瘧原蟲(chóng)與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

張欣, 顧思逸, 陳晴晴, 程銀祥, 張方方

瘧原蟲(chóng)是世界上嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的寄生蟲(chóng)之一,瘧原蟲(chóng)感染的嚴(yán)重程度具有個(gè)體差異,主要取決于宿主的年齡、基因、瘧原蟲(chóng)接種劑量及毒力水平。瘧原蟲(chóng)所導(dǎo)致的疾病——瘧疾是世界上危害最為嚴(yán)重的三大傳染病之一。WHO的最新研究顯示,目前全球有100個(gè)國(guó)家存在瘧疾,其中以熱帶非洲國(guó)家高發(fā),青蒿素類(lèi)藥物對(duì)其有著特異性治療作用[1]。隨著研究的進(jìn)展,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)瘧原蟲(chóng)除導(dǎo)致瘧疾外,還與腫瘤有著密切的關(guān)系。由此,科學(xué)家們就瘧原蟲(chóng)與腫瘤之間的關(guān)系進(jìn)行了深入的探究,并提出運(yùn)用瘧原蟲(chóng)免疫療法治療腫瘤這一觀點(diǎn)?；诖?本文就瘧原蟲(chóng)與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 流行病學(xué)

流行病學(xué)調(diào)查研究顯示,瘧原蟲(chóng)與腫瘤有著密切的關(guān)系。瘧疾和地方性Burkitt淋巴瘤都是非洲地區(qū)發(fā)病率較高的兩類(lèi)疾病,調(diào)查發(fā)現(xiàn)Burkitt淋巴瘤與瘧疾在分布范圍和發(fā)病率方面有著相似性[2]。瘧原蟲(chóng)感染可能對(duì)地方性Burkitt淋巴瘤的發(fā)生發(fā)展起到促進(jìn)作用[3-4],是該腫瘤發(fā)生的主要病因之一[5-6]。瘧原蟲(chóng)能使生發(fā)中心的B淋巴細(xì)胞處于一種長(zhǎng)期的擴(kuò)張狀態(tài),這增加了DNA損傷和MYC癌基因易位的時(shí)間和機(jī)會(huì),最終導(dǎo)致Burkitt淋巴瘤的發(fā)生[7]。另外Eze等[8]也提出,瘧疾感染促進(jìn)了機(jī)體活性氧(reactive oxygen species, ROS)的產(chǎn)生,ROS能激活癌基因,因此瘧原蟲(chóng)可能通過(guò)ROS導(dǎo)致癌癥。由此可知,瘧原蟲(chóng)感染不僅與瘧疾有關(guān),還與腫瘤有著重要的關(guān)系。

流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示,瘧疾對(duì)腫瘤有著雙向調(diào)節(jié)作用。一方面,瘧原蟲(chóng)感染能促進(jìn)Burkitt淋巴瘤的發(fā)生發(fā)展;另一方面,瘧原蟲(chóng)與一些癌癥(如胃癌、乳腺癌、肺癌)的死亡率呈負(fù)相關(guān)[9-10]。而瘧原蟲(chóng)的腫瘤抑制作用似乎更占主導(dǎo),因此對(duì)大多數(shù)腫瘤而言,瘧疾對(duì)機(jī)體起到了保護(hù)作用。格林特里于1981年提出了瘧疾感染可增強(qiáng)宿主的免疫能力這一觀點(diǎn),并表示瘧原蟲(chóng)可作為常規(guī)癌癥治療的輔助手段[11]。目前這一觀點(diǎn)也被科學(xué)家們普遍接受。在感染早期,寄生蟲(chóng)可以刺激機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)性免疫應(yīng)答以增強(qiáng)對(duì)寄生蟲(chóng)的清除作用,但隨著感染的加重,免疫相關(guān)細(xì)胞和分子對(duì)機(jī)體的損害超過(guò)了病原體本身的損害時(shí),機(jī)體便趨于耐受狀態(tài)以免遭受免疫損害,即免疫抑制或免疫耐受。其中免疫細(xì)胞功能受損,自身抗體等多種因素可能也參與其中,其具體機(jī)制尚需探究。寄生蟲(chóng)的免疫逃避和天然免疫系統(tǒng)的抑制作用與癌癥類(lèi)似,其目的都是維持自身在宿主體內(nèi)的長(zhǎng)期生存和生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移。因此,寄生蟲(chóng)很有可能通過(guò)對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)來(lái)表達(dá)其抗腫瘤的作用[12]。瘧原蟲(chóng)作為一種廣為流傳的寄生蟲(chóng),其感染過(guò)程可能通過(guò)未知途徑調(diào)節(jié)腫瘤的免疫反應(yīng),以達(dá)到治療腫瘤的作用。后續(xù)的研究也驗(yàn)證了這一假設(shè)。

