第一节 支原体的致病性
一定的条件下能在特殊的宿主体内引起特定疾病的能力称为致病性(pathogenicity)。支原体的致病性是相对宿主而言的,有的仅对人致病,有的则仅对某些动物致病,而有的则兼而有之。不同的支原体对宿主可引起不同的疾病,表现为不同的临床症状和病理特征,也就是说某种支原体只能引起一定的疾病。因此,致病性是细菌种的特征,是质的概念。同一种支原体不同菌株间的致病性也有所不同,病原菌致病性的强弱程度称为毒力(virulence)。毒力是支原体个体的特征,是量的概念。其中支原体的毒力主要通过侵袭力来体现。侵袭力是指支原体突破宿主机体的防御功能,并能在体内定居、繁殖和扩散的能力。与侵袭力有关的物质主要有支原体的表面结构、荚膜和侵袭性酶等。此外,支原体在生长代谢过程中产生的对宿主细胞有毒的化学物质,即毒素样物质,也是构成支原体毒力的重要组成部分。
一、侵袭力
(一)支原体的表面结构
1.黏附素
支原体具有黏附作用的结构,统称为黏附素(adhesion)或黏附因子(adhesive factor)。目前有关黏附素研究的最多的是寄居于人呼吸道并引起原发性非典型肺炎的肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae,Mp)和寄居于人生殖道并引起非淋球菌性尿道炎的生殖支原体(M. genitalium,Mg)。这两种支原体共同的特点是其末端具有一烧瓶样或丝状的顶端结构,该结构是支原体黏附及定植于呼吸道或生殖道上皮细胞的器官,也是其致病的基础。
Mp顶端结构中存在多种黏附素,其中以P1(169kDa)和P30(30kDa)最重要。两者具有很强的免疫原性,是Mp的主要黏附素。P1可与P30、P40和P90形成复合物共定位于顶端结构的末端以执行不同的功能,如受体识别和滑行运动。Mp感染动物恢复期血清中抗P1和抗P30抗体能阻断Mp的黏附,且缺乏P1和P30的Mp突变株丧失黏附能力。此外,P30还与Mp的运动及其发育有关。由于P30氨基酸序列与人体内某些结构蛋白具有较高的同源性,还可能与某些自身免疫病的发生有关。除了P1和P30以外,P116也是近年发现具有黏附功能的表面蛋白,抗P116抗体预处理可抑制Mp黏附至HEp-2细胞,且该过程不依赖于P1,但其确切功能仍有待进一步研究。热不稳定延长因子(EF-Tu)是定位于Mp表面的纤连蛋白黏附素,除了具有GTP酶活性外,也参与Mp的黏附与定植。此外,甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)也是Mp的一种黏附素。猪肺炎支原体(M. hyopneumoniae)中的EF-Tu和GAPDH也具有类似的功能。
Mg的主要细胞黏附素是P140(也称MgpB或MgPa)和P110(也称MgpC),其中P140和Mp的P1蛋白具有较高的同源性。P140和P110可形成一种稳定的跨膜复合物积聚于Mg顶端结构,称为“Nap”。Nap有利于支原体的黏附和运动,并与Mp分裂期间末端细胞器的复制有关。Nap具有较强的免疫反应性,是抗体反应的主要作用靶点,但P140和P110容易发生变异,从而逃逸宿主的免疫识别。此外,Mg表面脂蛋白GAPDH也能够与黏蛋白结合,介导Mg的黏附和运动。
