蠕蟲感染及其產(chǎn)物對過敏性疾病作用機(jī)制的研究進(jìn)展①

王昕蕊 宋伊寧 于銘川 宋偉宜 龐長明 孫樹民（內(nèi)蒙古民族大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，通遼028000）

蠕蟲（Helminth）是一類多細(xì)胞、無脊椎的真核寄生蟲。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界超過15億人因土壤傳播感染寄生性蠕蟲，流行范圍主要集中在熱帶和亞熱帶地區(qū)，以發(fā)展中和不發(fā)達(dá)國家感染數(shù)量居多［1］。其主要原因?yàn)檫@些地區(qū)飲用水安全無法保障、自然條件和衛(wèi)生條件差等因素導(dǎo)致這類蟲體更易侵入人體。自GREENWOOD［2］首次提出免疫性疾病與環(huán)境因素有關(guān)這一觀點(diǎn)以來，STRACHAN［3］闡述了“衛(wèi)生假說（hygiene hypothesis）”理論，其理論表明隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，家庭更注重衛(wèi)生健康，少年兒童因寄生蟲侵入的機(jī)會減少，而其他病原微生物感染機(jī)會無變化或增多，進(jìn)而由寄生蟲刺激宿主的免疫應(yīng)答減少或喪失，導(dǎo)致自身免疫性疾病的發(fā)病率升高，這類疾病顯著的特點(diǎn)為機(jī)體免疫呈Th1型免疫反應(yīng)。然而，慢性蠕蟲感染可引起機(jī)體產(chǎn)生典型的Th2型免疫反應(yīng)，可抑制過高的Th1型免疫應(yīng)答，從而調(diào)節(jié)Th1/Th2型免疫反應(yīng)達(dá)到平衡，控制疾病的發(fā)展。過敏性疾病作為自身免疫性疾的病典型代表，同樣誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生Th1型免疫反應(yīng)［4］，本文對過敏性疾病的流行、治療瓶頸和免疫調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行了闡述，為過敏性疾病治療提供理論依據(jù)。

1 過敏性疾病流行與治療瓶頸

1.1 過敏性疾病的流行 隨著環(huán)境因素不斷變化，過敏性疾病的人數(shù)呈逐年上升趨勢，患者表現(xiàn)出皮炎、腸炎、鼻炎和哮喘等癥狀，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致休克，影響患者的正常生活。其中過敏性哮喘（allergic asthma，AS）和過敏性鼻炎（allergic rhinitis，AR）都是常見的呼吸系統(tǒng)疾病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球約有3億人患有支氣管哮喘，其中2/3為過敏性哮喘，4億人患有過敏性鼻炎［5-6］。2000年我國城市0～14歲哮喘兒 童 患 病 率 為1.54%［7］，2010年 患 病 率 增 加 至3.02%［8］。2010～2011年，通過隨機(jī)抽樣方法對我國8個省市14歲以上哮喘患者情況進(jìn)行流行病學(xué)調(diào)查，哮喘發(fā)病概率為1.24%，并且呈上升趨勢［9］。2005～2010年的一項(xiàng)過敏性鼻炎流行病學(xué)調(diào)查顯示，全國65%患者為輕度過敏性鼻炎，35%為中度重度過敏性鼻炎，其中成年人患病率為17.7%。從流行地區(qū)來看，患病率最高為23%（上海），最低為9.8%（成都）［10］。2008年，抽樣調(diào)查我國西部4個地區(qū)過敏性鼻炎患者，結(jié)果顯示，總患病率為34.31%，其中患病率最高為37.90%（烏魯木齊），最低為30.32%（南寧）［11］。

