文章题目：Group B Streptococcus evades host immunity by degrading hyaluronan

发表期刊：Cell Host Microbe

影响因子：12.328（2015），21.023（2021）

通讯单位：西达赛斯医学中心

DOI：10.1016/j.chom.2015.11.001

        透明质酸（HA）是由β-D-乙酰氨基葡萄糖和β-D-葡糖醛酸二糖重复单位组成的线性糖胺聚糖，存在于几乎所有组织的细胞外基质中。HA的一个重要功能是免疫监视。在组织损伤中，HA被活性氧和宿主透明质酸酶迅速降解为具有免疫刺激活性的低分子量HA片段（被认为是损伤相关分子模式DAMP），并被证明通过TLR2和（或）TLR4与巨噬细胞、树突状细胞和内皮细胞等相互作用，启动促炎反应。透明质酸酶可以由哺乳动物、真核生物、寄生虫、真菌和细菌产生，并具有不同的酶学行为（图1）。

图1：基于酶的专一性对透明质酸酶进行分类[1]。

        本文证实了B族链球菌（GBS）透明质酸酶可将市售透明质酸多糖以及促炎透明质酸片段（DAMPs）彻底酶解，酶解终产物为二糖，降低DAMPs对巨噬细胞的刺激，消除其免疫刺激活性。透明质酸酶基因敲除后的GBS（ΔhylB GBS），可诱导巨噬细胞产生更高水平的TNF-α和IL-6，感染小鼠的促炎细胞因子升高。同时研究还发现，GBS透明质酸酶可以通过减少免疫识别和促炎细胞因子的产生来提高其他病原菌的存活。

图2：GBS透明质酸酶通过降解免疫刺激HA片段促进免疫逃避

(A) HA或HA降解片段刺激骨源性巨噬细胞（BMDM）后产生的TNF-α。(B-C) HA用哺乳动物透明质酸酶（蓝色）或哺乳动物透明质酸酶+GBS透明质酸酶（红色）降解。(B) 降解液的HPLC图谱。(C) 通过巨噬细胞TNF-α产生量测定降解产物的刺激活性。(D) HA以及HA采用WT、ΔhylB或ΔhylB+phylB GBS上清液降解产物分别刺激巨噬细胞产生TNF-α和IL-6。(E-G) CD1小鼠注射2×10⁷FU GBS。(E) 24小时脾TNF-α水平。(F) 48小时细菌负荷。(G) 48小时Hmgb1。( H-I ) 阴道定植。CD1小鼠注射17β-雌二醇同步发情。24 h后，小鼠阴道腔内注射WT或Δ hylB GBS。每隔一天擦拭阴道腔一周，测定(H) CFU计数和(I) MIP-2浓度。

        文中采用未经降解的HA或经哺乳动物/GBS透明质酸酶降解的HA去刺激正常、TLR2或TLR4缺乏的巨噬细胞。发现GBS透明质酸酶降解后的HA，刺激正常巨噬细胞释放TNF-α的能力降低到TLR2-/-或TLR4-/-巨噬细胞中所观察到的水平，证实了TLRs介导的HA信号通路的重要性。

        HA二糖对PAM3CSK4（TLR2激动剂）和LPS（TLR4配体）诱导的TNF-α释放均有抑制作用，但对CpG（TLR9激动剂）、Poly (I：C) （TLR3激动剂）、鞭毛蛋白（TLR5激动剂）或咪喹莫特（TLR7激动剂）诱导的促炎细胞因子无抑制作用，提示这种抑制作用对TLR2和TLR4具有特异性。并发现HA二糖可以阻断HA片段与TLR2或TLR4的直接结合，表明GBS透明质酸酶通过产生HA二糖干扰DAMPs对TLR2和TLR4信号传导。利用GBS透明质酸酶和HA二糖的抗炎特性，本文探究了这些细菌或策略能否用于治疗炎症性疾病，特别是HA相关疾病。LPS急性肺损伤模型是一种常用的广泛性肺部炎症实验模型。由于HA降解是该模型的重要病理特点，采用该模型评价了HA二糖和GBS透明质酸酶的治疗效果。小鼠气管内注射LPS，并分别加入HA二糖或纯化的GBS透明质酸酶。24h后对肺组织评分，并测定肺匀浆中的细胞因子。发现HA二糖或GBS透明质酸酶治疗均能有效阻断LPS介导的病理表现，明显降低促炎细胞因子（图3）水平。

图3：GBS透明质酸酶和HA二糖改善实验性肺损伤模型小鼠气管内注射LPS (5μg) ± HA二糖(100μg）或GBS透明质酸酶(0.5mg), 24 h后处死小鼠。(A) H&E染色及肺部病理评分。(B)肺匀浆中的细胞因子和趋化因子。

总结：

宿主和微生物的共存促进了宿主的各种免疫策略和病原体对抗策略的发展。从宿主角度来看，HA降解与TLR激活的联系，是一种宿主监测策略，用于监测无菌或微生物损伤造成的组织损伤。从微生物的角度来看，病原菌利用HA片段长度相关的独特性质来逃避宿主的监控机制。首先，革兰氏阳性菌的透明质酸酶产成无免疫刺激性的HA二糖，促进了细菌的传播。其次，细菌透明质酸酶破坏了感染过程中宿主产生的促炎性HA片段（DAMP），DAMP降解产生的HA二糖产物可进一步阻断PAMP对TLR2/4通路的刺激。从中可以看出，细菌透明质酸酶将宿主的免疫监视系统改造成自身的免疫逃避机制。本文证明了病原体用来规避HA或TLR2 /4诱导的炎症的策略，可以应用于改善炎症疾病。LPS急性肺炎模型显示，市售HA二糖或GBS透明质酸酶产生的HA二糖能够阻断TLR4激动剂，抑制TLR2和TLR4介导的炎症反应。这些酶在产生HA二糖来阻断TLR2/4同时，也降解刺激性HA片段，或可用于HA相关和炎症性疾病的治疗。

参考文献：

[1]雷曦, 张蕊, 黄遵锡, 周峻沛. 透明质酸酶的研究进展. 微生物学通报, 2021,48(03),882-895.

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1931312815004552

作者：吕友晶

审核：李全才

编辑：邵萌