Szczepionka na kiłę: wyzwania, kontrowersje i możliwości / Carlos Ávila-Nieto, Núria Pedreño-López, Oriol Mitjà , Bonawentura Clotet, Julia Blanco, Jorge Carrillo

1. Wstęp

Kiła jest infekcją przenoszoną drogą płciową wywoływaną przez krętek Treponema pallidum subspecie pallidum (TPA). Choć pochodzenie epidemii kiły nie jest jasne, pierwsze przypadki tej choroby w Europie odnotowano pod koniec XV ^wieku ( 1 , 2 ). W 1905 roku Schaudinn i Hoffmann odkryli bakterie wywołujące tę chorobę weneryczną, a w 1943 roku pierwsze przypadki kiły udało się skutecznie wyleczyć penicyliną ( 3 ). Ponad pół wieku później penicylina pozostaje jedną z najskuteczniejszych metod leczenia ( 4 ).

Początkowo sądzono, że kiłę i trzy nieweneryczne krętkowate choroby (yaws, bejel i pinta) wywołuje ten sam czynnik, mimo że ich objawy kliniczne są różne. Ponieważ patogenne krętki są bardzo podobne morfologicznie i antygenowo (> 95% homologii DNA), konieczne było sekwencjonowanie genomu w celu zidentyfikowania odrębnych podgatunków Treponema pallidum powodujących krętki nieweneryczne: Treponema pallidum endemicum (czynnik wywołujący bejel) i Treponema pallidum pertenue (czynnik sprawczy) frambezja). Pinta jest wywoływana przez inny gatunek bakterii krętka, a mianowicie Treponema carateum ( 4 , 5 ). Wszystkie z nich są bezwzględnymi patogenami człowieka, charakteryzującymi się inwazyjnością i unikaniem odporności ( 6 – 9 ).

Zakażenie kiłą składa się z trzech głównych etapów ( 5 ). Kiła pierwotna rozpoczyna się zwykle około 2-3 tygodni po kontakcie z patogenem i charakteryzuje się obecnością owrzodzonej zmiany zwanej wrzodem. Zazwyczaj zmiana ta pojawia się w okolicy narządów płciowych lub innych częściach ciała związanych z kontaktem seksualnym, zwykle towarzyszy jej regionalna limfadenopatia ( 5 , 10 ). W przypadku braku leczenia zmiana pierwotna ustępuje samoistnie w ciągu 3-6 tygodni. Kiła wtórna rozwija się w wyniku rozprzestrzeniania się bakterii ( 10 ). Objawy kliniczne obejmują złe samopoczucie, ból głowy, gorączkę, rozsiane powiększenie węzłów chłonnych i wysypki plamisto-grudkowe z dyskretnymi lub rozległymi zmianami na całym ciele ( 5 , 10 ). Jeśli nie są leczone, zmiany wtórne mogą ustąpić nawet po kilku miesiącach. Choroba wchodzi następnie w fazę utajoną, nie wykazując objawów klinicznych ( 5 , 6 , 10 ). Nie jest jasne, w jaki sposób TPA ustala latencję i które tkanki lub narządy pełnią rolę rezerwuarów ( 6 ). Nawrót zakażenia z tych zbiorników może wystąpić u 25% nieleczonych pacjentów w ciągu dwóch lat po ustąpieniu kiły wtórnej i objawiać się nowymi, wtórnymi objawami klinicznymi ( 6 , 10 ). Po latach, a nawet dziesięcioleciach u 15–40% nieleczonych i utajonych zakażonych osób rozwinie się kiła trzeciorzędowa. Ten etap obejmuje poważne schorzenia sercowo-naczyniowe, neurologiczne, kostne i trzewne, które mogą ostatecznie doprowadzić do śmierci zakażonych osób ( 5 , 10 ). Co ciekawe, podawanie penicyliny zapobiega rozwojowi kiły do ​​jej drugiego i trzeciego stopnia oraz leczy infekcję. Jednakże leczeni pacjenci pozostają podatni na ponowną infekcję, ponieważ poprzednia infekcja nie wywołała ochronnej odpowiedzi immunologicznej ( 11 – 13 ).

Według danych WHO w 2016 r. na kiłę chorowało 19,9 mln osób, a rocznie odnotowywano 6,3 mln nowych przypadków ( 14 ). Częstość występowania kiły wrodzonej w 2016 r. wynosiła 0,69%, przy wskaźniku 473 przypadków na 100 000 żywych urodzeń ( 15 ). Kiłę uważa się za drugą po malarii przyczynę martwych urodzeń ( 16 ). Wysoką częstość występowania kiły obserwuje się w krajach o niskich dochodach, a w ciągu ostatniej dekady liczba ta rośnie w krajach o wysokich średnich dochodach ( 5 , 14 , 17 , 18 ). W szczególności wzrost ten zaobserwowano u mężczyzn uprawiających seks z mężczyznami (MSM) z wieloma partnerami seksualnymi, a także w sieciach seksualnych osób heteroseksualnych. W tym przypadku kiła wiąże się również z większym ryzykiem zakażenia wirusem HIV ( 5 , 17 – 19 ).

Co ważne, chociaż kiłę można łatwo zdiagnozować i leczyć niedrogim antybiotykiem i jak dotąd nie zidentyfikowano żadnego rezerwuaru zwierzęcego, kiła w dalszym ciągu stanowi poważny problem zdrowotny na świecie. Dlatego pilnie potrzebne jest opracowanie szczepionki przeciw kiły, która uzupełniałaby środki kontroli i zapobiegania chorobie. W tym przeglądzie skupiamy się na: opracowaniu szczepionki przeciwko kile, zastosowaniu białek błony zewnętrznej (OMP) jako domniemanych immunogenów, odpowiedziach immunologicznych anty-TPA, a także mechanizmach unikania TPA, aby dostarczyć informacji na temat potencjalnej selekcji antygenów w przyszłych strategiach szczepionek i immunizacji .

2 Treponema pallidum subsp. blady

TPA to krętek płaskofalowy o średnicy 5-15 µm i średnicy 0,2 µm ( 20 ), należący do rodziny Spirochaetaceae, szczególnie do rodzaju Treponema. Treponemy są zwykle klasyfikowane jako bakterie Gram-ujemne ze względu na ich podwójną strukturę błonową ( 21 ). Jednak skład ich zewnętrznej błony (OM) jest zauważalnie inny ( 22 , 23 ). TPA OM charakteryzuje się niedoborem białek eksponowanych na powierzchni ( 24–26 ), obecnością fosfatydylocholiny, fosfatydyloglicerolu, fosfatydyloseryny oraz brakiem kardiolipin ( 23 ) i lipopolisacharydu (LPS) ( 27 , 28 ) . Co ciekawe, kardiolipiny są obecne w błonie cytoplazmatycznej ( 23 ) i stanowią główny antygen lipidowy, na który ukierunkowane są przeciwciała anty-TPA zakażonych osób ( 23 ). Jednakże inne składniki OM (np. glikolipidy) nie wykazują reaktywności immunologicznej ( 23 , 29 ). Skład lipidów i niska zawartość białka OM są kluczowymi cechami TPA i mogą przyczyniać się do słabej immunogenności tego patogenu ( 22 – 24 , 26 ).

TPA jest aktywnie ruchliwy, chociaż jego układ ruchowy różni się od innych bakterii wiciowych ( 30 ). Włókna osiowe (znane jako endoflagella) znajdują się w przestrzeni peryplazmatycznej i rozciągają się od biegunów komórek na całej długości ciała komórki ( 31 ). Włókna te składają się z trzech białek rdzeniowych (FlaB1, FlaB2 i FlaB3) oraz białka zewnętrznego, które otaczają rdzeń włókna (FlaA) ( 28 , 31 ). Kiedy endoflagella obraca się w jednym kierunku, ciało komórki porusza się w przeciwnym. To skręcenie powoduje ruch podobny do korkociągu, który wraz z działaniem metaloproteazy i białek adhezyny umożliwia krętkom przenikanie przez tkanki i rozprzestrzenianie się po organizmie ( 32 , 33 ).

Do niedawna TPA nie hodowano in vitro ( 34 ), a namnażanie bakterii u królików było jedyną strategią pozwalającą na uzyskanie wystarczającej liczby żywych i zakaźnych organizmów do badań eksperymentalnych ( 35 ). Brak cyklu kwasów trikarboksylowych i wymagania mikroaerofilne sprawiają, że bakteria ta jest całkowicie zależna od komórek gospodarza w zakresie pozyskiwania puryn, pirymidyn i większości aminokwasów ( 6 , 8 , 28 ). Dlatego TPA nie może przetrwać poza żywicielem i traci zdolność zakaźną w ciągu kilku godzin ( 8 , 36 ).

Oprócz ludzi króliki są jednymi z niewielu ssaków podatnych na infekcję TPA i stały się zwierzęcym modelem referencyjnym do badań ochrony immunologicznej przed kiłą. Po zakażeniu u królików rozwijają się objawy kliniczne pierwotne i wtórne oraz reakcja humoralna podobna do tej obserwowanej u ludzi ( 37 – 39 ). Śródskórna inokulacja TPA powoduje zmiany skórne przypominające ludzkie wrzody, a bakterie mogą rozprzestrzenić się do narządów dystalnych, głównie wtórnych narządów limfatycznych (tj. śledziony) ( 32 , 40 ). Jednakże inwazja na ośrodkowy układ nerwowy nie jest często obserwowana i zależy to od użytego szczepu TPA ( 41 ). Oprócz królików istnieją również inne gatunki podatne na TPA (tj. naczelne inne niż ludzie, chomiki, świnki morskie i myszy). Chociaż objawy kliniczne podobne do ludzkich występują jedynie u naczelnych innych niż ludzie i królikach ( 40 , 42 ), myszy i inne gryzonie mogą być przydatne do badania rozprzestrzeniania się bakterii ( 43 ).