除了Mp和Mg,其他支原体也具有类似的黏附相关分子。如鸡毒支原体(M. gallisepticum)表面黏附素蛋白主要是MGC1和MGC2。其中MGC1与Mp的P1蛋白以及Mg的MgPa蛋白具有较高的同源性。而MGC2与Mp的P30、Mg的P32同源性较高;另外GapA、CrmA、PvpA、plpA、Hlp3,以及某些糖代谢酶类如丙酮酸脱氢酶E1α亚基(PDHA)和β亚基(PDHB)、磷酸三糖异构酶(Tpi)、丙酮酸激酶(PK)和α-烯醇酶(Eno)等也在鸡毒支原体的黏附过程中发挥作用。此外,Eno也存在于猪支原体(M. suis)、猪肺炎支原体、牛支原体(M. bovis)、牛鼻支原体(M. bovirhinis)、发酵支原体(M. fermentans)和滑液支原体(M. synoviae)中。MSG1蛋白(现证实为GAPDH)是在猪支原体中首次发现的黏附蛋白,随后还发现另一种能够结合猪红细胞的黏附蛋白O-唾液酸糖蛋白内肽酶(OSGEP)。猪肺炎支原体中最早被证实的主要纤毛黏附素蛋白是P97,最近研究发现P159、P216、Mhp271、Mhp107和P116也是猪肺炎支原体的黏附素,P159、P216、Mhp271和Mhp107是一类肝素结合蛋白。其中Mhp271、Mhp107和P116是纤连蛋白结合蛋白,Mhp107和P116还是纤溶酶原结合蛋白。TrmFO和P27是牛支原体结合于纤连蛋白的黏附素,P26、Vsps、VmapX、NOX和FBA也是其黏附素。Vlp家族蛋白是猪鼻支原体(M. hyorhinis)的黏附素。无乳支原体(M. agalactiae)、人型支原体(M. hominis,Mh)、关节炎支原体(M. arthritidis)、滑液支原体和发酵支原体的黏附素分别为Vpmas、Vaa、Maa1、VlhA和P29。
2.辅助蛋白
某些丧失黏附功能的Mp突变株,虽然具有正常功能的P1或P30,但也不能黏附至宿主细胞,因此认为Mp的黏附还需要某些辅助蛋白的参与。目前已鉴定的辅助蛋白主要有两组:P40/P90、HMW1~HMW3和P65。这些蛋白并不是黏附素,但缺少其中任何一种,都可能导致Mp黏附能力丧失。
P40和P90是表面蛋白,聚集于顶端结构当中,他们可能与P1的定位及细胞骨架形成有关,因为缺乏P40和/或P90的Mp, P1并不聚集于顶端结构,而是分散于菌体的表面。在研究某些丧失黏附能力的Mp时发现,该突变株常缺乏HMW1、HMW2/HMW3,而经相应的回复突变后,即可重新获得黏附能力。这些蛋白主要由Mp染色体中两个非连锁基因位点所编码。HMW1(112kDa)和HMW3(74kDa)是支原体蛋白家族中一类含有酸性氨基酸,且重复序列中富含脯氨酸结构域的蛋白。脯氨酸的疏水表面能协助支原体其他蛋白发挥功能。与P40和P90一样,不含HMW1~HMW3的突变株基本丧失了黏附能力, P1蛋白也无法聚集于顶端结构。但HMW3是亲水性蛋白,不像P40和P90位于Mp表面,它主要与维持顶端结构的形态及稳定性有关。HMW1是一类外在膜蛋白,能与相应的抗体反应。而HMW2可能位于顶端结构的基部,其功能尚未完全明了。有研究发现Mp中敲除HMW2后, HMW1和其他黏附-辅助蛋白运转加速而导致其稳定性降低。因此HMW2可能在促进HMW1定位至菌体表面、发挥其生物学功能当中起重要作用。此外, HMW1突变后也能降低P65的水平。但P65的确切作用仍然不明确。
