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真菌毒素对树突状细胞免疫应答的影响

2024-04-24 21 上传者：管理员

摘要：真菌毒素是病原真菌产生的次级代谢产物，常污染多种农作物，通过食物链对人畜健康造成严重危害。真菌毒素具有多种毒性作用，包括神经毒性、肝毒性、免疫毒性、致畸性和致癌性等，但其免疫毒性机制尚不完全清楚。树突状细胞（DCs）作为功能最强大的抗原提呈细胞，在启动先天免疫和获得性免疫应答中发挥重要作用。现有研究发现真菌毒素能够影响DCs的内吞作用、刺激T细胞活化的能力以及细胞因子和趋化因子的分泌，本文旨在综述真菌毒素对DCs免疫应答的影响，为后续研究阐明真菌毒素的免疫毒性机制提供参考。

关键词：
侵袭性真菌病
免疫毒性
抗原提呈细胞
树突状细胞
真菌毒素
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病原真菌不仅侵染植物引起病害，还可在临床上引起侵袭性真菌病、角膜炎和真菌性鼻窦炎等严重疾病[1,2,3,4]。更严重的是，真菌产生的各种毒素对农作物及其产品的污染已经被世界卫生组织列为食源性疾病的重要诱因。对人畜有害的常见真菌毒素污染物包括黄曲霉毒素（aflatoxin,AFT）、伏马菌素（fumonisins,FBs）、玉米赤霉烯酮（zearalenone,ZEN）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol,DON）和雪腐镰刀菌烯醇（nivalenol,NIV）等，它们不仅导致急性毒性，还具有肝毒性、免疫毒性、致癌性、致畸性和致突变等慢性毒性[5,6]。不同真菌毒素的作用靶器官存在差异，可诱发多种毒性作用。树突状细胞（dendritic cells,DCs）是目前已知功能最强大的专职抗原提呈细胞（antigen-presenting cells,APCs），处于启动、调控及维持免疫应答的中心环节。DCs主要包括未成熟（immature dendritic cells,imDCs）和成熟（mature dendritic cells,mDCs）两种功能分化阶段。imDCs在机体外周组织巡游，摄取、加工处理抗原，通过高表达共刺激分子（如CD40、CD80和CD86等）及趋化迁移受体促进其迁移至二级淋巴组织，并在该过程中逐渐分化为mDCs，最后将加工处理的抗原提呈给幼稚T淋巴细胞，从而启动适应性免疫应答[7,8]。近年来，临床上利用DCs治疗免疫相关疾病已经取得了大量的研究进展，但真菌毒素在体内对DCs功能的影响尚不完全清楚。因此，真菌毒素的免疫毒性与DCs免疫应答的关系值得关注和深入研究。

1、主要真菌毒素对机体免疫应答的影响

1.1 AFT

AFT主要由黄曲霉（Aspergillus flavus）和寄生曲霉（A.parasiticus）产生，是致癌性最强的真菌毒素。AFT常出现在湿热地区的食品和饲料中，主要污染花生、玉米、水稻和小麦等粮食作物[9]。AFT对人畜的健康危害极大，具有肝毒性、肾毒性、致癌性、致畸性、致突变及免疫毒性，可损害机体先天性和适应性免疫系统[5,6,10,11,12,13,14]。暴露于自然水平的AFT混合物模型中，猪单核细胞来源DCs的抗原提呈能力异常增强，诱导T细胞增殖能力增强[15]。而单一的AFT B1(aflatoxin B1,AFB1）低水平暴露导致DCs抗原提呈能力降低，诱导T细胞增殖能力减弱，被认为是AFT损害机体免疫的潜在毒性机制[16]。

Toll样受体（Toll-like receptor,TLR）是一类天然免疫相关的重要模式识别受体（pattern recognition receptors,PRRs），参与细胞分子之间的信息交流和信号转导，激活炎症反应并活化相关细胞。TLR2和TLR4作为人和动物的关键PRRs，体外实验证明AFB1可促进人CD11c+DCs中TLR2和TLR4基因和蛋白的表达，刺激促炎症细胞因子IL-1β和IL-6的分泌，最终诱导机体免疫失调[17]。环境相关浓度AFT混合物能够上调人外周血单核细胞中MyD88、TLR2、TLR4和CD14等免疫监视分子的基因转录，延长暴露则会使细胞活力降低[18]。最新研究表明，10 ng/ml AFB1可影响人外周血单核细胞来源DCs中一些关键功能基因的转录，从而损伤其吞噬和免疫监视等功能[19]。相较于淋巴细胞，AFB1对单核细胞的影响更大，能够上调细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450）和TLR4基因的转录[20]。

