超抗原在金黄色葡萄球菌致病中的作用
作者：龙怀聪 冯玉麟
单位：龙怀聪(华西医科大学附属第一医院呼吸内科，成都，610041)； 冯玉麟(华西医科大学附属第一医院呼吸内科，成都，610041)
关键词：
华西医学000182 综述
分类号：R378.1+1 文献标识码：D
文章编号：1002-0179(2000)01-0109-02▲
近几十年来，随着抗生素的广泛临床应用，尽管医院内外感染的病原菌种类发生很大的变迁，但金黄色葡萄球菌(以下简称金葡菌)仍是医院内、外感染的重要而危险的致病菌，尤其是耐甲氧西林金葡菌(MRSA)出现以后，给治疗带来了严峻挑战。
, 百拇医药
金葡菌感染的临床表现多种多样，除可引起皮肤、粘膜、肺脏等多种组织器官的化脓性炎症外，有些菌株还可引起食物中毒、毒性休克综合征(TSS)、表皮剥脱综合征等严重并发症，上述临床表现均与其毒力因子的多样性密切相关。金葡菌的毒力因子主要分为以下三类：①毒素：细胞毒素(α、β、γ、σ及杀白细胞素)、毒性休克综合征毒素—1(TSST—1)、肠毒素(A、B、C、D、E等)；②酶类：凝血酶、纤维蛋白溶解酶、耐热核酸酶、透明质酸酶、脂酶等；③其他：荚膜、胞壁肽聚糖等〔1〕。
超抗原(Superantigen， SAg)的概念最早由White在1989年提出〔2〕。系指一类由细菌外毒素和逆转录病毒蛋白构成的新型蛋白质抗原分子。SAg激活T细胞不需籍抗原呈递细胞(APC)的作用，直接以蛋白质形式在普通抗原结合槽的外侧与APC的主要组织相容性复合物(MHC)Ⅱ类分子结合，再与T细胞受体(TCR)的Vβ结合，而与TCR的其他区域(Vα、Jα、Jβ、Dβ)无关〔3〕，故其作用广泛，可致大量T细胞增殖并释放大量细胞因子产生作用。
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超抗原可分为内源性和外源性超抗原两大类。内源性SAg是指逆转录小鼠乳腺瘤病毒(MMTV)编码的一种称为次要淋巴刺激(MLS)抗原，亦称病毒性抗原，目前在人类尚未发现MMTV编码的内源性SAg位点，外源性SAg主要由细菌产生，又称为细菌性SAg，大多数细菌性SAg为细菌的外毒素，系水溶性蛋白质，分子量为25～28×103。目前研究所发现的细菌性SAg主要有：①葡萄球菌类：葡萄球菌肠毒素(SES)、表皮剥脱毒素A(EXTA)、毒性休克综合征毒素—1(TSST—1)；②链球菌类：链球菌M蛋白(MP)、致热外毒素(SPE)A、B、C；③关节炎支原体有丝分裂原MTM〔2〕。
金葡菌肠毒素(SES)既往发现有六种，即SEA、B、C、D、E、H，其中SEC又分三个不同的亚型SEC1～SEC3，Munson等报道已发现并命名两种新的葡萄球菌肠毒素基因，即Seg和Sei基因，它们分别含777和729个核苷酸，其前体蛋白分别为258(SEG)和242(SEI)个氨基酸，成熟的毒素分别含233(SEG)和218(SEI，据推测)个氨基酸。氨基酸同源性分析发现，SEI与SEA、SEE、SED之间有26%～28%的同源性，SEG与SpEA、SEB、SEC之间有38%～42%的同源性。免疫印染分析还提示，SEG与SEC1有一些共同的表位，而SEI则没有。用鼻导管给药时，SEG和SEI对恒河猴产生催吐效应，刺激小鼠T细胞增殖并产生IL—2和IFN—γ，表明其生物学作用与以前发现的SE相似〔5〕，虽然TSST—1具有与多种SE相似的生物学活性，但尚未发现它与其他SE超抗原有明显的同源性〔4〕。
