Dectin―1在鼻窦抗真菌免疫中的作用

【摘要】 真菌性鼻窦炎（fungal rhinosinusitis，FR）是耳鼻咽喉头颈外科较为常见的一种特异性感染性疾病，其主要致病菌为曲霉菌，占80%以上，其他有念珠菌等。C型相关性植物血凝素-1（dendritic cell-associated C-type lectin-1，Dectin-1）是β-葡聚糖主要受体之一，而所有真菌细胞壁组成中β-葡聚糖占50%左右，从而可以推断，Dectin-1在机体抗真菌免疫反应中起着极为重要的作用。

【关键词】 真菌性鼻窦炎； Dectin-1； 免疫反应

【Abstract】 Fungal sinusitis（FR） is a kind of specific and infectious diseases which is common in otolaryngology head and neck surgery，the main pathogenic bacteria are Aspergillus，accounting for more than 80%，others are Candida and so on.Dendritic cell-associated lectin-1（Dectin-1） is the main receptor of β-glucan，while the fungal cell wall composition of β-glucan accounted for 50%，so it can be deduced that Dectin-1 plays an important role in the body’s antifungal immune response.

【Key words】 Fungal rhinosinusitis； Dectin-1； Immune response

First-author’s address：Guangdong Medical University，Zhanjiang 524000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.01.040

机体免疫的第一道防线为非特异性免疫，其早期主要通过吞噬细胞（phagocytic cell），诸如巨噬细胞、中性粒细胞等，吞噬并杀灭侵入机体的病原体，然后进一步通过分泌细胞因子和趋化因子来激活获得性免疫系统（adaptive immune system）。机体通过模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR）识别入侵的微生物，通过一系列的生化反应，开启机体对病原体的免疫反应。C型凝集素家族是PRRs的重要成员之一[1]，其中树突状细胞相关性C型植物血凝素-1（Dectin-1）是β-葡聚糖的主要受体，从而可以推断，宿主抗真菌免疫反应过程中，Dectin-1发挥了极为重要的作用[2-3]。

1 Dectin-1的分子结构及其在机体内的分布特点

Dectin-1属于糖基化的Ⅱ型跨膜受体，该结构充分有利于信息的转导与传递，人和小鼠Dectin-1的氨基酸同源性达63%，且其均在细胞内和酪氨酸激活物样分子（hemITAM）结合[4]，这种相关性为开展细胞学研究奠定了基础。有研究表明，与其他C型凝集素不同的是，Dectin-1与β-葡聚糖的结合不依赖于Ca，换言之，Dectin-1结合的配基表现出非金属离子依赖性[5-6]。大部分C型植物凝集素不能形成二聚体，因其杆状区缺乏半胱氨酸残基，但Dectin-1可以以单体的形式发挥功能，该结构特点使其更容易与配体结合并发挥免疫效应[5]。Ariizumi等[7]的研究还表明，小鼠Dectin-1的CTLD具有2个N-糖基化位点，而人的β-葡聚糖受体中是缺乏的，这也是人与小鼠Dectin-1结构较为显著的区别之一，在动物模拟实验中所表现的反应程度也会较人体有差异。

作为C型凝集素之一的Dectin-1被文献[8]证实其在单核巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞等细胞表面均有广泛的表达。通过相关免疫组化的方法检测发现，诸如大脑、肌肉等无明显抗原递呈与清除的巨噬细胞缺乏的组织，Dectin-1是不表达的；而在除此之外的大部分组织中均有不同程度的表达，其中表达水平最高的器官为肝脏、胸腺及肺[6，9-10]。

2 与Dectin-1结合的主要配w

文献[6]在测定酵母聚糖识别受体的cDNA文库时发现，β-葡聚糖能较好地与Dectin-1结合，从而第一次发现其为Dectin-1的主要识别配体，β-葡聚糖在真菌细胞壁组成中占了50%左右，虽然不同菌属的组成不尽相同，但均由β-（1，3）相连的β-D-吡喃葡萄糖基单元与β-（1，6）侧链相互连接而成[6，11-14]。更重要的是，具有β-（1，3）连接与β-（1，6）连接的葡聚糖可被Dectin-1特异性地识别，且识别的最小长度可为9-10个糖基的化合物[15]。此外，Dectin-1还可识别来自T细胞表面的内源性配体，从而激活T细胞发挥一系列的免疫反应，由此可推测，Dectin-1可能同时具备两个配体识别的结合位点，较其他受体而言，具有特异性双重识别配体功能[16-17]，大大提高了在免疫反应中的效率。

