摘要

尽管在开发抗结核疫苗方面作出了广泛努力，但迄今还没有出现比卡介苗更好的有效疫苗。这可能是由于专业抗原提呈细胞(APCs;单核细胞/巨噬细胞和树突状细胞)杀死内源性感染结核分枝杆菌(MTB)，随后在加工和呈递(与MHC-II联合)的MTB衍生抗原来刺激疫苗产生的记忆CD4 Th1细胞对抗MTB。文献中有大量文献记载，APCs可触发自噬，杀死入侵的MTB，之后MTB衍生抗原可加工并提呈，刺激抗TB疫苗产生的记忆CD4 Th1细胞，诱导细胞介导免疫，保护宿主。在本交流中，我们表达了一种观点，即在apc中重复诱导(在某些时间间隔)自噬可能有助于维持抗结核疫苗产生的对感染结核分枝杆菌的保护性免疫。

关键字

肺结核;疫苗;自噬;麻风病;艾滋病

缩写

T-bet: T-box转录因子;RORγt:与维甲酸R受体相关的孤儿受体

需要一种结核病疫苗

结核病是一种通过空气传播的传染性致残疾病，主要由细胞内的传染性病原体引起，结核分枝杆菌(MTB)。它被认为是仅次于获得性免疫缺陷综合征(艾滋病)的一种主要死因，是由任何一种传染病引起的死亡原因。来自世界卫生组织[1]最新报告的数据表明，结核病是引起公众健康担忧的最致命原因。由于没有有效的抗结核疫苗，人们正在加紧努力，使用抗结核药物，以克服结核病这一全球卫生问题。然而，耐药(多药耐药、广泛耐药甚至完全耐药，实际上无法获得有效药物)MTB菌株和结核-艾滋病毒联合感染的出现，似乎是通过现有药物治疗实现全球控制结核[1]目标的重大障碍。涉及的费用包括:(i)结核病诊断(ii)检测耐药结核病病例(iii)获取抗结核药物(用于药物敏感结核病和耐药结核病)和(iv)向结核病患者提供药物;也成为了巨大的经济威胁，使结核病控制变得令人望而却步，特别是对发展中国家而言。据估计，每年通过结核病治疗来管理全球结核病流行的费用超过80亿美元。此外，绝大多数结核病病例属于因疾病而不能工作的工作年龄(15-54岁)人群。因此，结核病患者不工作造成的生产资源损失进一步削弱了经济。 The cost involved towards treatment and care of sick individuals also adds to the burden on the economy of the families of the patients [1-3]. Eventually, a high financial (about trillion of US dollars) burden on global economy and existing global TB scenario alarm us about the difficulties to be faced in meeting the challenge of global TB control. All this has compelled the health managers and scientific community to evolve some cost effective preventing and treatment strategies for global control of TB.

历史表明，疫苗已被证明是减少和控制人类几种传染病的最具成本效益的工具。同样，人们预期并同意，抗结核疫苗可能在控制和随后消除结核病以及可能从世界上根除结核病方面发挥关键作用。通过一种成功的抗结核疫苗，治疗费用负担可明显减少[1-3]。不久，一种减弱了的牛结核分枝杆菌名为Bacille Calmette-Guérin (BCG)的疫苗于大约一个世纪前被发现，它是目前唯一被批准用于对抗结核病[5]的疫苗。然而，其保护效果尚不充分，值得商榷。因此，迫切需要一种更好的结核病疫苗和/或疫苗接种方法。在过去15年里，在这方面作出了大力努力，根据各种战略设计的多种有希望的候选疫苗(目前处于评估的各个阶段)已被报告[1,2,4,6]。尽管如此，目前还没有出现足够有效的疫苗。为了开发更有效的疫苗或改善现有疫苗/候选疫苗的性能，还需要更多的创新方法。在此，我们提出了一个建议，以提高抗结核疫苗在专业抗原提呈细胞(APCs)，即单核细胞/巨噬细胞和树突状细胞的自噬水平上的保护效力。