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超抗原通过刺激性地与一组具有特异TCR—Vβ区的T细胞和APC上的MHCⅡ类分子结合而活化T细胞。因SAg是与MHCⅡ类分子的抗原结合槽外侧相结合，故MHCⅡ类分子对其激活无限制性。但是，不同SAg结合的MHCⅡ类分子的独特类型不同，并且SAg与MHCⅡ类分子的亲和力不同将影响其激活T细胞的数量〔2〕。后来研究发现，在对SAg起反应的T细胞上存在着一Vα区域的T细胞优先表达的现象。Li-H等通过TCR—SEB—肽片或TCR—SEB—MHCⅡ类分子复合体模型得出，在TCR—SAg—MHC复合体中，Vα和Vβ区域的空间结构决定其相互作用的程度，从而可解释上述优先表达的现象〔6〕；Anderson-ps等对此现象的解释也相似，他们认为TCR的α链上的CDR2通过与MHC的相互作用来调节其激活T细胞的水平，并指出，TCR的α链对于最大限度地稳定TCR—SAg—MHC复合体是必须的，整个TCR—SAg—MHC复合体的稳定性取决于三个不同反应〔TCR—SAg、SAg—MHC、MHC—TCR〕的共同作用〔7〕。
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APC—MHCⅡ类分子提呈的普通抗原仅激活CD4+T细胞，而SAg不仅激活T细胞的两个主要亚群CD4+和CD8+，还能激活外周血双阴性T细胞〔2〕，也能通过直接与MHCⅡ类分子连接而不依赖TCR连接的方式来激活单核细胞〔8〕，从而引起广泛而强烈的免疫反应。如毒性休克综合征(TSS)一种涉及多器官的疾病，其特征为高热、低血压、猩红热样皮疹等，葡萄球菌超抗原TSST—1、SEB、SEC均可引起TSS，这是由于SAg使大量CD4+、CD8+T细胞活化，释放过量细胞因子，尤其是TNF—α、TNF—β、IL—1、IL—2和IFN—γ，它们作用于毛细血管内皮细胞，使其出现微血管渗漏，发生微循环障碍，导致低血压、猩红热样皮疹。此外，SAg尚有致热作用及增强内毒素毒性的作用，从而促进TSS的发生〔3〕。另有作者报道，葡萄球菌肠毒素激活和改变 免疫系统有独特机制，一方面SAg能与胃肠道上皮组织中大量存在的T细胞表面TCR V/S结合，另一方面肠上皮细胞能被诱导表达MHCⅡ类分子，有提呈SAg的作用，结果肠T细胞可穿过基膜，在肠上皮细胞提呈SAg的作用下增殖，这可能是毒素造成食物中毒和炎症性肠病的原因〔2〕。
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SAg不仅是T细胞的激活剂，而且是T细胞耐受的有效诱导剂，用SEA或SEB注入成年鼠，很快在淋巴组织中出现T细胞的大量增殖，但达到峰值后2～3天，即显著降低〔2〕，这就是SAg诱导的T细胞耐受，Sundstdet等通过对小鼠多次注射超抗原SEA，第一次注射时，血清IL—10不能测出，而TNF、IFN—γ和IL—2等Th1细胞相关的致炎因子滴度很快上升，但4天后IL—10浓度上升到较高水平，第二次注射时，引起血清IL—10的高水平，而上述其他细胞因子浓度降低，第三、四次注射时，IL—10浓度仍然较高而其他因子完全不能检出，说明与SEA接触可促进产生IL—10的免疫调节性Th细胞的生长和发育。更进一步，用单克隆抗体技术对CD4+或CD8+的T细胞的清除实验表明：CD4+T细胞对于产生IL—10更为重要，从而得出结论：反复SEA刺激促进一种产生IL—10的Th细胞系(即Th10型)的生长，这种细胞通过抑制IFN—γ和TNF的产生来调节免疫，这可能是细菌通过超抗原来调节机体免疫反应，从而达到免疫逃避的一种方式〔9〕。
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超抗原不仅可引起T细胞耐受，而且引起单核细胞耐受。Rahimpour等研究证明：葡萄球菌SAg对人类外周血单核细胞的刺激，也可导致单核细胞出现一个快速的、剂量依赖的、对特异性化学刺激因子〔巨噬细胞炎性蛋白—lα(MIP—1α)、单核细胞趋化蛋白—1和MIP—1β〕反应性和连接的下调，并指出，这种下调反应是通过胞内蛋白酪氨酸激酶来实现的，细菌性超抗原诱导的对化学因子反应性的下调代表了一种前所未知的某些细菌(如金葡菌)破坏机体免疫应答的方式，这种方式影响化学因子与化学因子受体表达和功能之间的复杂的平衡关系〔8〕。
