病原微生物感染与自身免疫病

刘 欣 邓国英 杨淑凤 李星云 戴晓冬 (大连医科大学微生物学教研室,大连 116044)

自身免疫性疾病(autoimmune diseases，AID)是指由过强自身免疫应答破坏机体正常组织结构而导致的疾病。病因学研究认为AID的发病主要由环境与遗传因素共同作用[1]。微生物感染(细菌、病毒和寄生虫等)与AID发生的相关性在环境因素中倍受关注。如类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis，RA)患者的关节组织中发现了细菌细胞壁的组成成分胞壁酸；系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)患者的EB病毒早期抗原抗体水平较健康人群显著增高[2，3]。初诊Graves病的患者血清中细菌和病毒的抗体与正常人相比明显升高，而将切除胸腺的大鼠放在无菌环境中饲养，发生甲状腺炎的概率明显降低。临床和流行病学数据均显示微生物感染是人类AID的潜在触发或促进因素[4，5]。推测可能的机制包括分子模拟、旁观者效应、超抗原、上调免疫细胞和细胞因子水平、改变宿主细胞抗原表达和直接免疫损伤等[6]。鉴于AID病因复杂，为较为全面地理解微生物感染与AID间的相互关系，本文总结了近年来有关这两者相关性的研究进展，并将与AID相关的病原微生物作一综述。

1 与AID相关的原核细胞型微生物

1.1结核分枝杆菌(MTB) MTB是结核病的病原体，本身并不产生内、外毒素和侵袭性酶类等致病物质，其致病作用主要由机体自身的免疫应答介导，因此其致病机制与AID存在一定的相似性。克罗恩病和SLE等AID时有并发结核病的现象，80%的多发性大动脉炎患者结核菌素试验呈强阳性，因此推测MTB可能与AID密切相关[7]。Billiau等[8]采用含MTB抗原的完全弗氏佐剂皮下注射的方法成功建立了RA的实验动物模型证明了这一推测。近年来自身抗体检测技术的快速发展，内科医生在治疗结核病患者时发现患者体内与AID相关的自身抗体检出率显著高于普通人群。例如，韦格纳肉芽肿和SLE等AID相关的自身抗体在40%的结核病患者体内检出[9]。

多数研究者认可的MTB感染诱导AID的机制主要包括分子模拟机制和旁路活化机制，但目前并未完全明确。一些与人体蛋白具有共同表位的MTB抗原被陆续发现，如MTB细胞壁糖脂类抗原、热休克蛋白HSP65和HSP70等。RA患者关节滑膜组织中表达高水平的HSP60，与结核杆菌HSP60中的180～188位氨基酸组成的序列有相似表位,因而由结核杆菌HSP60激活的T细胞也能与关节组织反应，引起关节的自身免疫损伤。MTB抗原与人体蛋白的共同抗原表位及交叉反应现象构成了分子模拟机制的基础。MTB感染后还可通过病原体相关模式分子经Toll样受体多克隆活化机体免疫细胞，产生一系列炎症细胞因子(包括IL-17等)诱导炎症反应。同时MTB感染可募集并活化更多的免疫细胞，进一步加剧炎症性免疫应答，破坏机体的免疫耐受状态，从而诱导或加剧自身免疫反应，以上即为MTB感染诱导AID产生的旁路活化机制[10]。

1.2幽门螺杆菌(HP) HP是一种寄生在胃黏膜黏液中的革兰氏阴性杆菌，大量研究表明HP可通过多种因素影响宿主的免疫应答，参与自身免疫性疾病，如特发性血小板减少性紫癜(ITP)、干燥综合征(SS)、自身免疫性甲状腺病(AITD)、格雷氏病、RA和SLE等[11]。

Gasbarrini等[12]对ITP患者进行抗HP治疗后，患者抗血小板自身抗体减少且血小板数量增加。Takahashi等[13]同样对ITP患者行HP根除治疗，4个月后检查发现54%的患者平均血小板数量明显增加，表明HP感染与ITP密切相关，Suzuki等[14]研究发现其机制可能与HP的细胞毒素相关基因A(CagA)有关。HP的CagA抗原与血小板上的多肽交叉反应能够刺激患者抗血小板抗体产生，因此ITP患者行HP根除治疗后，CagA阳性HP感染者血小板数量增加更加明显[15]。

HP与Graves病也有类似ITP的现象，2012年Bassi等[16]调查了112名初次诊断为Graves病的患者粪便中HP和血清中的CagA，83.7%的患者粪便组织为HP阳性，这些阳性患者中CagA阳性株为89.2%。

