Α-溶血素的作用

概述^[1-2]

在血清学和细菌学方面将损害红细胞膜，使血红蛋白溢出的，即可以产生溶血反应的生物学因子称为溶血素。补体结合性强的抗体，溶血性链球菌的链球菌溶血素O(SLO)等某些细菌所分泌，具有溶血作用毒素，均属这类因子。α-溶血素是由金葡菌分泌的一种外毒素，是其主要毒力因子之一，具有良好的免疫原性。α-溶血素对多种哺乳动物红细胞具有溶血作用，其机理为毒素分子插入红细胞的细胞膜疏水区，形成微孔，破坏了细胞膜的完整性，造成细胞溶解。将Α-溶血素第35位组氨酸突变为丙氨酸后，突变体就失去了溶血活性，不具有毒性，但仍然保留完好的免疫原性，可直接用来免疫动物，是金葡菌亚单位疫苗的重要候选蛋白之一。

特征^[3]

Α-溶血素是由金黄色葡萄球菌分泌的孔道蛋白，Α-溶血素的前体由319个氨基酸组成，其前体通过聚集形成了一个相对分子质量为2.32×10⁵的七聚体，然后再通过折叠形成一个β桶状的跨模区域，此区域为1.4×10^－9米，它可以允许分子量小于2ｋDA的分子通过，如钾离子、钠离子，从而引起靶细胞的坏死。Α-溶血素的溶血毒性具有物种和细胞的特异性，如兔子的红细胞对Α-溶血素介导的溶解作用较人类红细胞敏感，人类淋巴细胞和单核细胞对ɑ溶血素的敏感性较粒细胞高。

作用^[3]

1. 溶血素的毒力

1)Α-溶血素可损伤人和动物的红细胞、血小板，促使小血管平滑肌收缩、痉挛，毛细血管血流阻滞和局部缺血坏死。Α-溶血素的细胞和物种特异性主要体现在它是依靠胆固醇和鞘磷脂、解聚素金属蛋白酶ADAM10、小窝蛋白1（cAｖeｏ－LIn－1）发挥溶血作用的。研究发现如果分解兔红细胞的胆固醇和鞘磷脂，Α-溶血素对兔子红细胞的亲和力就会降低，这说明Α-溶血素是通过与兔子红细胞上的胆固醇和鞘磷脂结合，进而发挥溶血作用。但是事实上兔红细胞膜上仅含少量的胆固醇和鞘磷脂，如果说Α-溶血素仅是通过胆固醇和鞘磷脂这一个受体发挥溶血作用的，这样就无法解释兔红细胞对Α-溶血素敏感性大于人类的红细胞，因此Α-溶血素发挥溶血作用必然存在其他的受体。最近，解聚素金属蛋白酶（ADAM10），将A549的ADAM10基因敲掉，不仅可以减少Α-溶血素对肺上皮细胞的粘附能力，而且还可以降低Α-溶血素对肺上皮细胞的的溶血活性。而且正是因为ADAM10高表达于A549和兔的红细胞上，人类的红细胞和粒细胞却很少表达，Α-溶血素对肺上皮细胞和兔红细胞的溶血活性大于人类红细胞和粒细胞。Α-溶血素不仅可以通过ADAM10受体发挥溶血作用，而且还可以促进病毒进入机体，增强病毒感染的几率。但是Α-溶血素对粒细胞溶血活性较弱，不仅仅是因为粒细胞的ADAM10含量低，还与Α-溶血素的七聚体未插入细胞膜这一机制有关，这就是Α-溶血素溶血作用的第三个机制。

2. 溶血素促炎反应及机制

金黄色葡萄球菌感染人体后，与宿主的模式识别受体结合，包括膜结合型TLRs受体和细胞内核苷酸结合寡聚化结构域受体（NLRs，包括NLRP3和NLRC4），然后通过激活NLRP3进而激活半胱天冬酶1（cAsPAse－1）引起炎症反应。其致炎机制分为两个方面：一方面，cAsPAse－1可以裂解IL－1β和IL－18的前体，使得IL－1β无法使粒细胞浓集，进而无法清除进入体内的金黄色葡萄球菌。另一方面cAsPAse－1还可以作为一种蛋白酶，诱导细胞肿胀、坏死、凋亡。无论是在体外还是体内，Α-溶血素、β溶血素、γ溶血素对于炎症小体（NLRP3）的激活都是至关重要的，但是易受到高钾浓度的抑制。Α-溶血素也可以通过促进血小板－中性粒细胞（PNAs）的聚集，进而调节炎症小体的免疫应答，但是NLRP3的表达受多种因子的影响，如IL－4、IL－5、IL－13可以下调NLRP3，而干扰素－γ会上调NLRP3。金黄色葡萄球菌和其分泌的毒性产物还可以调节血小板的功能，刺激血小板合成B淋巴细胞3（BCL－3），进而引起血小板的聚集。

3. 溶血素引起的凋亡方面的研究

金黄色葡萄球菌分泌的Α-溶血素、β溶血素、γ溶血素通过激活NLRP3进而激活cAsPAse－1，cAsPAse－1可作为一种蛋白酶，引起细胞的肿胀坏死。δ溶血素是否具有此作用尚未见相关报道。研究发现Α-溶血素还可以分泌TNF－α和激活cAsPAse－8、cAsPAse－3，从而引起细胞的凋亡，但是加入TNF－α抗体、cAsPAse－3及cAsPAse－8抑制剂后凋亡不能完全被阻断，则提示有其他凋亡途径。金黄色葡萄球菌的Α-溶血素不仅可以主动杀伤肿瘤细胞，而且还可以分泌膜性小泡，从而促进细胞的凋亡。

4. 溶血素方面的疫苗研制

金黄色葡萄球菌尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），已经成为世界三大人类感染治疗难题之一。而且MRSA几乎对所有β－内酰胺类抗菌药物耐药，甚至对红霉素、环丙沙星和庆大霉素也出现了耐药现象。这些均说明了研制新的药物用于治疗金黄色葡萄球菌感染的迫切性。研究发现，将Α-溶血素作为抗原，制备全人源的抗Α-溶血素抗体，在小鼠模型中，可以明显的提高小鼠的存活率。利奈唑胺是一种唑烷酮类抗生素，具有抗多种革兰阳性菌的作用。

主要参考资料

[1] CN201610068723.4一种奶牛金黄色葡萄球菌Α-溶血素亚单位疫苗的制备方法及应用

[2] 儿科学辞典

[3] 金黄色葡萄球菌溶血素的研究进展