作者：蔡晓敏 钟今今 孙超 蔡雨辰 鲁亚洁 王雨杰 苏欣

第一作者单位：南京大学医学院附属鼓楼医院呼吸与危重症医学科

通信作者：苏欣，南京大学医学院附属鼓楼医院呼吸与危重症医学科

引用本文: 蔡晓敏, 钟今今, 孙超, 等. 干扰素在曲霉感染中的免疫作用机制研究进展 [J] . 中华结核和呼吸杂志, 2024, 47(7) : 663-667. DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20240226-00106.

摘要

肺曲霉病是一种严重的肺部真菌感染性疾病，临床诊治困难，现有抗曲霉药物存在治疗失败率高、药物耐药率增加等问题，无法满足临床需求。因此开发新的治疗方案是非常必要的。研究表明，干扰素广泛参与细菌和病毒等感染性疾病的免疫反应。干扰素表达不足或功能缺陷常常导致机体易发生感染性疾病。已有临床研究探索了干扰素在感染性疾病中作为预防或辅助治疗的潜在疗效。近年来，研究者们逐渐开始关注干扰素在曲霉感染中的免疫作用及其在临床应用中的潜力。本综述将总结曲霉感染中干扰素免疫作用及其临床应用的最新研究进展。干扰素（interferon，IFN）最初被认为是一种干扰病毒复制并引发强效抗病毒活性的天然糖蛋白，后续研究证实其也参与机体抵御细菌、真菌和寄生虫时的免疫反应。IFN由模式识别受体识别病原体后产生，根据基因序列、染色体位置和受体特异性可将其分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型。Ⅰ型IFN是最大的干扰素家族，包括IFN-α、IFN-β、IFN-ε和IFN-ω等亚型，主要由单核-巨噬细胞、B细胞和成纤维细胞产生［1］。Ⅰ型IFN与细胞表面的Ⅰ型IFN受体（IFNAR）结合后，通过下游信号传导激活干扰素刺激基因的表达，发挥防御病原体、免疫调控等多种生物学功能。Ⅱ型IFN，即IFN-γ，主要来源于CD4+T细胞、CD8+T细胞和NK细胞。IFN-γ受体由IFNGR1和IFNGR2组成，在大部分细胞中均有所表达，IFN-γ与其结合后发挥免疫作用。2003年Ⅲ型IFN（IFN-λ）家族首次从人类基因组中被鉴定出来，尽管与Ⅰ型IFN在基因和蛋白质结构上几乎没有同源性，IFN-λ仍然展现出与Ⅰ型IFN相似的信号通路和生物学功能。两者均通过JAK/STAT（janus kinase/signal transducer and activator of transcription）信号通路激活干扰素刺激基因，发挥生物学功能。IFN-λ主要来源于上皮细胞，也可由巨噬细胞、单核细胞和树突状细胞等多种免疫细胞产生。人类的IFN-λ由4种亚型组成：IFN-λ1/IL-29、IFN-λ2/IL-28A、IFN-λ3/IL-28B和IFN-λ4。而小鼠仅表达IFN-λ2和IFN-λ3两种亚型。IFN-λ的异二聚体受体由IFNLR1和IL-10R2组成，主要分布于上皮细胞、巨噬细胞、单核细胞和中性粒细胞等。IFN-λ可在黏膜组织选择性发挥作用，是启动黏膜免疫反应的有效调节剂。