Genom TPA jest kolistym chromosomem o około 1138 kilopar zasad, który zawiera 1041 przewidywanych ORF ( 28 ). Jej genom jest mały w porównaniu z innymi bakteriami chorobotwórczymi ( 28 ). Sekwencja genomu potwierdza, że ​​TPA nie może syntetyzować de novo kofaktorów enzymów, kwasów tłuszczowych, enzymów szlaku trikarboksylowego ani nukleotydów, mimo że zawiera 57 ORF kodujących białka transportowe i jest w stanie wykorzystywać szlak glikolityczny ( 28 ). TPA brakuje genów kodujących dysmutazę ponadtlenkową, katalazę lub peroksydazę, co mogłoby wyjaśniać jego podatność na tlen. Dodatkowo zidentyfikowano także kilka genów zaangażowanych w syntezę białek ruchliwych i lipoprotein ( 4 , 8 , 28 ). Porównanie genomów patogennych podgatunków Treponema pallidum wykazało, że są one podobne pod względem wielkości i struktury, a różnią się sekwencją genomu o mniej niż 0,2–0,4% ( 44 , 45 ).

3 Przebieg zakażenia i odpowiedź immunologiczna

Kiła jest zazwyczaj przenoszona poprzez kontakt seksualny lub z matki na dziecko. Krętki uzyskują dostęp do żywiciela poprzez mikrootarcia naskórka lub bezpośrednio penetrujące błony śluzowe ( 46 , 47 ). Gdy TPA dostanie się do organizmu, przylega do komórek nabłonkowych i macierzy zewnątrzkomórkowej i lokalnie namnaża się z szacunkową szybkością raz na 30–33 godziny ( 48 , 49 ). Badania wiązania in vitro wykazały, że laminina i fibronektyna należą do cząsteczek kotwicowych biorących udział w tych interakcjach ( 50 – 53 ). Ponieważ TPA nie zawiera toksyn cytotoksycznych ani innych czynników zjadliwości ( 28 ), zniszczenie tkanki i zmiany wrzodowe są prawdopodobnie spowodowane reakcją zapalną w miejscu wniknięcia ( 47 ). Początkowa odpowiedź immunologiczna usuwa bakterie miejscowo, a zmiany w stadium pierwotnym ustępują samoistnie w ciągu 3–6 tygodni. W międzyczasie krętki rozprzestrzeniają się po całym organizmie, a infekcja szybko staje się ogólnoustrojowa, wywołując kiłę wtórną. Następnie krętki penetrują głębsze tkanki i indukują ekspresję sygnałów zapalnych, promując migrację komórek odpornościowych do zakażonych tkanek ( 47 ). Badania in vitro wykazały, że TPA może indukować ekspresję cząsteczek adhezyjnych ICAM-1, VCAM-1 i E-selektyny w komórkach śródbłonka ( 54 – 56 ). Ponadto aktywność metaloproteazy odgrywa główną rolę w penetracji i rozprzestrzenianiu się TPA przez macierz pozakomórkową i połączenia międzykomórkowe ( 57 , 58 ). Na ostatnim etapie infekcja i związana z nią odpowiedź immunologiczna uszkadzają różne narządy (np. serce i mózg), powodując wyniszczające problemy zdrowotne ( 47 ).

Zakażenie TPA wyzwala złożoną odpowiedź immunologiczną, która nie kontroluje rozprzestrzeniania się bakterii i postępu choroby. W kile pierwotnej leukocyty wielojądrzaste (PMN) są pierwszymi komórkami odpornościowymi, które naciekają miejsce zakażenia ( 59 ) ( ryc. 1A ). Komórki te mogą przyczyniać się do początkowej kontroli infekcji poprzez wydzielanie peptydów przeciwdrobnoustrojowych ( 60 ) i usuwanie krętków na drodze fagocytozy ( 59 , 61 ). Jednak początkowa kontrola infekcji jest ograniczona, ponieważ praktycznie we wszystkich przypadkach dochodzi do rozprzestrzeniania się bakterii. Oprócz PMN, komórki dendrytyczne (DC) ( Figura 1A ) mogą również fagocytować całe fragmenty lub fragmenty pochodzące od bakterii, stymulując w ten sposób ich dojrzewanie i zdolność do prezentacji antygenu. Zatem DC zwiększają wytwarzanie cytokin prozapalnych, takich jak IL-12, IL-6 i IL-1B, i regulują w górę ekspresję CD54, CD83, CD80, CD86 i HLA-DR (62 , 63 ) . Dojrzałe DC migrują do węzłów chłonnych, gdzie prezentują antygeny krętkowe limfocytom T, indukując odpowiedź limfocytów T specyficzną dla antygenu. Te limfocyty T można wykryć we wtórnych narządach limfatycznych zakażonych zwierząt trzy dni po zakażeniu i stopniowo gromadzą się w miejscu zakażenia ( 64 – 66 ), co zbiega się z maksymalnym obciążeniem TPA ( 67 , 68 ). Króliki zakażone TPA wykazywały szybki rozrost stref limfocytów T we wtórnych narządach limfatycznych (węzłach chłonnych i śledzionie) ( 38 , 66 ). Chociaż w nacieku limfocytów T dominują limfocyty Th1 CD4 ^{+ (} 38 , 61 , 69 ) ( Figura 1A ), cytotoksyczne limfocyty T (CD8 ⁺ ) można znaleźć także w zmianach pierwotnych, gdzie ich rola pozostaje niejasna. Komórki T CD8 ⁺ mogą być wymagane do eliminacji rezerwuaru TPA wewnątrz komórek niefagocytarnych we wczesnych zmianach kiłowych ( 69 – 71 ). W tym sensie perforynę i granzym wykrywa się we wczesnych zmianach chorobowych, co sugeruje aktywność cytolityczną ( 72 ). Co więcej, komórki T CD8 ⁺ , jak również komórki NK, mogą przyczyniać się do wydzielania interferonu-γ (IFN-γ) ( 9 , 73 ). Cytokiny Th1 mogą promować migrację i aktywację makrofagów ( Figura 1A ), których liczba gwałtownie wzrasta do 10 dnia po zakażeniu w miejscu wejścia ( 68 ). Aktywowane makrofagi fagocytują i niszczą krętki ( 64 , 74) do czasu całkowitego usunięcia ich z miejsca zakażenia. Co ciekawe, proces ten może zostać wzmocniony przez przeciwciała opsonizujące TPA i IFN-γ, szczególnie poprzez interakcję z receptorem Fc-Fcγ ( 73 – 77 ). Jednakże inne, mniej wydajne mechanizmy, takie jak fagocytoza nieopsoniczna i aktywna bezpośrednia inwazja, mogą również uczestniczyć w wzajemnym oddziaływaniu TPA-makrofagi ( 78 ). W odpowiedzi na zakażenie TPA makrofagi polaryzują się w kierunku fenotypu M1 i wydzielają cytokiny prozapalne (tj. IL-1β, TNF-α, IL-12 i IL-15) (77, 79), które mogą ostatecznie sprzyjać martwicy i tworzeniu się wrzodów typowych dla pierwotne zmiany wrzodowe.

Rysunek 1

Jeśli chodzi o odpowiedź humoralną, przeciwciała anty-TPA można wykryć już 6 dni po zakażeniu ( 80 ). Jednakże kinetyka odpowiedzi przeciwciał różni się w zależności od docelowego białka i szczepu TPA. Na przykład, poziom przeciwciał skierowanych przeciwko podrodzinie I i II Tpr wzrasta pomiędzy 10. a 45. dniem po zakażeniu ( 81 ). Podczas pierwotnej infekcji w odpowiedzi humoralnej anty-TPA dominuje IgM, podczas gdy poziom IgG stopniowo wzrasta ( 80 , 82 ) ( Figura 1A ). Przeciwciała biorą udział nie tylko w procesach opsonizacji, ale mogą również blokować rozprzestrzenianie się bakterii i powstawanie zmian skórnych. Co więcej, układ dopełniacza jest również zaangażowany w ograniczanie aktywności krętków, szczególnie współpracując z przeciwciałami ( 83 – 85 ). TPA gromadzi kwas sialowy na swojej powierzchni, czyniąc go odpornym na lizę dopełniacza drogą alternatywną ( 86 – 89 ). Zatem klasyczny szlak aktywacji dopełniacza jest kluczem do usuwania bakterii. Dane te sugerują, że odpowiedź immunologiczna generowana przeciwko TPA podczas pierwotnej infekcji jest odpowiedzią immunologiczną związaną z nadwrażliwością typu opóźnionego (DTH), w której główną rolę odgrywają uczulone limfocyty T. W rzeczywistości postawiono hipotezę, że rokowanie w przypadku kiły zależy od równowagi pomiędzy DTH a reakcjami humoralnymi. W związku z tym zaproponowano, że do usunięcia infekcji może być wymagana silna odpowiedź immunologiczna na DTH, podczas gdy opóźnienie może wynikać z pośrednich odpowiedzi DTH. Choroba trzeciorzędowa będzie związana ze słabym DTH i silną odpowiedzią humoralną ( 68 , 90 ). Mimo to przeciwciała mogą mieć kluczowe znaczenie w zapobieganiu infekcji ( 68 , 91 ). W związku z tym u królików otrzymujących surowicę odpornościową wykazano opóźnienie w pojawianiu się zmian chorobowych, które były również mniej poważne ( 92 ). Co więcej, pacjenci, którzy byli wcześniej leczeni na kiłę, pozostają podatni na ponowne zakażenie, ponieważ nie rozwija się u nich skuteczna odpowiedź humoralna anty-TPA [ 68 ].

Zarówno odpowiedź komórkowa, jak i humoralna utrzymują się przez miesiące po ustąpieniu pierwotnych zmian kiłowych ( 39 , 93 , 94 ), a ich nasilenie koreluje z utrzymywaniem się TPA jako zakażenia utajonego ( 95 – 98 ). Od tego stanu może nastąpić nawrót aktywnej infekcji, prowadzący do kiły wtórnej i trzeciorzędowej. Kiła wtórna objawia się zapaleniem skóry, które różni się wyglądem histologicznym od kiły pierwotnej. Histologia kiły wtórnej jest zmienna, ale ogólnie rzecz biorąc, w zmianach wtórnych często występują limfocyty, makrofagi i komórki plazmatyczne, podczas gdy nacieki wielojądrzaste i eozynofilowe występują w mniejszym odsetku (99–101) (ryc . 1B ) . Co więcej, limfocyty T CD8 ⁺ są licznie reprezentowane ( Figura 1B ) ( 99 ). W przeciwieństwie do kiły pierwotnej, w przypadku kiły wtórnej w humoralnej odpowiedzi immunologicznej anty-TPA dominują przeciwciała IgG ( ryc. 1B ) ( 82 , 102 , 103 ). Co więcej, podczas gdy IgG1 jest główną podklasą IgG w kile pierwotnej, zarówno podklasy IgG1, jak i IgG3 można w równym stopniu znaleźć w kile wtórnej ( 104 ).

