弓形虫热休克蛋白70的免疫调节作用

蔡倩文 张莉

摘 要：弓形虫热休克蛋白70（Toxoplasma.gondii heat shock protein 70， TgHSP70）是热休克蛋白家族中结构最为保守，同源性最高的一类蛋白，其分泌不仅反映弓形虫的生命活动，还预示着疾病的相关进程。TgHSP70结构中的多个抗原表位刺激宿主发生体液免疫以及细胞免疫，在抗弓形虫感染过程中发挥重要的作用。论文从TgHSP70的分泌、结构特点以及宿主免疫等方面，阐述在弓形虫感染中，TgHSP70与宿主之间的免疫效应，进一步了解弓形虫病的发展。

关键词：弓形虫热休克蛋白70;分泌与结构;宿主免疫

弓形虫病是由专性胞内寄生原虫-刚地弓形虫（Toxoplasma gondii）感染引起的一类呈全球感染的人兽共患病[2]。作为机会性致病原虫，弓形虫病的发生、发展与宿主的免疫状况密切相关，调查显示[3， 4]，与免疫功能正常的人群相比，孕妇、HIV/AIDS感染者及恶性肿瘤患者等特殊人群往往表现出较高的感染率。在入侵寄生过程中，弓形虫刺激宿主产生一系列免疫反应，同时也通过分泌一些蛋白类物质，调节宿主免疫应答效应[5， 6]。

在弓形虫感染宿主的应激状态下，两者均产生对应的热休克蛋白。弓形虫可分泌产生多种HSPs，其中在弓形虫虫期转换时主要分泌TgHSP70，在速殖子转化为缓殖子，以及缓殖子转化为速殖子时均分泌[7， 8]。TgHSP70是热休克蛋白家族中结构同源性最高的蛋白，能够刺激并诱导宿主机体免疫系统，发挥效应以杀伤虫体[9]。本文主要从TgHSP70的分泌、结构特点以及其与宿主的免疫反应作一综述。

1 弓形虫热休克蛋白70的特点

1.1 分泌特点

虫源性蛋白TgHSP70分泌复杂，既是虫体正常生命活动过程分泌的抗原性物质，也是宿主细胞死亡前的标志物[10， 11]。研究发现TgHSP70在血液中高表达与虫体死亡有关，弓形虫慢性感染小鼠经地塞米松治疗后，脑部炎症减轻，虫体死亡减少，血中TgHSP70浓度降低。TgHSP70高表达还与虫体的增殖相关，治疗后的小鼠大脑中虫荷量增加，TgHSP70的分泌增加[12]。弓形虫眼病患者眼部分泌产生的TgHSP70，并不是直接进入房水，而是通过视网膜屏障进入血液中，刺激机体免疫系统，产生IgG[13]。

1.2 結构特点

HSP普遍存在于生物体中，不同物种间的结构与功能高度保守、同源性高[14]。HSP种类繁多，分类方法多样，常见根据分子量及等电点的不同进行分类，分别为低分子量HSPs家族、中等分子量HSPs家族、HSP70家族、HSP90家族和HSP110家族这五类[15]。其中对于热休克蛋白家族70的研究较为深入，人HSP70基因全长2 240 bp，不含内含子，非编码的212与242个核苷酸分别位于5′端、3′端，其中5′端上游是TATA盒，其蛋白的氨基端含有ATP结合区，具有ATPase活性，与羧基端相比，结构功能更为保守[16]。目前，关于TgHSP70基因与蛋白的研究停留于生物信息学分析，经分析TgHSP70基因全长2 382 bp，与人HSP70基因大小相近，编码区域各不相同。TgHSP70为可溶性蛋白，性质稳定，含有6个跨膜区，均为跨膜蛋白，理论分子质量为72.304 97 ku。继续对其蛋白结构进行分析，发现TgHSP70存在蛋白激酶C磷酸化位点、酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化位点和酪氨酸激酶磷酸化位点，二级结构以无规卷曲为主[17]，与人HSP70相比不具有ATP结合区和ATPase活性。

2 弓形虫热休克蛋白70与宿主免疫

2.1 TgHSP70与超敏反应

与引起I型超敏反应的变应原不同，TgHSP70不刺激宿主产生IgE，而是通过血小板活化因子（platelet-activating factor， PAF）依赖途径诱导宿主发生致死性超敏反应。在TgHSP70的刺激作用下，PAF的生成主要受IFN-γ和TLR4两者的调控。尽管TgHSP70可刺激宿主CD11b+、CD11c+、CD4+、CD8+细胞分泌产生IFN-γ，但只有CD11b+、CD11c+两种细胞参与TgHSP70诱导的PAF生成。胞浆型磷脂酶A2（cytosolic phospholipase A2， cPLA2）的活化是PAF合成的关键，大量分泌的IFN-γ可直接促进cPLA2的活化，从而诱导宿主致死性超敏反应[18]。TLR4是Toll样受体家族的重要成员之一，也是TgHSP70的受体，两者互相识别后，通过MyD88通路激活MAPK家族中的p44/42，p38激酶等[19]，前面活化的激酶进一步激活cPLA2，从而指导PAF的合成。