一、Ⅰ和Ⅲ型IFN在曲霉感染中的免疫作用机制

现有研究表明Ⅰ型和Ⅲ型IFN在曲霉感染中表达上调，发挥重要的抗真菌作用。人类支气管上皮细胞受烟曲霉孢子刺激后，以依赖IFN-β的方式启动抗曲霉免疫反应［2］。在慢性肉芽肿疾病合并曲霉感染的小鼠中，给予外源性Ⅰ型IFN治疗有利于中性粒细胞向肺部趋化，降低小鼠的病死率［3］。补充外源性IFN-β可增强曲霉刺激的树突状细胞中CD86、CD83和IL-12p70表达，进而刺激Th1反应，其在控制侵袭性曲霉病（invasive aspergillosis，IA）方面发挥重要作用［4］。正五聚蛋白3是一种急性期炎性蛋白，作为模式识别受体能够识别并促进吞噬曲霉孢子。在IA小鼠中，正五聚蛋白3诱导IFN-β产生，发挥抗真菌作用［5］。在新冠病毒及新冠病毒合并曲霉感染的上皮细胞转录组分析中，观察到Ⅲ型IFN表达上调，并且合并曲霉感染时上调更显著［6］。中性粒细胞受烟曲霉刺激后IFNLR1表达增加，并且IFNLR1敲除鼠更易感IA［7］。这些发现为理解宿主对曲霉感染的免疫应答机制提供了新的视角，并为开发针对曲霉病的新治疗策略提供了潜在的分子靶点。Ⅰ型和Ⅲ型IFN具有相似的信号通路和生物学功能，在曲霉感染中发挥类似的免疫作用机制。树突状细胞相关C型凝集素1（dendritic cell-associated C-type lectin 1，Dectin-1）通过识别曲霉细胞壁中的（1，3）-β-D葡聚糖启动抗真菌免疫反应。在IA中，Dectin-1敲除鼠Ⅰ型和Ⅲ型IFN生成较野生型小鼠更少，补充外源性IFN-α和IFN-λ后其肺部真菌生长受到抑制［8］；类似地，CCR2+单核细胞耗尽小鼠Ⅰ型和Ⅲ型IFN生成受损，其中性粒细胞清除曲霉能力减弱，而联合补充外源性IFN-α和IFN-λ后IA小鼠病死率下降，提示Ⅰ型和Ⅲ型IFN在抗曲霉感染中发挥协同作用。进一步研究发现CCR2+单核细胞通过启动IFN反应来增强中性粒细胞抗真菌反应：Ⅰ型IFN在曲霉感染早期主要由CCR2+单核细胞产生，并促进Ⅲ型干扰素的表达，而Ⅲ型IFN是中性粒细胞激活的关键调节剂。中性粒细胞对曲霉的消除至关重要［9］，活性氧是其主要效应机制之一，Ⅲ型IFN增强中性粒细胞活性氧产生而发挥至关重要的抗真菌功能。RIG-I样受体（如RIG-I、LGP2和MDA5）是细胞质中的RNA传感器，能够通过MAVS信号激活对病毒的IFN反应。而在曲霉感染中，MAVS或MDA5敲除鼠的中性粒细胞抗真菌能力减弱，更易发生曲霉感染，这与MDA5/MAVS识别曲霉dsRNA、调控Ⅰ型和Ⅲ型IFN产生从而介导中性粒细胞杀死曲霉孢子有关［10］。上述研究有力地支持了IFN作为新型免疫调节疗法增强抗真菌免疫功能的应用潜力。