Wreszcie kiła trzeciorzędowa charakteryzuje się uszkodzeniem wielu narządów i rozwojem dziąseł w różnych tkankach (takich jak wątroba i skóra). Gumy to struktury przypominające ziarniniaki, charakteryzujące się nekrotycznym jądrem otoczonym makrofagami, gigantycznymi komórkami wielojądrowymi, limfocytami i komórkami plazmatycznymi ( 68 ) ( Ryc. 1C ). Kiła układu nerwowego charakteryzuje się wzrostem liczby limfocytów T CD8 ⁺ we krwi ( 105 ). Ponadto w trakcie ewolucji choroby obserwuje się zmianę wytwarzania cytokin Th1 na Th2. Podczas gdy cytokiny Th1 są wykrywane głównie podczas kiły pierwotnej, stężenie cytokin Th2 wzrasta w późnych stanach choroby ( 106 ) ( Ryc. 1C ). Koreluje to ze zmniejszeniem liczby komórek w rozproszonej korze i rozrostem pęcherzykowym w węzłach chłonnych z akumulacją komórek plazmatycznych w obszarach międzypęcherzykowych podczas kiły trzeciorzędowej ( 68 ). Te zmiany w odpowiedzi immunologicznej podczas kiły są ściśle powiązane z postępem choroby.

4 Badania nad immunizacją i strategia szczepień

Pomimo kampanii na rzecz zdrowia publicznego i dostępności skutecznego leczenia, w ciągu ostatniej dekady częstość występowania kiły na całym świecie wzrosła ( 17 ), co sugeruje potrzebę wprowadzenia dodatkowych środków w celu kontroli przenoszenia infekcji. Cennym narzędziem może być opracowanie szczepionki na kiłę. Jednak po kilkudziesięciu latach badań skuteczna szczepionka na kiłę pozostaje nieuchwytna. Przetestowano różne strategie, w tym inaktywowane bakterie i rekombinowane białka podjednostkowe, chociaż z ograniczonym sukcesem. Co ciekawe, Miller i wsp. wykazali ochronę królików przed zakażeniem TPA po 60 immunizacjach bakteriami napromieniowanymi promieniami γ przez 37 tygodni ( 107 ). Chociaż ta strategia eksperymentalna jest daleka od zastosowania u ludzi, służy jako dowód na to, że szczepionka na kiłę jest wykonalna. Ponadto badania prowokacyjne u ludzi przeprowadzone w latach 50. wykazały, że pacjenci zakażeni w sposób utajony byli odporni na ponowne zakażenie heterologicznym szczepem TPA ( 108 ). W związku z tym Marra i wsp. podali, że wcześniejsze zakażenie kiłą może złagodzić objawy późniejszego zakażenia TPA ( 109 ). Zatem u osób, które przeżyły trzy lub więcej epizodów kiły, ryzyko rozwoju utajonej kiły wczesnej było większe po kolejnych infekcjach. Badania te wskazują, że wytworzenie ochronnej odporności przeciwko TPA zajmie dużo czasu, co dodatkowo podkreśla niską immunogenność tego patogenu.

Do 2018 r. jedną z głównych przeszkód w opracowywaniu szczepionki przeciwko kiły był brak możliwości hodowli bakterii in vitro ( 34 ). To ograniczenie techniczne przesunęło punkt ciężkości większości badań w stronę rekombinowanych OMP ( 110 ). Chociaż żadne z tych białek nie zapewniało całkowitej ochrony przed prowokacją TPA in vivo , zaobserwowano obiecujące wyniki; mianowicie wywołanie silnej odpowiedzi humoralnej, zmniejszenie zmian wrzodziejących, szybsze gojenie się zmian chorobowych lub zahamowanie rozprzestrzeniania się bakterii do narządów dalszych. Badania te dostarczyły znaczącej wiedzy na temat OMP, schematów szczepień i potencjalnych celów szczepionek. Postęp narzędzi bioinformatycznych umożliwił identyfikację dodatkowych przypuszczalnych OMP, a także przewidywanie modeli struktury i epitopów komórek B ( 111 , 112 ). Zastosowanie nowo opracowanych podejść (np. inżynierii genetycznej) i udoskonalonych narzędzi bioinformatycznych umożliwia dalsze zgłębianie wiedzy na temat OMP, co przyniesie korzyści przyszłym badaniom nad szczepionkami ( 113 , 114 ).

5 Białka błony zewnętrznej

Jedną z głównych cech odróżniających TPA od innych bakterii jest niedostatek OMP eksponowanych na powierzchni ( 24 – 26 ). Obliczono, że gęstość OMP w TPA jest w przybliżeniu 100-krotnie mniejsza niż w E. coli ( 22 ). Identyfikacja i charakterystyka OMP TPA była wyzwaniem ze względu na niemożność manipulacji genetycznej i hodowli TPA in vitro (do niedawna) ( 34 ) oraz kruchość jego OM, co wywołało silne kontrowersje w niektórych badaniach. Wewnętrzne właściwości OM (tj. brak LPS i mała gęstość białek) sprawiają, że można go łatwo uszkodzić w wyniku typowych manipulacji eksperymentalnych (np. wirowania, ponownego zawieszania lub stosowania niejonowego detergentu w niskim stężeniu) ( 22 , 26 ) . Zakłócenie OM prowadzi do potencjalnej ekspozycji lipoprotein, które normalnie są obecne w przestrzeni peryplazmatycznej i błonie cytoplazmatycznej, i może błędnie wskazać białka jako OMP. Ze względu na te ograniczenia techniczne identyfikacja OMP często opierała się na przewidywaniu ich sekwencji i struktury lub na porównaniu z funkcjonalnymi ortologami innych gatunków ( 111 ). Zatem OMP można podzielić na trzy główne grupy według ich domniemanych funkcji:

5.1 Funkcja transportowa

Ponieważ import składników odżywczych i wydalanie substancji toksycznych mają kluczowe znaczenie dla nadzoru nad bakteriami, w funkcję transportu zaangażowanych jest kilka OMP TPA.

5.1.1 Rodzina białek Tpr

Rodzina białek powtórzeń Treponema pallidum (Tpr) obejmuje 12 członków, którzy są podzieleni na trzy podrodziny w zależności od składu aminokwasów: podrodzina I (TprC, D, F, I), podrodzina II (TprE, G, J) i podrodzina III (TprA, B, H, K, L). Wśród nich najszerzej badane są podrodzina I i TprK (podrodzina III). Jeśli chodzi o lokalizację białka Tpr, analiza sekwencji przewidywała, że ​​TprB, TprC, TprD, TprE, TprG, TprH, TprI, TprJ, TprK i TprL mogą być zlokalizowane w OM (22 ) . Na poparcie tej przewidywania zidentyfikowano przypuszczalny rozszczepialny peptyd sygnałowy u większości członków nadrodziny Tprs, w tym białek TprC, D, F, I, E, G, J, A, B i TprK (111 , 115 ) .

Rodzina Tpr jest spokrewniona z głównym białkiem osłonki zewnętrznej (MOSP) Treponema denticola ( 115 ), białkiem eksponowanym na powierzchni, posiadającym funkcję adhezyjną i porinową ( 116 – 118 ). Większość Tpr obejmuje trzy główne domeny: 1) domenę N-końcową związaną z domeną N-końcową Treponema denticola MOSP, 2) region centralny i 3) domenę C-końcową związaną z domeną C-końcową Treponema dentiola MOSP, któremu brakuje białek TprF i TprA. Ostatnio przewidywano obecność krótkich cech rozpoznawania molekularnego (MoRF) w większości Tpr. Motywy te mogą oddziaływać ze specyficznymi białkami i po związaniu przechodzić od zaburzenia do porządku ( 111 ). Analiza sekwencji wykazała, że ​​domeny N- i C-końcowe białek Tpr z podrodziny I i II są stosunkowo konserwatywne, podczas gdy domeny centralne mają zmienną długość i sekwencję ( 6 ). Domeny końcowe przedstawiają regiony amfipatyczne i flankujące regiony hydrofilowe domen centralnych. Według Hawley i wsp. domeny N- i C-końcowe ze wszystkich Tprs przyjmują strukturę β-niciową, podczas gdy regiony centralne mogą być głównie α-helisami ( 111 ).

Analiza strukturalna podrodziny I wykazała, że ​​białka te tworzą trimeryczny kanał β-beczułki. Jednakże w przeciwieństwie do klasycznych porin, których cały polipeptyd tworzy beczkę β, podrodzina Tpr I posiada topologię dwudzielną. Domena C-końcowa tworzy strukturę beczki β i jest wystawiona na powierzchnię, podczas gdy domeny N-końcowa i środkowa zakotwiczają beczkę β w worku peptydoglikanowym obszaru peryplazmatycznego ( 119 , 120 ). Odpowiednio, chociaż ekspresja TprC/D w E. coli jest eksponowana na powierzchni, TprF nie posiada domeny C-końcowej i dlatego jest całkowicie periplazmatyczna ( 22 ). Immunodetekcja białek Tpr za pomocą mikroskopii elektronowej przy użyciu oczyszczonych króliczych immunoglobulin anty-Tpr I potwierdziła obecność białek Tpr w OM i przestrzeniach peryplazmatycznych, co może wynikać z opisanej wcześniej struktury dwudzielnej lub z białek rozpoznawanych przez przeciwciało anty-Tpr I z odrębna lokalizacja ( 121 ). Niedawno Hawley i wsp. potwierdzili, że topologia dwuczęściowej błony zidentyfikowana w podrodzinie I jest wspólna dla wszystkich Tpr z trzema pełnymi domenami ( 111 ). Na podstawie analizy sekwencji i struktury wykazano, że rodzina Tpr może brać udział w imporcie małych rozpuszczalnych cząsteczek. W tym sensie integracja niektórych białek Tpr w liposomach zwiększyła ich przepuszczalność ( 119 , 120 ). Dlatego zmiany w ekspresji białek i/lub zmienność ich regionu β-beczki tworzącego kanały można wykorzystać do dostosowania wymagań żywieniowych TPA do środowiska. W związku z tym ekspresja białek Tpr może różnić się pomiędzy szczepami, a także w tym samym szczepie w czasie ( 122 ), co może wyjaśniać, dlaczego odpowiedź humoralna anty-Tpr różni się między izolatami TPA ( 81 ). Obserwacja ta sugeruje istnienie mechanizmów, które mogą regulować ekspresję tych genów. W ten sposób zidentyfikowano hiperzmienny homopolimeryczny szlak guanozyny (poli-G) i motyw wiążący białko receptora cAMP (CRP) powyżej miejsca startu transkrypcji podrodziny Tpr II i III ( 123 – 125 ). W rzeczywistości Tp0262 (homolog TPA CRP) może wiązać się z tymi promotorami i regulować ekspresję powierzchniową tych białek podczas infekcji ( 123 ). W rezultacie specyficzność odpowiedzi humoralnej wywołanej wobec białek Tpr różni się w zależności od izolatu TPA ( 81 ).