1.2 過敏性疾病的治療瓶頸 臨床上常用皮質(zhì)類固醇治療哮喘，糖皮質(zhì)激素和抗組胺藥物治療過敏性鼻炎。盡管皮質(zhì)類固醇和抗炎藥物是解決該病的重要藥品，但兩種藥物的共同缺陷為僅緩解病情，不能徹底治愈疾?。?2］。另外，這類藥物如長期使用會造成患者機(jī)體損傷，還有影響兒童生長發(fā)育的副作用，即使停藥后也可能導(dǎo)致該疾病的復(fù)發(fā)。吸入性糖皮質(zhì)激素（inhaled corticosteroid，ICS）治療兒童哮喘的研究顯示，停用ICS后出現(xiàn)哮喘復(fù)發(fā)的概率為61.54%，僅在應(yīng)用療程較長時(shí)，復(fù)發(fā)率才會有所降低［13］。STERN等［14］闡述，如果一年內(nèi)ICS使用量減少25%，與哮喘相關(guān)疾病出現(xiàn)惡化的風(fēng)險(xiǎn)就會增加10%，而多劑量或藥物數(shù)量的增加會降低患者服藥依從性。眾所周知，哮喘的反復(fù)發(fā)作會導(dǎo)致氣道重塑，出現(xiàn)一種不可逆的呼吸受限現(xiàn)象，導(dǎo)致哮喘患者最終發(fā)展成慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）。對患有鼻炎的兒童長期使用激素類藥物，會引發(fā)鼻部發(fā)干、鼻黏膜對刺激的敏感性增加等現(xiàn)象。特異性免疫治療（specific immunity，SIT）是一種針對機(jī)體特定病原體的治療方法，可通過刺激調(diào)節(jié)型T細(xì)胞分泌，調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡，降低IL-4、升高IL-10和IFN-γ從而對患者進(jìn)行脫敏治療，但注射劑量的不確定性會導(dǎo)致注射部位出現(xiàn)局部瘙癢或紅斑。KAMINUMA等［15］經(jīng)舌下特異性免疫治療（sublingual immunotherapy，SLIT）后過敏癥狀有所緩解，但該治療方法需要逐漸增加藥物劑量，而長期應(yīng)用患者會產(chǎn)生較強(qiáng)耐受性。此外，治療醫(yī)師需要具備較強(qiáng)的專業(yè)臨床知識，根據(jù)患者過敏程度確定注射濃度和劑量，同時(shí)還需要治療醫(yī)師根據(jù)患者對治療藥物的反應(yīng)程度相結(jié)合，從而達(dá)到治療過敏性疾病的最佳效果。

2 蠕蟲感染宿主誘導(dǎo)的免疫學(xué)機(jī)制

2.1 蠕蟲感染誘導(dǎo)細(xì)胞免疫及其作用機(jī)制 據(jù)報(bào)道，多種蠕蟲感染均可誘發(fā)顯著的Th2型免疫反應(yīng)，但在感染早期階段以Th1型細(xì)胞應(yīng)答為主，代表性細(xì)胞因子為IL-2、干擾素（IFN）-γ和腫瘤壞死因子（TNF），這些細(xì)胞因子在細(xì)胞免疫和遲發(fā)性過敏反應(yīng)發(fā)生的過程中起主要作用，這一反應(yīng)可以保護(hù)宿主免受寄生蟲的侵襲［16］。小鼠感染曼氏血吸蟲后，IL-4、IL-10、IL-13均呈上升趨勢，而IFN-γ數(shù)量非常低，一般在檢測下限附近［17］；小鼠在感染衛(wèi)氏并殖吸蟲后，IL-4水平3 d達(dá)到高峰并一直持續(xù)較高水平至14 d，28 d后緩慢下降，而IFN-γ僅在感染后7 d數(shù)量增多，14 d開始數(shù)量迅速減少，42 d后不再產(chǎn)生［18］。由此可見，蠕蟲感染引起機(jī)體產(chǎn)生典型的Th2型免疫反應(yīng)已是不爭的事實(shí)。

