作者:高语晗1,贾彦娟2,马媛媛3,高小玲4(1.天津医科大学临床医学院,天津 300270;2.甘肃省人民医院国家卫健委胃肠肿瘤诊治重点实验室,兰州 730000;3.西安大兴医院重症医学科,西安 710000;4.海南省人民医院医学检验中心,海口 570000)
文献著录格式:高语晗,贾彦娟,马媛媛,等.神经-内分泌-免疫网络在结核病诊疗中的研究进展与应用前景[J].临床检验杂志,2026,44(4):261-265
摘要:结核病(TB)是由结核分枝杆菌(Mtb)引起的慢性感染性疾病,病理过程涉及神经、内分泌与免疫系统的复杂交互。神经-内分泌-免疫(NEI)网络以下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)和交感神经系统(SNS)为核心,通过神经递质、激素与细胞因子的双向作用,调控宿主对病原体的免疫应答。NEI网络失衡可导致免疫抑制,促进TB进展。该文系统梳理NEI网络在TB中的调控机制,总结基于该网络的诊断标志物与个体化治疗策略,并探讨其在精准诊疗中的应用前景,为开发新型干预手段提供理论支持。
关键词:神经-内分泌-免疫网络;结核病;诊断;治疗;生物学标志物;免疫调节
结核病(Tuberculosis, TB)是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)引发的慢性传染性疾病。当前TB防治面临三重困境:广泛耐药结核分枝杆菌(extensively drug-resistant Mtb)在全球范围内的持续传播、潜伏性结核感染(latent tuberculosis infection, LTBI)的再激活风险以及宿主免疫应答的高度异质性。这些因素共同导致现有抗结核治疗方案疗效不佳,复发率攀升。近年来,神经-内分泌-免疫(neuro-endocrine-immune,NEI)网络作为机体稳态调控的核心系统,被证实深度参与了TB的病理进程。该网络以下丘脑-垂体-肾上腺轴(hypothalamic-pituitary-adrenal axis,HPA)和交感-肾上腺髓质系统为核心调控枢纽,整合神经信号、激素分泌与免疫反应,形成多层次反馈回路,影响疾病的发生、发展与治疗结局。NEI网络不仅深化了对结核免疫机制的理解,也为开发新型诊疗策略开辟了新路径。本文旨在系统阐述NEI网络在TB中的作用机制,探讨其在临床转化中的潜力,推动精准医疗在结核防治中的应用。1 NEI网络在TB研究中的演进:从理论到应用
NEI网络在TB研究中的演进经历了从理论奠基到机制解析,再到临床转化的三阶段发展,系统揭示了神经-内分泌系统与免疫系统在TB中的交互。NEI网络演进的关键脉络事件见图1。
图1 NEI网络在TB研究中演进时间轴
这一演进过程标志着NEI网络研究从静态模型向动态调控与治疗应用的跨越,是将基础理论转化为可操作的靶向干预的关键。深入阐明HPA轴、交感神经系统(sympathetic nervous system,SNS)、血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)通路等关键节点在免疫逃逸、慢性炎症及组织损伤中的作用机制,为开发基于NEI网络调控的新型免疫治疗与综合干预策略提供理论支撑。2 NEI网络在TB中的协同调控与机制
2.1 HPA轴与SNS协同介导应激与免疫调控
神经-内分泌系统与免疫系统在TB中构成双向调控网络。免疫细胞释放的细胞因子可反馈激活神经内分泌通路,而HPA轴和SNS则通过激素与神经递质调节免疫功能(图2A)。临床研究表明,活动性肺结核患者普遍存在HPA轴过度激活,表现为血清皮质醇升高、脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone,DHEA)下降,二者比值显著上升,提示免疫-内分泌失衡。在合并糖尿病的结核患者中,NEI网络紊乱更为显著,其IFN-γ和生长激素水平高于单纯肺结核患者,同时IL-6、C反应蛋白、皮质醇及生长激素水平亦显著高于单纯患糖尿病者。抗结核治疗后,炎症介质、皮质醇和生长激素水平逐渐下降,DHEA、瘦素及性激素水平回升,糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,GR)α/β mRNA比值和淋巴细胞增殖能力恢复,皮质醇/DHEA比值渐趋正常。
图2 NEI网络在TB中的相互作用
在机制方面,Mtb感染早期,免疫细胞释放的TNF-α和IL-1β能够同时激活HPA轴与SNS,启动协同应激反应。HPA轴活化会促进皮质醇分泌,抑制DHEA合成。皮质醇对免疫的调控具有浓度依赖性双重效应。在生理浓度下,皮质醇通过与GR结合来抑制NF-κB等信号通路,发挥抗炎作用,避免因免疫过度激活而导致组织损伤;但在慢性感染或高浓度状态下,皮质醇会抑制T细胞的增殖与活化,减少IFN-γ等细胞因子的产生,削弱Th1型免疫应答,进而促使TB进展。
