结核性脑膜炎的免疫应答及基因多态性研究进

本文原载于《中华神经科杂志》年第3期

结核性脑膜炎(tuberculousmeningitis)简称结脑，是中枢神经系统结核病中最常见的形式，由结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)引起。由于结脑的临床表现非特异，临床诊断水平耗时较长，常常延缓其初始治疗，使一半感染者致死或致残，可遗留有严重的慢性神经系统后遗症[1]。世界卫生组织(WHO)报告指出：年全球新增万结核病患者，万人死亡，中国是世界22个结核病高负担国家之一[2]。结脑仅占全部结核病的1%，通常被认为是结核分枝杆菌通过血液由肺部传播到脑膜、脑实质、脊髓或脊膜所致[3,4]，5%～15%的肺结核患者继发结核性脑膜炎[5]。肺结核患者中部分发展成结脑而部分不发展成结脑，且部分结脑患者未并发肺结核的原因还不是很清楚[6]。除了环境和结核杆菌的因素，宿主对病原体的反应在结核病的发展中起到重要作用[7]。结脑的临床表现主要是宿主的免疫系统和结核杆菌对抗的结果，因此鉴定出结脑特定的生物标志物有助于及时诊断与治疗，且有利于理解结脑的发病机制。人类基因的多态性研究有助于谱写与完善基因谱，理解人类对疾病发展及抗炎治疗的异质性及对药物的调整。

(一)固有免疫应答

结核杆菌固有免疫应答中重要的识别受体之一为Toll样受体(TLR)，表达于多种细胞并且触发适应性免疫[8]。TLR通过识别结核菌酸、溶菌酶和甘露聚糖等结核杆菌细胞壁的组成成分来激发固有免疫[9]。在TLR家族中，TLR2、TLR4和TLR9的作用最为重要[10,11,12]。TLR4基因敲除的小鼠和野生型小鼠相比，更容易感染结核杆菌并且容易致死[13]。髓细胞分化因子88(MyD88)为连接于TLR的适配器，MyD88的缺失容易造成结核感染[14,15]。结核杆菌固有免疫应答中另一种识别受体为C型凝集素受体(CLR)家族，也能识别结核杆菌的细胞壁成分[16]。连接CLR的适配器CARD9基因缺失和致死性结核感染有关系[17]。

结核杆菌首先感染巨噬细胞，巨噬细胞自身释放抗菌因子并启动免疫应答[18]。树突状细胞在激发T细胞反应中起到重要作用[19]。结核杆菌通过下调组织相容性复合体Ⅱ类分子的表达，抑制树突状细胞移向淋巴结，并降低其抗原递呈能力[20]。结核杆菌在巨噬细胞和树突状细胞中增殖，巨噬细胞和树突状细胞释放TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12等细胞因子，这些细胞因子反过来亦能激活巨噬细胞，杀灭结核杆菌[21]。巨噬细胞和树突状细胞释放的IL-12和IL-18能诱导T细胞释放IFN-γ，被IFN-γ激活的巨噬细胞在结核杆菌的杀伤中起重要作用。自然杀伤细胞通过NKp44、NKp46和NKG2D分子识别结核杆菌感染的巨噬细胞，发挥溶菌作用[22,23]。

Th1细胞分泌的IFN-γ、IL-2和TNF-α能激活巨噬细胞，对细胞介导的免疫起重要作用；Th2细胞释放的IL-4、IL-5、IL-10和IL-1，能抑制巨噬细胞的功能，对抗体介导的体液免疫起到重要作用[24]。TNF-α能促使IL-1和IL-6的产生，而IFN-α和IL-2能促进TNF-α的产生[25]。

(二)适应性免疫应答

CD4＋T细胞对结核杆菌的免疫应答和Th1细胞释放IFN-γ激活被感染的巨噬细胞有关[26]。结核杆菌特异性T细胞从淋巴结移行到血液，可积极地控制感染[27]。TNF-α拮抗剂能阻碍T细胞的增殖及细胞因子的产生，因此会增加结核杆菌的感染及结核的复发[28,29]。人类获得性免疫缺陷病毒阳性的患者CD4＋T细胞缺失，对原发性感染和潜在感染复发的几率大大增加，这一现象同样说明CD4＋T细胞在抗结核杆菌感染中的重要地位[30]。

(三)脑脊液中的炎性细胞及免疫因子

典型的结脑患者脑脊液白细胞升高且淋巴细胞为主，蛋白水平升高，脑脊液/血糖水平降低，较低的白细胞水平和较差的预后有关系[31]。结核杆菌释放到蛛网膜下腔，引起局部的T淋巴细胞反应，以干酪样肉芽肿炎性反应为主。研究表明细菌性脑膜炎脑脊液中TNF-α和疾病的严重程度有关并且在结脑的兔子模型中可以观察到脑脊液中TNF-α的升高和预后不良有关[32,33]。但在人类，脑脊液中TNF-α的浓度和疾病的严重程度和预后均没有关系。结脑的治疗中加入抗菌素和TNF-α拮抗剂沙利度胺能提高兔子的存活率，但在人类的临床试验中发现沙利度胺不安全且有不良反应，如可导致海豹儿的出生[34,35]。

