寄生蟲的抗腫瘤效應(yīng)及其免疫機(jī)制

傅昌芳,儲(chǔ)宣寧,操治國

機(jī)體的免疫系統(tǒng)時(shí)刻發(fā)揮著免疫監(jiān)視、免疫自穩(wěn)以及免疫防御作用，可抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展甚至殺死腫瘤。對于健康人來說，免疫系統(tǒng)足夠強(qiáng)大，可及時(shí)清除腫瘤細(xì)胞，而免疫低下的人，卻不能及時(shí)有效地識(shí)別、殺滅腫瘤細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞無限增殖，致使免疫系統(tǒng)進(jìn)一步遭受破壞。

腫瘤的免疫治療就是借助分子生物學(xué)技術(shù)和細(xì)胞工程技術(shù)，提高腫瘤細(xì)胞表面抗原的免疫原性，給機(jī)體補(bǔ)充足夠數(shù)量功能正常的免疫細(xì)胞和相關(guān)免疫效應(yīng)分子，進(jìn)而激發(fā)和增強(qiáng)機(jī)體對腫瘤的免疫應(yīng)答，提高腫瘤細(xì)胞對抗腫瘤機(jī)制的敏感性，在體內(nèi)、外誘導(dǎo)抗腫瘤細(xì)胞特異性和非特異性效應(yīng)細(xì)胞和分子，最終達(dá)到清除腫瘤細(xì)胞的目的。

腫瘤的生物免疫療法是臨床上的一種新型且具有顯著療效的腫瘤治療模式，是一種激活人體自身免疫對抗腫瘤的新型治療方法，是繼手術(shù)、放療和化療之后的第四大腫瘤治療技術(shù)。近年來，利用寄生蟲作為抗原誘導(dǎo)機(jī)體自身發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)已逐漸成為研究熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，給荷瘤動(dòng)物模型注射相當(dāng)劑量的寄生蟲抗原后，相關(guān)免疫系統(tǒng)功能增強(qiáng)，抗腫瘤活性增加[1]。這為臨床腫瘤的治療提供了新的思路。

1機(jī)體抗腫瘤的免疫基礎(chǔ)

人體免疫系統(tǒng)是機(jī)體防御外來病原菌感染的重要防線，寄生蟲誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng)的相關(guān)免疫基礎(chǔ)主要包括:①免疫器官:如骨髓、胸腺、脾臟、淋巴結(jié)等；②免疫細(xì)胞:如淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等；③免疫分子:如腫瘤壞死因子、干擾素、白細(xì)胞介素等。按照免疫途徑又可劃分為體液免疫和細(xì)胞免疫，在寄生蟲抗腫瘤防御進(jìn)程中，細(xì)胞免疫發(fā)揮主要作用。

1.1免疫器官免疫器官是以淋巴組織為主的器官。按其功能不同分為中樞性免疫器官和外周免疫器官。中樞免疫器官是免疫細(xì)胞發(fā)生、分化和成熟的場所，在人和哺乳類動(dòng)物主要是胸腺和骨髓。外周免疫器官是成熟T 細(xì)胞和B細(xì)胞定居的場所，也是這些細(xì)胞在抗原刺激下發(fā)生免疫應(yīng)答的部位。外周免疫器官包括淋巴結(jié)、脾臟、黏膜相關(guān)淋巴組織等。

將Balb/c模型鼠胸腺摘除的第5周后，發(fā)現(xiàn)小鼠血清性激素促卵泡激素(follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH)、促黃體素(luteinizing hormone，LH)等出現(xiàn)不同程度的升高或降低。并且炎癥細(xì)胞因子轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGFβ)和白細(xì)胞介素4(interleukin 4，IL-4)的水平降低，干擾素γ(interferon-γ，IFN-γ)和白細(xì)胞介素-21(interleukin-21，IL-21)的水平升高。另外在第5周后小鼠的脾臟、腹股溝淋巴結(jié)以及腹主動(dòng)脈旁淋巴結(jié)中的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Regulatory cells，Tregs)水平升高[2]。