在Ⅱ型免疫應(yīng)答過程中，受損的上皮細(xì)胞會產(chǎn)生警報(bào)并釋放一些細(xì)胞因子，其中包括IL-25、IL-33和TSLP，這些因子具有刺激Ⅱ型固有淋巴細(xì)胞（ILC2）參與早期炎癥反應(yīng)的作用［19］。ILC2是由Ⅱ型細(xì)胞因子產(chǎn)生的固有淋巴細(xì)胞（ILCs），具有產(chǎn)生IL-3、IL-6、IL-8、IL-9和IL-21等促炎細(xì)胞因子的能力，在免疫調(diào)節(jié)和組織修復(fù)中發(fā)揮著重要作用［20-22］。其中IL-9是一種Th2細(xì)胞衍生的細(xì)胞因子，可作為腸道感染早期診斷標(biāo)志，通過刺激感染旋毛蟲小鼠的空腸，增加其收縮能力，加快旋毛蟲排出宿主體外，這些作用與刺激脾細(xì)胞中IL-4和IL-13產(chǎn)生有較大關(guān)系［23］。由Th2細(xì)胞因子介導(dǎo)的肌肉收縮作用因感染線蟲不同而不同，IL-4和IL-3是兩種引起旋毛蟲感染后肌肉過度收縮所必需的細(xì)胞因子，IL-9是對旋毛蟲感染產(chǎn)生最佳反應(yīng)所必需的細(xì)胞因子。在這兩種情況下，IL-9水平均會升高并加速蠕蟲清除。IL-25由Th2細(xì)胞產(chǎn)生，可刺激ILC2產(chǎn)生2型細(xì)胞因子，誘導(dǎo)自然殺傷T細(xì)胞（iNKT）在T細(xì)胞受體（TCR）作用下產(chǎn)生大量IL-4，也可通過激活I(lǐng)LC2生成IL-13［24］。IL-4可促進(jìn)Th2細(xì)胞分化，誘導(dǎo)IgG1產(chǎn)生并增強(qiáng)Th2細(xì)胞因子在炎癥反應(yīng)中的作用，一般作為驅(qū)逐蠕蟲的細(xì)胞因子，在感染后期促進(jìn)成年蠕蟲排出［25］。IL-13通過促進(jìn)B細(xì)胞增殖與分化，產(chǎn)生抑制性細(xì)胞因子或抗體，作用于其他免疫細(xì)胞，減輕炎癥反應(yīng)。二者通過刺激腸神經(jīng)和替代性的活化巨噬細(xì)胞（AAMφ）來增加平滑肌高收縮性，加速蠕蟲排出。AAMφ雖然不直接參加殺傷寄生蟲，但可負(fù)反饋調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和Th1細(xì)胞生成，從而達(dá)到保護(hù)宿主的目的［26-28］。

IL-33主要功能是在組織損傷時(shí)作為釋放警報(bào)信號的細(xì)胞因子，通過刺激嗜酸性粒細(xì)胞的產(chǎn)生，介導(dǎo)Th2型免疫反應(yīng)，直接作用于炎癥位點(diǎn)，維持組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)，在過敏性、感染性和慢性炎癥性疾病和修復(fù)組織損傷方面具有重要作用［29］。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）通過免疫應(yīng)答干擾蠕蟲生存，減弱蠕蟲活性，以減緩慢性炎癥性疾病進(jìn)程［30-32］。IL-10是Treg和B細(xì)胞亞群的主要產(chǎn)物，在蠕蟲肌肉感染早期限制炎癥反應(yīng)，而對于慢性肌肉感染沒有明顯作用［33］。如果小鼠體內(nèi)缺乏T細(xì)胞與B細(xì)胞會誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生大量的嗜酸性粒細(xì)胞，這一現(xiàn)象說明先天性免疫系統(tǒng)反應(yīng)與過敏性反應(yīng)存在相互作用［34］。嗜酸性粒細(xì)胞表面Fc受體與蠕蟲表面的抗原結(jié)合后，可一定程度抑制蠕蟲寄生，對宿主起到防御作用；也可能被蠕蟲感染后的抗原激活，從而參與組織炎癥反應(yīng)［35］。

TSLP是一種IL-7樣細(xì)胞因子，參與樹突狀細(xì)胞（DC）誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞增殖過程，進(jìn)一步分化為Th1/Th2型效應(yīng)細(xì)胞，其主要通過限制1型反應(yīng)間接促進(jìn)2型免疫反應(yīng)的發(fā)生［36-37］。DC是一類具有組織相容性復(fù)合物（MHC）Ⅰ類和Ⅱ類抗原的呈遞分子，機(jī)體通過抗原非依賴性機(jī)制自發(fā)聚集T細(xì)胞，刺激CD4和CD8 T細(xì)胞，更有效地識別抗原［38］。在宿主感染蠕蟲過程中，DC可識別蠕蟲排泄產(chǎn)物刺激機(jī)體產(chǎn)生Th2型免疫反應(yīng)，誘導(dǎo)Th2型細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，產(chǎn)生特異性抗體IgG1和IgE，IgE可激活嗜堿性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞，刺激巨噬細(xì)胞釋放出不同的細(xì)胞因子減緩Th2型免疫反應(yīng)，這種反應(yīng)既保持蠕蟲活力又不損傷宿主，從而達(dá)到機(jī)體的平衡。