Mp的J结构域伴侣分子TopJ是另一种重要的辅助蛋白,它位于细胞器末端,是细胞黏附和滑行运动所需。TopJ突变后虽然P1、P30、P90、P40、HMW1和HMW3的表达水平无明显改变,但细胞黏附力和运动明显降低,顶端结构的形成有所延迟,菌体生长协调性差,这表明TopJ可能在细胞分裂过程中发挥作用,并有可能参与P1/P90/P40/P30复合物在顶端结构中的定位。
(二)荚膜与多糖
许多支原体的细胞膜外有一层黏液性物质,称为荚膜。其化学成分主要是多糖。支原体荚膜的形成与普通细菌荚膜一样,一般在宿主机体内形成,体外消失;一般由多个基因编码,但也有例外,如牛鼻支原体(M. bovirhinis)基因组中仅发现了一个与荚膜合成相关的基因。荚膜对支原体抵抗免疫细胞的吞噬以及抑制巨噬细胞、中性粒细胞的活性、黏附和侵袭等方面具有重要作用,是致病性支原体重要的毒力因子。
不同支原体来源的荚膜或荚膜多糖的致病性各不相同。如山羊肺炎支原体(M. ovipneumoniae)荚膜多糖可诱导呼吸道上皮细胞凋亡,也能通过诱导IL-1β、TNF-α、IL-8、IL-10和TGF-β等细胞因子表达而调控免疫系统。鸡毒支原体荚膜与黏附和毒力相关,肺支原体(M. pulmonis)的荚膜多糖具有黏附、抗吞噬和抵抗补体系统损伤的作用,殊异支原体(M. dispar)荚膜能够抑制巨噬细胞活性,纯化的猪肺炎支原体荚膜多糖可经Toll样受体(TLR)诱导气道炎症反应。此外,荚膜多糖缺陷的丝状支原体山羊亚种GM12菌株毒性明显降低,表明由呋喃半乳糖组成的荚膜多糖是该菌株的毒力因子。呋喃半乳糖也存在于丝状支原体丝状亚种(M. mycoides subsp. mycoides,Mmm)中,与维持细胞膜的膜完整性及黏附有关。
(三)侵袭性酶
支原体能产生活性较强的酶,一般而言,这些酶是其代谢或生存所需,并不直接损伤机体组织细胞,但能协助支原体在机体内的定植、繁殖及扩散。常见的侵袭性酶类包括核酸酶、免疫球蛋白水解酶、抗氧化应激蛋白、唾液酸酶及神经氨酸酶等。
1.核酸酶
多种支原体如Mp、Mg、Mh、穿透支原体、猪肺炎支原体、鸡毒支原体、牛支原体、无乳支原体、猪鼻支原体、肺支原体、山羊支原体(M. capricolum)和吐绶鸡支原体(M. meleagridis),能分泌多种核酸酶。支原体核酸酶不仅参与支原体的核酸代谢,同时也是支原体的重要毒力因子,其致病性主要体现在以下几个方面:①宿主细胞DNA降解,导致宿主细胞形态学改变凋亡;②降解中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps, NETs),从而逃避固有免疫系统的清除(例如无乳支原体MAG_5040, Mh MHO_0730, Mp491和牛支原体MnuA);③调节某些炎症相关分子的表达,例如猪肺炎支原体Mhp597,它可上调某些细胞因子的表达并减少IFN-I的分泌。总之,核酸酶是支原体核苷酸代谢的酶类,其在生长、存活、持久性感染中发挥关键作用。
2.免疫球蛋白水解酶