超抗原所激活的T细胞(CTL)能对表达MHCⅡ类分子的靶细胞产生细胞毒作用，这种作用叫超抗原依赖的细胞介导的细胞毒作用(SDCC)。因CTL可对自身激活的HLA—DR+的朗罕氏细胞、新鲜的B细胞、单核巨噬细胞以及APC细胞发生溶解作用，从而对免疫应答产生一种负反馈调节，据此认为，SDCC实际上是细胞逃避机体免疫排除的一种“策略”〔10〕。Sundstedt等通过单克隆技术和转基因动物实验等得出：在体内SAg活化的CD8+T细胞杀伤MHC Ⅱ类分子阳性的APC以穿孔素依赖的方式进行〔11〕。
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金葡菌超抗原不仅以上述方式调节机体免疫应答，从而达到免疫逃避的目的，同时还可激活机体的自身免疫系统，使机体发生自身免疫性疾病，其机理如下：①葡萄球菌超抗原均能刺激Th1细胞和Th2细胞产生大量细胞因子，并破坏两组亚群间的“对抗性”，从而产生过量的自身反应性细胞毒性T细胞的自身抗体，引起自身免疫性疾病〔12〕；②SAg刺激产生的细胞因子引起非特异性组织损伤，例如有人认为IDDM的发生是细胞因子造成的，因为胰岛β细胞在体外对IL—1、IFN—γ和INF等很敏感；③细菌SAg和热休克蛋白(HSP)氨基酸序列有交叉反应。如TSST—肽1与HSP—65肽有同源性，TSST—肽2与HSP—18肽亦有同源性，另外还发现SEA、SEB、SED、SEE与HSP肽有同源性，因而推测接触过抗原的T细胞会对HSP有交叉反应的肽产生更强的免疫反应。敏感的宿主接触过TSST—1/肠毒素肽后可能导致对自身抗原的免疫应答，如HSP导致自身免疫现象〔2〕。
综上所述，金葡菌肠毒素及TSST—1等以超抗原形式不仅能激活机体大量的T细胞，产生过量的细胞因子，引起免疫损害，而且也激活大量的自身反应性T细胞和自身抗体，引起自身免疫性疾病，此外，还通过多种方式调节机体免疫，从而逃避机体对细菌的排除反应，所有这些，使金葡菌感染的临床表现复杂化，也给治疗带来极大困难，故在治疗方面，除了积极有效地使用敏感的抗生素外，是否同时给予免疫调节剂治疗，尚有待进一步的研究和证实。■
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参考文献：
[1] 陆德源，主编：医学微生物学。北京：人民卫生出版社1997年，81～83。
[2] 印彤：超抗原及其临床意义。国外医学微生物分册1996；19(1)∶1～3。
[3] 傅危贤：中毒性休克综合征。新医学1997；6∶554。
[4] 端青：葡萄球菌和链球菌超抗原及其在人类疾病中的作用。国外医学微生物分册1996；19(5)∶28～31。
[5] Munson-SH， Infect-Immu， 1998. Jul；66(7)3337～48。
[6] Li-H，Immunity，1998，Dec9(6)∶807～16。
, 百拇医药
[7] Anderson-PS，Immunity，1999.Apr10(4)∶2299～307。
[8] Rahimpour-R，J-Immunol，1999.Feb15；164(4)∶180～6。
[9] Sundstedt-A，J-immumol，1997，Jan.1；158(1)∶180～6。
[10] 王青青：超抗原与T细胞活化。浙江医科大学学报1997；26(3)∶140～144。
[11] Sundstdet-A，Immundogy，1998，SEP；95(1)∶76～82。
[12] Rink L，J-Interferon Cytokine Res，1996；16∶41～47。
收稿日期：1999-10-22, 百拇医药