2.2 蠕蟲感染誘導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)作用及其機(jī)制

2.2.1 排泄-分泌產(chǎn)物ES-62寄生蟲侵入宿主體內(nèi)會誘導(dǎo)其產(chǎn)生高度的免疫抑制，這種抑制作用與蟲體產(chǎn)生ES抗原有密切關(guān)系。其中ES-62是由魏氏棘唇線蟲（dipetalonema viteae）分泌的一種糖蛋白，可以選擇性阻斷B細(xì)胞受體（BCR）并降低T細(xì)胞受體（TCR）信號的敏感度，從而抑制T、B細(xì)胞的增殖，TNF-α的產(chǎn)生和Th1型免疫反應(yīng)［39］。也可以通過降解蛋白激酶C（PKC）-α抑制骨髓來源的肥大細(xì)胞控制促炎因子的釋放，介導(dǎo)部分脫敏作用。RZEPECKA等［40］從ES-62磷酰膽堿小分子類似物（SMAS）文庫中篩選出兩個名為11a和12b的化合物，可誘導(dǎo)Th2反應(yīng)相關(guān)的氣道炎癥和嗜酸性粒細(xì)胞的浸潤，為治療過敏性哮喘提供新的治療思路。

2.2.2 曼氏血吸蟲趨化因子結(jié)合蛋白（SmCKBP）SmCKBP是曼氏血吸蟲蟲卵分泌物中發(fā)現(xiàn)的一種趨化因子結(jié)合蛋白，也是第一個由致病寄生蟲編碼的蛋白［41］。主要通過結(jié)合趨化因子（如CCL2、CCL3、CCL5以及CXCL8等）阻斷其與相應(yīng)受體之間的作用，以達(dá)到抑制炎癥的效果。其中與CXCL8結(jié)合最為明顯，因?yàn)樵诼涎x排卵過程中，會誘發(fā)寄生蟲卵周圍組織產(chǎn)生肉芽腫性炎，而SmCKBP的主要作用是調(diào)節(jié)蟲卵肉芽腫大小和數(shù)量，從而阻斷CXCL8誘導(dǎo)的嗜酸性粒細(xì)胞遷移和浸潤。有研究報(bào)道也表明該分子在小鼠接觸性超敏反應(yīng)和CXCL8誘導(dǎo)的急性肺炎模型中也表現(xiàn)出潛在的治療作用［42］。

2.2.3 細(xì)胞外囊泡（EVs）EVs由外泌體（exosome）和微泡（microvesicles）組成，不僅僅是代謝產(chǎn)物的載體，還可以作為一種細(xì)胞間信號傳導(dǎo)的介質(zhì)。在20世紀(jì)90年代中期，發(fā)現(xiàn)外泌體具有免疫調(diào)節(jié)功能，可作為抗腫瘤免疫應(yīng)答的載體。微泡在血液凝固中發(fā)揮重要功能，但最近研究發(fā)現(xiàn)其可以作為細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號分子參與信號通路調(diào)節(jié)。但不同寄生蟲的EVs與宿主之間的相互作用具有一定的特異性。據(jù)報(bào)道，蠕蟲EVs可以抑制免疫反應(yīng)，產(chǎn)生一種利于寄生蟲長期生存的具有調(diào)節(jié)性的免疫狀態(tài)，例如多型螺旋線蟲的可溶性蛋白和外泌體結(jié)合恢復(fù)了寄生蟲在早期對IL-33釋放的抑制，從而阻斷過敏反應(yīng)［43］。

