棘球绦虫抗原B在体外具有清除脂多糖(LPS)的作用,从而阻止树突状细胞通过TLR4途径被激活
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时间:2025年12月17日
来源:Infection and Immunity 2.8
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宿主包虫囊蚴分泌的抗原B(EgAgB)是一种脂蛋白,可显著抑制脂多糖(LPS)诱导的骨髓来源树突状细胞(BMDC)炎症反应,其机制包括EgAgB与LPS结合,干扰TLR4信号通路中的二聚化和内吞作用,同时EgAgB自身可轻微激活BMDC。动态光散射和ELISA-like实验证实EgAgB8/1亚基具有高亲和力结合LPS的界面,且其效果优于人类高密度脂蛋白(hHDL)。研究为包虫病免疫调控提供了新机制。
Echinococcus granulosus sensu lato抗原B(EgAgB)是一种由包虫幼虫分泌的寄生虫脂蛋白,广泛存在于包虫囊液(HF)中。近年来,学者们发现EgAgB具有免疫调节功能,能够抑制宿主对脂多糖(LPS)等病原相关分子模式(PAMPs)的过度炎症反应。然而,其作用机制尚不明确。本研究通过原代EgAgB(nEgAgB)和重组EgAgB8/1(rEgAgB)对骨髓来源的树突状细胞(BMDC)的影响,结合分子动力学模拟和功能实验,揭示了EgAgB通过捕获并干扰LPS与TLR4/MD2复合物的结合,抑制炎症信号通路的关键作用。
### 研究背景与核心问题
包虫幼虫在宿主体内形成囊肿,长期逃避宿主免疫清除。其分泌的EgAgB作为主要外源性蛋白,曾被证实能抑制中性粒细胞、单核细胞和树突状细胞的过度活化。然而,EgAgB的免疫调节机制存在两种可能解释:一是其本身直接激活免疫细胞;二是其携带微量LPS作为内源激活剂。此外,人类高密度脂蛋白(hHDL)已被证实可通过结合LPS发挥类似作用,但EgAgB与hHDL在功能特性和分子机制上存在显著差异。本研究聚焦以下问题:
1. **EgAgB是否通过结合LPS发挥免疫调节作用**;
2. **EgAgB与hHDL在LPS结合能力及信号干扰效果上的差异**;
3. **EgAgB对TLR4信号通路的干预机制**。
### 关键实验设计与发现
#### 1. EgAgB对BMDC的激活与抑制效应
实验发现,纯化的nEgAgB和rEgAgB在无LPS刺激时能诱导BMDC分泌少量IL-6和IL-12p40,但无法激活干扰素-β(IFN-β)。这一矛盾现象提示EgAgB可能携带微量LPS。通过聚肌胞苷酸(PAM)刺激验证,证实EgAgB的激活效应依赖于LPS污染,而非自身结构。
#### 2. LPS残留的验证与消除
通过聚合离子交换层析和脱盐柱纯化,nEgAgB的LPS残留量被控制在0.02-0.09 EU/mg蛋白。使用聚多卡辛B(PB)预处理样品,发现PB可将EgAgB诱导的IL-6分泌抑制50%-70%,但无法完全消除。这表明EgAgB可能通过物理包裹或结合LPS的方式增强其生物利用度,而非单纯依赖游离LPS。
#### 3. TLR4依赖性激活的分子机制
在TLR4缺陷小鼠的BMDC中,EgAgB的促炎效应被完全消除,而hHDL的LPS结合能力未受影响。流式细胞术显示,LPS刺激BMDC时,CD14(LPS/MD2共受体)和总TLR4表达量均上调,而EgAgB显著抑制了LPS诱导的CD14表达(降低幅度达40%-60%),并阻断TLR4二聚化和内吞作用。
#### 4. EgAgB与HDL的竞争性LPS结合
通过竞争性结合实验发现,EgAgB(200 μg/mL)可降低LPS与THP-1巨噬细胞的结合率至23%,显著优于hHDL(抑制率约10%)。动态光散射(DLS)显示,EgAgB与LPS结合后形成更大的复合颗粒(平均直径从13.4 nm增至18.7 nm),而hHDL仅发生轻微尺寸变化。
#### 5. 分子互作与结构解析
基于AlphaFold预测的EgAgB8/1三维结构,结合HADDOCK分子对接模拟,发现其N端区域(包含Arg66、Arg70等碱性残基)与LPS的脂质A和R3核心多糖形成氢键网络(总结合位点达12个)。其中,EgAgB8/1的Phe62与LPS的R3核心糖链形成疏水相互作用,而Glu59与脂质A的磷酸基团形成盐桥。这种多价结合模式可能解释EgAgB对LPS的强效捕获能力。
### 创新性发现与机制解析
1. **选择性LPS结合特性**:EgAgB8/1仅识别LPS的脂质A和R3核心,对O-antigen和R2核心结合力较弱。这种选择性使其能够区分LPS与其他脂多糖(如LTA),后者主要激活TLR2信号通路。
2. **双重作用机制**:
- **促炎作用**:微量LPS通过EgAgB载体进入细胞,激活TLR4/MD2信号通路,产生低水平IL-6和NO。
- **抗炎作用**:当EgAgB与过量LPS结合时,其优先捕获LPS分子,阻断TLR4二聚化(抑制率达80%),并干扰NF-κB和IRF3信号轴。
3. **脂质介导的信号干扰**:EgAgB携带的疏水脂质(如胆固醇酯)可能通过改变膜脂流动性,抑制TLR4/MD2复合物的构象变化,类似HDL对LPS的屏蔽作用,但效率更高。
### 与现有研究的对比
1. **与HDL的差异**:hHDL主要通过静电屏蔽捕获LPS,而EgAgB通过特异性蛋白-糖脂相互作用形成更稳定的复合物。实验显示,EgAgB在10 μg/mL浓度下即可抑制IL-6分泌达50%,而hHDL需100 μg/mL才达到相似效果。
2. **基因多态性影响**:研究团队发现EgAgB8/1亚型在乌拉圭和阿根廷的包虫株中表达量差异达3倍,这可能解释不同地区患者对EgAgB治疗的响应差异。
### 理论意义与潜在应用
1. **寄生虫免疫逃逸机制**:EgAgB通过捕获宿主循环中的LPS(肝脏是主要来源),可能降低肝脏炎症水平,促进包虫囊的稳定存在。
2. **抗炎治疗新靶点**:研究显示,重组EgAgB在实验性结肠炎模型中可降低促炎细胞因子(IL-6、TNF-α)水平达60%,且与已知LPS scavenger分子(如HDL)相比,抑制效率提升2-3倍。
3. **诊断标志物开发**:EgAgB与LPS的结合能力可通过表面等离子共振(SPR)技术建立定量模型,为包虫病快速检测试剂盒开发提供依据。
### 局限性及未来方向
1. **LPS污染控制不足**:尽管通过LAL检测控制了EgAgB的LPS残留,但未完全消除,可能影响机制研究的准确性。
2. **跨物种验证缺失**:目前研究均基于小鼠和人类细胞模型,需在羊等天然宿主中验证EgAgB的生理功能。
3. **临床转化挑战**:包虫囊液纯化成本高昂(每克需处理200 mL液体),需开发更高效的EgAgB8/1重组表达工艺。
本研究首次揭示了EgAgB通过特异性捕获LPS发挥免疫调节作用,为设计新型抗炎药物(如工程化EgAgB亚型)提供了理论依据。后续研究可结合冷冻电镜解析EgAgB8/1-LPS复合物结构,或通过单细胞测序技术追踪DC亚群分化调控机制。
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