有研究將感染了瘧原蟲(chóng)的雞血漿注入到雞RousⅠ型腫瘤個(gè)體中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)雞RousⅠ型腫瘤的生長(zhǎng)明顯受到了抑制[13]。Angsubhakorn等[14]于1986年研究發(fā)現(xiàn),伯氏瘧原蟲(chóng)促進(jìn)黃曲霉毒素B1(AFB1)誘導(dǎo)的大鼠肝臟腫瘤的發(fā)展,提示伯氏瘧原蟲(chóng)是腫瘤發(fā)生的高危因素。但其于1988年的研究結(jié)果顯示,伯氏瘧原蟲(chóng)感染對(duì)AFB1誘導(dǎo)的雄性水牛肝腫瘤的發(fā)展起抑制作用,即伯氏瘧原蟲(chóng)有抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用[15]。我國(guó)作為瘧原蟲(chóng)和腫瘤的高發(fā)地區(qū),也在瘧原蟲(chóng)和腫瘤方面進(jìn)行了大量的研究。薛長(zhǎng)貴等[16]研究發(fā)現(xiàn)瘧原蟲(chóng)感染對(duì)小鼠體內(nèi)腫瘤有明顯的抑制作用。汪本凡等[17]研究也發(fā)現(xiàn)瘧原蟲(chóng)感染可顯著抑制移植性小鼠肝癌的生長(zhǎng)并有效地延長(zhǎng)荷瘤小鼠的平均生存時(shí)間。對(duì)小鼠肺癌模型的研究也有同樣的結(jié)果[18]。因此,瘧原蟲(chóng)很有可能對(duì)腫瘤生長(zhǎng)起到抑制作用,深入研究其機(jī)制將是下一步研究的重點(diǎn)。