总之，不论是AFT混合物模型还是单一的AFB1暴露，不仅可以损伤imDCs的抗原吞噬功能，还能造成mDCs的抗原提呈能力异常，导致mDCs不能有效活化幼稚T淋巴细胞，从而造成机体的免疫失调。因此，有效防控农产品中AFT的污染对于维持机体的正常免疫功能具有重要意义。

1.2 FBs

FBs是由串珠镰刀菌（Fusarium verticilli⁃oides）和多育镰刀菌（F.proliferatum）等产生的双脂类次级代谢产物，是玉米等作物的常见污染物。伏马菌素B1(fumonisin B1,FB1）是一种含量最丰富且毒性最强的FBs，其毒性作用主要通过抑制神经酰胺合成酶，进而干扰鞘脂类物质的生物合成与代谢实现[21]。研究发现，FB1具有肝毒性、肾毒性、神经毒性、免疫毒性以及致畸、致突变和致癌性，其诱导的多种毒性作用与动物种属有关，可引起马和兔脑白质软化症、猪肺水肿、狒狒心衰、猴动脉粥样化反应、大鼠肾癌和肝癌等，并增加人类食管癌和肝癌发生的风险[22,23]。

BERNABUCCI等[24]证实，FB1与AFB1的联合作用可损伤牛外周血单核细胞氧化状态，导致细胞毒性。FB1可促进小鼠肝脏局部辅助性T细胞1(helper T lymphocyte 1,Th1）类细胞因子IL-12和γ-干扰素（interferonγ,IFN-γ）分泌，还可与巨噬细胞或其他肝细胞产生的肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α）形成协同作用，从而引发毒性反应[25]。FB1经口摄入后导致猪肠道中单个核细胞分泌IL-12 p40的量降低，并通过减弱主要组织相容性复合体Ⅱ类（majorhistocompatibilitycomplexclassⅡ，MHCⅡ）分子的上调损伤肠APCs的功能，从而引起产肠毒素大肠埃希菌（enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC）更长时间的感染[26]。现有研究还表明FB1不仅能够促进人DCs分泌IFN-γ，还能够诱导趋化因子CXCL9的大量表达，提示FB1可能影响DCs在体内的迁移及发挥正常的免疫学功能[27]。因此，FB1能够抑制APCs的成熟或影响炎症细胞因子和趋化因子的表达，破坏机体的正常免疫平衡，从而不能有效启动抗原特异性免疫反应。

1.3单端孢霉烯

单端孢霉烯族毒素是由镰刀菌等众多真菌产生的一类毒素。HYMERY等[28]证实体外加入细菌脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）或TNF-α诱导DCs成熟的过程中，单端孢霉烯毒素可显著抑制DCs的成熟以及CD86、MHCⅡ类分子HLA-DR和趋化因子受体CCR7等分子的表达，并损伤其分泌IL-10和IL-12等细胞因子和内吞功能。

A型单端孢霉烯族T2毒素的毒性最强，体外实验显示极低浓度的T-2毒素对造血祖细胞具有明显的细胞毒性[29]。由单核细胞分化为巨噬细胞和DCs过程中，T-2毒素能显著抑制其内吞功能和分化成熟过程[28,29]。由此可见，T-2毒素能够影响DCs等免疫细胞的成熟状态和免疫学功能，进而诱导机体的免疫耐受。

B型单端孢霉烯族毒素DON的免疫毒性呈剂量依赖性特点，低剂量暴露后能够上调细胞因子、趋化因子和炎症因子的基因表达产生免疫刺激效应，而高剂量暴露导致白细胞凋亡并伴随免疫抑制作用[30]。DON能够改变猪免疫活性细胞的比例，通过激活丝裂原相关蛋白激酶ERK1/2和JNK干扰单核细胞来源DCs的免疫表型、IL-10分泌和抗原吞噬能力[31,32]。同样，人单核细胞来源DCs暴露于DON后，其分泌IL-10和IL-12等细胞因子及吞噬能力也受到抑制[28]。最新研究发现，DON能够通过CYP450s/ROS/PI3K/AKT信号通路介导鱼嗜中性粒细胞抗氧化功能受损和氧化应激发生，为DON免疫毒性机制的研究提供了新思路[33]。另一种重要的B型单端孢霉烯族毒素NIV可以影响LPS诱导的DCs成熟过程，不但导致MHCⅡ分子表达降低，而且使CD11c及CD86双阳性DCs细胞含量降低[34]。DON通常与NIV同时发生，二者均能够影响鼠骨髓来源DCs在LPS诱导成熟过程中的表型特征和功能状态，同时也显示NIV可能具有更强的免疫毒性，包括抑制IL-10分泌和诱导TNF-α表达的作用更强[35]。因此，B型单端孢霉烯族毒素能够影响DCs的分化成熟、免疫表型和细胞因子分泌，进而损伤其免疫学功能，但其作用于DCs的免疫毒性的分子机制还有待进一步研究阐明。