Z nadrodziny Tpr, TprK jest jednym z najlepiej scharakteryzowanych białek. Wykazano wcześniej, że rekombinowany TprK jest monomeryczną poriną, metodą barwienia negatywowego pod mikroskopem elektronowym ( 126 ). Przeciwciała anty-TprK można wykryć już w trakcie infekcji [ 81 ]. Jednakże TprK wykazuje zmienność sekwencji, która przyczynia się do ucieczki odporności. Zatem zidentyfikowano kilka alleli wśród szczepów TPA ( 127 , 128 ). Co więcej, białko to wykazuje siedem domen zmiennych, których sekwencja zmienia się w wyniku rekombinacji niewzajemnej, głównie z regionami położonymi poniżej genu TprD ( 127 , 128 ), a mechanizm ten nasila się pod presją immunologiczną ( 129 , 130 ). Istnienie tego mechanizmu może wyjaśniać, dlaczego zmienność TprK była większa w izolatach TPA od pacjentów chorych na kiłę wtórną niż u pacjentów z kiłą pierwotną ( 128 ). Jednakże zmienność genetyczna TprK może również wystąpić przy braku presji immunologicznej ( 131 ). Co ciekawe, donoszono, że odpowiedź humoralna in vivo jest ukierunkowana na regiony zmienne, podczas gdy odpowiedź komórkowa rozpoznaje konserwatywne epitopy TprK ( 132 , 133 ). Co więcej, zwierzęta prowokowane przy użyciu TPA z TprK homologicznym do tego stosowanego w schemacie immunizacji wykazują lepszą ochronę niż zwierzęta prowokowane szczepem wyrażającym heterologiczny TprK ( 132 ). Mimo to istnieją kontrowersje dotyczące roli przeciwciał anty-TprK, skuteczności ochronnej TprK jako immunogenu i jego lokalizacji. Centurion-Lara i współpracownicy opisali, że TprK jest zlokalizowany na OM, a przeciwciała specyficzne dla TprK mają zdolność opsonizacji ( 115 ). Co ciekawe, u królików immunizowanych tym białkiem nie rozwinęły się zmiany wrzodziejące. Zmiany te goiły się szybciej niż te obserwowane u nieszczepionych zwierząt kontrolnych i zawierały mniej krętków, gdy analizowano je pod mikroskopem w ciemnym polu ( 115 ). Dodatkowo Morgan i in. zidentyfikowali region N-końcowy TprK (37-273 aminokwasów) i, w mniejszym stopniu, część C-końcową (349-478 aminokwasów) jako części białka, które indukowały opisaną wcześniej ochronną odpowiedź immunologiczną ( 134 ). Z drugiej strony Hazlett i wsp. opisali, że TprK był zlokalizowany w przestrzeni peryplazmatycznej, przeciwciała anty-TprK nie wykazywały aktywności opsonizacyjnej, a immunizacja rekombinowanym TprK nie indukowała ochronnej odpowiedzi immunologicznej ani zmienności sekwencji TprK (135 ) . Aby wyjaśnić te rozbieżności, konieczne byłoby dalsze badanie.

Jeśli chodzi o odporność wywołaną przeciwko innym członkom Tprs, u 98% osób chorych na kiłę wykryto przeciwciała anty-TprI. Przeciwciała te atakowały głównie konserwatywny region N-końcowy. Brak reaktywności powiązano z wczesną infekcją ( 121 ). Co ciekawe, eksperymenty przeprowadzone na królikach wykazały, że immunizacja TprI nie chroniła królików przed infekcją ( 136 ). Jednakże zmiany skórne nie ulegały owrzodzeniu i goiły się szybciej niż u nieszczepionych zwierząt. Białko to wywoływało silną odpowiedź humoralną i komórkową, ukierunkowaną głównie na konserwatywny region N-końcowy białka podczas zakażenia TPA ( 81 , 136 ). Nic dziwnego, że immunizacja konserwatywnym regionem N-końcowym TrpF, który jest również wspólny dla wszystkich członków podrodziny I, nie chroniła królików przed zakażeniem TPA po prowokacji. Jednakże szczepienie TprF osłabiło rozwój zmian chorobowych, zapobiegło owrzodzeniom i zmniejszyło obciążenie bakteryjne w zmianach skórnych ( 136 ). W odniesieniu do TprC i TprD mapowanie epitopów wykazało, że odpowiedź humoralna wykryta w surowicy królika jest skierowana przeciwko odsłoniętym pętlom ( 112 ). Co więcej, regiony N- i C-końcowe zawierają najbardziej reaktywne epitopy. Co zaskakujące, Anand i wsp. wykazali, że surowice od zakażonych osób nie rozpoznają TprC, podczas gdy króliki zakażone TPA wytwarzają przeciwciała o działaniu opsonizacyjnym ( 119 ). Jednym z wyjaśnień może być niska ekspresja TprC i różna wielkość odpowiedzi humoralnej stwierdzana u różnych szczepów i podgatunków kiły.

5.1.2 Tp0515

Tp0515 jest strukturalnym ortologiem białka LptD, które jest częścią kompleksu wielobiałkowego zaangażowanego w transport LPS do OM u bakterii Gram-ujemnych ( 22 ). Zatem, ponieważ LptD jest osadzony w OM, wnioskuje się, że Tp0515 jest OMP. Jednakże analiza sekwencji genomu TPA nie pozwoliła zidentyfikować szlaku biosyntezy LPS ( 28 ). Warto zauważyć, że w TPA odkryto białka ortologiczne dla kilku składników szlaku transportu LPS ( 111 ), co sugeruje, że nawet bez LPS białka te mogłyby brać udział w translokacji innych produktów komórkowych do OM, takich jak glikolipidy ( 22 ). Modelowanie strukturalne Tp0515 wykazało, że białko to jest 26-niciową beczką β osadzoną w OM z odsłoniętymi pętlami zewnątrzkomórkowymi ( 111 ). Co więcej, Hawley i in. zidentyfikowali epitopy komórek B wewnątrz tych pętli zewnątrzkomórkowych za pomocą analizy bioinformatycznej ( 111 ). Jednakże immunogenność i zdolność tego białka do wywoływania ochronnej odpowiedzi immunologicznej nadal wymagają empirycznego wykazania.

5.1.3 Tp0126 i inne ortologi OmpW/AlkL

W TPA zidentyfikowano cztery białka będące ortologami OmpW (Tp0126 i Tp0733) i OprG (Tp0479 i Tp0698) ( 111 ). Zarówno białka E. coli OmpW, jak i Pseudomonas aeruginosa OprG należą do rodziny białek OmpW/AlkL, co do których sugeruje się, że biorą udział w adaptacji bakterii do stresu środowiskowego i pozyskiwaniu składników odżywczych ( 137 , 138 ). OmpW i OprG mają ośmioniciową architekturę β-beczułki i tworzą swoisty kanał hydrofobowy, który umożliwia transport cząsteczek hydrofobowych bezpośrednio do membrany z pominięciem hydrofilowej przestrzeni peryplazmatycznej ( 111 , 139 ) . Zatem Tp0126 może brać udział w transporcie kwasów tłuszczowych (nie może być syntetyzowany przez sam TPA) ( 140 ). Co ciekawe, białko to jest wysoce konserwatywne wśród szczepów TPA. Jego transkrypcja jest regulowana przez obecność homopolimerów guanidyny o różnej długości, zlokalizowanych przed promotorem, co jest zgodne ze zmiennością fazową ( 141 ).

Co ciekawe, Tp0126 może wykazywać niską immunogenność. Poziomy przeciwciał anty-Tp0126 w próbkach surowicy od pacjentów z kiłą utajoną były niższe niż te skierowane przeciwko Tp0574, wysoce wyrażanemu i immunogennemu białku TPA ( 141 ). Ponadto przeciwciała anty-Tp0126 wykryto u królików immunizowanych Tp0126 dopiero po trzeciej dawce przypominającej, co podkreśla potencjalnie niską immunogenność tego białka ( 141 ). Co ciekawe, przeciwciała te celowały w pętle zewnętrzne Tp0126 i były zdolne do opsonizacji TPA. Jednakże immunizacja Tp0126 wykazała słabą zdolność ochronną, jeśli w ogóle, u królików. W rzeczywistości izolaty krętków ze zmian chorobowych u immunizowanych i prowokowanych królików wykazywały niższy poziom transkrypcji Tp0126, co było związane z dłuższym regionem poliG (≥ 9 G), w porównaniu z tremponemami uzyskanymi z inokulum prowokacyjnego (141 ) . Wyniki te sugerują, że ekspresja Tp0126 może być zmniejszona podczas infekcji, co może wyjaśniać brak ochrony obserwowany w eksperymentach immunizacji i prowokacji.

Przewiduje się , że podobnie jak Tp0126, inni członkowie grupy ortologów TPA OmpW/AlkL (Tp0733, Tp0479 i Tp0698) ( 111 ) utworzą kanał błonowy i będą zaangażowani w transport małych cząsteczek. Hawley i in. przewidywali wiele eksponowanych na powierzchni epitopów komórek B w ich pętlach zewnątrzkomórkowych, chociaż gęstość tych epitopów różni się w zależności od białka ( 111 ). Przewiduje się, że przyszłe badania eksperymentalne z tymi OMP potwierdzą ich przewidywania in silico oraz pozwolą uzyskać informacje na temat potencjalnej immunogenności i zdolności do wywoływania ochronnych odpowiedzi immunologicznych.

