结核分枝杆菌感染巨噬细胞后,巨噬细胞会通过吞噬体-溶酶体、生成NO、产生促炎症因子、细胞自噬、细胞凋亡、激活T细胞免疫系统等多种机制清除结核分枝杆菌,但是结核分枝杆菌可表达多种不同的蛋白针对性的抑制免疫功能的实现,从而在与免疫系统的对抗中存活下来。结核分枝杆菌分泌蛋白如ESAT6、CFP10、SapM、PtpA等对结核分枝杆菌对抗免疫系统起着重要功能,此外结核分枝杆菌也能够分泌激活巨噬细胞的蛋白,但是具体作用机制很多还不清楚。

抗结核疫苗研发的一个思路是寻找激活T细胞免疫的抗原,Hwa-Jung Kim等人认为结核分枝杆菌分泌的能激活巨噬细胞杀菌作用的蛋白也可以作为抗结核疫苗,在这个思路指导下,他们对结核分枝杆菌液体培养上清中的分泌蛋白进行了分离并观察这些蛋白对巨噬细胞的激活作用,他们发现Rv3463能促进巨噬细胞分泌TNF-α、IL-6、IL-12p70等炎症因子及IL10抗炎因子,也能促进MHC-I、MHC-II、CD80、CD86等抗原呈递相关分子的表达,相关结果发表于最近Scientific Reports文章Mycobacterium tuberculosis Rv3463 induces mycobactericidal activity in macrophages by enhancing phagolysosomal fusion and exhibits therapeutic potential上。

 

TLR2、TLR4等TLR受体是介导结核分枝杆菌感染巨噬细胞的受体家族之一,研究人员用重组的Rv3463处理TLR2−/− 、TLR4−/−、TLR2/4−/−敲除小鼠来源的BMDM细胞,发现TNF-α、IL-6、IL-12p70、MHC-I、MHC-II、CD80、CD86等指示巨噬细胞活化的蛋白表达量降低,且Rv3463影响TLR受体下游MAPK信号通路相关蛋白磷酸化、影响细胞质Ca2+浓度从而激活巨噬细胞杀菌功能。

 

Rv3463激活巨噬细胞MAPK信号通路

吞噬体-溶酶体、细胞自噬是细胞杀伤结核分枝杆菌的两种主要途径,研究人员用RFP标记的结核分枝杆菌感染巨噬细胞,分别用Rv3463、ESAT6处理细胞,后用细胞免疫荧光实验观察结核分枝杆菌与吞噬体-溶酶体标志蛋白Rab5、VPS34、Rab7、LAMP1及自噬标志蛋白LC3-II的共定位情况,发现Rv3463通过促进吞噬体与溶酶体的融合而非细胞自噬来发挥功能。此外,研究人员还证明了PI3K信号通路参与吞噬体-溶酶体融合过程。

 

Rv3463促进细胞吞噬体-溶酶体融合

研究人员还用H37Ra、耻垢分枝杆菌感染小鼠,后注射Rv3463、ESAT6等免疫制剂,观察小鼠清除病原菌能力,发现Rv3463优于ESAT6,具有作为抗结核疫苗的潜力。

 

参考文献

1. Park HS, Back YW, Shin KW, Bae HS, Lee KI, Choi HG, Choi S, Lee HH, Choi CH, Park JK, Kim HJ. Mycobacterium tuberculosis Rv3463 induces mycobactericidal activity in macrophages by enhancing phagolysosomal fusion and exhibits therapeutic potential. Sci Rep. 2019 Mar 12;9(1):4246.