旋毛蟲調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)的機制

王 丞，趙麗娟，祝學(xué)珍，唐 磊，楊桂漣，趙 權(quán)，蔡亞南

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130118）

旋毛蟲調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)的機制

王 丞，趙麗娟，祝學(xué)珍，唐 磊，楊桂漣，趙 權(quán)，蔡亞南

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130118）

旋毛蟲釋放的排泄分泌產(chǎn)物（excretory-secretory，ES）對于宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生了一系列復(fù)雜的作用，發(fā)揮激活、活化以及抑制等功能影響機體的免疫反應(yīng)，使其能夠逃避宿主主動免疫，從而成功完成寄生過程。在此過程中，旋毛蟲誘導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)機制還可以減輕免疫性疾病、過敏和癌癥等疾病的癥狀。

旋毛蟲；免疫反應(yīng)；調(diào)節(jié)；機制

旋毛蟲（Trichinella spiralis）是一種分布廣泛的人畜共患寄生蟲，可感染哺乳類動物引起旋毛蟲?。╰richinosis），其成蟲主要寄生于十二指腸和空腸，而新生幼蟲可隨血液循環(huán)等到達肌肉組織形成囊包。根據(jù)近年來的報道，旋毛蟲除感染野生動物外主要在養(yǎng)殖業(yè)中出現(xiàn)，表現(xiàn)為豬、鼠互相感染，人感染該病的原因多為生食未經(jīng)檢疫的肉類，國內(nèi)人患旋毛蟲病的報道已不多見，而美國已廢除旋毛蟲控制條例。但旋毛蟲在感染宿主的過程中發(fā)揮了特殊的免疫作用，因而受到重視。

感染性的肌幼蟲從宿主腸上皮細胞侵入機體，移行到肌肉組織后通過機械作用損傷細胞，還可利用排泄分泌產(chǎn)物（excretory-secretory，ES）通過線粒體、死亡受體等信號途徑介導(dǎo)肌細胞凋亡以及激活TGF-β信號通路來誘導(dǎo)蟲體周圍修復(fù)再生的肌細胞轉(zhuǎn)化為蟲體的滋養(yǎng)細胞與膠原纖維等聚合形成囊包，建立合適的生存環(huán)境［1］。ES還可以調(diào)節(jié)Th1、Th2和Th17型等免疫反應(yīng)并抑制抗原引起的免疫應(yīng)答，減輕炎癥表現(xiàn)，以此逃避宿主主動免疫，在此過程中Treg細胞數(shù)量增加、功能增強并抑制免疫反應(yīng)，對于旋毛蟲的入侵和維持慢性感染起到重要作用，這種復(fù)雜的免疫抑制和逃避機制尚未明確。

ES是一種分泌性的蛋白混合物，成分復(fù)雜，至少有13種不同的蛋白，主要的功能性蛋白包括蛋白酶、蛋白酶抑制劑、熱休克蛋白、激酶、磷酸酶、核酸內(nèi)切酶和糖苷等［2］，同時由于多數(shù)蛋白高度糖基化而存在多種亞基，因此功能也更加復(fù)雜［3］。Milcheva等［4］的研究發(fā)現(xiàn)，ES中的蛋白含有大量甘露糖基團并高表達GlcNAc，通常這些蛋白還有一個由泰威糖形成的帽子結(jié)構(gòu)。體外實驗證明，從ES中提取的某種45 kD糖蛋白具有抑制中性粒細胞的作用，在旋毛蟲的急性感染期減少了炎性細胞的聚集［5］。

1 旋毛蟲的免疫調(diào)節(jié)

旋毛蟲在不同的生命周期中都能夠影響宿主的免疫功能，根據(jù)旋毛蟲寄生部位的不同，主要分為腸感染期和肌肉感染期。

在感染初期，新生旋毛蟲幼蟲缺乏相關(guān)表面蛋白的表達和ES的分泌，而不具有物理穿透腸上皮細胞的能力，并且旋毛蟲幼蟲特別容易受到免疫系統(tǒng)的攻擊，此時成蟲會分泌GITR和CTLA-4等抑制宿主免疫應(yīng)答來保障新生幼蟲的正常發(fā)育［6］。在經(jīng)過一段時間的發(fā)育后，幼蟲分泌含泰威糖的蛋白和其他功能性的蛋白并以此侵入腸上皮細胞［7］。這種泰威糖對于免疫系統(tǒng)來說是一種強烈的病理性抗原，產(chǎn)生劇烈的免疫反應(yīng)加快旋毛蟲的排出，并使機體產(chǎn)生免疫記憶，避免再次感染。體外培養(yǎng)感染性幼蟲和HCT-8腸上皮細胞的實驗，也證實幼蟲確實分泌了新的糖蛋白［8］；在旋毛蟲蛻皮過程中發(fā)揮重要作用的溶解性絲氨酸蛋白酶也參與了旋毛蟲的侵入過程［9］，該蛋白酶含有金屬鋅，能降解宿主的纖維蛋白和纖維蛋白溶解酶原，還具有水解膠原蛋白的能力。幼蟲侵入腸道過程中，Th2型免疫反應(yīng)起主導(dǎo)作用并誘發(fā)Th1型的早期免疫反應(yīng)，特異性地分泌高水平的IL-4、IL-10和IgE等，并募集嗜酸性粒細胞和嗜中性粒細胞［10］。