如解脲脲原体(Ureaplasma urealyticum,Uu)和微小脲原体(U. parvum,Up)能分泌水解IgA的蛋白酶,可将IgA分解为Fab和Fc段,促进其定植和免疫逃避。滑液支原体和鸡毒支原体可表达半胱氨酸蛋白酶CysP,可降解宿主免疫系统的IgG分子。另外,多种支原体内存在Ig结合蛋白-Ig蛋白酶(MIBMIP)系统,该系统可以与IgG的Fv段结合,发挥丝氨酸蛋白酶活性,降解各类IgG。某些缺乏MIB-MIP系统的支原体,如Mp、Mg,存在蛋白M和DUF31相关基因,也发挥类似MIB-MIP的作用。Mmm也表达MIB-MIP的同源蛋白。此外,Mh、Uu、Up和差异脲原体(U. diversum)中也具有类似的编码基因,但功能未知。
3.抗氧化相关蛋白
除了降解免疫球蛋白,支原体内还可表达多种抗氧化相关蛋白,以拮抗宿主免疫系统氧化暴发(oxidative burst)所致的杀伤所用,包括蛋氨酸亚砜还原酶(MsrA)、有机氢过氧化物抗性蛋白(Ohr)、渗透诱导蛋白C(OsmC)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、ClpB、硫氧还蛋白还原酶、硫醇过氧化物酶和过氧化物酶等。这些酶类可有效降低有机氢过氧化物对支原体的损伤。
4.其他
某些鸟类、犬种和短吻鳄支原体中可分泌唾液酸酶/神经氨酸酶,该酶能催化唾液酸产生丙酮酸,并释放N-乙酰葡萄糖胺用于糖酵解;也可使多种分子如IgG和气道黏液糖蛋白去唾液酸化,从而有利于支原体的定植、组织入侵,并损伤唾液酸化的宿主分子、细胞表面和细胞外基质。尽管Mp的毒力株M129的基因组中也存在相关编码基因,但目前尚未证实Mp也能分泌该酶。
(四)生物膜
生物膜是支原体形成的一种能够持续存在于外界环境和宿主内部的黏附性、群体性组织,由支原体及其所分泌的胞外多聚物(脂质、胞外多糖、胞外DNA和胞外蛋白)组成并附着在组织细胞或无生命材料(如医疗导管、插管、人工关节及瓣膜)表面后形成的膜状结构。由于生物膜的物理屏障作用和膜内特殊微环境,使该支原体具有极强的耐药性和抗吞噬性能,能有效抵抗宿主的免疫损伤,进而导致感染迁延不愈、慢性化。
多种人类致病支原体可形成生物膜,如Mp、Mh、Uu和Up等,但不同型别的Mp产生生物膜的能力也有所差异。除了人类致病性支原体外,无乳支原体、鸡毒支原体、肺支原体、牛支原体、殊异支原体、猪支原体、猪肺炎支原体、精氨酸支原体(M. arginini)、腐败支原体(M. putrefaciens)、寇氏支原体(M. cottewii)和依氏支原体(M. yeatsii)也具有形成生物膜的能力。肺支原体生物膜形成与Vsa蛋白长度有关,而牛支原体生物膜形成与Vsp类型有关。丝状支原体丝状亚种SC型(M. mycoides subsp. mycoides SC)也可在无气液交界模型中产生生物膜,并对温度、渗透压和氧化应激具有一定的抵抗力。部分Uu和Up临床分离株形成的生物膜对大多数大环内酯类药物具有耐药性(克拉霉素除外)。此外,鸡毒支原体生物膜对庆大霉素、四环素和Triton X-100具有强抵抗力,但在含5%蔗糖和5mmol/L EDTA的条件下难以形成生物膜。猪支原体还能在猪内皮细胞表面形成生物膜样微菌落,导致内皮细胞细胞间黏附分子、血小板内皮细胞黏附分子、E-选择素和P-选择素表达上调。提示猪支原体能与内皮细胞肌动蛋白相互作用并干扰内皮的保护功能,从而引起出血。
二、代谢产物