3 蠕蟲感染對過敏性疾病的作用

3.1 過敏性哮喘 現(xiàn)有多個研究報(bào)道了慢性蠕蟲感染對過敏性疾病的抑制作用。蠕蟲的幼蟲產(chǎn)物可通過抑制5-脂氧合酶途徑，誘導(dǎo)環(huán)氧合酶（COX）途徑，觸發(fā)二十烷類轉(zhuǎn)移，抑制炎癥反應(yīng)，對過敏性哮喘具有治療作用［44］。旋毛蟲誘導(dǎo)的M2巨噬細(xì)胞可減輕OVA誘導(dǎo)的過敏性氣道炎癥的癥狀［45］。日本血吸蟲蟲卵抗原SEA通過誘導(dǎo)CD4+、CD25+T細(xì)胞產(chǎn)生IL-10，減輕氣道炎癥［46］。隨后，陳苓苓等［47］研究表明感染日本血吸蟲的小鼠通過DC間接調(diào)控CD4＋T細(xì)胞分化誘導(dǎo)IL-13的表達(dá)，抑制炎癥因子分泌，減緩過敏性哮喘的發(fā)展。其體內(nèi)嗜酸性粒細(xì)胞比單純患有哮喘的小鼠數(shù)量少，反映出感染日本血吸蟲可以通過降低宿主體內(nèi)嗜酸性粒細(xì)胞浸潤，抑制過敏性哮喘發(fā)生［48］。也有實(shí)驗(yàn)表明，感染曼氏血吸蟲和蛔蟲的哮喘小鼠體內(nèi)也無嗜酸性粒細(xì)胞浸潤，并且IL-4水平比單純患有哮喘的小鼠低。在卵清蛋白（OVA）致敏小鼠模型中，曼氏血吸蟲抗原Sm22.6和PIII刺激機(jī)體產(chǎn)生IL-10，抑制IL-4和IL-5的產(chǎn)生。即使在IL-10不表達(dá)情況下，Sm22.6、PIII和Sm29會通過誘導(dǎo)CD4+Foxp3+Treg分泌，降低炎性介質(zhì)釋放，減輕過敏性哮喘癥狀［49］。而采用OVA致敏腹腔內(nèi)含有細(xì)粒棘球蚴的小鼠，血清和肺組織中IL-10和Treg水平明顯升高，而肺組織中IL-5、IL-17A和嗜酸性粒細(xì)胞水平明顯降低，明顯減輕小鼠氣道炎癥的嚴(yán)重程度，改善哮喘癥狀［50］。見表1。此外，巴西的薩爾瓦多市調(diào)查顯示，感染腸道蠕蟲和弓形蟲的兒童機(jī)體會自動調(diào)節(jié)過敏反應(yīng)，減輕兒童過敏性哮喘癥狀，感染蛔蟲和鞭蟲的患者通過刺激機(jī)體分泌IL-10從而控制哮喘［51］。

表1 不同蠕蟲治療過敏性疾病Tab.1 Treatment of allergic diseases with different helminths

3.2 過敏性鼻炎 旋毛蟲成蟲排泄-分泌蛋白（AES）通過調(diào)節(jié)小鼠體內(nèi)IFN-γ、IL-4與IL-5水平，可改善由OVA誘導(dǎo)的小鼠過敏性鼻炎［52］。BLOUNT等［53］研究表明，低水平鉤蟲感染具有免疫原性，但醫(yī)源性鉤蟲感染對花粉癥患者肺功能無明顯影響。由于鉤蟲感染可能會出現(xiàn)抗過敏原IgE疊加的效果，導(dǎo)致多次接觸感染并不能增強(qiáng)過敏性鼻炎患者所有抗原IgE水平。CROFT等［54］分別使用鉤蟲幼蟲皮下注射和口服鞭蟲卵測試是否可以縮短抗過敏性鼻炎藥物的療程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鉤蟲與鞭蟲感染有助于縮短藥物療程，減緩過敏性鼻炎癥狀。然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表現(xiàn)出皮下注射鉤蟲幼蟲會引起皮膚局部瘙癢和發(fā)紅，服用鞭蟲卵患者會出現(xiàn)腹痛或脹氣等胃腸道不良反應(yīng)，需要進(jìn)一步驗(yàn)證其安全性。這些實(shí)驗(yàn)表明，使用蠕蟲治療可對過敏性鼻炎起到一定減緩作用，然而需要更深入的研究，確定標(biāo)準(zhǔn)化，以改善臨床結(jié)果。

4 結(jié)語

鑒于過敏性疾病的致病機(jī)制較為復(fù)雜、過敏原多樣及易反復(fù)的特點(diǎn)，常常對患者造成極大危害，通過傳統(tǒng)的治療方法尚不能很好控制本病流行，免疫抑制劑治療只能緩解病情，不能根治疾病，同時(shí)具有殺傷正常免疫細(xì)胞的作用。因此，尋找一種高效、安全的治療方法是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。蠕蟲及其產(chǎn)物可因長期刺激宿主機(jī)體，通過免疫調(diào)節(jié)或免疫抑制作用，緩解或根治過敏性疾病，為過敏性疾病治療提供新的手段，具有廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)今，蠕蟲免疫調(diào)控機(jī)制的研究已經(jīng)取得很大進(jìn)展，但仍然存在一些需要解決的問題。由于蠕蟲介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，其治療機(jī)制復(fù)雜并有副作用，安全性風(fēng)險(xiǎn)評估等問題有待研究者突破。因此，通過研究尋找危害性小或無害化的蟲體資源或蟲體有效物質(zhì)，探討蠕蟲及其產(chǎn)物對過敏性疾病如何作用及其分子機(jī)制，闡明治療疾病途徑以及效果，為過敏性疾病提供新的治療方法，進(jìn)一步在臨床推廣應(yīng)用，一直是研究的熱點(diǎn)也是努力的方向。