二、Ⅱ型IFN在曲霉感染中的免疫作用机制

Ⅱ型IFN在曲霉感染中的研究较为广泛，研究显示外周血单个核细胞受烟曲霉刺激后IFN-γ分泌增加，IA小鼠的肺泡灌洗液、血清和肺组织中的IFN-γ水平升高［11］。慢性肺曲霉病（chronic pulmonary aspergillosis，CPA）患者肺泡灌洗液中的 IFN-γ水平也较健康对照组升高［12］。IFN-γ在曲霉感染中发挥抗真菌作用。在体内研究中，使用抗真菌药物治疗IA小鼠后其血液中IFN-γ表达升高，肺组织真菌负荷减少；对IA小鼠给予外源性IFN-γ治疗后，受烟曲霉侵袭的器官减少，病死率下降。这些结果提示IFN-γ可增强小鼠对曲霉的清除能力［13］。此外，多项体外研究证实IFN-γ在曲霉感染中有助于杀伤病原体，发挥保护性功能。如IFN-γ能够增强中性粒细胞及单核细胞对曲霉菌丝的杀伤作用［14］；IFN-γ直接介导NK细胞对烟曲霉的杀伤作用［15］；经重组IFN-γ（recombinant Human IFN-γ，rIFN-γ）处理的培养基中烟曲霉及黄曲霉代谢活性显著降低［16］。进一步研究发现IFN-γ通过调控DAPK1介导的LC3相关吞噬作用清除曲霉［17］。然而，IFN-γ发挥抗曲霉作用的具体免疫机制仍需要更深入的探索。IFN-γ在曲霉感染中的表达受到多种因素调控。Dectin-1与IFN-γ生成之间的关系存在争议，有研究报道Dectin-1激活驱动iNKT细胞分泌IFN-γ，发挥抗真菌作用［18］。然而也有研究指出Dectin-1下游信号激活会抑制IA小鼠肺部产生IFN-γ［19］。巨噬细胞迁移抑制因子（migration inhibitory factor，MIF）促进巨噬细胞激活，增强对微生物和肿瘤细胞的杀伤。MIF敲除鼠感染曲霉后IFN-γ生成受损，病死率较野生型升高［20, 21］。研究显示阻断PD-1/PD-L1通路可提高细菌性败血症和脓毒症继发真菌感染小鼠的存活率［22］。在曲霉感染中，PD-L1抑制IFN-γ分泌［23］，使用抗PD-1治疗可使IA小鼠的IFN-γ产生增加，器官内真菌负荷减低，存活率升高［24］。STAT3在控制炎症方面发挥着重要的作用，STAT3缺陷患者易患肺曲霉病［25］，其外周血单个核细胞受曲霉孢子刺激后，IFN-γ产生水平较正常对照组更低，这可能与产生IFN-γ的CD4+T细胞减少有关［26］。白介素家族也与IFN-γ的生成息息相关，如IL-12、IL-2可增强IA小鼠肺组织中IFN-γ表达，减少肺组织真菌负荷，提高小鼠存活率，IL-13、IL-36也促进IFN-γ生成，IL-10、IL-27则对其起抑制作用［27, 28, 29］。免疫抑制剂的应用是肺曲霉病的重要危险因素之一，研究证明其影响机体产生IFN-γ。曲霉感染环磷酰胺预处理的小鼠后，其肺部IFN-γ水平高于未感染组但低于免疫能力正常的感染组［30］。具有Th1表型的曲霉特异性T细胞能够产生IFN-γ，发挥清除曲霉作用［31］，移植产IFN-γ的曲霉特异性Th1细胞可保护骨髓移植的小鼠或患者免受侵袭性真菌病的威胁［32］。免疫抑制剂如甲泼尼龙、环孢素和霉酚酸能够显著减少产IFN-γ的抗曲霉Th1细胞数量，其中环孢素使IFN-γ水平下降最明显［33］。IFN-γ生成能力受限可能是患者易感曲霉及病情加重的原因之一。转录组学分析显示IA小鼠死亡与未能升高的IFN-γ反应有关［30］。抗真菌疗效较好的侵袭性肺曲霉病（invasive pulmonary aspergillosis，IPA）患者与病情加重的患者相比，外周血细胞能够产生更高水平的IFN-γ/IL-10［34］。CPA患者外周血细胞的IFN-γ生成能力较健康志愿者更差，并且受损的IFN-γ生成与更差的临床预后相关［35］。近期《柳叶刀呼吸病学》的一项研究发现，新冠或流感合并曲霉感染的患者与仅患新冠、流感者相比，IFN-γ信号均下调［36］，提示IFN-γ信号通路缺陷可能是患者易感曲霉的机制之一。抗IFN-γ自身抗体（anti-interferon-γ autoantibody，AIGA）主要包括IgG1、IgG3和IgG4，通过阻断IL-12/IFN-γ轴而增加机体对某些细菌和真菌的易感性，被认为是一种新型的迟发性免疫缺陷［37, 38］。机体自发产生AIGAs的机制尚不明晰，但有相关研究发现活化IFN-γ受体的主要抗原表位与曲霉核糖体组装蛋白Noc2具有高度同源性，机体通过与Noc2发生交叉反应产生AIGAs并中和IFN-γ［39］，因此，AIGAs的产生很可能由遗传易感个体暴露于曲霉引发。Shih等对2004年至2020年报道的488例检测到AIGAs的感染患者进行统计，发现其中超过110例感染了马尔尼菲篮状菌、隐球菌和曲霉等真菌［40］，这也在一定程度上支持了AIGAs引起的免疫缺陷导致患者易感曲霉。总体而言，曲霉感染后机体IFN-γ表达上调，发挥抗真菌作用。IFN-γ的表达受多种因素调控，如免疫抑制剂的应用。当机体产生IFN-γ的能力受损时，感染曲霉的风险增加。因此，IFN-γ对于抵抗曲霉感染至关重要。