5.1.4 Białka podobne do FadL

Ze względu na niską przepuszczalność OM bakterii Gram-ujemnych, bakterie te posiadają maszynerię białkową OM zaangażowaną w wychwyt długołańcuchowych kwasów tłuszczowych, taką jak FadL (białko transportujące długołańcuchowe kwasy tłuszczowe). TPA nie jest w stanie syntetyzować długołańcuchowych kwasów tłuszczowych ( 28 ). Ponieważ jednak TPA OM jest bardziej przepuszczalny dla kwasów tłuszczowych niż inne bakterie Gram-ujemne ( 142 ), dyfuzja błonowa może być jednym z mechanizmów wykorzystywanych przez ten mikroorganizm do wychwytu tych cząsteczek. Niemniej jednak w TPA zidentyfikowano pięć ortologów FadL (Tp0548, Tp0856, Tp0858, Tp0859 i Tp0865), co sugeruje, że bierna dyfuzja kwasów tłuszczowych nie jest jedynym mechanizmem (111 ) . Modelowanie strukturalne tych ortologów przewidywało, że wszystkie białka podobne do TPA FadL tworzą 14-niciową beczkę β z N-końcem w świetle beczki ( 111 ). Co więcej, wszystkie pięć białek zawiera jeden lub więcej przewidywanych epitopów dla limfocytów B ( 111 ). Co ciekawe, Delgado i in. niedawno opisali obecność przeciwciał IgG i komórek IgG ⁺ B u królików zakażonych TPA, które rozpoznały pętle zewnątrzkomórkowe 2 i 4 z Tp0856 i Tp0858 ( 143 ), wskazując, że białka te mogą być przydatne w projektowaniu szczepionek.

5.1.5 Białka podobne do TolC

TolC to białko OM z E. coli , które jest częścią kompleksu pompy wypływowej zaangażowanej w usuwanie substancji toksycznych ( 144 ). Do chwili obecnej w TPA opisano cztery ortologi TolC (Tp0966, Tp0967, Tp0968 i Tp0969) ( 145 ). Modelowanie strukturalne tych białek wykazało, że mają one topologię podobną do TolC opartą na czterech niciach β z dwiema dużymi pętlami zewnątrzkomórkowymi i sześcioma α-helisami ( 111 ). Ponadto Hawley i in. przewidzieli, że wszystkie cztery białka TPA podobne do TolC, w szczególności Tp0969, otaczają epitopy komórek B wystawione na powierzchnię ( 111 ). Zatem te przewidywane OMP mogą być celem układu odpornościowego. Jednakże konieczna jest dalsza analiza ich immunogenności in vivo w celu określenia ich potencjału w opracowywaniu szczepionek.

5.1.6 Rzadkie białka błony zewnętrznej krętka (TROMP)

Rodzina TROMP obejmuje trzy białka: TROMP-1 (31 kDa), TROMP-2 (28 kDa) i TROMP-3 (65 kDa) ( 146 ). TROMP-1 (zwany także TroA lub Tp0163) został po raz pierwszy opisany jako białko eksponowane na powierzchni o właściwościach przypominających porinę ( 147 ). Jednakże później zidentyfikowano, że jest to metaloproteina peryplazmatyczna zakotwiczona w błonie cytoplazmatycznej ( 148 – 150 ). TROMP-2 (zwany także Tp0663) zlokalizowano na OM, gdy ulegał ekspresji jako białko rekombinowane w E. coli . Jednakże izolacja TROMP-2 z E. coli OM wykazała niewielką ilość insercji poryn, co budzi wątpliwości co do jej funkcji ( 29 ). Co ciekawe, zarówno TROMP-1, jak i TROMP-2 były celem przeciwciał obecnych w surowicy zakażonych królików i ludzi ( 146 ). W rzeczywistości TROMP-2 mógłby być potencjalnym kandydatem do serodiagnostyki wszystkich stadiów kiły ( 151 ). Doświadczenia z prowokacją TPA przeprowadzone na królikach immunizowanych Tp0663 wykazały częściową ochronę przy wysokich mianach przeciwciał anty-Tp0663. Autorzy zaobserwowali osłabienie zmian chorobowych ze wzrostem nacieku komórkowego. Co ważne, u immunizowanych zwierząt nie wykryto rozprzestrzeniania się bakterii do narządów dalszych ( 152 ). Warto zauważyć, że TROMP-3 ulega ekspresji w niższym stężeniu niż pozostali dwaj członkowie tej rodziny, a jego funkcja i struktura pozostają nieznane ( 29 ).

5.2 Funkcja przyczepności

Adhezja do komórek i macierzy zewnątrzkomórkowej ma kluczowe znaczenie dla wywołania zakażenia i rozprzestrzenienia się TPA.

5.2.1 Tp0136

Tp0136 zidentyfikowano jako wiążący fibronektynę OMP TPA, który wiąże się z komórką skuteczniej niż fibronektyna w osoczu ( 50 , 51 ). To selektywne wiązanie obejmuje różne domeny tego białka. Zatem konserwatywny region N-końcowy jest głównie odpowiedzialny za wiązanie z fibronektyną w osoczu. Reszty na C-końcu, a także w centralnej części białka, uczestniczą w wiązaniu się z komórkową formą fibronektyny ( 51 ). Co ciekawe, Tp0136 wykazuje zmienność sekwencji pomiędzy szczepami TPA, a jego transkrypcja jest regulowana podczas infekcji ( 50 , 51 ). Interakcja Tp0136 z fibronektyną wyrażaną na powierzchni komórki może sprzyjać przyłączaniu się bakterii do tkanek, ułatwiając rozprzestrzenianie się w organizmie i sprzyjając kolonizacji dystalnych tkanek śródbłonka, centralnego układu nerwowego lub łożyska (153 ) .

Oprócz swojej funkcji adhezyjnej, Tp0136 może również odgrywać ważną rolę w gojeniu wrzodu, promując migrację fibroblastów i komórek śródbłonka mikronaczyniowego oraz aktywację i agregację płytek krwi ( 154 ).

Doświadczenia w zakresie immunizacji i prowokacji przeprowadzone na królikach przy użyciu rekombinowanego Tp0136 wytwarzanego w E. coli wykazały opóźnienie owrzodzenia zmian chorobowych, ale nie ich rozwoju, co wskazuje na brak ochrony przed infekcją ( 50 ). Co godne uwagi, surowice uzyskane od immunizowanych zwierząt zmniejszały przyleganie bakterii do fibronektyny, chociaż na niższym poziomie niż surowice uzyskane od nieszczepionych i zakażonych królików ( 50 ). Co ciekawe, Xu i in. wykazali, że króliki immunizowane Tp0136 wywołały wysoki poziom przeciwciał swoistych dla antygenu, osłabiony rozwój zmian chorobowych ze zwiększonym naciekiem komórkowym i ograniczonym rozsiewem krętków do odległych narządów ( 152 ). Chociaż istnieją rozbieżności między obydwoma badaniami, które można wyjaśnić różnicami w adiuwancie, harmonogramie immunizacji i ilości żywych zaszczepionych bakterii, wyniki te sugerują, że przeciwciała wytworzone przeciwko Tp0136 mogą działać ochronnie. Jednakże fakt, że przeciwciała powstałe podczas eksperymentalnej infekcji blokowały skuteczniej wiązanie TPA z fibronektyną niż przeciwciała wywołane szczepionką przeciwko Tp0136, sugeruje, że podczas projektowania szczepionki należy uwzględnić także inne swoistości, aby skuteczniej blokować wiązanie bakterii z macierzą pozakomórkową ( 51 ).

5.2.2 Tp0155

Opisano, że Tp0155 korzystnie wiąże się z macierzą fibronektyny i dlatego może brać udział w rozprzestrzenianiu się TPA ( 155 ). Tp0155 wykazuje dwie domeny motywów lizyny (LysM) w swojej N-końcowej części, które mogą odgrywać główną rolę w wiązaniu z fibronektyną i peptydoglikanami, oraz domenę peptydazy M23 w regionie C-końcowym, która może wykazywać aktywność lityczną peptydoglikanu (156 ) .

Istnieją pewne kontrowersje dotyczące lokalizacji powierzchni Tp0155. Testy hamowania wykazały, że rekombinowany Tp0155 zmniejsza wiązanie żywego TPA ze szkiełkami opłaszczonymi fibronektyną, co sugeruje, że Tp0155 ulega ekspresji na OM ( 155 ). Wynik ten był zgodny z faktem, że TDE2318, białko wiążące fibronektynę o wysokiej homologii z Tp0155, znaleziono na powierzchni T. denticola zgodnie z danymi z mikroskopii immunofluorescencyjnej ( 156 ). Jednakże badania immunofluorescencyjne z użyciem treponemów mikrokapsułkowanych w agarozie wykazały, że Tp0155 nie jest eksponowany na OM TPA ( 157 ). Zgodnie z tą obserwacją króliki immunizowane Tp0155, które wywołały wysokie miano przeciwciał swoistych wobec antygenu, nie były chronione przed śródskórną prowokacją żywymi krętkami ( 157 ). Zatem konieczne będą dalsze badania w celu ustalenia, czy Tp0155 będzie prawdziwym OMP, czy nie.

Co ciekawe, badania przeprowadzone na surowicy ludzkiej wykazały, że około 70% pacjentów chorych na kiłę nie wykazywało przeciwciał przeciwko Tp0155, co wskazuje, że ekspresja tego białka lub jego immunogenność może być niska w przypadku naturalnej infekcji (157, 158 ).

5.2.3 Tp0435

Tp0435 jest wysoce immunogenną lipoproteiną o masie 14 kDa z funkcją adhezyny, znaną również jako Tp17. Aby zidentyfikować lokalizację Tp0435 w TPA, Chan i wsp. przeprowadzili badanie, w którym analizowano ekspresję powierzchniową Tp0435 w TPA i komórkach B. burgdorferi transformowanych Tp0435 ( 159 ). Autorzy doszli do wniosku, że Tp0435 można modyfikować potranslacyjnie, tworząc kilka wariantów, które można w różny sposób zlokalizować pomiędzy powierzchnią a przestrzenią peryplazmatyczną. W przeciwieństwie do tego Cox i wsp. nie znaleźli dowodów na działanie powierzchniowe Tp0435 ( 160 ). Strukturalnie Tp0435 obejmuje ośmioniciową antyrównoległą beczkę β z domeną przypominającą basen umieszczoną na jednym końcu ( 161 ). Według Chan i wsp., Tp0435 sprzyja przyłączaniu się krętków do linii komórkowych ssaków ( 159 ). Co ciekawe, surowice ludzkie zakażonych pacjentów reagują przeciwko Tp0435 ( 158 ), a immunizacja królików szczepem B. burgdorferi wyrażającym Tp0435 wywołała silną odpowiedź immunologiczną przeciwko Tp0435. Jednakże ta odpowiedź immunologiczna nie chroniła przed infekcją lub rozwojem zmian chorobowych po eksperymentalnej prowokacji ( 162 ). Zatem mogą być potrzebne dalsze badania w celu określenia lokalizacji Tp0435 i jego potencjału jako kandydata na szczepionkę.

