《Gut Microbes》：Helicobacter pylori induces the production of interleukin-37 to promote broad immunosuppression and enhance colonization
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本综述揭示了一项关于幽门螺杆菌（H. pylori）免疫逃逸机制的关键发现：该病原体通过激活宿主的TLR2、TLR4、NOD1及cag致病岛（cagPAI），诱使胃上皮细胞产生并分泌强效的泛免疫抑制细胞因子——白细胞介素-37（IL-37）。IL-37能够全面抑制宿主的先天性和适应性免疫应答，包括减轻胃部炎症、削弱T/B细胞活化与增殖、阻碍免疫突触形成及病原体特异性抗体产生，最终显著增强幽门螺杆菌的胃内定植能力。此项研究不仅深化了对幽门螺杆菌致病的理解，更为靶向IL-37以治疗幽门螺杆菌感染及其相关疾病（如胃癌）提供了新的治疗靶点。
摘要
幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）感染全球约半数人口，并导致终身胃部感染。为促进终身定植，幽门螺杆菌通过未知机制调控宿主免疫。本研究发现，幽门螺杆菌可以利用泛免疫抑制细胞因子白细胞介素-37（Interleukin-37， IL-37）来促进其致病、增强定植并阻止先天、细胞和体液免疫的发展。研究表明，幽门螺杆菌增加了人胃活检组织、胃上皮细胞及人胃黏膜样器官（胃黏膜样体，mucosoids）中IL-37的产生。幽门螺杆菌通过激活宿主模式识别受体TLR2、TLR4和NOD1，以及其编码的cag致病岛（cag pathogenicity island， cagPAI）诱导上皮细胞分泌IL-37，揭示了幽门螺杆菌在感染期间利用多种机制诱导IL-37的产生。一旦产生，IL-37会减弱TLR2、TLR4和NOD1介导的活化以及幽门螺杆菌感染引发的TLR介导的IL-8反应。使用表达人IL-37的转基因小鼠（IL-37tg），研究发现IL-37通过显著增加幽门螺杆菌定植、限制胃部炎症并降低幽门螺杆菌特异性抗体反应来促进免疫抑制。此外，研究阐明了IL-37削弱适应性免疫发展的多种机制。IL-37通过损害其活化、迁移和阻止免疫突触形成来消除人类T细胞和B细胞反应。同时，IL-37抑制了从幽门螺杆菌感染患者体内分离出的胃来源幽门螺杆菌特异性T细胞的增殖，揭示了IL-37预防病原体特异性细胞免疫反应的机制。总而言之，本研究的发现揭示了幽门螺杆菌诱导泛免疫抑制细胞因子IL-37的产生，以增强定植、调节胃炎并抑制先天、细胞和体液免疫，最终在宿主体内促进发病。这些发现增进了我们对幽门螺杆菌介导疾病的理解，并确定胃部IL-37为对抗幽门螺杆菌感染及相关疾病的治疗靶点。
引言
幽门螺杆菌感染全球超过30亿人，并因其调控宿主免疫反应的能力而在宿主体内持续终身。感染通常发生在儿童早期，导致一系列疾病，从所有感染者均出现的胃炎，到胃溃疡或胃癌，其中约75%的胃癌可归因于幽门螺杆菌感染。众所周知，幽门螺杆菌操纵宿主免疫系统，使其产生无效但慢性的免疫反应，而这种病原体介导的免疫调节被认为有助于其持久存在和疾病进展。此前的研究报告称，IL-37是先天和适应性免疫的基本抑制剂。IL-37由许多宿主细胞在先天免疫模式识别受体（PRRs）激活时表达，例如响应细菌脂多糖（LPS）的TLR4激活。一旦产生，IL-37会大幅减少促炎细胞因子的产生并减弱先天免疫，从而作为一种有效的抗炎剂，防止TLR激活引发的过度炎症。
材料与方法
研究采用了多种实验方法，包括：
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人胃活检组织的免疫组织化学和qRT-PCR分析。
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幽门螺杆菌菌株（包括野生型251、cagPAI和cagA等基因缺失突变株，以及临床分离株MMC系列）的培养和细胞共培养实验。
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使用人胃腺癌上皮细胞（AGS细胞）、HEK293细胞、HEK-Blue报告细胞系以及人胃黏膜样体进行刺激和转染实验，检测IL-37分泌和免疫反应。
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使用化学抑制剂（如caspase抑制剂、NOD1抑制剂）探究IL-37分泌的信号通路依赖。
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SDS-PAGE和Western blot分析IL-37蛋白。
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质谱蛋白质组学鉴定分泌的IL-37蛋白。
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使用表达人IL-37的转基因小鼠（IL-37tg）及其IL-1R8敲除型（IL-37tgxIL-1R8KO）进行体内感染实验，评估定植、胃炎和抗体反应。
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从健康供体分离原代人类淋巴细胞（T细胞和B细胞），研究IL-37对其活化、迁移、免疫突触形成和增殖的影响。