1.4杂色曲霉素（sterigmatocystin,ST）和胶霉毒素

ST主要是杂色曲霉（A.versicolor）和构巢曲霉（A.nidulans）的最终代谢产物，能够改变小鼠FoxP3+调节性T细胞（FoxP3+regulatory T cells,FoxP3+Tregs）和浆细胞样DCs(plasmacytoid dendritic cells,pDCs）的数量，从而破坏机体的免疫功能[36]。pDCs不但是宿主抵御病毒感染的重要免疫细胞，而且在防御烟曲霉（A.fumigatus）等真菌的侵染方面起着关键性作用[37]。烟曲霉产生的胶霉毒素（gliotoxin,GT）能够诱导单核细胞和CD83+单核来源DCs中半胱氨酸蛋白酶-3活化，引起细胞凋亡[38]。现有研究还表明这些毒素能够影响单核细胞、巨噬细胞、T淋巴细胞或中性粒细胞的细胞活性、氧化应激状态和细胞因子分泌[39,40]。因此，研究ST和胶霉毒素对DCs等免疫细胞分化成熟和免疫学功能的影响将进一步揭示其免疫毒性机制。

2、结论与展望

真菌毒素是由真菌产生的具有毒性的一类次级代谢产物，可污染多种粮食作物和饲料，对人和动物造成极大的健康风险。DCs作为人类免疫系统的司令官，在先天免疫和适应性免疫之间发挥桥梁作用。DCs具有imDCs和mDCs两种特殊的结构和功能状态，imDCs具有高效的抗原摄取能力，而mDCs具有很强的活化T细胞增殖的能力。与此同时，在DCs分化成熟和发挥免疫功能过程中，细胞的迁移能力起关键性作用[29,41]。因此，有学者认为DCs作为免疫毒性评价模型可以弥补现有的免疫毒性评价环节的缺失，研究真菌毒素对DCs分化成熟、迁移能力和免疫表型的影响对于阐明其免疫毒性作用及机制具有重要意义[29,42]。

目前，更多研究集中于单一真菌毒素的发生以及毒性作用方式和机制。但同一种真菌可以产生不同的毒素以及各种真菌毒素经常同时发生，从而对人和动物产生协同毒性效应[43]。KOUADIO等[44]研究报道FB1、ZEN和DON可以引起脂质过氧化，靶向线粒体或溶酶体等细胞器，抑制蛋白质和DNA合成。SUN等[45]发现AFB1与ZEA或DON的联合作用可诱导产生活性氧和诱导细胞死亡，对BRL3A大鼠肝细胞呈现协同毒性作用。因此，在揭示单一真菌毒素的作用方式和分子机制的同时，探究不同真菌毒素的协同作用对于预防和治疗真菌毒素中毒症具有重要意义。

综上所述，真菌毒素不仅影响DCs的分化成熟、氧化应激状态、细胞因子和趋化因子分泌、免疫表型及免疫学功能，还可能直接或通过DCs间接影响T淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等免疫细胞的功能，从而引起机体的免疫功能失调。因此，真菌毒素的免疫毒性会增加病原菌感染或免疫相关疾病发生的风险，发展有效的毒素检测、防控和脱毒措施以及进一步探究免疫毒性机制都将有助于保障人畜健康和公共卫生安全。

参考文献:

[8]胡祖权,夏雪,杨晓芳,等.基于树突状细胞的抗肿瘤免疫治疗[J].贵阳医学院学报,2014,39(6):783-787.

[11]刘珊,李俐漫,谭洪.黄曲霉毒素B1对人脐静脉内皮细胞毒性作用及机制研究[J].四川医学,2017,38(8):884-887.

[41]刘鲜梅,曾柱,姚伟娟. F-actin重构对树突状细胞形态和功能影响的研究进展[J].中国免疫学杂志,2018,34(1):117-121.

基金资助:国家自然科学基金项目(21906036);贵州省科技计划项目(黔科合基础-ZK[2021]重点029,黔科合支撑[2019]2787号,黔科合平台人才[2016]5676);

文章来源:于欢,尚国富,欧沙,等.真菌毒素对树突状细胞免疫应答的影响[J].中国免疫学杂志,2024,40(04):862-865+871.