儿童复发性A族链球菌性扁桃体炎免疫机制的研究进展

施 佳,蔡 成

上海交通大学附属儿童医院 上海市儿童医院 新生儿科,上海 200062

儿童复发性A族链球菌性扁桃体炎(recurrent group AStreptococcustonsillitis,GAS-RT) 在临床上表现为发热、咽痛、扁桃体反复急性渗出,是一种遗传和环境等多因素相互作用引起的疾病。目前国内外对“复发”定义基本一致,即一年内发作7次以上;
或2年以上,每年发作5次以上;
或3年以上,每年发作3次以上[1]。

GAS-RT是一多因素的复杂疾病,受到宿主和环境多种因素的作用,甚至有学者提出它是发生在特定等位基因的人群中的遗传敏感性疾病,但近年关注的焦点仍然落在了其免疫机制方面。如果该病患儿未经及时有效的抗生素治疗,扁桃体会因反复炎性刺激而增生肥大,出现阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(obstructive sleep apnea syndrome,OSAS)。但是,抗生素使用超适应证或使用时间过长也会造成细菌的耐药。这些问题的解决都亟需临床医生提高对儿童GAS-RT的诊断及治疗水平;
并且,临床工作中的调查显示,部分感染GAS的患儿会发生复发性扁桃体炎(recurrent tonsillitis,RT),而另一部分却不会,这同样让人费解。基于此,为了更好的了解该病,本文对GAS-RT的免疫机制、诊断、治疗因素的最新研究进展做一综述,以期对临床有启示。

1.1 致病成分

随着高通量技术的发展,对于扁桃体内部病原的丰富度有了更深的认识。但儿童RT最常见的病原仍然是A族β-溶血性链球菌(group A beta-hemolyticStreptococcus,GAS),它是一种人类限制性的多功能致病菌,可产生大量毒力因子,其中包括链球菌超抗原(superantigens,SAgs)。

链球菌SAgs是核糖体合成的是一种细胞外蛋白毒素,其特性包括致热性、特定T细胞亚群的有丝分裂活性以及增加宿主对内毒素休克的敏感性和抑制免疫球蛋白产生的能力。与传统的多肽抗原不同,SAgs与肽结合沟外的主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅱ类结合,并通过T细胞受体(T cell receptor,TcR)链的可变区依次与TcR结合[2]。SAgs对T细胞和抗原提呈细胞的刺激可导致肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、IL-2等促炎细胞因子的大量释放。低于0.1 pg/mL的细菌SAgs就可以以一种不受控制的方式刺激T细胞,故SAgs是迄今发现的最强大的T细胞有丝分裂原。

链球菌热原外毒素A(Streptococcuspyrogenic exotoxins A,SpeA)和SpeC是典型的链球菌SAgs,它们分别于1924年和1960年发现。最近,用表达人MHCⅡ类等位基因的转基因小鼠的感染模型进行的研究,证明与用抗SpeC兔血清(对鼻咽部感染无影响)被动免疫B6HLA鼠(表达HLA-Ⅱ类分子)相比,经兔抗SpeA血清治疗的B6HLA鼠细菌负荷量显著降低,验证了SpeA超抗原是诱导鼻咽部感染的关键因子[3]。

1.2 免疫机制

扁桃体是次级淋巴器官,含有生发中心(germinal center, GC)。生发中心由T滤泡辅助(T follicular helper cells,Tfh)细胞、滤泡树突状细胞和B细胞组成。扁桃体GC中的Tfh细胞是CD4+T细胞的一个特殊亚群,提供B-T细胞相互作用的细胞因子,促进B细胞分化为记忆B细胞或浆细胞,并驱动高亲和力抗体的产生[4]。Tfh细胞表达 CXC趋化因子受体5(CXCR5),它是B细胞归巢到B细胞滤泡所必需的一种趋化因子受体,也被认为是控制次级淋巴器官功能组织的主要调节因子[5]。GC-Tfh被主动激活,辅助特异性B细胞,产生GAS特异性抗体SpeA IgG[6]。

GC-Tfh是如何和B细胞相互作用导致抗体的减少,以及在抗体减少中具体起什么作用。有研究证明,SpeA经由诱导异常的Tfh细胞介导的B细胞细胞毒作用来发挥功能[7]。GC-Tfh细胞异常表达编码细胞毒效应蛋白颗粒酶B(cytotoxic effector protein granulation enzyme B,GzmB)和穿孔素,颗粒酶B和穿孔素是细胞毒性T细胞和自然杀伤(NK)细胞用来杀死感染或转化细胞的分子。GzmB+穿孔素+GC-Tfh细胞不断地与生发中心B细胞(BGC)进行短暂的同源相互作用,对B细胞显示出特异性的杀伤作用,逃避免疫。

对一地区(5~18岁)接受扁桃体切除术儿童的的免疫学特征研究显示,其扁桃体免疫反应的差异可能解释一些儿童选择性地发生GAS-RT的原因,佐证上述关于其免疫机制的理论。1)RT儿童的抗SpeA IgG滴度明显低于非RT儿童。

2)RT患儿Tfh细胞占GAS特异性CD4+T细胞总数的比例较低,GAS特异性GC-Tfh细胞反应不足。3)编码GzmB的GzmB mRNA在RT Tfh细胞中表达上调[8]。

同年,有学者进行了一项研究以探讨化脓性链球菌的超抗原发挥作用的机制。在没有超抗原的情况下,扁桃体7天内释放了大量的免疫球蛋白。而在SpeA和其他超抗原存在的情况下,B细胞凋亡显著,总免疫球蛋白产量减少,T细胞增殖并表现出典型的促炎细胞因子释放,Tfh的CXCR5(CD185)表达降低,而TNF受体超家族成员OX40(CD134)和诱导性T细胞共刺激因子(CD278)表达上调[9]。