支原体的致病性与其碳源代谢密切相关。和其他细菌一样,支原体也可以代谢甘油作为能量来源。当葡萄糖作为首选碳源时,甘油代谢相关基因表达受到抑制,仅有甘油或三磷酸甘油存在时甘油代谢所涉及的基因才表达。不同的支原体利用碳源的效率有所不同。在甘油作为首选碳源的情况下,支原体在代谢过程中可产生过氧化氢。由于支原体缺乏水解相应代谢产物的酶类(如超氧化物歧化酶、水解酶),其黄素末端电子传递链能产生的过氧化氢和超氧化粒子,在宿主细胞产生的内源性毒性氧化产物的协同下,能在相应的上皮细胞中引起明显的氧化应激。已知Mp、Mh、鸡毒支原体、牛支原体、无乳支原体、丝状支原体丝状亚种SC型、猪肺炎支原体(仅7448、7442菌株)、殊异支原体、猪鼻支原体和犬支原体(M. canis)均可产生过氧化氢。这些氧化产物能使红细胞中还原型谷胱甘肽减少、血红蛋白变性,并氧化其脂质部分从而破坏红细胞。另外Mp产生的超氧负离子能抑制宿主细胞触酶的活性,从而使其易于氧化损伤。
氨是支原体代谢的另一种终末产物。例如Uu、Up和差异脲原体能分解尿素作为能量来源,同时产生CO2和NH3,从而使其周围环境pH升高而发挥毒性作用。某些可分解精氨酸的支原体能产生大量的氨,如人型支原体含有精氨酸酶,可分解精氨酸产生NH3,也有类似Uu的毒性作用。然而口腔支原体(M. orale)感染所引起的细胞病变并非其终末产物氨的毒性作用,而是由于感染后细胞本身必需氨基酸(精氨酸)减少所引起。
在Mp中存在一种半胱氨酸脱硫酶HapE,可将半胱氨酸转化为丙酮酸和硫化氢,与红细胞溶血有关。猪鼻支原体可产生精氨酸酶和一氧化氮合成酶,通过降低局部组织中精氨酸含量或增加NO水平,从而影响机体免疫应答的强度。
三、外毒素
(一)社区获得性呼吸窘迫综合征毒素
支原体也可产生外毒素。如Mp分泌的社区获得性呼吸窘迫综合征毒素(community-acquired respiratory distress syndrome toxin, CARDS TX),其分子量约68kDa,包含591个氨基酸。其中1~239位氨基酸与百日咳毒素催化亚单位S1的同源性达27%。CARDS TX的功能主要包括ADP-核糖基转移酶活性和细胞空泡毒素作用。纯化的重组CARDS TX注射动物后,可引起促炎细胞因子表达上调、支气管和血管周围炎性细胞浸润和气道上皮细胞空泡化。CARDS TX作为Mp的毒力因子,不仅能引起呼吸系统的炎症反应,还介导呼吸道纤毛运动减弱、上皮细胞损伤和细胞凋亡。Mp感染的动物模型中,支气管肺泡灌洗液中CARDS TX含量与肺部的病理学改变、疾病的严重程度呈正相关性。在Mp肺炎患者的急性期和恢复期血清中均可检测出CARDS TX抗体,而健康人群中CARDS TX抗体滴度几乎为零。CARDS TX的表达水平与Mp所处的生理环境以及不同的菌株型别有关,如Mp亚型2菌株相对于亚型1来说,产生更高水平的CARDS TX,表明亚型2菌株具有更强的毒力。此外在溶神经支原体(M. neurolyticum)和衣阿华支原体(M. iowae)的基因组中也存在CARDS TX的同源基因,但其功能尚不明确。
(二)溶血素
某些人类致病性支原体,例如Up、Uu和穿透支原体,在体外具有明显的溶血活性。如Up血清型3表达溶血素hlyA,Uu则表达hlyA和hlyC。此外,与绵羊、马、鸡和人的红细胞一起孵育后,各种穿透支原体都显示出溶血活性,尽管以前在小鼠红细胞中未发现这种活性。穿透支原体的废弃培养上清液还具有溶血活性,这取决于还原剂半胱氨酸。这些结果表明,源自穿透支原体的溶血素可以与红细胞上的特定受体结合,并且半胱氨酸残基对于溶血活性是必需的。