5.2.4 Tp0483

Tp0483 może wiązać zarówno macierz zewnątrzkomórkową, jak i rozpuszczalne fibronektyny ( 155 ). Część C-końcowa Tp0483 (179-374 aminokwasów) również wykazywała reaktywność wobec lamininy ( 163 ). Niewiele wiadomo na temat struktury Tp0483. Jednakże peptyd zawierający 316-333 aminokwasów hamował wiązanie Tp0483 z fibronektyną, co sugeruje, że ten peptyd lub bliski region Tp0483 powinien być odpowiedzialny za wiązanie z adhezyjną glikoproteiną (164 ) . Podobnie jak Tp0155, Cameron i in. pośrednio zasugerował, że Tp0483 był OMP ( 155 ). Przeciwnie, Tomson i współpracownicy nie znaleźli dowodów na lokalizację Tp0483 OM. Mimo że króliki immunizowane tym białkiem uzyskały wysokie miano przeciwciał, autorzy nie wykryli ochrony po prowokacji ( 157 ).

5.2.5 Tp0750

Tp0750 wiąże się z fibrynogenem i kompleksem receptora fibrynolitycznego, białkiem aneksyną A2. Tp0750 wykazuje aktywność metaloproteazy serynowej i jest zdolny do degradacji fibrynogenu i fibronektyny, hamując kaskadę krzepnięcia, ale nie może rozkładać skrzepów fibrynowych ( 57 ). Strukturalnie Tp0750 wykazuje miejsce adhezji zależnej od jonów metalu (MIDAS) zawierające domeny typu A czynnika von Willebranda (obszar V29-T147). Domeny MIDAS wiążą się z pierwotnym wapniem. Białko to, podobnie jak Tp0751 (patrz sekcja 5.2.6), podlega kotranskrypcji i może współistnieć jako kompleks heterodimeryczny. Jednakże, w przeciwieństwie do Tp0751, Tp0750 wykazuje ograniczoną zdolność wiązania lamininy ( 57 ). Analizy sekwencji obu białek wykazały, że Tp0750 jest wysoce konserwatywny wśród patogennych gatunków krętków, podczas gdy Tp0751 jest mniej konserwatywny, z wyjątkiem najbardziej inwazyjnych gatunków krętków. Co ciekawe, ortologi Tp0750 i Tp0751 z mniej inwazyjnych gatunków krętków nie wiążą się ani nie degradują białek gospodarza, co wzmacnia pogląd, że zarówno funkcja adhezji, jak i zdolność do degradacji są ważne dla progresji kiły ( 165 ).

5.2.6 Tp0751

Chociaż istnieje pewien stopień zgodności co do struktury Tp0751, istnieją rozbieżności dotyczące jego funkcji, lokalizacji i znaczenia odpowiedzi immunologicznej wywołanej przeciwko temu białku. Ze strukturalnego punktu widzenia Tp0751 przedstawia topologię dwuczęściową ze zdezorganizowanym obszarem N-końcowym, który jest połączony poprzez domenę α-helisy z częścią C-końcową ułożoną w osiem antyrównoległych arkuszy β (52 , 166 ) .

Wcześniej opisano, że Tp0751 wiąże się z różnymi formami lamininy w sposób zależny od dawki i może działać jako adhezyna naczyniowa, sprzyjając rozprzestrzenianiu się bakterii ( 53 , 167 ). Dodatkowo Tp0751 wykazywał aktywność metaloproteazy i może rozkładać fibrynogen i lamininę, sprzyjając rozpuszczaniu skrzepów i sprzyjaniu rozprzestrzenianiu się bakterii ( 58 ). Jednakże Luthra i współpracownicy wykazali, że Tp0751 znajduje się w przestrzeni peryplazmatycznej, a jego główną rolą jest wiązanie się z małymi cząsteczkami wzdłuż krawędzi beczki, takimi jak hemy (166 ) .

Podczas gdy Cameron i współpracownicy opisali, że Tp0751 jest rozpoznawany przez przeciwciała w surowicy pacjentów i zakażonych królików ( 163 ), a przeciwciała te mogą opsonizować bakterię, Luthra i in. zaobserwowali odwrotne wyniki. W ich badaniu Tp0751 indukował słabą odpowiedź przeciwciał u zakażonych ludzi i królików poddanych prowokacji, a przeciwciała anty-Tp0751 nie mają zdolności opsonizacji, prawdopodobnie z powodu niskiego poziomu ekspresji Tp0751 na OM (166 ) . Eksperymenty ze szczepieniem i prowokacją na królikach również dały sprzeczne wyniki. Lithgow i współpracownicy wykazali, że zwierzęta zaszczepione Tp0751 wykazywały osłabione zmiany chorobowe z niskim obciążeniem bakteryjnym. Chociaż szczepienie nie zapobiegło infekcji, skutecznie hamowało rozprzestrzenianie się bakterii ( 168 ). Z drugiej strony Luthra i in. nie wykazali żadnej ochrony przed miejscową lub rozsianą infekcją po śródskórnej prowokacji TPA u zwierząt immunizowanych Tp0751 ( 166 ). Dlatego też konieczne będą dalsze badania w celu wyjaśnienia tych rozbieżności.

5.2.7 Tp0954

Tp0954 został niedawno opisany jako lipoproteina powierzchniowa i może odgrywać główną rolę w kile wrodzonej ( 169 ). Zgodnie ze swoją strukturą przewiduje się, że białko to będzie miało motyw strukturalny powtórzenia tetratrikopeptydowego (TPR) z tandemowymi α-helisami. Co więcej, sekwencja Tp0954 jest zachowana w przypadku kilku szczepów TPA (np. Nichols, Chicago, Mexico A i Amoy) ( 169 ). Primus i in. opisali również, że bakteria B. burgdorferi B314 B. burgdorferi B314 transformowana Tp0954 , o której wiadomo, że jest szczepem słabo przylegającym, nawiązała wiązanie z liniami komórek nabłonkowych ssaków, w tym z linią komórek ludzkiego łożyska [tj. BeWo (CCL-98)] (169 ) . W przeciwieństwie do innych adhezyn TPA, Tp0954 może pośredniczyć w adhezji i rozprzestrzenianiu się bakterii poprzez wiązanie się z glikozaminoglikanami obecnymi w ludzkim łożysku, takimi jak siarczan dermatanu, heparyna i siarczan heparanu, które są składnikami macierzy zewnątrzkomórkowej (169 ). Siarczan dermatanu jest związany z naczyniami krwionośnymi płodu i powierzchnią syncytialną, podczas gdy siarczan heparanu jest zlokalizowany w warstwach trofoblastów ( 170 – 173 ). Zatem możliwe jest, że Tp0954 może ułatwiać wrodzone zakażenie poprzez wiązanie się z glikozaminoglikanami łożyskowymi.

5.3 Inne funkcje

Wiele białek w OM TPA nie jest powiązanych ani z funkcją transportową, ani adhezyjną.

5.3.1 Tp0326

Tp0326 (lub Tp92) wykazuje homologię z ortologami BamA innych bakterii Gram-ujemnych. Białka podobne do BamA charakteryzują się dwuczęściową strukturą z domeną β-beczułki zlokalizowaną w części C-końcowej i co najmniej jedną domeną związaną z transportem polipeptydu (POTRA) na końcu N. W szczególności przewidywano, że Tp0326 będzie zawierał pięć N-końcowych domen POTRA i jedną C-końcową domenę β-baryłkową ( 174 , 175 ). Według Desrosiers i wsp. N-końcowe domeny POTRA są periplazmatyczne, podczas gdy C-końcowa beczka β jest osadzona w OM tworząc por (175). N -końcowy koniec może wiązać się z wieloma białkami periplazmatycznymi poprzez domeny POTRA , tworząc kompleks białkowy kluczowy dla syntezy błony. Sugeruje się, że podobnie jak inne białka podobne do BamA, Tp0326 jest częścią maszynerii białkowej zaangażowanej w translokację i insercję białek z przestrzeni peryplazmatycznej do TPA OM (175 ) . Co ciekawe, przeciwciała ludzkie są skierowane głównie przeciwko segmentowi peryplazmatycznemu Tp0326, podczas gdy przeciwciała królicze celują zarówno w regiony N-końcowe, jak i C-końcowe ( 175 ). Rzeczywiście, Luthra i in. odkryli, że domeny POTRA immunodominują nad domenami β-beczułki zarówno u królików, jak i u ludzi ( 174 ). Ponadto autorzy ci opisali, że centralny por Tp0326 odsłania osiem pętli do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Wśród nich pętla 4 jest szczególnie celem przeciwciał o zdolnościach opsonizujących pochodzących od zakażonych królików i ludzi chorych na kiłę wtórną ( 174 ). Natomiast Tomsonowi i college’om nie udało się wykryć ekspresji Tp0326 na OM krętków zamkniętych w mikrokropelkach żelu agarozowego przy użyciu pośredniej immunofluorescencji ( 157 ). Ponadto nie zaobserwowali ochrony u zwierząt immunizowanych Tp0326 po prowokacji TPA. Z drugiej strony Cameron i in. wykazali, że chociaż wszystkie króliki immunizowane Tp0326 zostały zakażone po prowokacji, u zaszczepionych zwierząt, które miały wysokie miano przeciwciał swoistych wobec antygenu, występował pewien stopień ochrony ( 176 ).