當(dāng)感染性幼蟲成功侵入腸上皮細胞發(fā)展到肌肉感染期時，旋毛蟲為了在宿主體內(nèi)生存避免免疫效應(yīng)細胞的殺傷效應(yīng)，從而演化出了調(diào)節(jié)機體免疫應(yīng)答的能力，這種機制同樣可以抑制免疫系統(tǒng)對其他抗原和過敏原的免疫反應(yīng)［11］。旋毛蟲在肌肉組織中形成囊包并向周圍組織不斷釋放ES，持續(xù)刺激抗原提呈細胞（antigen-presenting cell，APC），以此引發(fā)免疫調(diào)節(jié)，表現(xiàn)為Treg細胞抑制Th2和Th17型等免疫反應(yīng)［12］，達到免疫穩(wěn)態(tài)，減輕了炎性因子和炎性細胞浸潤對宿主造成的損傷。

旋毛蟲在肌肉組織中形成囊包的機制較為復(fù)雜，涉及ES對肌細胞的調(diào)節(jié)。用ES培養(yǎng)肌細胞時，發(fā)現(xiàn)ES促進了肌細胞的增殖，但限制了其分化的能力［13］，對該現(xiàn)象的進一步研究發(fā)現(xiàn)，感染旋毛蟲的肌細胞內(nèi)肌細胞調(diào)節(jié)因子、肌細胞生成素和MyoD 過量表達［14］。 Avinoam 等［15］的研究證明，ES 中的融合蛋白可以促進肌細胞之間的融合。肌細胞在受到旋毛蟲損傷之后，不斷地修復(fù)、增殖再生、融合，最后在血管內(nèi)皮生長因子 （vascular endothelial growth factor，VEGF）的作用下與膠原蛋白結(jié)合形成了囊包。

2 ES在外周免疫中的作用

樹突狀細胞（dendritic cell，DC）通過模式識別受體（pattern-recognition receptors，PRRs），包括 toll樣受體（toll-Like receptors，TLRs）、C 型凝集素受體（C-type lectin receptors，CLRs）、NOD 樣受體（NOD-like receptors，NLRs）以及 RIG-I樣受體（RIG-I like receptors，RLRs）對ES進行病原體相關(guān)分子模式（pathogen associatedmolecularpatterns，PAMPs）的 識別［16］。

旋毛蟲抗原可以影響免疫細胞表面受體的表達進而影響宿主的免疫調(diào)節(jié)作用，如引起小鼠DC細胞上Dectin-2受體數(shù)量改變［17］。對脾細胞的培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，旋毛蟲在不同的生長發(fā)育時期對于TLRs的表達有著不同的影響［18］，據(jù)此推斷在不同的時期誘導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)作用也不相同。已有研究證實，細菌性的抗原往往可以提高各種TLRs的表達［19］，而寄生蟲性的抗原通常會下調(diào)TLRs的表達［20］。使用大腸桿菌脂多糖作為TLR4的激動劑來培養(yǎng)表達TLR4的人胚腎細胞，在加入ES后發(fā)現(xiàn)ES與TLR4結(jié)合使其介導(dǎo)的免疫效應(yīng)受到抑制［21］，表明ES通過TLR4途徑以降低TLR的表達。在后續(xù)的實驗中使用其他TLR的受體激動劑作為替代，發(fā)現(xiàn) MHCⅡ、CD80、CD86、CD40 的表達和 IL-1α、IL-6、IL-10、IL-p70、TNF-α 等的分泌沒有受到明顯影響，因此得出ES僅限于影響TLR4的結(jié)論。經(jīng)ES致敏的DC，其表型和功能都逐漸發(fā)生改變而發(fā)育成熟，然后遷移到淋巴結(jié)組織中啟動細胞免疫應(yīng)答［22］。

