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链球菌溶血素
《国外医学》预防、诊断、治疗用生物制品分册1999年第22卷第1期
摘要 肺炎球菌溶血素（PLY）是一种多功能肺炎球菌毒力因子，在肺炎球菌感染的早期发病机理中似能促进细菌肺内生长和扩散。PLY通过其对呼吸道上皮和内皮细 胞的毒性，破坏肺组织屏障，促进肺炎球菌生长和扩散。由于PLY对免疫和炎症细胞的直接抑制作用及对补体的激活，因此能阻止从肺间质和血液中清除细菌。 PLY能刺激局部和全身性免疫应答，并能增强肺炎球菌多糖（PS）的免疫原性，因此PLY-PS结合物可构成菌苗的基础，这种菌苗不仅能诱生针对肺炎球菌 PS的保护性和持久性免疫应答，而且亦能产生使呼吸道粘膜免受毒性损害的中和性抗PLY抗体。
关键词：肺炎球菌溶血素 肺炎球菌多糖 免疫原性
肺炎球菌是主要的粘膜病原体，常定居于人上呼吸道而不引起症状，但在某些宿主中它引起局部呼吸道感染（如中耳 炎、窦炎和支气管炎）。更为重要的是，肺炎球菌具有明显的侵袭力，是造成细菌性肺炎和脑膜炎的主要病因。PLY是主要的肺炎球菌细胞毒素，是肺炎球菌中唯 一能破坏机械性宿主防御、补体和免疫应答的毒力因子。
pLY的结构特征
pLY是所有肺炎球菌临床分离株所表达的一种53kDa蛋白，是革兰阳性菌的具同源结构和抗原的溶细胞素族中 的一员。对克隆的PLY定点诱变确定了有关细胞毒性的关键区。邻近羧基端的11个氨基酸序列是细胞毒性所必需的，这个序列在所有巯基激活毒素中均高度保 守，并含有单个半胱氨酸。而其他区域则涉及膜胆固醇结合（6个羧基端氨基酸）和孔结构形成（第376位组氨酸）。此外，用一组抗PLY单克隆抗体确认了有 关PLY溶解机理的三个毒素序列区，其中两个位点是PLY的细胞结合位点。针对第三个位点的抗体能抑制PLY的溶解作用，但不能阻止PLY与细胞结合，因 此此位点参与细胞膜上孔形成的寡聚过程。
pLY的毒力功能
PLY在侵袭性肺炎球菌感染的早期发病机理中具有增强肺炎球菌毒力的多种功能。PLY是最重要的成孔毒素，能 破坏构成呼吸道机械屏障的上皮组织。PLY能损害近端下呼吸道的纤毛清除机理，并促进肺炎球菌对破坏的支气管上皮细胞间隙的粘附，从而促进增殖的细菌进入 下呼吸道。
PLY还能损害下呼吸道中的肺泡-毛细胞血管屏障。在体外PLY对肺泡上皮细胞和肺内细胞均有毒性，并在分离 的灌注肺中破坏肺泡-毛细血管屏障。因此PLY能直接造成肺泡充血，为细菌提供必需的营养抑制肺泡间的免疫细胞，而且PLY能使肺炎球菌穿过上皮进入肺间 质，从而促进扩散入血。
PLY还能增进细菌在肺中增殖，并通过破坏宿主炎症和免疫防御进入血液。PLY能通过对巨噬细胞和免疫细胞的 直接毒性作用而抑制这些细胞的功能。此外，PLY亦能直接激活人补体，使细菌免受补体介导的调理吞噬作用损害。纯化的PLY能通过将IgGFc与PLY中 不同于细胞毒性区的结构区相结合而激活区进行定点诱变构建的改良PLY在大鼠肺和家兔角膜模型中诱导的炎症应答显著减轻，推测是由减少了C5a和C3a的 释放。尽管由PLY引起的补体激活能刺激炎症应答，但是它同样能破坏补体介导的调理吞噬作用。在体外用纯化的重组PLY处理后的血清能降低对肺炎球菌的补 体依赖性调理吞噬作用。因此，PLY是一种多功能毒素，它是通过破坏组织屏障及改变宿主免疫应答的平衡而有利于细菌增殖和扩散，从而提高感染期间肺炎球菌 的存活。