HP还可能与SS相关，研究表明SS患者HP感染率较对照组明显增高。Showji等[17]研究发现SS患者的血清中有高滴度的抗HP抗体。Aragona等[18]也发现SS患者的抗HP抗体和抗HSP60抗体较健康人群显著增高。因此有学者认为HP可能通过其自身抗体和抗HSP60抗体等参与SS发病[19]。

HP的菌体成分尿素酶也可能参与自身免疫性疾病的发病。Yamanishi等[20]研究表明尿素酶对B淋巴细胞的慢性刺激能诱导产生IgM类风湿因子、抗双链DNA抗体和抗磷脂胆碱抗体，具有诱发AID的作用。虽然HP能诱导产生IgM类风湿因子，但HP感染对SLE和RA的影响仍然存在争议，许多文献表明HP与类风湿疾病相关性不大，患者和对照组的HP流行情况差异无统计学意义。

1.3其他原核细胞型微生物 金黄色葡萄球菌与多发性硬化症(MS)正相关，Mulvey等[21]研究发现在6个月内发生MS的患者鼻拭子中金黄色葡萄球菌超抗原SEA基因的检出率明显高于未发生MS的对照组。化脓性链球菌与宿主心肌的共同抗原能刺激T细胞诱发风湿性心脏病，衣原体、螺旋体、立克次体等与AID的相关性也陆续报道。

肠道微生物能长期黏附于宿主肠道形成慢性感染，肠黏膜免疫系统处于慢性多克隆激活状态,导致多种自身抗体升高从而诱发AID。研究表明，炎症性肠病(IBD)，包括溃疡性结肠炎(UC)、克罗恩病(CD)和肠易激综合征(IBS)的发展与肠道微生物群失调有关[22]。肠道致病菌多为革兰氏阴性菌，其细胞壁上的脂多糖能通过慢性多克隆激活B细胞能诱发正常小鼠产生自身抗体或加速狼疮小鼠发病。肠道空肠弯曲菌、伯克氏菌、肠耶尔森氏菌的感染均能导致AITD的发生或加重。“肠-关节轴”RA发生发展的可能机制之一。研究发现，通过对16SrRNA的测定可发现早期RA患者肠道乳杆菌的种类及丰度较健康人群明显增加[23]。RA小鼠的肠组织浸出液转移给正常小鼠后可使正常小鼠发病。亚临床的肠道炎症也证实许多肠道致病菌能诱发自身抗体产生并导致细菌性反应性关节炎及滑膜、软骨和骨等终末器官损害，如沙门氏菌属、空肠弯曲菌、志贺氏菌属和耶尔森氏菌属中的一些细菌等[24]。另一项研究对RA患者治疗前后的肠道微生物测序分析发现，对比健康人群RA患者肠道革兰氏阳性细菌增加，革兰氏阴性菌相对减少，而这种改变与免疫球蛋白、抗环瓜氨酸抗体、类风湿因子等临床指标平行。抗风湿药治疗后，患者肠道微生态的改变得到部分恢复，提示肠道微生物在RA发生发展、诊断与预后的评估中起重要作用[25]。

2 与AID相关的非细胞型微生物

病毒是主要的非细胞型微生物，由于其宿主依赖性的特点较原核细胞型微生物更容易发生基因整合和宿主抗原修饰，因此更易诱导机体对新抗原和被修饰的抗原进行自身免疫应答，从而诱发AID。麻疹病毒、丙型肝炎病毒、EB病毒、人巨细胞病毒和人类免疫缺陷病毒(HIV)等感染均同AID具有一定的因果关系。但这些与病毒感染有关的资料多数来自临床回顾性研究,尚难确定是原发还是继发。

2.1丙型肝炎病毒(HCV) 自1989年Esteban等[26]首次在自身免疫性肝炎(AIH)患者血清中检出抗HCV，HCV感染与AID的关系逐步受到关注。目前研究证实慢性HCV感染会导致自身抗体(抗核抗体、抗心磷脂抗体、抗平滑肌抗体等)产生，2009年Agmon-Levin等[27]对1 322例AID患者进行抗HCV抗体检测，发现AID患者抗HCV抗体阳性率为8.7%，远远高于236名健康志愿者的0.4%(P<0.000 1)。Testa等[28]也发现在AID患者中，抗HCV抗体阳性率为11.6%，而正常人群中其阳性率仅为2.3%。