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从幽门螺杆菌感染患者胃黏膜分离病原特异性T细胞，研究IL-37对其增殖的抑制作用。
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使用ELISA、流式细胞术、共聚焦显微镜等技术进行检测和分析。
结果
IL-37在幽门螺杆菌感染时由胃上皮细胞产生和分泌
研究发现，在未感染个体的胃活检组织中，IL-37蛋白检测量低且主要位于细胞核内。相比之下，在幽门螺杆菌阳性的胃活检组织中，IL-37含量丰富，定位于上皮细胞的细胞核和细胞质，而在淋巴细胞中仅位于细胞核。qRT-PCR证实，感染个体胃组织中的IL37mRNA表达水平显著高于未感染对照。体外实验表明，幽门螺杆菌以剂量依赖性方式诱导人胃上皮细胞（AGS细胞）分泌主要的17 kDa成熟（切割）形式的IL-37，而细胞内IL-37丰度无显著变化。
胃上皮细胞以TLR、NOD1、cagPAI和caspase依赖性方式响应幽门螺杆菌感染而分泌IL-37
研究揭示了幽门螺杆菌诱导IL-37分泌的信号通路。过表达TLR2或TLR4的AGS细胞在幽门螺杆菌刺激后，IL-37分泌增加约2倍。cagPAI阳性的幽门螺杆菌菌株（如251野生型）比其cagPAI等基因缺失突变株（251 ΔcagPAI）诱导更多的IL-37分泌。临床分离株的测试进一步支持了cagPAI的作用。此外，cagA基因也对IL-37的诱导有贡献，但不是唯一因素。使用NOD1抑制剂ML130处理AGS细胞，显著降低了幽门螺杆菌诱导的IL-37分泌。使用caspase-1抑制剂、NLRP3抑制剂或广谱caspase抑制剂处理AGS细胞，均显著减少了切割形式的IL-37分泌，其中NLRP3抑制剂的处理还导致了全长IL-37分泌的增加。
IL-37减弱TLR2、TLR4和NOD1介导的活化以及幽门螺杆菌感染引发的TLR介导的IL-8反应
研究发现，表达IL-37的HEK293细胞在幽门螺杆菌刺激下，其NF-κB活性受到抑制。在稳定表达单一PRR（TLR2、TLR4或NOD1）的HEK-Blue报告细胞中，转染IL-37显著降低了幽门螺杆菌介导的相应PRR激活。在AGS细胞中，当IL-37与TLR2或TLR4共表达时，能显著降低幽门螺杆菌诱导的IL-8产生，但对NOD1介导的IL-8反应无显著影响。
IL-37在IL-37转基因小鼠中增强幽门螺杆菌定植并削弱胃炎和抗体反应
体内实验使用表达人IL-37的转基因小鼠（IL-37tg）、IL-37tg与IL-1R8双敲除小鼠（IL-37tgxIL-1R8KO）和野生型（WT）C57BL/6小鼠。感染3个月后，IL-37tg小鼠的幽门螺杆菌定植水平显著高于感染WT和IL-37tgxIL-1R8KO小鼠。IL-37tg感染小鼠的急性和慢性胃炎水平显著低于感染WT小鼠，且与未感染IL-37tg小鼠相似。感染IL-37tgxIL-1R8KO小鼠的胃炎水平也低于WT感染组。此外，尽管所有感染小鼠均能产生幽门螺杆菌特异性IgG抗体，但IL-37tg和IL-37tgxIL-1R8KO感染小鼠的抗体滴度显著低于WT感染小鼠，表明IL-37削弱了体液免疫反应，且部分效应不依赖于IL-1R8。
IL-37通过限制人T细胞和B细胞活化来促进幽门螺杆菌介导的宿主免疫抑制
使用原代人外周血淋巴细胞的研究表明，重组IL-37（rIL-37）处理可降低T细胞活化标志CD69和B细胞活化标志CD86的表达。rIL-37还抑制了T细胞在活化后细胞外信号调节激酶（Erk1/2）和Vav激酶的磷酸化。这些发现表明IL-37从分子水平上阻止了适应性免疫细胞的活化。
IL-37通过限制人T细胞迁移和T-B细胞间免疫突触形成来削弱宿主适应性免疫反应
研究发现，rIL-37处理可抑制Jurkat T细胞和原代T细胞向CXCL12趋化梯度的迁移，并阻止T细胞的极化。更重要的是，rIL-37处理原代人T细胞和/或B细胞后，会显著降低两者之间免疫突触（以磷酸化酪氨酸在接触点聚集为标志）的形成，且呈剂量依赖性。这表明IL-37破坏了免疫细胞间的有效通讯。
IL-37削弱T和B细胞增殖并限制人胃来源幽门螺杆菌特异性T细胞的增殖
CFSE增殖实验显示，rIL-37处理削弱了原代人T细胞和B细胞在抗体刺激下的增殖能力。最关键的发现是，从10名幽门螺杆菌感染患者胃黏膜分离出的病原特异性T细胞，其在对幽门螺杆菌裂解物反应时的增殖能力，可被rIL-37以剂量依赖性方式显著抑制。这直接证明了IL-37能在感染局部抑制病原体特异性细胞免疫反应。
讨论
本研究系统阐述了幽门螺杆菌利用宿主产生的IL-37实现免疫逃逸和长期定植的新机制。幽门螺杆菌通过其cagPAI和表面成分激活胃上皮细胞的TLR2、TLR4和NOD1等PRRs，触发细胞内储存的IL-37被切割并分泌到胞外。分泌的IL-37一方面反馈抑制PRR的活化及其下游炎症因子（如IL-8）的产生，限制先天免疫反应和免疫细胞招募，导致胃部炎症减弱；另一方面，IL-37直接作用于适应性免疫细胞，抑制T细胞和B细胞的活化、迁移、免疫突触形成及增殖，并削弱病原体特异性抗体反应。这种多层次的、广泛的免疫抑制状态，为幽门螺杆菌创造了有利的生存环境，使其能够逃避宿主免疫清除，实现终身定植，并可能促进从慢性胃炎到胃癌的疾病进展。因此，靶向IL-37或其信号通路（如IL-1R8）可能成为治疗幽门螺杆菌感染和预防其相关疾病的新型策略。
数据可用性声明
支持本研究结果的数据可在文章及其补充材料中找到。所有蛋白质组学数据已存入PeptideAtlas联盟的PeptideAtlas蛋白质组学存储库：PASS01395。