對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期胃癌患者進(jìn)行全胃切除術(shù)24周后，保留脾臟的患者外周血自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK cell)活性及淋巴細(xì)胞產(chǎn)生IL-2的水平明顯高于脾切除患者[3]。將晚期食管癌患者的脾切除后，亦在術(shù)后6 月發(fā)現(xiàn)患者體內(nèi)的IgG、IgA、IgM、CD3、CD4以及CD4/CD8均低于脾保留患者[4]。

1.2免疫細(xì)胞當(dāng)腫瘤特異性抗原在體內(nèi)被降解為小分子片段時(shí)，可被主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex，MHC)識(shí)別并呈遞給T細(xì)胞。CD8+T 細(xì)胞是殺傷性T 淋巴細(xì)胞，可以識(shí)別MHCⅠ類分子遞呈的內(nèi)源性抗原，發(fā)揮細(xì)胞毒作用，特異性直接殺傷靶細(xì)胞[5]。CD4+T 細(xì)胞是輔助性T 淋巴細(xì)胞，在MHCⅡ類分子呈遞的抗原及協(xié)同刺激因子的聯(lián)合作用下活化，再分泌IL-2 等多種細(xì)胞因子增強(qiáng)抗原特異性及CD8+細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞(cytotoxic lymphocyte，CTL)的殺傷作用，另外還能增強(qiáng)吞噬細(xì)胞介導(dǎo)的抗感染作用和B細(xì)胞介導(dǎo)的體液免疫應(yīng)答[6]。

NK細(xì)胞的殺傷機(jī)制無特異性和MHC限制性，是機(jī)體發(fā)揮抗腫瘤的重要免疫應(yīng)答機(jī)制。NK 細(xì)胞的殺傷機(jī)制主要受膜表面活化性受體和抑制性受體的調(diào)控[3]。NK細(xì)胞的殺傷機(jī)制主要包括穿孔素/顆粒酶途徑、Fas/FasL 途徑、TNF-α途徑以及抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(antibody dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC)[7，8]。

樹突狀細(xì)胞(dendritic cells，DC)是機(jī)體內(nèi)重要的抗原提呈細(xì)胞，它并不直接殺傷腫瘤細(xì)胞，而是通過分泌多種協(xié)同刺激因子活化T 細(xì)胞，繼而發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。DC細(xì)胞識(shí)別腫瘤抗原分子后，活化非特異性細(xì)胞并使其聚集。此外，DC細(xì)胞攝取腫瘤抗原并提呈給T 細(xì)胞，刺激特異性T 細(xì)胞增殖活化，最后活化的T 細(xì)胞遷移至腫瘤部位并殺死腫瘤細(xì)胞[9]。

1.3免疫因子腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)主要由活化的單核/巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，能抑制腫瘤細(xì)胞的生長，是機(jī)體重要的炎癥因子。將TNF注射入黑色素瘤小鼠體內(nèi)，可顯著抑制腫瘤細(xì)胞的生長，并顯著改變腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移模式，而且還可抑制腫瘤血管的生成。體外實(shí)驗(yàn)研究表明，TNF對黑色素瘤細(xì)胞有直接的毒性作用，加入TNF的腫瘤細(xì)胞發(fā)生核破裂的概率增加[10]。TNF還可通過級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase)家族，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡[11]。

干擾素(interferon，IFN)可抑制細(xì)胞分裂，對正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞均有明顯的抑制作用，對迅速分裂細(xì)胞的抑制作用尤為明顯。IFN通過抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、改變腫瘤細(xì)胞表面性能、誘發(fā)新的抗原等途徑，從而避免腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸；還可以通過免疫調(diào)節(jié)作用，增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤能力，如激活巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)NK細(xì)胞的功能等[12]。