三、IFN治疗在曲霉感染中的应用

肺曲霉病是一种严重的肺部真菌感染性疾病，临床诊治困难［41, 42］。目前治疗曲霉感染常用的药物包括三唑类、多烯类和棘白菌素类［43］，然而这些药物存在耐药率增加、不良反应较大及治疗成本高等问题。因此，迫切需要开发新型临床抗真菌疗法。IFN治疗是一种新型免疫疗法，但其作用仍存在争议，不同类型IFN在不同疾病中的作用也不完全一致。2016年美国传染病协会强烈推荐rIFN-γ用于预防慢性肉芽肿病患者的真菌及细菌感染［44］。而有研究显示在成人T细胞白血病患者中，使用齐多夫定联合IFN-α治疗比常规化疗患者更易发生真菌感染疾病［45］。关于IFN辅助治疗曲霉感染的临床价值尚无明确结论。目前已有部分研究及病例报告显示rIFN-γ在治疗曲霉感染中的价值。分别有病例报告给予慢性肉芽肿病、ECMO或肾移植后发生IPA的患者伏立康唑联合rIFN-γ治疗能够改善患者症状［46, 47, 48］。2例抗真菌治疗反应不佳的CPA患者联合应用rIFN-γ后，临床症状明显改善［49］。一项临床研究表明，20例难治性CPA患者联合使用抗真菌药物及rIFN-γ（皮下注射50 μg，每周3次）超过12个月与其前12个月未使用rIFN-γ相比，住院率（分别为0.8、0.3次/年）和病情恶化率（分别为3.1、1.4次/年）显著降低［50］。对8例侵袭性念珠菌/曲霉病的患者使用rIFN-γ（皮下注射100 μg，每周3次）治疗2周后，体内抗真菌细胞因子如IL-1β、TNF-α、IL-17和IL-22产生增加，有5例患者病情好转，提示rIFN-γ可改善患者的免疫功能［51］。Ⅰ型和Ⅲ型IFN治疗曲霉感染的研究较少，如前文所述，给予外源性IFN-α和IFN-λ治疗可使IA小鼠的中性粒细胞功能得到恢复，生存时间延长［7］。但目前尚缺乏可靠的临床数据证明Ⅰ型和Ⅲ型IFN对曲霉感染的治疗作用。相较于曲霉等真菌感染，IFN在病毒、细菌及结核等感染性疾病中的临床应用较广，但其可能会出现注射部位疼痛、过敏反应、消化道症状、流感样反应及肝功能损伤等不良反应［52］。IFN在治疗曲霉感染中仍存在着许多待解问题，如病毒感染中，IFN水平升高有助于发挥抗病毒作用，而在流感继发性细菌感染中Ⅰ型或Ⅲ型IFN水平升高会导致细菌负荷的增加［53, 54］，那么在曲霉感染中IFN水平升高是否会增加机体对其他病原体的易感性，给药途径对其治疗效果的影响等，这些问题均需待进一步的探索。总之，现有研究提示某些干扰素在曲霉感染中可能发挥抗真菌作用，但其临床应用的最佳人群以及发挥抗真菌作用的免疫机制仍有待探索。虽然已有报道Ⅱ型IFN治疗在临床曲霉感染中的应用，但现有证据仍不足以支持干扰素治疗临床曲霉感染，这一领域需要更多的临床研究进行深入探索。参考文献（略）