis)是由梅毒螺旋体(Treponema pallidum，TP)引起的慢性、系统性性传播疾病，其免疫学发病机制尚不明确。机体感染TP后的免疫反应复杂多样，以T细胞介导的迟发型变态反应为主[1]。病程早期主要启动细胞免疫清除TP，同时引起组织损害及相关临床症状的发生；感染晚期细胞免疫受到相应抑制[2]，TP在一定程度上也可逃避宿主免疫应答，导致长期潜伏状态，最终造成梅毒感染的慢性化。

TP外膜及细胞周质含有丰富的脂蛋白，这些脂蛋白具有强大的前炎症活性，在激活单核/巨噬细胞、内皮细胞中起着关键作用。Zhang等[3]研究了重组TP蛋白Tp0965(rTp0965)对内皮屏障的影响，发现rTp0965能使人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的ICAM-1、E-selectin、MCP-1 mRNA及蛋白表达水平升高，同时减少紧密连接(TJ)蛋白的表达、改变肌动蛋白的细胞骨架组织，从而增加内皮细胞通透性，使单核细胞募集并通过内皮细胞层迁移，最终引起内皮屏障功能障碍而导致感染[4]。