2 瘧原蟲(chóng)抑制腫瘤的機(jī)制

史西保[19]對(duì)肺癌的研究結(jié)果顯示,約氏瘧原蟲(chóng)感染能抑制肺癌生長(zhǎng),具體機(jī)制可能與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T,Treg)水平的下調(diào)、腫瘤特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic T-lymphocyte,CTL)對(duì)腫瘤細(xì)胞反應(yīng)性的增強(qiáng)以及腫瘤組織中磷酸化的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子1(pSTAT1)與轉(zhuǎn)錄活化因子1(pSTAT3)比值的升高有關(guān)。肝癌也是我國(guó)高發(fā)癌癥。有研究發(fā)現(xiàn)瘧原蟲(chóng)感染可顯著抑制移植性小鼠肝癌的生長(zhǎng)并有效延長(zhǎng)荷瘤小鼠的平均生存時(shí)間[17]。約氏瘧原蟲(chóng)的環(huán)子孢子蛋白(circumsporozoiteprotein,CSP)可以抑制腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)對(duì)人肝癌細(xì)胞株HepG2核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor kappaB, NF-κB)的活化過(guò)程。NF-κB的持續(xù)活化是腫瘤細(xì)胞存活、增殖和遷移的重要機(jī)制,抑制NF-κB活性則是腫瘤治療的重要策略之一。因此,瘧原蟲(chóng)CSP也可能通過(guò)阻斷NF-κB的活化而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和存活[20]。除此之外,對(duì)腫瘤內(nèi)血管生成的抑制也在抗癌過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。汪本凡等[17]研究發(fā)現(xiàn),瘧原蟲(chóng)可以通過(guò)下調(diào)腫瘤中的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages, TAMs)的浸潤(rùn)和基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloprotein-9, MMP-9)的表達(dá)水平來(lái)發(fā)揮其抑癌作用,其中胰島素樣生長(zhǎng)因子-1/絲裂原活化蛋白激酶/脂酰肌醇-3-激酶 (IGF-1/MAPK/P13-K)信號(hào)途徑可能參與了MMP-9的下調(diào)。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),瘧原蟲(chóng)感染對(duì)腫瘤的抑制主要與固有免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的激活有關(guān)。瘧疾感染可抑制小鼠Lewis肺癌細(xì)胞(lewis lung carcinoma, LLC)的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,明顯延長(zhǎng)荷瘤小鼠的存活時(shí)間[21]。一方面,瘧原蟲(chóng)作為一個(gè)病原體能在感染后快速激活機(jī)體天然免疫系統(tǒng),產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子[干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)和TNF-α等],并活化自然殺傷(natural killer,NK)細(xì)胞以增強(qiáng)其殺傷活性。另一方面,瘧原蟲(chóng)感染誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生局部及全身性的腫瘤特異性免疫反應(yīng),其中包括細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic lymphocyte, CTL)的增殖和CD8+T細(xì)胞活性的增加。因此,瘧原蟲(chóng)感染很有可能通過(guò)激活天然免疫和特異性免疫反應(yīng)來(lái)抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[21-22]。還有研究發(fā)現(xiàn)部分瘧原蟲(chóng)抗原如糖基磷脂酰肌醇(GPI)、微粒子(MP)和血凝素(HZ)等能與免疫細(xì)胞上的Toll樣受體(TLR)-2、TLR-4和TLR-9結(jié)合,繼而誘導(dǎo)天然免疫反應(yīng)和抗原特異性免疫反應(yīng)[23-25]。細(xì)胞外小泡是細(xì)胞分泌的一些蛋白質(zhì)物質(zhì),其不僅參與了正常細(xì)胞的細(xì)胞-細(xì)胞通訊過(guò)程,也在疾病的傳播過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。瘧原蟲(chóng)感染使細(xì)胞的分泌物發(fā)生了變化。瘧原蟲(chóng)感染細(xì)胞產(chǎn)生的胞外體在腫瘤生長(zhǎng)、進(jìn)展和血管生成中發(fā)揮了重要作用。有研究者提取感染小鼠血漿中的胞外體,并將其注射到Lewis肺癌小鼠體內(nèi),發(fā)現(xiàn)肺癌的生長(zhǎng)受到了抑制,這可能與血管內(nèi)皮細(xì)胞中miRNA 16/322/497/17表達(dá)的升高和血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(VEGFR)-2表達(dá)的降低有關(guān)[26]。除此之外,研究還發(fā)現(xiàn)高熱能抑制腫瘤的生長(zhǎng),對(duì)其起到治療作用[27]。而瘧疾作為一種寄生蟲(chóng)感染,在急性期表現(xiàn)出典型的高熱發(fā)作。因此,研究者們提出用瘧原蟲(chóng)的熱療法抑制腫瘤生長(zhǎng)[21]。

3 瘧原蟲(chóng)治療腫瘤的前景

胎盤(pán)是母體內(nèi)胎兒發(fā)育的主要場(chǎng)所。胎盤(pán)生長(zhǎng)和腫瘤生長(zhǎng)有很多的相似之處。首先,他們都能在一個(gè)相對(duì)陌生的場(chǎng)所積極生長(zhǎng)并消耗大量能量;其次,兩種細(xì)胞類(lèi)型都表達(dá)同一種糖分子即硫酸軟骨素(chondroitin sulfate,CS)。眾所周知,在妊娠過(guò)程中孕婦尤其是初孕婦女對(duì)惡性瘧原蟲(chóng)往往呈現(xiàn)急性感染狀態(tài),嚴(yán)重者可能危及孕婦和胎兒的生命[28]。其原因在于,被瘧原蟲(chóng)感染的紅細(xì)胞能表達(dá)具有特殊生物活性和抗原的瘧疾蛋白VAR2CSA(RVAR2),而RVAR2可特異性地與子宮黏膜上的硫酸軟骨素A(chondroitin sulfate A,CSA)結(jié)合[29]。因此,孕婦感染瘧原蟲(chóng)后更易受到損傷。既然腫瘤細(xì)胞也表達(dá)CS,那么RVAR2是否也能特異性結(jié)合腫瘤細(xì)胞呢?研究發(fā)現(xiàn),重組RVAR2對(duì)腫瘤細(xì)胞有特異性靶向作用,能抑制腫瘤細(xì)胞的遷移、侵襲和不依賴(lài)錨定生長(zhǎng)。在腫瘤中,胎盤(pán)樣CS鏈主要與一些癌癥相關(guān)蛋白多糖進(jìn)行連接,比如歸巢細(xì)胞黏附分子(homing cell adhesion molecule,HCAM)和硫酸軟骨素蛋白聚糖-4(chondroitin sulphate proteoglycan-4,CSPG-4)[30-31]。RVAR2與腫瘤細(xì)胞的結(jié)合抑制了細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的相互作用,這主要與Src激酶磷酸化水平的降低有關(guān);另外,高濃度的RVAR2還能抑制腫瘤細(xì)胞中如整合素-β1(integrin-β1)和整合素-α4(integrin-α4)等整合蛋白的表達(dá)[32]。基于RVAR2的特異性靶向作用使得RVAR2蛋白能在體內(nèi)較好的定位腫瘤,這為藥物的靶向作用提供了重要的理論基礎(chǔ)。此外,RVAR2與白喉毒素或與半乳糖苷類(lèi)化合物的結(jié)合還能抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移[29,32]。由此,許多研究者都探討了重組RVAR2蛋白靶向人癌細(xì)胞的可行性,但其療效仍需進(jìn)一步的研究[29]。