3 Dectin-1的信号传导途径

Dectin-1在细胞内的信号传导有赖于酪氨酸激酶活化基序（immunoreceptor tyrosine-based activation，ITAM），当Dectin-1与配体特异性结合后，位于ITAM序列的酪氨酸残基通过酪氨酸激酶作用而发生磷酸化，随后结合具有SH2结构域的脾酪酸激酶（Syk）引起Syk发生磷酸化，介导下游信号的传导。下游的信号传导包括信号蛋白CARD9、T细胞活化的核因子（nuclear factor of activated T cells，NFAT）、分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases。MAPK）及核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）等一系列机体重要的信号传导源[18]。此外，Dectin-1也可与TLR家族受体协同完成部分信号传导。因此，文献[19-21]报道此信号传导激活NF-κB是通过Dectin-1/Syk和TLR/Myd88两条途径来实现的。

4 Dectin-1与机体抗真菌免疫

Dectin-1能通过识别碳水化合物从而介导对真菌的识别并与之结合，其中被识别的真菌主要包括曲霉菌、酵母菌、念珠菌等[22-24]。Dectin-1在其细胞质尾部有与Fcγ受体相似的ITAM样基序，介导内吞作用及与抗体结合产生的炎性反应[25]。Dectin-1还能诱导细胞内呼吸爆发，促进产生大量参与炎症反应与免疫机制的细胞因子与趋化因子，如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、CXCL2、白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、IL-1、CCL3、粒细胞集落刺激生物因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）和IL-6等[5，24]。

真菌细胞壁组成中50%左右为β-葡聚糖，而Dectin-1作为β-葡聚糖的主要PRR在免疫细胞表面广泛表达，所以其在机体抗真菌免疫反应中起着极为重要的作用。机体主要是通过中性粒细胞与巨噬细胞的吞噬作用，然后诱导细胞内呼吸爆发，产生活性氧，杀伤被吞噬的真菌，从而抵御真菌的感染。与此同时，Th1免疫应答反应、促炎性因子释放引起的炎症反应以及杀伤性T细胞的活化等也发挥了重要的作用。总的来说，机体内环境得以保持稳定，有赖于综上所有杀伤感染真菌的共同作用。

有研究表明，Dectin-1基因缺陷型小鼠感染念珠菌的概率会大大增加[3]，并促使感染播散至胃肠道和肾脏[26]。而巨噬细胞在Dectin-1缺失的情况下，除了呼吸爆发维持正常，β-葡聚糖激发相关细胞因子生成的过程遭到彻底阻断，无法检测到TNF、IL-12等的表达。文献[26]报道，Dectin-1参与抗烟曲霉感染的免疫反应，小鼠人工致Dectin-1基因缺失后感染烟曲霉，体内细胞因子和化学因子水平不同程度降低，生存率明显下降，募集到炎症部位的中性粒细胞减少，ROS的a生也受到了抑制。其次小鼠在人工致Dectin-1基因缺失后对肺孢子菌更易感，同时其肺泡巨噬细胞也不产生ROS，从而无法激活Caspase-1，达到诱导IL-1β成熟的目的，而该过程对炎症发展和Th17细胞的分化都起着重要的作用[2]。同时，研究者在人群中发现：Dectin-1基因突变人群易反复罹患黏膜念珠菌病，同时细胞因子反应较常人低，且接受此人群异基因造血干细胞移植的受者体内Dectin-1 Y238X基因的多态性和念珠菌定植、侵袭性曲霉菌感染的发生呈现正相关现象。综上均能推断出Dectin-1在人类抗真菌免疫中也发挥着极为重要的作用[27]。

5 真菌性鼻窦炎与Dectin-1

真菌性鼻窦炎（fungal rhinosinusitis，FR）是耳鼻咽喉头颈外科较为常见的特异性感染性疾病之一，致病菌主要是曲霉菌，占80%以上，其他还有念珠菌等[28]。有研究表明，真菌性鼻窦炎患者血清，而G+试验阳性主要以检测β-葡聚糖为目的。近年来的研究显示，Dectin-1可特异性识别烟曲霉暴露出的β-葡聚糖，并介导活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成以发挥抗感染作用[3]。在巨噬细胞识别烟曲霉的过程中，β-葡聚糖是结合Dectin-1的特异性识别配体。Dectin-1还被证实可通过细胞质的ITAM样基序招募脾酪氨酸激酶（spleen tyrosine kinase，Syk）和Raf-1激酶，激发细胞内信号通路以表达细胞因子。Dectin-1与真菌性鼻窦炎患者体内的抗真菌免疫反应紧密联系。