单位：龙怀聪(华西医科大学附属第一医院呼吸内科，成都，610041)； 冯玉麟(华西医科大学附属第一医院呼吸内科，成都，610041)
关键词：
华西医学000182 综述
分类号：R378.1+1 文献标识码：D
文章编号：1002-0179(2000)01-0109-02▲
近几十年来，随着抗生素的广泛临床应用，尽管医院内外感染的病原菌种类发生很大的变迁，但金黄色葡萄球菌(以下简称金葡菌)仍是医院内、外感染的重要而危险的致病菌，尤其是耐甲氧西林金葡菌(MRSA)出现以后，给治疗带来了严峻挑战。
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金葡菌感染的临床表现多种多样，除可引起皮肤、粘膜、肺脏等多种组织器官的化脓性炎症外，有些菌株还可引起食物中毒、毒性休克综合征(TSS)、表皮剥脱综合征等严重并发症，上述临床表现均与其毒力因子的多样性密切相关。金葡菌的毒力因子主要分为以下三类：①毒素：细胞毒素(α、β、γ、σ及杀白细胞素)、毒性休克综合征毒素—1(TSST—1)、肠毒素(A、B、C、D、E等)；②酶类：凝血酶、纤维蛋白溶解酶、耐热核酸酶、透明质酸酶、脂酶等；③其他：荚膜、胞壁肽聚糖等〔1〕。
超抗原(Superantigen， SAg)的概念最早由White在1989年提出〔2〕。系指一类由细菌外毒素和逆转录病毒蛋白构成的新型蛋白质抗原分子。SAg激活T细胞不需籍抗原呈递细胞(APC)的作用，直接以蛋白质形式在普通抗原结合槽的外侧与APC的主要组织相容性复合物(MHC)Ⅱ类分子结合，再与T细胞受体(TCR)的Vβ结合，而与TCR的其他区域(Vα、Jα、Jβ、Dβ)无关〔3〕，故其作用广泛，可致大量T细胞增殖并释放大量细胞因子产生作用。
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超抗原可分为内源性和外源性超抗原两大类。内源性SAg是指逆转录小鼠乳腺瘤病毒(MMTV)编码的一种称为次要淋巴刺激(MLS)抗原，亦称病毒性抗原，目前在人类尚未发现MMTV编码的内源性SAg位点，外源性SAg主要由细菌产生，又称为细菌性SAg，大多数细菌性SAg为细菌的外毒素，系水溶性蛋白质，分子量为25～28×103。目前研究所发现的细菌性SAg主要有：①葡萄球菌类：葡萄球菌肠毒素(SES)、表皮剥脱毒素A(EXTA)、毒性休克综合征毒素—1(TSST—1)；②链球菌类：链球菌M蛋白(MP)、致热外毒素(SPE)A、B、C；③关节炎支原体有丝分裂原MTM〔2〕。
金葡菌肠毒素(SES)既往发现有六种，即SEA、B、C、D、E、H，其中SEC又分三个不同的亚型SEC1～SEC3，Munson等报道已发现并命名两种新的葡萄球菌肠毒素基因，即Seg和Sei基因，它们分别含777和729个核苷酸，其前体蛋白分别为258(SEG)和242(SEI)个氨基酸，成熟的毒素分别含233(SEG)和218(SEI，据推测)个氨基酸。氨基酸同源性分析发现，SEI与SEA、SEE、SED之间有26%～28%的同源性，SEG与SpEA、SEB、SEC之间有38%～42%的同源性。免疫印染分析还提示，SEG与SEC1有一些共同的表位，而SEI则没有。用鼻导管给药时，SEG和SEI对恒河猴产生催吐效应，刺激小鼠T细胞增殖并产生IL—2和IFN—γ，表明其生物学作用与以前发现的SE相似〔5〕，虽然TSST—1具有与多种SE相似的生物学活性，但尚未发现它与其他SE超抗原有明显的同源性〔4〕。