CSP是瘧原蟲(chóng)子孢子上的主要表面蛋白,也是子孢子疫苗的重要組成部分[33-34]。研究顯示,重組CSP作為原發(fā)性肝癌基因治療的靶向分子具有一定的潛在應(yīng)用價(jià)值[35]。此外,瘧原蟲(chóng)遺傳減毒子孢子也能抑制小鼠腫瘤細(xì)胞的增殖、腫瘤內(nèi)血管的生成并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡;使小鼠血清中細(xì)胞因子如IFN-γ、白介素-6/12(interleukin-6/12, IL-6/12)和TNF-α水平的明顯升高,并且增加CD8+T細(xì)胞的數(shù)量[36-37]。說(shuō)明瘧原蟲(chóng)遺傳減毒子孢子可能是一種新的治療策略,或能成為一種有效的載體介導(dǎo)肺癌的免疫治療方法。

除此之外,瘧原蟲(chóng)感染還能增強(qiáng)肺癌DNA疫苗的抗腫瘤作用。李欽艷等[38]構(gòu)建了表達(dá)腫瘤相關(guān)抗原MUC1的重組瘧原蟲(chóng),結(jié)果顯示Py17XAZ瘧原蟲(chóng)感染促進(jìn)肺癌DNA疫苗的抗腫瘤作用,增強(qiáng)機(jī)體的特異性抗腫瘤免疫反應(yīng)。其他實(shí)驗(yàn)研究也發(fā)現(xiàn)瘧原蟲(chóng)感染可增強(qiáng)肺癌DNA疫苗pcDNA3.1-hMUC1的免疫應(yīng)答,并產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤作用[21-22]。

4 結(jié)語(yǔ)

瘧原蟲(chóng)治療腫瘤是腫瘤治療領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前,陳小平研究員團(tuán)隊(duì)與鐘南山院士團(tuán)隊(duì)等已經(jīng)合作開(kāi)展了瘧原蟲(chóng)免疫療法治療晚期實(shí)體腫瘤的臨床實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示,在最初的10例患者中,5例有效,其中2例(1例肺癌,1例前列腺癌)可能已經(jīng)被治愈,但具體結(jié)果仍需大量的臨床資料和實(shí)踐證明。雖然很多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)表明瘧原蟲(chóng)感染能夠抑制腫瘤的生長(zhǎng)過(guò)程,但將其運(yùn)用到人體中仍然有很多問(wèn)題需要解決。在對(duì)成人實(shí)體瘤合并瘧原蟲(chóng)感染患者抗腫瘤治療的回顧性分析發(fā)現(xiàn),瘧疾可導(dǎo)致多種并發(fā)癥,并延誤治療過(guò)程[39]。這與預(yù)期存在著差別。此外,瘧原蟲(chóng)免疫療法仍存在很多疑問(wèn)，比如,瘧原蟲(chóng)免疫療法的適應(yīng)腫瘤類(lèi)別,適用于哪種分期的腫瘤,瘧原蟲(chóng)的注射劑量,注射瘧原蟲(chóng)產(chǎn)生的不良反應(yīng)及處理辦法,這些都是目前急需解決的問(wèn)題,需要科學(xué)家們進(jìn)一步研究。