相比之下,DHEA具备广泛的免疫增强功能,能提升抗原提呈能力,促进T细胞应答,增强宿主防御能力。此外,它还能诱导自噬和ROS生成,增强巨噬细胞对Mtb的清除能力,并且通过抑制TGF-β分泌、拮抗糖皮质激素(glucocorticoids,GCs)的免疫抑制效应以及调节IL-12/IL-10平衡,营造有利于控制感染的免疫微环境。SNS通过释放去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)作用于表达肾上腺素受体的免疫细胞,发挥双重免疫调控作用。感染初期,NE可促进Th1细胞分化,增强保护性免疫应答;在局部炎症环境中,还可通过诱导IL-8等趋化因子表达,促进中性粒细胞募集,实现炎症局限化。NE也能抑制中性粒细胞的吞噬功能、ROS生成及中性粒细胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs)形成,影响其杀菌能力。然而,在感染晚期或慢性阶段,持续的HPA轴激活导致皮质醇长期升高,同时SNS出现“脱敏”现象,表现为NE释放减少、肾上腺素受体表达下调,二者共同促成免疫抑制状态,削弱病原体清除能力,促进TB感染迁延。
2.2 其他神经递质与激素的双重免疫调节
除HPA轴与SNS外,多种神经递质与应激激素共同参与调控Mtb感染的“促炎-抗炎”平衡(图2B)。迷走神经末梢释放乙酰胆碱(acetylcholine,ACh),与巨噬细胞表面的α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7 nicotinic acetylcholine receptor,α7nAChR)结合,抑制IκB激酶活性并阻断NF-κB核转位,降低TNF-α、IL-1β等细胞因子释放,减轻组织炎症损伤。多巴胺对T细胞中呈浓度依赖的双向效应,5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)通过不同受体亚型影响单核/巨噬细胞的吞噬、迁移及炎症因子释放。肾上腺素(epinephrine,EP)通过β2-肾上腺素受体抑制免疫细胞Th1应答、减少IFN-γ产生,促进Mtb生物膜形成,增强其持续定植能力。GCs在重症结核中可抑制过度炎症、改善预后,但其免疫抑制作用也会抑制巨噬细胞的iNOS与NO生成,抑制自噬并激活Akt-mTOR通路,从而利于Mtb胞内存活。
2.3 非编码RNA(non-coding RNAs, ncRNAs)对NEI网络的调控
ncRNAs被证实是NEI网络中的关键表观遗传调控因子,尤其在炎症驱动的神经-免疫交互过程中发挥核心作用。微小RNA(miRNAs)通过靶向关键信号通路,精细调控免疫细胞功能与炎症反应。miR-1178和miR-708-5p可通过抑制TLR4/NF-κB信号通路,削减巨噬细胞和T细胞中IFN-γ的产生,削弱抗结核免疫;而miR-142-3p下调IRAK1,抑制TNF-α、IL-6的表达,抑制NF-κB通路,体现ncRNA的双向调控特征。长链非编码RNA(lncRNA)lincRNA-Cox2 可通过调控NF-κB与STAT3信号通路,增强炎症级联反应。此外,环状RNA circ_0001490 通过“miR-579-3p/FSTL1”轴调控巨噬细胞的存活与炎症表型,加强炎症,间接塑造神经-免疫交互(图2C)。值得注意的是,多个ncRNA均作用于NF-κB这一核心炎症通路,提示其在NEI网络中具有高度整合性与枢纽性功能。
2.4 Mtb通过多轴代谢重编程调控NEI网络实现免疫逃逸
近年来研究发现,Mtb能通过分泌代谢物或模拟宿主信号,主动重塑NEI网络的关键节点以建立持续感染微环境(图2D)。具体机制如下:(1)Mtb诱导激活IDO1-犬尿氨酸-芳烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AhR)轴,抑制JAK-STAT1通路及CXCL9/10产生,削弱T细胞募集与功能。(2)Mtb上调Rv1272c蛋白,增加亚油酸释放,调节Treg内钙稳态促进CTLA-4膜转位,抑制巨噬细胞活性并增强免疫抑制。(3)Mtb核保守调节白(MgdE)干扰宿主SET1/COMPASS复合物功能,降低H3K4me3水平,抑制IL-6/IL-1β等炎症因子表达,增强Mtb的免疫逃逸与胞内持续感染。(4)厌氧条件下Rv0884c催化产生D-丝氨酸,通过抑制GATOR2-mTORC1通路,下调CD8+T细胞中IFN-γ的表达,削弱其杀伤能力。(5)Mtb金属磷酸酶MmpE抑制维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)转录,并阻断PI3K-Akt-mTOR通路,从而通过VDR抑制和吞噬体阻滞双重机制促进Mtb免疫逃逸和胞内持久存活。尽管上述机制直接的“神经-内分泌”环节证据欠缺,但每个轴都存在与经典NEI网络联通的“接口”,未来研究将更加关注“免疫抑制状态如何具体改变局部神经肽/神经递质/激素进而又如何反馈加固感染微环境”的研究,完善病原代谢物与NEI网络调控网络的完整关联。3 NEI网络在TB防治中的应用