PLY可通过促进肺内细菌生长和侵入血液而在侵袭性肺炎球菌肺炎的早期发病机理中起作用。PLY具有明显的溶 细胞（溶血）和补体激活（补体）活性。为了确定PLY的溶血和补体特性在肺炎球菌肺炎发病机理中所起的特殊作用，Rubins等比较了能产生缺乏这些活性 的PLY的2型肺炎球菌突变株在体内的作用。PLY溶血和补体活性的缺乏使得突变株在肺感染期间的毒力低于野型株。在气管内滴注后3和6小时，PLY的溶 血活性与急性肺损害和细菌生长有关。在肺感染后24小时，PLY的补体活性与细菌生长和菌血症有关。在肺感染初期，PLY的补体活性与肺泡-毛细血管损害 程度或白细胞的募集无关。然而在体外补体依赖中性粒细胞杀伤作用测定中，PLY的补体活性抑制了白细胞对突变细菌的杀伤作用。因此，PLY的溶血和补体活 性在不同感染期通过不同机理对肺炎球菌肺炎的早期发病机理起特殊作用。
pLY的免疫原性及其在肺炎球菌菌苗中的作用
从肺炎球菌感染期间机体对毒素的特异性血清免疫应答推断，PLY在人类侵袭性肺炎球菌病中起作用。在 50%～85%的成人菌血症性肺炎球菌肺炎患者中出现PLY特异性血清IgG升高，尤其在需住院的严重肺炎患者中。11例肺炎球菌菌血症患者中的11例和 42例疑似肺炎球菌感染者中的36例循环中有PLY-IgG免疫复合物。在肺炎球菌中耳炎患儿中确实检得局部和全身性PLY特异性IgA。因此在人类感染 肺炎球菌期间有PLY释放，并产生局部和全身性免疫应答。由于PLY在肺炎球菌感染时起毒力因子作用，且在病人中具有免疫原性，因此PLY似是肺炎球菌结 合菌苗中的一种理想候选物，可提高菌苗的免疫原性，并能更大范围地预防局部和侵袭性
肺炎球菌感染。由于23价肺炎球菌PS菌苗的固有局限性，因此肠道外免 疫不能可靠地预防肺炎球菌病。虽然此菌苗能在健康者中诱生全身性免疫应答，但是在高危人群（如幼儿和免疫损害成人，包括患慢性病的老人）中诱生全身性 IgG抗体的效率却差得多。PS菌苗在这些高危患者中有限的效力反映PS菌苗的的弱免疫原性及这些患者对此菌苗有限的免疫应答。
23价菌苗的局限性可通过向新菌苗配方中掺入PLY而得到克服。将细菌PS结合菌苗与蛋白载体（如目前的流感 杆菌结合菌苗）共价结合能刺激增强的和更持久的免疫应答，并能对再次接种产生加强应答。肺炎球菌PS与无关细菌蛋白（如破伤风类毒素、白喉毒素、脑膜炎球 菌外膜蛋白和百日咳毒素）结合能在儿童和婴儿中诱生较高水平的PS特异性全身性抗体和加强应答。肺炎球菌PS与PLY构成的结合菌苗还能诱生抗PLY保护 性和抗体，此抗体能防止PLY造成的损害并能预防PS菌苗型之外的各型肺炎球菌的侵袭性感染。在小鼠中，与PS单独免疫相比，肠道外免疫肺炎球菌荚膜PS 与PLY结合物能显著提高全身性抗PS抗体水平。另外，PLY-PS结合菌苗免疫能诱生显著的全身性抗PLY中和抗体，并比PS免疫更能抵御嗣后各型肺炎 球菌肠道外攻击.。
在小鼠模型中，PLY亦能刺激粘膜免疫力，因此PLY-PS结合菌苗能够诱导局部免疫力以预防肺炎球菌呼吸道 感染期间PLY造成的粘膜损害。在大鼠中，在支气管肺泡灌洗样本中，死肺炎球菌气溶胶免疫能诱生局部PLY特异性IgA和IgG抗体。在小鼠中，肠道粘膜 免疫沙门菌减毒株表达的重组PLY能诱生全身性PLY特异性IgA和IgG抗体，而用同样载体经肠道外免疫仅产生IgG应答。因此掺入PLY作为佐剂的肺 炎球菌结合菌苗可通过口服和吸入途径进行粘膜免疫。评估全身和粘膜免疫后PLY-PS结合菌苗的免疫原性和效力的临床试验显然是今后肺炎球菌研究重点。
（陈敏编译 史久华校）
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