该扁桃体研究因为存在个体间差异,其研究对象为年龄大于16岁的成人,仍需要在儿童中进行进一步验证。另一在5~18岁的儿童中进行的研究则可从免疫学的角度重新理解该疾病,其缺陷在于扁桃体标本是在特定的医院获得的,是否可以解释其他地区的GAS-RT的发病受到质疑。

在扁桃体内,链球菌超抗原引起Tfh表型改变,趋化功能降低,可能导致Tfh细胞不能迁移到生发中心并促进B细胞抗体的产生,改变了机体的免疫应答。为将来在化脓性链球菌疫苗中加入SpeA和其他超抗原类毒素,为中和免疫提供理论依据。

GAS-RT仅凭临床依据很难准确识别,临床中采用的检测方法特异度和灵敏度也不高,故急需探索新的检测手段或者将既往的检测方法改进,用于临床实践。

2.1 GAS的检测

儿童扁桃体表面和核心的细菌菌群有很大不同。浅层拭子培养出GAS并不总是代表扁桃体内部实际存在[10]。细针穿刺活检(fine needle aspira-tion biopsy,FNAB)是一种微创技术,可以对扁桃体局部病变进行有针对性的采样[11]。

核心FNA取样虽然存在培养阳性率低,部分病原体不适用等因素,但因其可以在门诊进行,结果也更可靠,避免了选用选择性扁桃体切除术,故仍被认为是可选择的诊断方法。

2.2 血清学的检测

2.2.1 糖原合成酶-3(glycogen synthase kinase-3, GSK-3)活化指数:GSK-3是一种在所有真核生物中普遍表达、高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,由两个高度相似的蛋白组成,即GSK3α和β,参与了包括炎性反应在内的多种人类疾病的发病过程[12]。

GSK-3β/pGSK-3β可以反映GSK-3β磷酸化抑制程度,有研究建议用它作为小儿慢性扁桃体炎(chronic tonsillitis,TC)的一种新的诊断和预测工具[13]。

2.2.2 组织非特异性碱性磷酸酶(tissue nonspecific alkaline phosphatase,TNAP):碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AP)分为组织特异性和组织非特异性两类。TNAP是一种细胞膜结合的糖蛋白,它的表达与B细胞分化、活化和增殖的分期密切相关[14]。扁桃体和腺样体是主要的B淋巴器官,推测TNAP是这些组织中B细胞增殖和活性的标志,用于评估B淋巴器官的免疫功能[15]。

除了抗生素治疗、扁桃体切除[16],基于免疫功能调节的治疗是近年的热点[17]。

3.1 OM-85BV制剂

OM-85BV(Broncho-Vaxom,泛福舒)是一种细菌免疫刺激剂,含有呼吸道感染中最常见的8种细菌病原体(等份)的裂解物[18]。它可以影响巨噬细胞的先天免疫、中性粒细胞活性和促炎细胞因子的产生,也促进获得性免疫反应和免疫球蛋白的合成[19]。

口服OM-85BV可能对提高儿童反复呼吸道感染的免疫力有积极作用,建议在新冠肺炎大流行期间有反复呼吸道感染风险的人服用OM-85BV。这项研究可能存在选择偏差,因为太多已发现的研究被排除在分析之外[20]。

3.2 GSK3抑制剂

GSK3的促炎作用为GSK3抑制剂进行抗感染治疗提供可能。核因子-κB(NF-κB)是炎性反应中重要的信号通路,抑制GSK-3β活性可明显抑制NF-κB的激活。

GSK3抑制剂能影响机体的多种生理过程,在许多疾病中都显示出了良好的前景[21],但因为 GSK3在炎性反应中的两面性[22],还需要进一步探索其在炎性过程中的复杂调节作用。

3.3 细菌疗法

替代的细菌疗法即将相对无害的“效应”细菌植入感染部位并持续存在于正常的微生物菌群中,它们可以竞争性地排除或阻止潜在致病细菌的增殖,而不会显著干扰现有微生物生态系统的平衡[23]。

最近,从健康人的咽部分离到特定类型的α溶血性链球菌,即唾液链球菌24SMB和口腔链球菌89A。这些潜在的鼻咽益生菌,具有免疫调节和抗感染技能,能产生纤溶酶编码的细菌素,具有良好的安全性[24]。对该喷雾剂的的研究结果表明,该药可以显著减少扁桃体炎的发作次数[25]。链球菌益生菌的局部应用是一个相对未开发的领域,现在正在成为预防和治疗的一种有吸引力的方法,尤其是对儿童患者。

GAS-RT是一种免疫敏感性疾病,其敏感性与一种已提出的免疫逃避机制有关,SpeA诱导异常的Tfh细胞介导的B细胞细胞毒作用。SpeA和其他超抗原导致扁桃体免疫功能失调,促使T细胞从Tfh变为增殖表型,从而导致B细胞的丧失和抗SpeA抗体反应受损。这些见解可能有助于GAS-RT的临床治疗和/或疫苗接种策略发展的候选靶点。

儿童GAS-RT治疗过程中抗生素不规范使用带来诸如增加抗生素耐药性和黏膜微生物群受损的后果,所以针对儿童呼吸道感染的新的治疗和预防方式受到大家的重视,免疫系统的调节和细菌治疗手段开始崭露头角。尽管有了这些令人鼓舞的研究结果,但关于GAS-RT诊断和预防方面依然有许多问题有待解决。因此,儿童GAS-RT的研究与诊治工作任重道远,以期实现对该病的早发现、早诊断、早治疗并改善患儿的预后。

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