3.1 诊断标志物的探索
目前,TB的诊断主要依赖细菌学、影像学和分子生物学检测,但这些方法在敏感性、特异性及可及性不足,更难区分潜伏性结核感染与活动性结核病(active tuberculosis,ATB),这对于精准防控和个体化干预至关重要。虽已发现ATB患者血浆中促炎/抗炎因子、皮质醇、生长激素和多巴胺升高,DHEA降低,皮质醇/DHEA比值增大,提示NEI网络失衡,却尚未整合为诊断模型。最新研究表明,TB在进展早期已出现显著的免疫改变。从LTBI向初期结核病转变时,NK细胞比例下降;进入亚临床阶段后,单核细胞比例增加,同时伴有NK细胞和B细胞减少。这些变化先于ATB中观察到的显著改变——后者以单核细胞和中性粒细胞升高,淋巴细胞群显著减少为特征,表明外周血免疫细胞(尤其是NK细胞)变化有望作为疾病进展的生物学标志物与干预靶点。单细胞转录组进一步发现,CD8+T细胞中的耗竭亚群CD8-EX3及12个相关基因联合能区分LTBI与ATB的潜在标志物。然而,NEI激素谱与单细胞免疫动态在LTBI向ATB转变中的作用机制及其诊断价值,仍有待深入阐明。
3.2 个体化治疗策略
面对耐药结核的出现、长疗程治疗带来的不良反应,以及结核与抑郁、肿瘤等疾病的复杂共病机制,开发个体化治疗策略显得尤为紧迫。NEI网络为精准整合干预提供框架。具体如下:(1)TB与抑郁症存在双向互扰机制。TB患者因长期隔离、社会歧视及药物副作用易引发抑郁;同时,Mtb感染过程中产生的促炎因子会降低脑内血清素、多巴胺和NE水平,加重情绪障碍。反之,抑郁症患者GC水平上升,可抑制巨噬细胞活化和Th1免疫应答,增加LTBI复燃风险。因此,在结核高负担地区,建议对患者进行心理健康筛查,并及时开展抗抑郁或心理干预。(2)TB与肿瘤的免疫交互。实体瘤及血液系统恶性肿瘤患者由于疾病本身及化疗导致的免疫抑制,其TB发病率显著高于普通人群。抗癌治疗可延迟Mtb特异性T细胞应答、增加细菌负荷,并在肺部诱导以中性粒细胞为主的过度炎症反应,加速TB进展。研究显示,重症结核病灶中免疫-炎症网络持续高激活,而组织修复与代谢稳态相关通路被显著抑制,提示需在抗TB基础上联合免疫调节治疗。临床个案表明,在中枢神经系统结核治疗过程中出现免疫重建炎症综合征时,联合使用地塞米松与抗TNF-α单克隆抗体,改善预后。此外,中医药可通过多靶点多途径调节NEI网络,在TB防治中展现出广阔前景。因此,未来可探索基于NEI网络标志物的分层管理模型,制定个性化的中西医结合治疗策略。
3.3 开发
卡介苗(bacillus calmette-guérin,BCG)是目前广泛使用的预防TB疫苗,但其对成人肺结核的保护效果有限,且免疫效力可能因个体差异或暴露环境而下降。因此,开发新型高效结核疫苗刻不容缓。当前策略主要聚焦于2个方向:一是开发新型佐剂,例如AhR拮抗剂或IDO1抑制剂已被证实可作为潜在佐剂,通过增强T细胞浸润与功能,逆转Mtb诱导的免疫抑制,为相关靶向疫苗的设计提供了依据;二是开发新型疫苗平台,研究表明外泌体疫苗展现出替代BCG的潜力。源自Mtb本身、Mtb感染巨噬细胞或间充质干细胞的外泌体均能作为有效的疫苗候选物。综上所述,通过精准设计抗原内容,外泌体平台有望实现对TB的特异性乃至广谱免疫保护,是一种极具潜力的疫苗开发策略。4 小结与展望
NEI网络贯穿TB全程,未来研究应聚焦以下方向:(1)AI融合临床,全面整合诊疗数据(免疫细胞亚群、神经递质、激素与细胞因子)、多组学数据以及影像组学构建动态预测模型(关注LTBI复燃)。(2)整合单细胞/空间转录组+代谢组,绘制巨噬细胞-神经元突触NEI图谱,解析NEI网络与Mtb耐药性的关联机制。(3)探索心理干预对TB合并抑郁或癌症患者康复的积极作用;(4)开发靶向NEI的小分子或生物制剂,恢复免疫稳态,提升治疗效果。阐明NEI网络在TB感染中的动态变化规律,以期发现新的宿主靶点,为推动实现WHO“2035终结结核”目标注入新动能。
5 参考文献
略
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