白細(xì)胞介素(interleukin，IL)是由多種細(xì)胞產(chǎn)生并作用于多種細(xì)胞的一類細(xì)胞因子，在機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用?；罨腃D4+T 細(xì)胞通過自身分泌產(chǎn)生大量的IL-2維持T 細(xì)胞的增殖分化；接受了預(yù)刺激信號(hào)的CD8+T 細(xì)胞在IL-2的作用下可活化為細(xì)胞毒性T 細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒作用[13]。IL-12是一種多活性細(xì)胞因子，在調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、先天抗感染和獲得性免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要作用。它能誘導(dǎo)其他細(xì)胞因子聯(lián)合應(yīng)對腫瘤細(xì)胞，發(fā)揮細(xì)胞毒作用。另外，IL-12 可以誘導(dǎo)初始T(naive T，Tn)細(xì)胞分化為Th1細(xì)胞，并刺激Th1細(xì)胞的分化和增殖，從而在細(xì)胞免疫中發(fā)揮重要作用[14]。

2寄生蟲抗腫瘤的作用及相關(guān)免疫機(jī)制

寄生蟲是指寄居在別的生物(即宿主)體內(nèi)或體外的一類生物，它們利用宿主作為食物的來源以及生長發(fā)育和繁殖的場所。寄生蟲可作為病原體引起寄生蟲病，也可作為媒介傳播疾病。當(dāng)機(jī)體不能有效清除寄生蟲時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致宿主發(fā)生寄生蟲感染。然而，多項(xiàng)研究表明，機(jī)體在感染某些寄生蟲后，免疫系統(tǒng)功能得到增強(qiáng)，且這一理論機(jī)制已在多種動(dòng)物細(xì)胞模型中得到證實(shí)[1]。

2.1弓形蟲抗腫瘤相關(guān)免疫機(jī)制弓形蟲(Toxoplasmagondii)是胞內(nèi)寄生蟲，可寄生在宿主全身各部位，通過反復(fù)在感染的有核細(xì)胞中增殖導(dǎo)致大量宿主細(xì)胞破壞，導(dǎo)致宿主發(fā)生弓形蟲病。實(shí)驗(yàn)表明，減毒弓形蟲或弓形蟲抗原對黑色素瘤、胰腺癌、結(jié)腸癌、卵巢癌等多種腫瘤具有很好的抑制作用[1]。有學(xué)者用弓形蟲感染黑色素瘤小鼠后發(fā)現(xiàn)，感染組的腫瘤體積顯著小于未感染組的腫瘤體積，且兩組間的成瘤率亦存在顯著性差異[15](表1)；此外，該研究還證實(shí)感染組的小鼠可抑制腫瘤血管的生成，從而促進(jìn)B16細(xì)胞的凋亡。小鼠感染致弱株弓形蟲后，其體內(nèi)黑色素瘤的生長得到抑制，且小鼠脾臟細(xì)胞CD3、CD4、CD8、CD4/CD8的表達(dá)均顯著增加，NK 細(xì)胞的殺細(xì)胞活性也得到增強(qiáng)[16]。在小鼠感染弓形蟲早期，脾淋巴細(xì)胞會(huì)迅速增殖，NK細(xì)胞的殺傷活性增強(qiáng)，且血液中TNF的含量顯著性升高[17]。Sanders等在使用減毒弓形蟲活疫苗治療播散性胰腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，弓形蟲減毒疫苗可增強(qiáng)CD4+CTL 細(xì)胞殺傷活性和胰腺腫瘤細(xì)胞特異性，從而達(dá)到增強(qiáng)免疫的作用[18]，相關(guān)研究在小鼠結(jié)腸癌模型中得到相似結(jié)果[19]。另外，弓形蟲的分泌物也可作為相關(guān)抗原誘導(dǎo)IFN-γ、TNF-α、IL-2等分泌[20]，發(fā)揮抗腫瘤作用。