Thwaites等[36]研究了结脑患者脑脊液中促炎因子和抗炎因子的浓度，包括可溶性TNF-α受体、基质金属蛋白酶9和其组织抑制剂、血-脑屏障的通透性。脑脊液中乳酸盐、IL-8和INF-γ浓度在抗结核药物治疗前浓度非常高，但在抗结核药物治疗后浓度显著下降。在抗结核药物治疗2个月后，免疫激活反应仍然存在，血脑屏障功能障碍仍没有恢复。脑脊液中高乳酸盐浓度、低白细胞尤其是中性粒细胞数目和低脑脊液糖浓度都和结脑患者的死亡有关系。Simmons等[37]研究了结脑患者抗结核药物治疗前脑脊液和外周血液免疫应答的关系及预后，结果表明脑脊液中IL-6的浓度和严重的疾病程度有关系。Simmons等[38]研究了联合应用糖皮质激素治疗的结脑患者脑脊液中炎性因子的水平，结果表明地塞米松联合治疗降低了脑脊液中蛋白的含量和INF-γ的浓度，但没有影响其他免疫炎性因子和外周血中的白细胞数量和T细胞的免疫反应。Visser等[39]通过对儿童结脑患者脑脊液和血清炎性因子的研究表明，IL-13、血管内皮生长因子和抗菌肽LL-17在脑脊液中的敏感度和特异度非常高。王丽豪等[40]通过蛋白芯片检测到结脑患者脑脊液中单核细胞趋化蛋白-2、INF-γ和IL-8的含量明显升高。

白三烯A4水解酶基因的一个多肽位点控制类花生酸类促炎因子和抗炎因子的平衡，这个位点的多态性影响斑马鱼对结核分枝杆菌属的易患性并影响人类对结核病的易患[41]。在结脑患者中，白三烯A4水解酶影响炎性细胞的聚集，从而影响患者对皮质类固醇类药物治疗的反应。杨景卉等[42]证实白三烯A4水解酶和中国人群对结脑的易患性存在相关性。白三烯A4水解酶的作用是将白三烯A4转变为白三烯B4，白三烯B4是强效致炎因子，参与宿主抗结核的防御免疫反应[43]。

TIRAP为介导TLR信号转导的连接蛋白。Hawn等[44]通过对结脑患者和肺结核患者TIRAP基因多态性的研究，发现CT多态性和所有结核患者的易患性有关，亚组分析表明CT多态性和结脑的易患相关性大于和肺结核的易患相关性，并且突变基因型TT和血液中IL-6的含量低有关系，表明TIRAP基因多态性是通过调节免疫反应影响结核易患性。

TLR2可识别结核杆菌细胞壁的成分并启动固有免疫应答。Thuong等[45]通过对结脑和肺结核患者TLR2基因多态性的研究，发现突变基因型CC和所有结核病的易患性有关，亚组分析表明TLR2基因多态性和结脑的易患性相关而和肺结核的易患性无关。当结脑患者合并粟粒性肺结核时，这种相关性更强。研究进一步表明了TLR2基因多态性和结脑的易患相关性随着神经系统严重程度的增加而增加且其影响结核杆菌的传播。

CD1蛋白是抗原递呈分子，是将脂类而非蛋白分子递呈给T细胞。Seshadri等[46]的研究结果表明，CD1基因rs位点多态性和结脑的易患性有关。其结果证明CD1介导的脂质抗原递呈在结核的传播中起到重要作用。

Toll样受体9(TLR9)能识别结核杆菌细胞壁的成分且调整T细胞的免疫反应。Graustein等[47]发现TLR9基因rs位点多态性和结脑的易患性有关，而rs位点多态性和肺结核易患性有关。其多个多态性位点和死亡均无关系。

Caws等[48]分析了结脑患者和肺结核患者的基因型和所培养的结核杆菌的基因型。宿主的基因型同时和健康对照组的基因型作对比。分离出的结核菌通过大通量测序进行基因分型。这项研究表明欧洲-美洲系的结核杆菌在越南人群中不易造成肺外结核菌的播散。越南人群中TLR2TC基因型的结核患者大多是由东亚/北京型的结核杆菌引起，提示结核杆菌的基因型影响疾病的类型。结核杆菌的基因型和宿主的基因型和结核病的发展均有关系。

结脑特异性生物学标志物已被广泛研究，脑脊液中乳酸盐的水平已经被用来作为诊断中枢神经系统感染的生物学标志物。越南结脑患者的临床试验表明脑脊液中乳酸盐的含量在5～10mmol/L则支持结脑的诊断，而且疾病初期时含量很高则预示预后严重不良，甚至死亡[36]。

Kataria等[49]对脑脊液进行蛋白质组学和二维电泳分析，鉴定出11种人类蛋白和8种结核杆菌蛋白作为可能的生物学标志物。其中花生四烯酸盐5-脂氧合酶(ALOX-5)可将结核性脑膜炎和真菌性脑膜炎区分开，且已在老鼠的结核性脑膜炎中被证实在发病机制中起作用。

近年来，结脑的诊断和治疗取得飞速的发展。国内赵钢教授团队提出用Triton预处理脑脊液细胞，然后再抗酸染色，这种改进能大大提高结核杆菌的检出率，敏感度和特异度都非常高[50]。利福平耐药实时荧光定量核酸扩增技术(XpertMTB/RIF)检测系统是已被WHO采用在高收入国家作为常规的检测手段，其敏感度在结脑患者中略高或高于镜检[51,52]。利福平剂量的加大能降低死亡率[53]，地塞米松联合治疗能提高2年生存率[54]。尽管取得一定成就，但目前对结脑发病机制的理解仍有欠缺，应该进一步研究结脑的免疫应答机制、特异性的生物标志物及宿主的基因多态性，以指导诊断与个体化治疗。

参考文献略