溶血素也存在于动物源性支原体。有学者从肺支原体中获得一种依赖牛血清白蛋白的膜结合溶血素(MYPU_1710)。该物质能被二硫苏糖醇和β-巯基乙醇所活化,且对氧、高温敏感,并能降解细胞膜上的胆固醇,从而形成不同直径的小孔,导致宿主红细胞溶解。该溶血素属于溶血素A(hlyA)家族,而在Mp和Mg中未发现其同系物。差异脲原体的基因组中存在溶血素基因gudiv_91,其产物与人类脲原体溶血素的同源性可达63.1%。进一步研究发现,溶神经支原体、猪肺炎支原体、猪鼻支原体、殊异支原体、牛支原体、牛眼支原体(M. bovoculi)、山羊支原体(M. capricolum)、鸡毒支原体,以及Mp和Uu等均存在不同程度的溶血活性。如牛支原体强毒株存在一种溶血素相关蛋白(MMB_0258)可导致细胞溶血。山羊支原体山羊肺炎亚种基因组中也有编码hlyA的基因(MCCG_0074和XDU01000067),目前认为其表达产物可能是山羊支原体的毒力因子。虽然Mp也存在溶血素同源基因,但其功能尚不明确。某些葡萄糖/精氨酸-利用支原体物种,如人型支原体、穿透支原体、关节炎支原体、猪滑液支原体、猪肺支原体PG34株、发酵支原体incognitus株和吐绶鸡支原体(M. meleagridis)尚不能引起溶血。因此,支原体溶血素似乎属于一类独特的细菌毒素,其致病机制有待进一步研究。
四、致病性酶类
猪肺炎支原体表面的p65脂蛋白具有脂解酶活性,能水解宿主细胞膜上的短链脂肪酸(包括肺泡表面活性蛋白)作为自身能源,从而降低肺泡表面活性物质。抗p65抗体可抑制该活性和猪肺炎支原体的生长。穿透支原体(M. penetrans,Mpe)、发酵支原体、猪鼻支原体、Uu质膜上也具有磷脂酶C1、A1和A2。Uu和Up的某些血清型也具有磷脂酶A1、A2或磷脂酶C的活性,但在其基因组内并未发现相关的编码基因,只存在一些含有磷脂酶D结构域的蛋白,但其功能尚不明确。Up磷脂酶C活性有利于入侵Hep-2细胞。磷脂酶C能作用于质膜上的磷脂成分,产生1,2-甘油二脂和磷酸酯,磷脂酶A2能将人体内的花生四烯酸转变为前列腺素(PG),这可能是破坏宿主细胞膜并导致炎症反应的机制之一。
肽酶是近年来从山羊支原体山羊肺炎亚种(M. capricolum subsp. capripneumoniae)、丝状支原体山羊亚种(M.mycoides subsp. capri)、鸡毒支原体以及猪肺炎支原体中鉴定出的一种与支原体致病密切相关的代谢酶类。如山羊支原体山羊肺炎亚种87001菌株中的S41肽酶,该酶在氧化应激、新陈代谢以及金属离子转运中发挥重要作用,因此是其重要的毒力因子。某些肽酶还可以影响支原体蛋白质组的表达,具有促进活性氧类产生、增加对热休克的敏感性、促凋亡等多方面的致病作用。
此外,磷酸酶、脂酸酯蛋白连接酶A、细胞外ATP酶、糖基转移酶、核苷酸酶、细胞外半胱氨酸蛋白酶和二氢硫辛酰胺脱氢酶等在支原体致病过程中也发挥重要作用。
五、脂质