HCV患者还会表现出一系列异质性的“肝外病变”，包括淋巴瘤、甲状腺炎、肾小球肾炎、皮肤血管炎、扁平苔藓、迟发性皮肤卟啉病、2型糖尿病、SS和RA等[29]。Mohammed等[30]观察306例慢性HCV患者的临床症状,其中有类风湿表现者16.39%、乏力1.9%、干燥8.8%、关节痛6.5%、肌痛1.3%、纤维肌痛1.9%、关节炎0.7%、冷球蛋白血症血管炎0.7%、自身免疫性溶血0.7%和血小板减少0.7%。表明HCV感染与自身免疫现象密切相关。

HCV感染与甲状腺炎关系密切。Yang等[31]检测195例HCV感染者的甲状腺过氧化物酶抗体(TPOAb)和甲状腺球蛋白(TgAb)，阳性率均为30.77%。在慢性HCV感染者中有近42%存在甲状腺自身抗体升高。另一项研究也通过对比正常人和慢性HCV感染者的甲状腺功能发现慢性HCV感染患者甲状腺功能异常率(17%)较正常人群(4%)明显增高[32]。

2.2乙型肝炎病毒(HBV) HBV在肝细胞内繁殖，可改变自身抗原成分,随肝细胞破坏将其释入血液,导致抗DNA抗体、抗磷脂抗体及抗肾小管刷状缘抗体等多种自身抗体产生。研究报道HbsAg和免疫球蛋白组成的免疫复合物是结节性多动脉炎和血管炎发病的诱导因素[33]。

HBV相关性肾炎已为儿科临床重视。病理证实， HbeAg-HbeAb复合物沉积于肾小球基底膜，可引起HBV感染后膜性肾病,而HbsAg-HbsAb复合物沉积则引起HBV感染后膜增殖性肾炎。Looi等[34]对259名肾小球肾炎患者通过免疫荧光检测法检测肾小球免疫复合物中HbsAg含有率，发现16.6%的肾小球肾炎患者肾小球免疫复合物中含有HbsAg。

HBV与血管炎有关。Maggiore等[35]连续检测136名血管炎患者血清HbsAg水平，发现11名患者(8%)血清中含有HbsAg，而医院内其他住院患者的血清HbsAg含有率为2.7%。

HBV与自身免疫性风湿病发病相关。高达10%～30%的HBV感染者经常发生关节炎或风湿性关节炎的类似症状，推测其机制为HbsAg形成的免疫复合物在关节组织中沉积可引起自身免疫性损伤[36]。Looi等[34]检测47名SLE患者的肾小球免疫复合物，结果发现SLE的免疫复合物HbsAg含有率为64%，远高于非SLE患者的4%(P<0.001)。但也有一些研究得到的结论与之相反，认为HBV与自身免疫性风湿病不具有相关性。

2.3EB病毒(EBV) EBV是人类易感病毒之一，主要感染B细胞，并刺激多克隆B细胞增殖和诱导产生多克隆B细胞抗体。多克隆B细胞的激活是某些AID发病的第一步。因此研究认为EBV感染可导致严重的免疫功能紊乱,包括AID的发生。

研究表明,EBV感染在SLE患者中较正常人群更常见。SLE患者血清抗EBV-IgG抗体滴度和早期抗原(EA/D)的抗体水平较正常人显著增高[37]。198名SLE患者血清中抗EA/D-IgG抗体阳性率为(54%，P=0.001)，而健康人群阳性率仅为(16.9%)[38]。另外两种AID PAPS(36.8%,P=0.023)和SSc(41.3%,P=0.005) 患者的血清抗EA/D-IgG抗体水平也较健康人群增高。

EBV感染后,EBV核抗原蛋白分子可通过分子模拟机制诱发机体产生针对自身抗原的免疫反应,引起组织损伤，如RA患者的自身抗体与EBV核抗原的交叉反应可诱发自身免疫导致RA发病。

2.4人类细小病毒B19(B19) B19感染可引起慢性多关节炎，临床通常表现为对称性多发性关节炎,临床症状与幼年特发性关节炎(JRA)相似。有研究报道22例明确感染B19患儿均表现出不同程度的关节炎,其中6例关节炎症状持续3～13个月不等,符合JRA临床诊断标准[39]。Kishore等[40]在69名JIA患儿中检测出28例抗B19 IgM阳性，也证实了这一推测。国内研究发现,JRA患儿血清B19 DNA阳性率达40%,而对照组仅为4%[41]。

B19感染的临床表现与SLE更相似，均表现出多种血细胞减少、关节炎、皮疹和低补体血症，并可导致器官产生特异及非特异性的自身抗体(包括抗核抗体、抗DNA 抗体和抗磷脂抗体等)，提示B19的急性感染可能诱导SLE发生。

