支原体除了在胞外存活外,亦能侵入宿主细胞(如肺炎支原体、生殖支原体、穿透支原体等),在细胞内合成DNA和繁殖,是一种兼性胞内寄生病原体。这些支原体能在感染宿主细胞内长期存活,引起持续性感染,表明支原体具备某些保护性机制能逃避宿主免疫系统的防御清除。支原体免疫逃逸机制尚不完全清楚,目前认为可能与以下几个方面有关:
支原体通常能够黏附在上皮细胞表面,主要为胞外寄生病原体,但一些支原体亦能侵入宿主细胞,如从艾滋病患者的泌尿生殖道分离的穿透支原体入侵宿主细胞后,聚集在细胞质以及细胞核的周围,并在胞内繁殖和生存。其他支原体,如肺炎支原体、发酵支原体、生殖支原体、鸡毒支原体和牛支原体,均既能在宿主细胞外存活,亦能进入宿主细胞内生存。支原体传播到宿主不同的感染位置,削弱抗生素对支原体感染的治疗效果。支原体的细胞内阶段可帮助其逃避宿主免疫系统,也可能是造成支原体在感染宿主体内难以根除的原因,有助于潜伏期的建立造成长期感染。
黏附是支原体感染的第一步,支原体侵入机体后,以其黏附素或/和顶端特殊结构牢固地黏附于呼吸道或泌尿生殖道上皮细胞表面的受体上,可抵抗黏膜上皮细胞纤毛的清除作用和吞噬细胞的吞噬作用。
很多支原体,如肺炎支原体、生殖支原体、穿透支原体等均有荚膜样物质,可抵抗吞噬细胞的吞噬杀伤。
支原体中普遍存在一些可变蛋白,多以脂蛋白形式表达于膜表面,使支原体可以有效逃避宿主免疫系统,适应体内环境长期生存。肺支原体的Vsa、狗支原体的HapA、人型支原体的Vaa、牛支原体的Vsp、猪鼻支原体的Vlp等表面脂蛋白可发生高频变异,其突变频率一般在10 −5 ~10 −2 ,有的甚至高达10 −2 ~10 −1 。可变蛋白常以家族形式存在,大都含有数目可变的串联重复序列,通过相位变异、大小变异以及结构域的重组等使支原体表面抗原特征发生高频变化,帮助支原体实现免疫逃逸。
ROS是生物有氧代谢过程中的产物,包括氧离子、过氧化物和含氧自由基等。很多支原体,如肺炎支原体、生殖支原体、鸡毒支原体等增殖时可自身合成ROS,其感染激活的单核-巨噬细胞和中性粒细胞等也可产生ROS和反应性氮化物。支原体和感染细胞产生的ROS既是其引起炎症反应最重要的致病物质,也可杀伤清除支原体和损伤宿主细胞。
支原体的一些蛋白可降解细胞和自身所产生的活性氧,如肺炎支原体的硫氧还蛋白系统有抵抗ROS氧化损伤的作用;生殖支原体、鸡毒支原体和肺炎支原体的渗透压诱导蛋白C(OsmC)超家族蛋白(MG_427、MGA_0252和MPN625)和Ohr类蛋白(MG_454、MGA_1142和MPN668)均可降解无机或有机氢过氧化物从而介导抗氧化作用。
有些支原体与宿主细胞有共同抗原成分,被宿主免疫系统误认为是自身成分而逃避免疫监视,使支原体可在机体长期寄居。如肺炎支原体细胞膜上的甘油磷脂与宿主细胞有共同抗原成分。
生物膜是由细菌及其所分泌的胞外多聚物(胞外多糖、胞外DNA和胞外蛋白)附着在组织细胞或无生命材料(如医疗导管、插管、人工关节及瓣膜)表面后形成的膜状结构,是细菌的群体结构。牛支原体、无乳支原体、肺炎支原体、鸡毒支原体、肺支原体、山羊支原体山羊亚种以及绵羊支原体等都有形成生物膜的能力,生物膜形成后可进一步促进支原体的黏附、增强支原体对热、干燥、高渗等逆境的抵抗能力,帮助其抵抗吞噬细胞的吞噬及抗生素等对其的杀伤,有助于支原体逃避免疫系统对其的清除。
人型支原体和精氨酸支原体,可表达一种与免疫球蛋白Fab段结合的多肽;滑液支原体有IgG的Fc受体,能与IgG的Fc段结合。这种非特异性与免疫球蛋白结合的性能,影响了特异性抗体与抗原的结合,阻止了吞噬细胞通过抗体对支原体进行调理吞噬,类似于金黄色葡萄球菌蛋白A的抗吞噬作用。
很多经定植于呼吸道和泌尿生殖道的支原体感染后,宿主未表现出明显的临床症状,亦未诱导宿主发生强烈的免疫应答。这些支原体可下调核转录因子(NF-κB)减少促炎细胞因子的分泌,并能诱导抑炎细胞因子(如IL-4、IL-10、IL-13)及转化生长因子-β(TGF-β)的产生,从而抑制宿主免疫系统产生免疫应答。如丝状支原体感染可导致牛、羊淋巴细胞对PHA的反应消失;牛支原体的VspL蛋白能够削弱淋巴细胞对丝裂原的应答,抑制中性粒细胞的呼吸爆炸,使呼吸爆炸过程中产生的ROS产物减少;发酵支原体和猪肺炎支原体感染可诱导巨噬细胞分泌IL-10,抑制巨噬细胞和T淋巴细胞的活化。
支原体感染可能有诱导细胞凋亡的作用。Paddenberg等研究发现感染猪鼻支原体后,NIH3T3细胞的DNA被降解成200bp的多聚体,在琼脂糖凝胶电泳中形成梯度条带的细胞凋亡指征,并且在细胞匀浆和培养上清液中均检测到核酸酶活性。有试验表明,由放线菌酮引起的细胞应激能够使支原体核酸酶穿入细胞,从而导致宿主细胞DNA的断裂。单独的支原体感染并不一定引起凋亡,但是一旦细胞凋亡,感染的支原体可能是导致宿主细胞DNA分裂成200bp多聚体的重要原因。另有报道称,穿透支原体分泌的核酸内切酶P40与宿主细胞接触后,即被吞噬,然后内在化的核酸酶可以作为细胞毒性因子引起宿主细胞DNA和/或RNA的断裂,直接诱导细胞凋亡样坏死。
(朱翠明)