5.3.2 Tp0257

Tp0257 (lub GpD) zidentyfikowano przy użyciu biblioteki ekspresji genetycznej krętków i opsonizowanej surowicy odpornościowej królika. Białko to wykazuje homologię z białkiem GplQ H. influenzae , białkiem fosfodiesterazy glicerolowo-fosfodiestrowej, które ulega częściowej ekspresji na powierzchni ( 177 ). Zatem możliwe jest, że Tp0257 może być białkiem OM. W związku z tym Cameron i in. zgłosili pośrednie dowody jego lokalizacji na powierzchni za pomocą analizy immunoblot lizatów TPA. Autorzy zaobserwowali pozytywne barwienie w preparacie zawierającym OM, ale nie we frakcji lizatu TPA usuniętej z OM ( 178 ). Co więcej, z preparatów OM wyizolowano GpD [ 179 ]. Co ciekawe, króliki immunizowane rekombinowanym Tp0257 wykazywały zmniejszenie rozwoju zmian chorobowych i proliferacji bakterii po prowokacji TPA ( 178 ). Z drugiej strony Shevchenko i wsp. wykazali, że Tp0257 może być białkiem peryplazmatycznym, ponieważ w wielu testach nie zidentyfikowali dowodów eksponowanych na powierzchni, a immunizacja Tp0257 nie chroniła królików przed prowokacją TPA (180 ) . Niedawno szczepionka DNA kodująca białko fuzyjne Tp0257-IL-2 wykazała zmniejszenie zmian wrzodziejących, a także liczby zmian zawierających TPA ( 181 ). Włączenie IL-2 do szczepionki zwiększyło odpowiedź humoralną anty-GpD i poziom IFN-γ. Co godne uwagi, króliki immunizowane szczepionką pierwotną DNA Tp0257-IL2 i donosową dawką przypominającą rekombinowanym białkiem z adiuwantem indukowanym CpG-ODN odpornością śluzówkową i ogólnoustrojową i wykazywały szybszy powrót do zdrowia po wszczepieniu TPA (182 ) .

Co ciekawe, Tp0257 jest konserwatywny wśród szczepów TPA, jak również u Treponema pallidum endemicum i Treponema pallidum pertenue ( 183 ). Wyniki te czynią to białko atrakcyjnym kandydatem na immunogen do projektowania szczepionek.

5.3.3 Tp1038

Tp1038, znany również jako TpF1 lub antygen 4D, jest bakterioferrytyną o aktywności ferroksydazy, odgrywającą główną rolę w wychwycie żelaza ( 184 ). Radolf i in. wykazali, że Tp1038 jest eksponowany na powierzchni, ponieważ surowice królików immunizowanych Tp1038 reagowały na unieruchomiony TPA w obecności dopełniacza ( 185 ).

Tp1038 jest zdolny do wywoływania różnorodnych odpowiedzi immunologicznych. Na przykład białko to może brać udział w odpowiedzi prozapalnej podczas kiły pierwotnej, ponieważ może aktywować kompleks inflamasomowy w monocytach i w ten sposób indukować uwalnianie IL-1β, IL-6 i TNF-α ( 186 , 187 ) . , co może skutkować uszkodzeniem tkanek związanym z tym etapem. Jednakże Babolin i in. opisali, że Tp1038 może również powodować odpowiedź regulacyjną T ( 186 ). Komórki T CD4 ⁺ CD25 ⁺ Foxp3 ⁺ od pacjentów z kiłą wtórną wytwarzają TGF-β pod stymulacją Tp1038, a monocyty stymulowane Tp1038 wytwarzają IL-10 i TGF-β, dwie cytokiny powiązane z różnicowaniem komórek Treg ( 186 ) . Zatem TpF1 może być czynnikiem zjadliwości związanym z utrzymywaniem się zakażenia TPA poprzez zmniejszenie odpowiedzi immunologicznej ( 186 ). Jeśli chodzi o odpowiedź humoralną, przeciwciała anty-Tp1038 są wykrywalne we wszystkich stadiach kiły ( 186 , 188 ). Wreszcie Pozzobon i wsp. odkryli, że pacjenci z kiłą trzeciorzędową mają limfocyty T specyficzne dla Tp1038, które stymulują monocyty i komórki śródbłonka ludzkiej żyły pępowinowej do wytwarzania czynnika tkankowego, IL-8 i CCL-20 (189 ) . Cytokiny te biorą udział w angiogenezie, zatem Tp1038 może mieć także związek z kiłą trzeciorzędową, w której zmiany chorobowe na tym etapie charakteryzują się zapaleniem naczyń i angiogenezą ( 189 ). Zatem Tp1038 jest interesującym celem w opracowywaniu szczepionek, ponieważ bierze udział we wszystkich stadiach kiły.

6 Strategie unikania odporności

Chociaż odpowiedź immunologiczna jest wyzwalana przeciwko TPA, nie chroni ona przed rozprzestrzenianiem się bakterii i postępem choroby do drugiego lub trzeciego stadium. Ponadto reinfekcje są dość częste i występują z częstością około 5–22% ( 190–192 ) , co wskazuje, że TPA rozwinęło pewne mechanizmy pozwalające uniknąć układu odpornościowego ( ryc. 2 ).

6.1 Zmiana fazy lub włączanie/wyłączanie

TPA może modulować ekspresję kilku OMP podczas swojego cyklu życia ( 122 ). Jednakże mechanizmy kontrolujące ekspresję tych białek nie są dobrze scharakteryzowane. W przypadku podrodzin I i II białek Tpr, powyżej miejsca startu transkrypcji zidentyfikowano powtórzenia homopolimeru guanozyny (poliG). Długość sekwencji poliG różni się w przypadku izolatów krętkowych i moduluje ekspresję białek Tpr na poziomie transkrypcji ( 124 ). Sygnały PolyG znaleziono także w innych OMP, takich jak białko Tp0126 ( 140 ). Zmienność fazową opartą na hiperzmiennych powtórzeniach homopolimerowych opisano wcześniej u kilku innych bakterii, takich jak Neisseria meningitidis , Helicobacter pylori lub Haemophilus influenzae , i ma ona kluczowe znaczenie dla przeżycia patogenów stojących w obliczu odporności gospodarza ( 193 – 195 ). Ponadto zidentyfikowano inne mechanizmy regulacyjne transkrypcji, takie jak elementy DNA działające w układzie cis G4FS, które tworzą kwadrupleksy guaniny i indukują rekombinację i konwersję genu Tp0136 ( 196 ). Korzystając z tych mechanizmów, TPA może modyfikować swój repertuar OMP, aby dostosować się do warunków środowiskowych i uniknąć odpowiedzi immunologicznej. W rezultacie specyficzność odpowiedzi humoralnej przeciwko białkom Tpr może różnić się u zwierząt i ludzi zakażonych tym samym lub innym szczepem TPA, co potwierdza istnienie zróżnicowanego repertuaru OMP (81 ) .

6.2 Redundancja funkcjonalna

Kilka OMP pełni podobne funkcje w transporcie lub adhezji komórek. Redundancja funkcjonalna może być korzystna, ponieważ zastąpienie jednego białka funkcjonalnym homologiem może zagwarantować, że zmienność fazowa i modyfikacje potranslacyjne nie wpłyną niekorzystnie na homeostazę komórki ( 22 ). Jako przykład doniesiono , że Salmonella ma dwa różne geny flageliny, fliC i fliB, o tej samej funkcji, ale innej strukturze. Zmieniając ekspresję jednego białka flageliny na drugie, układ odpornościowy staje się nieskuteczny wobec złożonej wici ( 197 ).

6.3 Skład błony zewnętrznej

TPA charakteryzuje się małą liczbą OMP, co może wiązać się z zaletą w postaci ograniczenia liczby antygenów eksponowanych na układ odpornościowy. Co więcej, rozmieszczenie tych białek może sprzyjać temu, że przeciwciała wiążą się z nimi tylko jednym ramieniem, zmniejszając zachłanność interakcji. Mechanizm ten opisano wcześniej w zakażeniu ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV) ( 198 ), które również charakteryzuje się niską gęstością glikoproteiny otoczki na powierzchni wirionu. W przypadku HIV polireaktywność przeciwciał neutralizujących może zwiększać awidność wiązania poprzez heteroligację ze składnikami błony ( 198 ). Jednakże rozwój tych przeciwciał może być ograniczony przez mechanizmy tolerancji ( 199 ). To, czy zjawisko to jest również powiązane z odpornością na TPA, wymaga dalszych badań, ale może częściowo wyjaśniać niską skuteczność przeciwciał w kontrolowaniu infekcji. Ponieważ OM nie zawiera LPS ( 27 , 28 ) i jest wzbogacona w fosfolipidy o działaniu przeciwzapalnym (np. fosfatydyloserynę i fosfatydylocholinę), cechy te mogą również utrudniać rozwój skutecznej odpowiedzi immunologicznej ( 200 , 201 ).

6.4 Modyfikacje potranslacyjne

Potranslacyjne modyfikacje białek odgrywają kluczową rolę w różnych procesach komórek prokariotycznych, w tym w trwałości i zjadliwości ( 202 ). Modyfikacje te wykryto w proteomie TPA. Na przykład istnieje kilka wariantów Tp0435, które mogą współistnieć i zostały wytworzone w wyniku palmitoilacji ( 159 ). Palmitoilacja polega na dodaniu łańcuchów lipidowych do końcowych reszt cysteiny. Proces ten opisano wcześniej u innych bakterii i przyczynia się on do ich zakaźności i rozpoznawania przez układ odpornościowy ( 203 ). Warianty Tp0435 mogą być zlokalizowane na powierzchni lub w przestrzeniach peryplazmatycznych, przy czym ta ostatnia jest najliczniejsza ( 159 ), co może wyjaśniać brak konsensusu co do lokalizacji Tp0435. W rzeczywistości białko to było pierwszym opisem zmodyfikowanych potranslacyjnie wariantów białka w TPA. Jednak inne OMP mogą być również podatne na modyfikacje potranslacyjne.