抗结核疫苗诱导免疫涉及CD4+ Th1细胞

结核分枝杆菌在暴露于细菌,约90 - 95%的结核分枝杆菌传播健康的人不患活动性结核病,而不是消灭入侵的先天免疫细胞或组织杀害后的他们坚持主机的控制下免疫导致无症状的潜伏结核感染(LTBI)的发展。其余(5-10%)的健康感染者发展为活动性疾病，表明在这些个体中缺乏对MTB的免疫保护。此外，大约5-10%的LTBI患者在一生中有转化为活动性结核病的风险[7,8]。活动性结核病患者是结核分枝杆菌向其他个体传播的主要来源。因此，抗结核疫苗的目的应该是防止结核分枝杆菌感染后发生活动性结核，从而防止结核从这类个体传播。这反过来又将为全球控制结核病作出重大贡献。

原则上，疫苗的目的是通过产生针对目标病原体[9]抗原的记忆细胞来产生持久的保护性免疫。如果有有效的疫苗接种后感染各自的病原体会导致产生迅速和强烈的长期免疫反应(通过刺激疫苗产生的记忆细胞)，最终产生保护宿主所需的效应细胞和生物分子。

众所周知，对结核分枝杆菌的保护主要是由细胞介导免疫引起的。根据对患者和实验模型的研究，CD4⁺Th1 (T-bet⁺；是幼稚CD4分化的主要转录因子⁺T CD4⁺Th1)介导的对结核分枝杆菌的细胞免疫被认为是对正在发展的结核提供保护的关键[10-12]。此外，我们知道，使用抗结核候选疫苗可能产生记忆细胞，以提供未来对结核分枝杆菌感染的保护[13,14]。然而，根据证据[15-18]在结核病易发个体中，APCs不能杀死入侵的结核分枝杆菌。因此，可能没有/不充分加工和呈递结核分枝杆菌衍生抗原，以重新刺激产生记忆CD4的疫苗⁺Th1细胞进一步参与诱导保护性免疫。因此，值得讨论的是，对于这些人来说，抗结核疫苗可能无法成功地保护宿主[19]。

关于CD4⁺Th17细胞(RORγt;是幼稚CD4分化的主要转录因子⁺T CD4⁺Th17)和对MTB的免疫，有几个证据[20]描述CD4的参与⁺Th17细胞对MTB感染提供保护。然而，对这方面的认识还处于实验阶段，尚不完善，还在不断发展。

自噬与MTB保护性免疫的产生

自噬[22,22]是存在于所有活的真核细胞中的一种重要的生物学现象，涉及细胞内存在的老化、多余、功能失调、不需要的大分子成分、细胞器和胞内微生物的降解。降解产物又可作为替代代谢底物，在宿主体内进行新生物分子的从头生物合成和能量的产生。自噬也被认为是免疫的一个组成部分，通过在先天和适应性免疫水平上发挥作用。正常情况下，自噬总是发生在较低的基础水平，以维持细胞内的代谢稳态。然而，在有压力的情况下，这一过程可能会上调，从而防止疾病的发生，如糖尿病、神经变性和肌病等。自噬的三个较好理解的途径是:(i)伴侣介导的自噬:伴侣促进具有特定五肽基序(KFERQ)的胞质可溶性蛋白向溶酶体的转位;(ii)微自噬:溶酶体膜通过内陷直接内化细胞质物质(iii)巨自噬:在此过程中，要消除的细胞质成分(cargo)通过在其周围形成一层膜囊(称为吞噬体)而被隔离在细胞内。由此产生的被覆盖结构，称为自噬体，然后被引导与溶酶体融合，以降解不需要的细胞内成分，然后它们在细胞内循环或从细胞中移除。在三种类型的自噬中，宏观自噬(在其余的文本中将以自噬为代表)是一种主要和最常被研究的形式。