2.2旋毛蟲抗腫瘤相關(guān)免疫機(jī)制旋毛蟲(Trichinellaspiralis)的成蟲和幼蟲分別寄生于同一宿主的小腸和骨骼肌細(xì)胞內(nèi)，幼蟲是主要致病階段。宿主食入含有活幼蟲囊包的肉類后，幼蟲在小腸內(nèi)脫囊并發(fā)育為成蟲。雌性成蟲在小腸內(nèi)產(chǎn)出幼蟲，新生幼蟲侵入局部淋巴管或小靜脈，隨淋巴和血流循環(huán)到達(dá)各組織、器官或體腔，但只有到達(dá)骨骼肌的幼蟲才能進(jìn)一步發(fā)育。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，旋毛蟲感染可誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生抗腫瘤的免疫反應(yīng)。利用旋毛蟲感染荷瘤小鼠時(shí)發(fā)現(xiàn)，旋毛蟲對小鼠體內(nèi)的MCF-7乳腺癌細(xì)胞的增長具有明顯的抑制作用。相比對照組，感染組小鼠腫瘤的重量及體積明顯減小，抑瘤效果較顯著，且小鼠體內(nèi)的CD3和CD4/CD8均增高[21](表1)。相同研究結(jié)果在荷肝癌HeLp-6細(xì)胞和肺癌A549細(xì)胞的小鼠模型中得到證實(shí)[22，23](表1)。此外，在小鼠黑色素瘤模型中，旋毛蟲感染可以通過減少趨化因子C-X-C motif chemokine 9(CXCL9)、C-X-C motif chemokine 9(CXCL10)的產(chǎn)生從而抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移[24]。

2.3瘧原蟲抗腫瘤相關(guān)免疫機(jī)制瘧原蟲(Plasmodium)種類繁多，其中能感染人體的目前認(rèn)為有5種，即間日瘧原蟲、惡性瘧原蟲、三日瘧原蟲、卵形瘧原蟲和諾氏瘧原蟲。瘧原蟲感染機(jī)體后主要寄生在宿主的肝臟和紅細(xì)胞中，致使機(jī)體出現(xiàn)寒熱交替的癥狀。向荷瘤小鼠體內(nèi)注射瘧原蟲后，可從小鼠血漿中提取出顯著降低肺癌細(xì)胞生長的外泌體。當(dāng)將分離的外泌體與內(nèi)皮細(xì)胞共同培養(yǎng)時(shí)，可觀察到內(nèi)皮細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長因子受體(Recombinant Human Vascular Endothelial Growth Factor receptor-2，VEGFR2)的表達(dá)和遷移顯著降低。與對照組小鼠相比，從感染瘧原蟲的小鼠血漿中提取的外泌體中檢測到高水平的微小RNA(MicroRNA，miRNA)主要在基因組的基因間區(qū)域編碼，在基因功能調(diào)控中有重要作用，可以靶向到相同信號(hào)通路中的多種基因，調(diào)控宿主的免疫應(yīng)答反應(yīng)。內(nèi)皮細(xì)胞中miRNA的過表達(dá)與VEGFR2 的表達(dá)降低，腫瘤血管的生成得到抑制(表1)，致使肺癌細(xì)胞的生長得到抑制，荷瘤小鼠生存期得到延長[25]。

表1寄生蟲感染后的抑瘤效果

利用一系列生物技術(shù)對感染瘧疾小鼠的NK 細(xì)胞的細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子進(jìn)行測定，可以證明瘧疾感染誘導(dǎo)的抗腫瘤作用為小鼠提供了一個(gè)強(qiáng)有力的抗腫瘤先天免疫反應(yīng)，包括分泌IFN-γ、TNF-α和激活NK 細(xì)胞以及自適應(yīng)抗腫瘤免疫力增加、腫瘤特異性T 細(xì)胞增殖和細(xì)胞溶解的CD8+T 細(xì)胞的活性增加[26]。用減毒瘧原蟲感染荷瘤小鼠，可以在小鼠體內(nèi)檢測到強(qiáng)烈的CD4/CD8+T 淋巴細(xì)胞免疫反應(yīng)[27]。另外，感染寄生蟲的荷瘤小鼠產(chǎn)生了長期有效的腫瘤特異性免疫反應(yīng)[28]，降低了腫瘤免疫逃逸的機(jī)率。