6.5 Zmiana sekwencji

W TPA opisano genetyczną zmienność kilku OMP, w tym szczepów przystosowanych laboratoryjnie lub pierwotnie izolowanych ( 127 , 129 , 204 ). Niektóre z tych zmian opisano w rodzinie Tpr, obejmującej białka TprC, TprD, TprG i TprK ( 127 , 204 , 205 ). Co ciekawe, TprK gromadzi zmienność sekwencji w regionach zmiennych (szczególnie w V6) poprzez niewzajemną rekombinację z cichymi kasetami, która jest wzmacniana pod presją immunologiczną ( 129 , 130 ). Dodatkowo zidentyfikowano kilka alleli tprk w różnych szczepach TPA ( 127 ), co przyczynia się do zwiększenia zmienności tego białka. Oprócz białek Tpr inne OMP, takie jak Tp0326 (BamA), również wykazują warianty genetyczne ( 204 , 205 ). W tym białku nagromadziły się mutacje w zewnątrzkomórkowych pętlach hydrofilowych, które, jak się przewiduje, zawierają epitopy dla komórek B ( 204 ). Zmienność sekwencji potwierdzono także w białkach ortologów FadL w zakresie od w pełni konserwatywnego Tp0856 do głęboko zmiennego Tp0548, jak również w Tp0136, Tp0868, Tp0966 i Tp0967 ( 206 – 208 ).

6.6 Kolonizacja narządów uprzywilejowanych pod względem odporności

TPA może kolonizować dalsze narządy o uprzywilejowanej odporności, takie jak centralny układ nerwowy, łożysko lub oczy. W tych tkankach działanie układu odpornościowego może być ograniczone, przyczyniając się do utrzymywania się tego patogenu ( 209 – 211 ). W rzeczywistości badania przeprowadzone na modelu królika wykazały, że TPA można wykryć w nerwach wcześnie po zakażeniu ( 68 ).

6.7 Płaszcz białek gospodarza

Podobnie jak inne bakterie; na przykład u niektórych gatunków paciorkowców ( 212 ) unikanie odporności TPA może być związane z białkami gospodarza tworzącymi powłokę powierzchniową, znaną również jako przebranie antygenowe. Alderete i Baseman opisali, że zarówno albuminy królicze, jak i ludzkie, a także inne białka gospodarza, mogą być adsorbowane na powierzchni TPA ( 213 ). Egesten i in. wykazali, że paciorkowce grupy G wykazują ekspresję białka G na swojej powierzchni i jest ono zdolne do wiązania ludzkiej albuminy, a zatem hamuje przeciwdrobnoustrojowe działanie CXCL9 ( 214 ). W związku z tym zaproponowano, że zdolność Tp0483 do wiązania rozpuszczalnej fibronektyny może być powiązana z unikaniem odpowiedzi humoralnej ( 164 ). Jednakże Cox i wsp. nie wykryli białek surowicy na powierzchni TPA za pomocą mikroskopii immunoelektronowej ( 26 ), stwierdzając, że niska gęstość OMP może być głównym mechanizmem unikania odporności TPA.

7 Dyskusja

Kiła jest wielostopniową chorobą wywoływaną przez TPA, na którą nie ma skutecznej szczepionki. Pomimo kilkudziesięciu lat badań, niemożność genetycznej manipulacji i hodowli TPA in vitro , niedostatek OMP, kruchość OM i brak odpowiedniego modelu zwierzęcego, który podsumowuje wszystkie stadia ludzkiej kiły, utrudniają postęp w tej dziedzinie. Ponadto wiele kontrowersji pozostaje nierozwiązanych w odniesieniu do identyfikacji OMP, lokalizacji, funkcji, potencjału tych białek do indukowania ochronnych odpowiedzi immunologicznych lub charakterystyki tych odpowiedzi. Naukowcy postawili hipotezę, że odpowiedź immunologiczna na DTH jest niezbędna do kontrolowania i usuwania infekcji TPA, ale jest również odpowiedzialna za rozwój uszkodzeń tkanek, w tym wrzodziejących zmian tworzących wrzody. Ponieważ w DTH pośredniczą głównie limfocyty T Th1 CD4 ⁺ , kluczowa jest prezentacja antygenów przez DC, makrofagi lub inne profesjonalne komórki prezentujące antygen. Warto zauważyć, że proces ten jest niezależny od lokalizacji antygenu i zarówno antygeny wewnątrzkomórkowe, jak i eksponowane na powierzchni mogą być niewyraźnie przetwarzane i prezentowane limfocytom T. Dlatego oba antygeny mogą generować ochronne odpowiedzi limfocytów T Th1 CD4 ^{+ .} Zatem u królików immunizowanych wewnątrzkomórkowymi antygenami endoflagellarnymi, które zostały bezpośrednio wyizolowane z TPA, wykazano szybszy rozwój zmian chorobowych ( 215 ). Jednakże w zmianach tych nie wykryto bakterii, co można wytłumaczyć przyspieszoną odpowiedzią DTH w pamięci. Natomiast króliki immunizowane plazmidem kodującym FlaB3 wykazywały osłabiony rozwój zmian chorobowych, który był związany ze zwiększonym naciekiem komórkowym i hamowaniem rozprzestrzeniania się bakterii do narządów dalszych (216 ) . Zgodnie z tą obserwacją króliki immunizowane TprF, białkiem peryplazmatycznym, wykazywały osłabione zmiany skórne i zmniejszone obciążenie bakteryjne ( 136 ). Przyczyny tych różnych wyników nie są w pełni zrozumiałe, ale mogą mieć to związek z różnicami w składzie szczepionki i drogach podawania, wielkości odpowiedzi komórek T indukowanych szczepionką oraz względnej reprezentacji antygenów (flagelliny i TprF) w całym proteomie TPA. Podobne wyniki do immunizacji TprF zaobserwowano również, gdy jako antygeny zastosowano OMP. Dlatego DTH może być ochronną odpowiedzią immunologiczną, która modyfikuje rozwój zmian chorobowych i usuwa bakterie z miejsc infekcji. Jednakże żadne z białek TPA testowanych dotychczas jako immunogeny nie chroniło przed infekcją, co wskazuje, że prawdopodobnie będą wymagane dodatkowe odpowiedzi immunologiczne.

Pomimo pewnych kontrowersji [ 68 ], mocne dowody potwierdzają ochronną rolę przeciwciał, ułatwiając opsonizację i zabijanie bakterii przez wrodzone komórki odpornościowe, a także blokując ich interakcję ze składnikami macierzy zewnątrzkomórkowej, takimi jak laminina i fibronektyna. Funkcje te ściśle zależą od ekspozycji antygenów na OM oraz, w niektórych przypadkach (np. fagocytoza bakteryjna), od interakcji z receptorami Fcγ wyrażanymi na powierzchni komórek odporności wrodzonej, takich jak makrofagi. Interakcja IgG-FcγR może także polepszyć prezentację antygenu przez komórki prezentujące antygen i generowanie odpowiedzi komórkowych Th1 ( 217 ). Dlatego też, aby opracować ochronną szczepionkę TPA, kluczowe jest określenie, które typy antygenów mogą indukować synergiczną odpowiedź immunologiczną skierowaną przeciwko TPA. Istotne jest również rozważenie strategii unikania odporności opracowanych przez TPA, takich jak redundancja funkcjonalna i zmienność fazowa. W tym sensie nakierowanie na kilka białek spełniających dwie lub więcej funkcji, takich jak transport i adhezja, mogłoby zwiększyć skuteczność szczepionki, jak zaobserwowano wcześniej ( 218 , 219 ).

Idealna szczepionka przeciwko kile powinna zapewniać ochronę przed zakażeniem TPA. Jednakże nawet jeśli szczepionka nie jest w stanie całkowicie zapobiec infekcji, nadal warto ją rozważyć jako środek ograniczający rozprzestrzenianie się bakterii i inwazyjność tkanek, blokujący powstawanie latencji lub zapobiegający postępowi choroby do drugiego i trzeciorzędowego stadium (113 ) . Ponadto szczepionka ograniczająca trwałość bakterii lub zapobiegająca inwazji TPA przez łożysko może również zmniejszyć liczbę przypadków kiły wrodzonej na obszarach endemicznych, gdzie liczba niezdiagnozowanych osób zakażonych może być wysoka, a dostęp do opieki zdrowotnej może być ograniczony. Co więcej, szczepionka przeciw kile musi być skuteczna przeciwko możliwym ponownym zakażeniom podobnymi lub różnymi szczepami lub izolatami TPA, co wskazuje na znaczenie stosowania konserwatywnych antygenów. Ostatnio pojawiły się dowody na to, że TPA można hodować in vitro i że można dokonać manipulacji genetycznej tego patogenu ( 114 , 220 , 221 ). Te postępy naukowe prawdopodobnie otworzą drogę do nowych kierunków badań, które mogą rzucić światło na obecne kontrowersje.

Autorskie Wkłady

Treść naukową zaprojektowali CÁ-N, OM, BC, JB i JC. CÁ-N, NP-L i JC zredagowali rękopis i ryciny. OM, BC i JB zredagowali manuskrypt i uczestniczyli w dyskusji merytorycznej. Wszyscy autorzy przeczytali i zaakceptowali treść manuskryptu.

Finansowanie

Prace te były wspierane przez Program CERCA (2017 SGR 252; Generalitat de Catalunya), Direcció General de Recerca i Innovació en Salut (Generalitat de Catalunya) (projekty SLD0015 i SLD0016), Instytut Zdrowia Carlosa III (PI17/01518 i PI18/ 01332). JB jest wspierany przez Departament Zdrowia Rządu Katalonii (Generalitat de Catalunya). CÁ-N otrzymał stypendium przeddoktorskie od Generalitat de Catalunya i Fons Social Europeu (2020 FI_B_0742). Badanie to było również wspierane przez CIBER – Consorcio Centro de Investigación Biomédica en Red (CB 2021), Instytut Zdrowia Carlosa III, Ministerio de Ciencia e Innovación i Unión Europea – NextGenerationEU. Fundatorzy nie mieli żadnej roli w projektowaniu badania, analizie danych i podejmowaniu decyzji o publikacji lub przygotowanie manuskryptu.

Podziękowanie

Rysunek 1 i Rysunek 2 zostały utworzone za pomocą BioRender.com.

Konflikt interesów

Autorzy oświadczają, że badanie przeprowadzono w warunkach braku powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby stanowić potencjalny konflikt interesów.

Notatka wydawcy

Wszystkie roszczenia wyrażone w tym artykule są wyłącznie roszczeniami autorów i niekoniecznie reprezentują roszczenia organizacji z nimi stowarzyszonych lub wydawcy, redaktorów i recenzentów. Żaden produkt, który może być oceniany w tym artykule, lub twierdzenie, które może być wysunięte przez jego producenta, nie jest objęte gwarancją ani poparciem wydawcy.

Bibliografia