MTB杆菌进入宿主后优先被APCs吞噬，即单核/巨噬细胞和树突状细胞[15,23]。在吞噬过程中，结核分枝杆菌被包裹在由吞噬细胞的细胞壁形成的膜层中。这种包膜结构内含有结核分枝杆菌，称为吞噬体。通常情况下，内化的结核杆菌在经过含溶酶体吞噬体的结核杆菌酸化、成熟和融合等步骤后，被入侵的APCs杀死和清除。然而，在易感宿主中，细菌存活于吞噬体中，通过抵抗APCs内部的抗微生物环境(通过使用各种逃避策略来对抗抗菌机制)[15,23- 25]。在这些个体中，MTB可以成功地在apc中生长，导致疾病的发展。

在各种抗菌过程中，自噬被认为是高效的杀菌系统[24]。在自噬刺激下，负载MTB的吞噬体被吞噬体包裹，随后被吞噬体与溶酶体融合。其次，MTB杆菌存在于融合的吞噬-溶酶体中，并被细胞中的溶酶体内容物降解杀死。此外，在MTB降解成片段(包括免疫原性多肽)后，自噬有助于将MTB来源的抗原呈现给原始CD4细胞(结合主要的组织相容性复合物)⁺和CD8⁺T细胞[26]。关于CD4⁺T介导的细胞介导免疫(CMI)，由活化APCs分泌的IL-12使受刺激的原始CD4极化⁺T细胞会影响Th1细胞，而Th1细胞又会参与CMI的产生。有了这种现象，一部分效应器CD4⁺Th1细胞转化为记忆细胞。CMI过程中产生的细胞因子如肿瘤坏死因子-α (TNF-α)和干扰素-γ (IFN-γ)，它们反过来触发APCs中存在的抗菌机制[10-12]，从而通过杀死入侵的结核分枝杆菌来保护宿主。

改善抗TB疫苗在自噬水平下的疗效的观点

据认为，在易患结核病的健康受试者中，疫苗可能不能有效地保护宿主，这可能是由于没有杀死感染的结核分枝杆菌，因此没有/不充分地提出结核分枝杆菌抗原来刺激疫苗产生的记忆CD4⁺细胞(15 - 19)。与此相关，有实验证据表明，刺激自噬有助于破坏入侵的MTB细菌[26-27]，提高卡介苗抗TB[28]的疗效。Jagannath等[29-30]的研究表明(i) BCG中过表达抗原(他们的研究中是Ag85B)可以增强抗原的分选，使其成为自吞噬体，从而增强抗原呈递和刺激CD4⁺Th1细胞介导的免疫反应。这被认为是由于在APCs的胞质中形成了过表达蛋白的不溶性聚集物，在这种聚集物中，颗粒状抗原诱导自噬，并易于被处理后与MHC-II呈递。(ii)给予雷帕霉素，可以通过增加MHC-II分子的表达来改善抗原呈递，并通过抑制构成性自噬调节(抑制)蛋白(哺乳动物雷帕霉素靶蛋白，m TOR)来诱导自噬，从而提高卡介苗的疗效。此外，诱导自噬产生的IL-1β(非常规模式)也能增强CD4⁺T细胞通过促进CD4细胞的扩张来介导对结核分枝杆菌的免疫应答⁺T细胞。然而，反复使用雷帕霉素(低剂量)与卡介苗同时使用可能会增强自噬，这是不可取的，因为反复使用卡介苗已知会引起免疫病理并发症[31]。