支原体细胞膜中脂质含量丰富,可达200~400μg/mg,其中35%~50%为中性脂质,主要是从生长培养基中摄取的未酯化胆固醇,另外50%~65%为极性脂质。脂质主要以鞘磷脂、磷脂酰胆碱、磷脂酰甘油和心磷脂形式存在。其中磷脂酰胆碱的糖脂部分是支原体的重要抗原决定簇。Mp细胞膜中鉴定出3种糖脂和5种磷酸甘油酯,但只有1种糖脂在其早期感染中具有较强的抗原性。由于磷脂是支原体细胞膜的主要脂组分,因此磷脂可能与支原体的黏附或细胞融合有关。如发酵支原体脂质分子MfGL-Ⅱ的抗血清能有效抑制其与真核细胞的黏附。此外,MfGL-Ⅱ与发酵支原体的细胞膜稳定性、渗透性以及细胞融合有关,并能活化蛋白激酶C并诱导宿主细胞分泌NO、TNF-α及前列腺素E2等细胞因子或炎症相关介质而参与炎症反应,但其活性明显低于LPS。除了MfGL-Ⅱ外,发酵支原体中还鉴定出GGPL和MfEL。GGPL-Ⅲ可能与各种慢性疾病的发生有关。溶血形式的MfEL在乙酰化后具有小鼠血小板活化因子样活性。此外,MfEL也可融合至宿主细胞膜中。由于脂质成分复杂,鉴定方法困难,其在支原体中的致病作用仍有待深入研究。
六、膜脂蛋白
支原体无细胞壁,因此脂质双层是其与胞外环境相互作用的唯一结构。经典的支原体细胞膜由脂质双层和膜蛋白组成。膜蛋白可以分为两类,即膜内在蛋白和膜周边蛋白。前者紧密镶嵌于细胞膜中,需要利用去污剂才能从中分离出来。膜周边蛋白主要通过非共价键与细胞膜或膜内在蛋白结合。支原体的膜脂蛋白属于膜内在蛋白的范畴,由蛋白部分和脂质部分组成。与细菌脂蛋白一样,其蛋白N端有一个甘油二酯-半胱氨酸结构,通过甘油二酯的两条脂肪酸链而锚定于细胞膜上。绝大部分支原体中半胱氨酸中的氨基以自由末端的形式存在于细菌脂蛋白中,该氨基常跟长链脂肪酸结合,这可能是其致病机制不同于细菌脂蛋白的原因之一。膜脂蛋白具有很强的免疫原性,并能以较高的频率发生时相变异。
膜脂蛋白也是介导支原体黏附到宿主细胞表面,进而入侵宿主细胞,导致细胞受损甚至是免疫逃逸的物质基础。在支原体感染早期,脂蛋白经TLR直接作用于上皮细胞和免疫细胞而激活免疫系统,并引起炎症反应。支原体脂蛋白还可以通过炎症小体和促炎细胞因子(如IL-1β和IL-18)机制,或通过非TLR、非炎性小体依赖性机制(如自噬)激活免疫系统并诱导炎症反应。也有研究显示人型支原体膜脂蛋白MHO_4720可通过激活炎性小体诱导树突细胞产生IL-23,也可诱导NETs的形成。尽管脂蛋白在激活宿主免疫系统方面发挥重要作用,但它们也具有多种机制逃避宿主的免疫反应,导致慢性持续性感染。
七、超抗原
关节炎支原体有丝分裂原(M. arthritidis mitogen, MAM)是关节炎支原体产生的一种超抗原。MAM在溶液中主要以单体形式存在,在高浓度下少量MAM分子形成同型二聚体,无Zn2+结合位点。MAM在体内外能激活大量外周T淋巴细胞,并诱导其分泌大量细胞因子。MAM与MHC结合后即可活化大量的未致敏T淋巴细胞,从而引起强烈的炎症反应。目前除了关节炎支原体能产生超抗原外,尚未发现其他的支原体也能产生类似的有丝分裂原。MAM主要与某些自身免疫病和免疫抑制等有关。MAM与TLR2相互作用激活IL-1β信号途径,而与TLR4相互作用激活IL-6/IL-17信号通路。在小鼠体内也证实, MAM可诱导TLR2+/TLR4+型小鼠产生Th2型细胞因子,而对于TLR2+/TLR4−型小鼠,主要诱导其分泌Th1型细胞因子。此外, MAM是唯一具有DNA酶活性的超抗原。MAM在大肠埃希菌中的过量表达会抑制细菌的生长,这可能归因于其DNA酶活性,该酶的结构域可能位于其N端。