2.4其他寄生蟲抗腫瘤的作用及其相關(guān)免疫機(jī)制棘阿米巴滋養(yǎng)體(Acanthamoebatrophozoites)可從損傷性皮膚及角膜侵入機(jī)體，引起機(jī)體相關(guān)免疫反應(yīng)。將棘阿米巴滋養(yǎng)體抗原注射入荷子宮瘤Hela細(xì)胞的小鼠體中[29]，小鼠體內(nèi)的Hela 細(xì)胞發(fā)生凋亡，經(jīng)檢測，可能是因?yàn)轶w內(nèi)細(xì)胞毒性增強(qiáng)所致。相同的研究結(jié)果在黑色素瘤小鼠體中亦可觀察到[29]，但具體作用機(jī)制仍需進(jìn)一步研究?？菔襄F蟲(Trypanosomacruzi)又稱克氏錐蟲、美洲錐蟲，屬人體糞源性錐蟲，是恰加斯病的病原體。流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示枯氏錐蟲感染者結(jié)腸癌發(fā)病率較低，而動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證實(shí)感染枯氏錐蟲的小鼠可產(chǎn)生針對結(jié)腸癌的保護(hù)作用。克氏錐蟲感染小鼠后，蟲體表達(dá)的鈣網(wǎng)蛋白可直接與腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞相互作用，抑制其增殖、遷移和新生毛細(xì)血管的形成，也可直接抑制腫瘤細(xì)胞的生長[31]。細(xì)粒棘球絳蟲(Echinococcusgranulosus)成蟲寄生于犬科動(dòng)物，幼蟲(棘球蚴)主要寄生于羊、牛、駱駝等偶蹄類動(dòng)物，偶可感染人體。有調(diào)查表明，感染棘球蚴的患者其癌癥患病率顯著降低，提示人體感染細(xì)粒棘球絳蟲后可能會(huì)產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng)[32]。上述推測在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步得到證實(shí)。用人類棘球蚴囊液疫苗接種小鼠后，發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生抗腫瘤免疫應(yīng)答；此外，用該疫苗治療小鼠結(jié)腸腫瘤時(shí)，也可產(chǎn)生一定療效[33]。研究表明，棘球蚴的囊液、囊內(nèi)細(xì)胞以及蟲體分泌物中有一種粘蛋白型O-聚糖的抗原，而這種抗原在腫瘤細(xì)胞表面也能表達(dá)，棘球蚴可能通過該抗原誘導(dǎo)宿主免疫反應(yīng)從而對腫瘤細(xì)胞進(jìn)行殺傷。

3總結(jié)及展望

近年來，腫瘤發(fā)病率及死亡率正逐年攀升，其中肺癌、結(jié)直腸癌、胃癌以及肝癌的死亡率位居前四位，尋找新的抗腫瘤方法迫在眉睫。目前，利用寄生蟲感染或注射寄生蟲抗原來誘導(dǎo)抗腫瘤免疫效應(yīng)的研究，國內(nèi)外已有較多報(bào)道，并且取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但以往研究主要局限于動(dòng)物模型中，缺乏相關(guān)的臨床實(shí)驗(yàn)證據(jù)。寄生蟲感染在臨床上抗腫瘤效果如何?在利用寄生蟲感染抗腫瘤的同時(shí)，如何規(guī)避寄生蟲感染引起的免疫損害?寄生蟲相關(guān)抗原應(yīng)用于人體后，是否存在潛在風(fēng)險(xiǎn)?這些問題值得進(jìn)一步深入研究。