图1:这幅漫画描绘了刺激记忆产生CD4的各种步骤⁺通过诱导抗原提呈细胞(APCs)自噬诱导Th1细胞

考虑到所有这些信息，我们有必要假设，抗结核疫苗的效力可能会得到提高(在CD4水平上)⁺Th1介导的CMI)涉及自噬。在流行国家，居住在那里的人接触结核分枝杆菌的频率很高，这可能会一次又一次地感染他们。考虑可用的信息在自噬的作用保护主机(24日26日27日),人们很容易假设频繁(每隔一些时间)引发自噬在抗结核疫苗接种对象的装甲运兵车,居住在结核病流行地区,可能维持——监管MTB杀死装甲运兵车的能力。MTB通过诱导自噬作用，将被杀死的细菌衍生的抗原与MHC-II结合，经MTB入侵apc，刺激疫苗产生记忆CD4⁺Th1细胞。此外，自噬[32]诱导的IL-1β的分泌也有助于抗原刺激CD4细胞的进一步扩增⁺从而增强细胞介导的免疫应答[33]。

此外，受刺激的CD4产生IFN-γ⁺Th1细胞可以反过来激活apc内的吞噬体，使其与溶酶体融合。最终，这可能导致吞噬体中存在的被吞噬的结核分枝杆菌被杀死。此外，这种现象产生的IFN-γ可能激活APCs的自噬，从而杀死吞噬的MTB细菌[34]。因此，IFN-γ激活的自噬可能有助于进一步产生IL- 1β，而IL- 1β再次有助于增强CMI。这样，自噬和CMI之间就产生了一个反馈放大环路。IL-1β和IFN-γ的过度积累可能由于其促炎行为而产生一些免疫病理并发症。因此,频繁引出控制方式(每隔一段时间,但在频率和剂量诱导物的方法与最小安全副作用)自噬可能刺激反复记忆细胞生成的疫苗(图1),否则可能仍然un-stimulated由于非结核分枝杆菌感染细菌和死亡因此，由于没有/不充分的MTB衍生抗原来刺激CMI[19]。采用这种方法，疫苗产生的免疫反应可能维持和提高，以保护接种的宿主免受结核分枝杆菌未来的入侵。 This way the protective efficacy of anti TB vaccine (s) might be maintained.

实验表明，巨噬细胞(使用人巨噬细胞U937)感染人类免疫缺陷病毒(HIV)可以破坏自噬[35]，从而使细胞内系统有利于其复制和侵袭结核分枝杆菌。然而，一些有前景的报道涌入[36,37]，描述了巨噬细胞诱导自噬以杀死HIV和MTB。因此，即使在HIV- MTB双重感染的情况下，在自噬水平上的操作似乎对开发抗结核疫苗保护宿主抗结核具有很大的潜力。

结论

需要从生理学、生化、微生物学和药理学等方面进行探索性研究，了解其通过触发自噬的免疫刺激活性，以及触发自噬的最佳时间间隔，以提高抗结核疫苗的疗效。找到一种无副作用或无显著副作用的有价值的方法可能大大有助于提高抗结核疫苗的保护效力，从而通过预防结核分枝杆菌的传播来全球控制结核。此外，这种有效的方法可能与化疗一起协同作用，用于治疗活动性或潜伏型结核病患者。

关于麻风病，目前还没有有效的疫苗。麻风杆菌，麻风病的病原体也是一种专性细胞内分枝杆菌，它再次侵入APCs并在APCs中生长。如果上述提高抗结核疫苗性能的方法被证明对结核病有效，那么开发和改进抗麻风病候选疫苗也将是值得推广的。

确认

感谢英国伦敦国王学院医学院和牙科学院Guy 's Campus口腔医学和病理学系Juraj Ivanyi提出的建设性建议。感谢荷兰阿姆斯特丹Infolep提供的科学文献。感谢印度医学研究委员会和NJIL & OMD，阿格拉提供的常规设施。

的利益冲突

关于这份手稿没有利益冲突。

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条信息

文章类型:迷你回顾

引用:Om Parkash(2015)抗结核疫苗和自噬:提高疫苗性能的一个可能平台。J感染Pulm Dis 1(2): doi http://dx.doi.org/10.16966/2470-3176.106

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出版的历史:

收到日期:2015年9月01

接受日期:2015年11月2

发表日期:2015年11月6日