Dectin-1在机体抗真菌免疫中发挥着极为重要的作用，包括真菌性肺炎、真菌性角膜炎等均有众多相关文献研究，可推测其在真菌性鼻窦炎中存在着类似的免疫反应过程。虽然，其与配体的相互作用机制、信号转导通路的调控机制等尚未完全被阐明，鼻窦抗真菌感染和Dectin-1在免疫调节中的主要过程也需进一步探究，但Dectin-1的发现及其广泛表达于组织、细胞中为其生物学研究奠定了基础，为机体抗真菌免疫的发展开拓了新的视野。目前，临床确诊真菌性鼻窦炎依然依靠术中诊断，术前副鼻窦CT检出率不高，对Dectin-1的深入研究可协助提高术前诊断的准确率，并可为设计新的治疗性药物打下坚实的基础，具有广阔的发展前景。

参考文献

[1] Romani L.Immunity to fungal infections[J].Nat Rev Immunol，2011，11（4）：275-288.

[2] Saijo S，Fujikado N，Furnta T，et al.Dectin-1 is required for host defense against pneutoocystis carinii but not against candida albicans[J].Nat Immunol，2007，8（1）：39-46.

[3] Taylor P R，Tsoni S V，Willment J A，et al.Dectin-1 is required for β-glucan recognition and control of fungal infection[J].Nat lmmunol，2007，8（1）：31-38.

[4] Vautier S，Sousa Mda G，Brown G D.C-type lectins，fungi and Th17 responses[J].Cytokine Growth Factor Rev，2010，21（6）：405-412.

[5] Brown G D.Dectin-1：a signaling non-TLR pattern-recognition receptor[J].Nat Rev lmmunol，2006，6（1）：33-43.

[6] Brown G D，Gordon S.Immune recognition：a new receptor for β-glucans[J].Nature，2001，413（68）：36-37.

[7] Ariizumi K，Guo-Liang S，Shikano S，et al.Identification of a novel，dendritic cell-associated molecule，Dectin-1，by subtractive cDNA cloning[J].J Biol Chem，2000，275（26）：20 157-20 167.

[8] Olynych T J，Jakeman D L，Marshall J S.Fungal zymosan induces leukotriene production by human mast ceUs through a deetin-1 dependent mechanism[J].J Allerg Clin Immunol，2006，118（4）：837-843.

[9] Shah B V，Huang Y，Keshwara R，et al.Beta-glucan activates microglia without inducing cytokine production in Dectin-1 dependent manner[J].Immunology，2008，180（5）：2777-2785.

[10] Reid D M，Montoya M，Taylor P R，et al.Expression of the beta-glucan receptor，Dectin-1，on murine leukocytes in situ correlates with its function in pathogen recognition and reveals potential roles in leukocyte interactions[J].J Leukoc Binl，2004，76（1）：86-94.

[11] Brown G D，Taylor P R，Reid D M，et al.Dectin-1 is a major beta-glucan receptor on macrohages[J].J Exp Med，2002，196（3）：407-412.

[12] Leibundgutlandmann S，Gross O，Robinson M J，et al.Syk-and CARD9-dependent coupling of innate immunity to the induction of T helper cells that produce interleukin 17[J].Nat Immunol，2007，8（6）：630-638.

[13] Tada R，Adachi Y，Ishibashi K，et al.Binding capacity of a barley beta-D-glucan to the beta-glucan recognition molecyle dectin-1[J].Food Chem，2008，56（4）：1442-1450.

[14] Underhil D M，Rossnagle E，Lowell C A，et al.Dectin-1 activates Syk tyrosine kinase in a dynamic subset of macrophages for reactive oxygen production[J].Blood，2005，106（7）：2543-2550.

[15] Adams E L，Rice P J，Graves B，et al.Differential high-affinity interaction of dectin-1 with natural or synthetic glucans is dependent upon primary structure and is influenced by polymer chain length and side-chain branching[J].J Pharmacol Exp Ther，2008，325（1）：115-123.

[16] Wilment J A，Gordon S，Brown G D.Characterization of the human beta-glucan receptor and its alternatively spliced isoforms[J].J Biol Chem，2001，276（47）：43 818-43 823.

[17] Grunebach F，Weck M M，Reichert J，et al.Molecular and functional characterization of human dectin-1[J].Exp Hematol，2002，30（11）：1309-1315.

[18] Rogers N C，Slack E C，Edwards A D，et al.Syk-dependent cytokine induction by dectin-1 reveals a novel pattern recognition pathway for C type lectins[J].Immunity，2005，22（4）：507-517.

[19] Dennehy K M，Ferwerda G，Faro-Tridade I，et al.Syk kinase is required for collaborative cytokine production induced through dectin-1 and Toll-like receptors[J].Immunology，2008，38（2）：500-506.