IL-17A是一类主要由Th17细胞分泌的炎症因子，发挥各种炎症性反应[20]。同时，IL-17A也可诱导中性粒细胞趋化因子的分泌，在自身免疫病、过敏性疾病以及肿瘤疾病中发挥重要的作用[21]。研究发现在弓形虫感染急性期，与野生型B6小鼠对比，IL-17A缺陷型B6小鼠回肠及其他组织高表达TgHSP70、IFN-γ，出现超敏反应。当利用重组IL-17A进行治疗后，IL-17A缺陷型B6小鼠TgHSP70、IFN-γ分泌减少，生存率提高。IL-17A能够有效地下调TgHSP70的分泌，并抑制IFN-γ的大量分泌，从而降低致死性超敏反应的发生[22]。

2.2 TgHSP70与体液免疫

在弓形虫感染时，TgHSP70可通过诱导宿主发生Th2型免疫反应，分泌IL-4、IL-10、IL-5、IL-6和IL-13等细胞因子，从而介导体液免疫应答，表达IgG、分泌型IgA（secretory IgA，sIgA）等抗体[23， 24]。

弓形虫感染后，可刺激宿主细胞产生抗HSP70 IgG。不同种系小鼠产生抗HSP70 IgG的方式不同，C57BL/6小鼠通过B1细胞分泌产生IgG，而BALB/c小鼠则通过B2细胞表达IgG[25]。B1细胞主要以表达IgG发挥抗弓形虫感染免疫。弓形虫刺激C57BL/6小鼠腹腔VH1-JH1型B1细胞数量增加，分泌IgG，减少宿主虫荷量，实现对宿主的保护性免疫。有别于VH11A-JH1、VH12-JH1型B1细胞，VH1-JH1型B1细胞分泌产生的IgG还能与小鼠HSP70发生交叉反应，同时大量分泌IL-10，下调IFN-γ的表达[26]，抑制超敏反应的发生。

除了刺激机体产生IgG，殷天丽等研究显示重组弓形虫热休克蛋白70（recombinant Toxoplasma gondii heat shock protein 70，  rTgHSP70）还能引起IgA的分泌[27]。黏膜免疫系统是机体重要的固有免疫屏障，含有黏膜相关淋巴组织（mucosalas-associated lymphoid tissue，  MALT）、淋巴细胞、白细胞、抗体、细胞因子和补体等成分，在抵抗外来病原体中有着极为重要的地位[28]。rTgHSP70经鼻免疫小鼠，随即被鼻黏膜相关淋巴组织中的微皱褶细胞（microfold cell）摄取运输至抗原提呈细胞，以激活T、B细胞。致敏的T、B细胞可随血液循环到达消化道等处的黏膜固有层，在相应的T细胞与细胞因子的作用下，B细胞增殖分化为浆细胞分泌IgA[27， 29]。

2.3 TgHSP70与细胞免疫

在机体抵抗弓形虫感染的过程中，体液免疫与细胞免疫均发挥了极为重要的作用，其中TgHSP70通过诱导巨噬细胞、细胞毒性T细胞等免疫细胞产生显著的抗虫免疫。

巨噬细胞通过表达NO，实现抗弓形虫感染免疫。一方面，rTgHSP70与TLR4结合，刺激DC分泌产生IL-12，诱导Th0向Th1细胞极化[30]，活化的Th1细胞通过分泌大量的IFN-γ和TNF-α，以促进巨噬细胞NO的表达，增加表达的NO能够减少弓形虫的虫荷量[31];另一方面，rTgHSP70可直接刺激巨噬细胞表达NO，产生保护性免疫[32]。

细胞毒性T细胞能够直接、高效地杀伤胞内病原体，是细胞免疫应答中不可或缺的一个环节。在TgHSP70的作用下，DC迅速发育成熟，发挥抗原提呈作用以活化CD8+T细胞，并增殖为CTL。CTL通过穿孔素/颗粒酶途径、死亡受体途径，诱导弓形虫感染细胞的凋亡，从而达到对机体的保护[33]。

3 结语

在入侵宿主过程中，弓形虫通过表达分泌高度保守的TgHSP70，诱导宿主免疫系统，发挥多种免疫调节作用。TgHSP70刺激宿主产生超敏反应，导致机体出现病理损伤，同时能够有效地激活宿主体液免疫和细胞免疫，达到抗弓形虫感染的作用。进一步研究TgHSP70与宿主间的作用，将有利于我们加深对弓形虫病的了解。

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作者簡介：蔡倩文，1993-07，女，汉，广东佛山，在读研究生，研究方向：寄生虫感染与免疫。

基金项目：1.基金来源：国家自然基金;大理大学媒介生物学创新团队。

2.项目名称：国家自然基金项目;大理大学媒介生物学创新团队基金。

3.项目编号：81560331;31760726。ZKLX2019104。