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超抗原通过刺激性地与一组具有特异TCR—Vβ区的T细胞和APC上的MHCⅡ类分子结合而活化T细胞。因SAg是与MHCⅡ类分子的抗原结合槽外侧相结合，故MHCⅡ类分子对其激活无限制性。但是，不同SAg结合的MHCⅡ类分子的独特类型不同，并且SAg与MHCⅡ类分子的亲和力不同将影响其激活T细胞的数量〔2〕。后来研究发现，在对SAg起反应的T细胞上存在着一Vα区域的T细胞优先表达的现象。Li-H等通过TCR—SEB—肽片或TCR—SEB—MHCⅡ类分子复合体模型得出，在TCR—SAg—MHC复合体中，Vα和Vβ区域的空间结构决定其相互作用的程度，从而可解释上述优先表达的现象〔6〕；Anderson-ps等对此现象的解释也相似，他们认为TCR的α链上的CDR2通过与MHC的相互作用来调节其激活T细胞的水平，并指出，TCR的α链对于最大限度地稳定TCR—SAg—MHC复合体是必须的，整个TCR—SAg—MHC复合体的稳定性取决于三个不同反应〔TCR—SAg、SAg—MHC、MHC—TCR〕的共同作用〔7〕。
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APC—MHCⅡ类分子提呈的普通抗原仅激活CD4+T细胞，而SAg不仅激活T细胞的两个主要亚群CD4+和CD8+，还能激活外周血双阴性T细胞〔2〕，也能通过直接与MHCⅡ类分子连接而不依赖TCR连接的方式来激活单核细胞〔8〕，从而引起广泛而强烈的免疫反应。如毒性休克综合征(TSS)一种涉及多器官的疾病，其特征为高热、低血压、猩红热样皮疹等，葡萄球菌超抗原TSST—1、SEB、SEC均可引起TSS，这是由于SAg使大量CD4+、CD8+T细胞活化，释放过量细胞因子，尤其是TNF—α、TNF—β、IL—1、IL—2和IFN—γ，它们作用于毛细血管内皮细胞，使其出现微血管渗漏，发生微循环障碍，导致低血压、猩红热样皮疹。此外，SAg尚有致热作用及增强内毒素毒性的作用，从而促进TSS的发生〔3〕。另有作者报道，葡萄球菌肠毒素激活和改变 免疫系统有独特机制，一方面SAg能与胃肠道上皮组织中大量存在的T细胞表面TCR V/S结合，另一方面肠上皮细胞能被诱导表达MHCⅡ类分子，有提呈SAg的作用，结果肠T细胞可穿过基膜，在肠上皮细胞提呈SAg的作用下增殖，这可能是毒素造成食物中毒和炎症性肠病的原因〔2〕。
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SAg不仅是T细胞的激活剂，而且是T细胞耐受的有效诱导剂，用SEA或SEB注入成年鼠，很快在淋巴组织中出现T细胞的大量增殖，但达到峰值后2～3天，即显著降低〔2〕，这就是SAg诱导的T细胞耐受，Sundstdet等通过对小鼠多次注射超抗原SEA，第一次注射时，血清IL—10不能测出，而TNF、IFN—γ和IL—2等Th1细胞相关的致炎因子滴度很快上升，但4天后IL—10浓度上升到较高水平，第二次注射时，引起血清IL—10的高水平，而上述其他细胞因子浓度降低，第三、四次注射时，IL—10浓度仍然较高而其他因子完全不能检出，说明与SEA接触可促进产生IL—10的免疫调节性Th细胞的生长和发育。更进一步，用单克隆抗体技术对CD4+或CD8+的T细胞的清除实验表明：CD4+T细胞对于产生IL—10更为重要，从而得出结论：反复SEA刺激促进一种产生IL—10的Th细胞系(即Th10型)的生长，这种细胞通过抑制IFN—γ和TNF的产生来调节免疫，这可能是细菌通过超抗原来调节机体免疫反应，从而达到免疫逃避的一种方式〔9〕。
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超抗原不仅可引起T细胞耐受，而且引起单核细胞耐受。Rahimpour等研究证明：葡萄球菌SAg对人类外周血单核细胞的刺激，也可导致单核细胞出现一个快速的、剂量依赖的、对特异性化学刺激因子〔巨噬细胞炎性蛋白—lα(MIP—1α)、单核细胞趋化蛋白—1和MIP—1β〕反应性和连接的下调，并指出，这种下调反应是通过胞内蛋白酪氨酸激酶来实现的，细菌性超抗原诱导的对化学因子反应性的下调代表了一种前所未知的某些细菌(如金葡菌)破坏机体免疫应答的方式，这种方式影响化学因子与化学因子受体表达和功能之间的复杂的平衡关系〔8〕。