2.5人巨细胞病毒(HCMV) HCMV感染可能是系统性硬皮病(SSc)的诱发因素。瑞士的一项研究发现SSc患者HCMV的感染率为59%，远高于正常人的12%～21%[42]。另外HCMV感染和SLE发病也有一定联系。国内报道SLE患儿活动性HCMV感染发生率达29%,而对照组无活动性HCMV感染[43]。HCMV感染可能是格林-巴利综合征发病、甲状腺疾病及RA的诱因之一。但HCMV感染在人群中较为普遍，而AID则相对少见。因此HCMV与AID的相关性还需进一步研究。

2.6其他病毒 人类免疫缺陷病毒(HIV)感染者及AIDS人群中AID的发病率明显增加，可能与HIV引起B细胞过度活化及产生自身抗体(如抗淋巴细胞抗体、血小板抗体、抗磷脂抗体和抗核抗体等)有关。常见的HIV感染并发AID为ITP、自身免疫性溶血、自身免疫性中性粒细胞减少、多发性肌炎和Graves病等[44]。

人疱疹病毒6型(HHV-6)可能是桥本甲状腺炎(HT)的触发因素，HHV-6A在HT患者甲状腺组织中检出率(82%)较健康人群(10%)明显增高[45]。有研究表明HHV-6感染还与多发性硬化、自身免疫性结缔组织病、SS和自身免疫性肝炎等AID发病相关[46-49]。

柯萨奇病毒B4的非结构性蛋白P2C与胰岛β细胞具有相似结构，能导致β细胞免疫损伤，引发1型糖尿病(T1D)[50]。与T1D相关的人类病毒还有:风疹病毒、流行性腮腺炎病毒、HCMV、EB 病毒、水痘-带状疱疹病毒、逆转录病毒及轮状病毒等。但也存在一些有争议的报道[51]。

3 与AID相关的真核细胞型微生物

SKG小鼠 (一种具有ZAP70缺陷表型的自发性RA小鼠模型) 在无菌环境下不发生自身免疫性关节炎。然而在无菌环境下单独腹腔注射酵母聚糖(一种天然真菌葡聚糖)或纯化葡聚糖(如凝胶多糖和海带多糖)可引发SKG小鼠严重的慢性关节炎，但在正常小鼠中只会引发短暂的关节炎[52]。葡聚糖广泛存在于真菌细胞壁，与真菌致病性相关。因此推测真菌感染可能具有诱发自身免疫性关节炎(如RA)的作用，白色念珠菌的动物实验也证实了这一点[53]。

某些病原体感染可能是AID的诱发因素，但流行病学研究发现卫生标准较低、病原微生物感染率较高的地区过敏和AID的发生率相对更低。越来越多的研究证明,病原微生物感染在诱发AID的同时某些情况下又能抑制AID。Tracy等[54]在验证CVB是否触发T1D的实验中得到了相反的结论：CVB感染能显著防止NOD小鼠T1D发病。动物实验中口服干酪乳杆菌(L.casei)可降低IL-1β、IL-2、IL-6、IL-12、IL-17和IFN-γ等促炎因子水平，减轻关节肿胀等RA症状并减少淋巴细胞的浸润及对软骨的破坏[55]。

研究报道肠道拟杆菌和产丁酸等细菌减少及包括大肠杆菌在内的变形杆菌门等病原微生物的增加可导致肠道微生态失调，进而引发AID，炎症性肠病(IBD)就是如此。IBD患者具有不同程度肠道微生物的异常，最常见的为厚壁菌门减少和变形菌门增多，因此推测某些微生物(如双歧杆菌)具有抑制AID作用。双歧杆菌(bifidobacterium bifidum) BGN4 可通过抑制异常的T细胞活化降低IFN-γ及单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)水平阻止IBD[56]。

虽然已经证实AID是遗传因素和环境因素共同作用的结果，病原微生物也是重要的环境因素之一，但至今尚未明确病原微生物感染在AID中的确切作用和机制,更无法确定某种感染与某种AID发生的必然联系。一方面，在AID发生过程中存在多种参与因素，如遗传易感性、饮食、化学品接触、微生物群多样性、压力等，病原微生物只是其中的因素之一；另一方面，微生物感染是一种十分普遍的现象，机体很可能不是单一的病原微生物感染，而是多种病原微生物共同感染，其中一些可能与AID的发生发展有关，一些可能对机体具有保护作用，还有一些可能完全没有影响。由于可能涉及多种病原体，情况就变得更加复杂。但随着研究的深入，病原微生物与AID的关系将会逐渐阐明，通过改变和影响病原微生物或许可为治疗和预防AID提供新的可能。