超抗原所激活的T细胞(CTL)能对表达MHCⅡ类分子的靶细胞产生细胞毒作用，这种作用叫超抗原依赖的细胞介导的细胞毒作用(SDCC)。因CTL可对自身激活的HLA—DR+的朗罕氏细胞、新鲜的B细胞、单核巨噬细胞以及APC细胞发生溶解作用，从而对免疫应答产生一种负反馈调节，据此认为，SDCC实际上是细胞逃避机体免疫排除的一种“策略”〔10〕。Sundstedt等通过单克隆技术和转基因动物实验等得出：在体内SAg活化的CD8+T细胞杀伤MHC Ⅱ类分子阳性的APC以穿孔素依赖的方式进行〔11〕。
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金葡菌超抗原不仅以上述方式调节机体免疫应答，从而达到免疫逃避的目的，同时还可激活机体的自身免疫系统，使机体发生自身免疫性疾病，其机理如下：①葡萄球菌超抗原均能刺激Th1细胞和Th2细胞产生大量细胞因子，并破坏两组亚群间的“对抗性”，从而产生过量的自身反应性细胞毒性T细胞的自身抗体，引起自身免疫性疾病〔12〕；②SAg刺激产生的细胞因子引起非特异性组织损伤，例如有人认为IDDM的发生是细胞因子造成的，因为胰岛β细胞在体外对IL—1、IFN—γ和INF等很敏感；③细菌SAg和热休克蛋白(HSP)氨基酸序列有交叉反应。如TSST—肽1与HSP—65肽有同源性，TSST—肽2与HSP—18肽亦有同源性，另外还发现SEA、SEB、SED、SEE与HSP肽有同源性，因而推测接触过抗原的T细胞会对HSP有交叉反应的肽产生更强的免疫反应。敏感的宿主接触过TSST—1/肠毒素肽后可能导致对自身抗原的免疫应答，如HSP导致自身免疫现象〔2〕。
综上所述，金葡菌肠毒素及TSST—1等以超抗原形式不仅能激活机体大量的T细胞，产生过量的细胞因子，引起免疫损害，而且也激活大量的自身反应性T细胞和自身抗体，引起自身免疫性疾病，此外，还通过多种方式调节机体免疫，从而逃避机体对细菌的排除反应，所有这些，使金葡菌感染的临床表现复杂化，也给治疗带来极大困难，故在治疗方面，除了积极有效地使用敏感的抗生素外，是否同时给予免疫调节剂治疗，尚有待进一步的研究和证实。■
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参考文献：
[1] 陆德源，主编：医学微生物学。北京：人民卫生出版社1997年，81～83。
[2] 印彤：超抗原及其临床意义。国外医学微生物分册1996；19(1)∶1～3。
[3] 傅危贤：中毒性休克综合征。新医学1997；6∶554。
[4] 端青：葡萄球菌和链球菌超抗原及其在人类疾病中的作用。国外医学微生物分册1996；19(5)∶28～31。
[5] Munson-SH， Infect-Immu， 1998. Jul；66(7)3337～48。
[6] Li-H，Immunity，1998，Dec9(6)∶807～16。
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[7] Anderson-PS，Immunity，1999.Apr10(4)∶2299～307。
[8] Rahimpour-R，J-Immunol，1999.Feb15；164(4)∶180～6。
[9] Sundstedt-A，J-immumol，1997，Jan.1；158(1)∶180～6。
[10] 王青青：超抗原与T细胞活化。浙江医科大学学报1997；26(3)∶140～144。
[11] Sundstdet-A，Immundogy，1998，SEP；95(1)∶76～82。
[12] Rink L，J-Interferon Cytokine Res，1996；16∶41～47。
收稿日期：1999-10-22, 百拇医药