寄蟲性抗原與PRRs結(jié)合后，會激活絲裂原活化蛋白激酶 （MAPK），包括細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）、p38和JNK。其中ERK和p38信號途徑在抑制免疫反應(yīng)上具有一定的關(guān)聯(lián)性，Cvetkovic等［23］研究了DC經(jīng)ES刺激后上述3種通路的磷酸化改變，發(fā)現(xiàn)ES能夠強烈誘導(dǎo)ERK1/2磷酸化，而使p38磷酸化的程度減弱，當(dāng)用高碘酸鹽去除ES的糖鏈結(jié)構(gòu)后則發(fā)現(xiàn)所有MAPK的磷酸化程度都降低，該實驗也驗證了糖鏈結(jié)構(gòu)的重要性。ES誘導(dǎo)ERK1/2的磷酸化可以強烈誘導(dǎo)DC成熟，強化了ERK1/2和p38的磷酸化。研究表明，ES抗原不誘導(dǎo)MHCⅡ的表達，而CD86和ICAM1的表達加強，使DC發(fā)展為半成熟狀態(tài)，抑制IL-12p70的分泌，顯著增加調(diào)節(jié)免疫的細胞因子IL-10和TGF-β的分泌，促進了Treg細胞的分化和發(fā)育［24］。

3 ES對T細胞極化的影響

DC發(fā)育到半成熟狀態(tài)時，仍有能力向T細胞遞呈ES抗原并直接誘導(dǎo)它們極化。研究旋毛蟲在感染的動物體內(nèi)致敏T細胞時，發(fā)現(xiàn)DC的活性極大增強，表明T細胞特異性地識別由DC遞呈的抗原［25］。T細胞極化的方向取決于DC所遞呈的信號，通過TLR途徑時，成熟DC分泌IL-12的量增加并誘導(dǎo) p38磷酸化，促進免疫向 Th1型發(fā)展［22］；ES作為誘導(dǎo)Th2型免疫反應(yīng)的媒介時，通過DC的轉(zhuǎn)錄因子c-Fos的表達和ERK的迅速磷酸化來顯著降低IL-12的分泌［26］，使T淋巴細胞分化發(fā)育為Th2細胞；此外，實際狀況下免疫系統(tǒng)的情況極為復(fù)雜，Th1/2型免疫反應(yīng)可同時存在，隨著IL-10和TGF-β表達量的快速上升，免疫系統(tǒng)也會發(fā)揮免疫抑制作用［27］。對于效應(yīng)性T細胞而言，它會在體內(nèi)誘導(dǎo)IL-4、IL-10和TGF-β的產(chǎn)生，但幾乎不影響IFN-γ的分泌［23］，由此推測ES誘導(dǎo)T細胞分化為Th2或Treg細胞。

4 ES對于免疫系統(tǒng)疾病的影響

寄生蟲感染對宿主自身免疫性疾病、過敏甚至是癌癥都能夠產(chǎn)生有益作用，能夠減輕癥狀表現(xiàn)，而副作用是T細胞對抗原的敏感性下降，容易引起繼發(fā)感染。

Khan等［28］將旋毛蟲感染應(yīng)用于小鼠結(jié)腸炎的模型中，發(fā)現(xiàn)疾病的損傷程度降低，死亡率下降，其機制是炎性介質(zhì)髓過氧化物酶（MPO）和IFN-γ的表達下調(diào)，而且Th2細胞分泌的IL-4和IL-13增加，使結(jié)腸炎誘導(dǎo)的Th1型免疫反應(yīng)轉(zhuǎn)向Th2型，值得注意的是，旋毛蟲感染雖然能減輕結(jié)腸炎的嚴(yán)重程度，但不能將其治愈。當(dāng)結(jié)腸處于旋毛蟲的慢性感染期時，表現(xiàn)為Treg細胞在T細胞中的比例上升，抑制免疫系統(tǒng)的反應(yīng)。此外，有很多研究發(fā)現(xiàn)旋毛蟲感染還可以顯著減輕EAE的癥狀，如Gruden-movsesijan［27］發(fā)現(xiàn)旋毛蟲感染可誘導(dǎo) IL-4、IL-10和TGF-β的分泌增加，降低IFN-γ和IL-17的分泌水平以及活化Treg細胞。在此過程中，Th2和Treg細胞都可以分泌治療EAE的關(guān)鍵因子IL-10，而IFN-γ和IL-17水平的降低對于緩解EAE病情起到重要的積極作用［29］。

Wang等［30］認為，旋毛蟲或者從成蟲和幼蟲提取到的混合分泌物作用于腫瘤細胞后，可以下調(diào)甚至是完全抑制腫瘤的生長，體外實驗也證實ES對K562和H7402兩種不同的癌細胞株均表現(xiàn)出強大的抑制增殖作用，并引發(fā)廣泛的凋亡。研究ES在體外對黑色素瘤B16-F10細胞的影響時發(fā)現(xiàn)，ES對細胞表現(xiàn)出一定的殺傷力，并且誘導(dǎo)其凋亡［31］；用C57BL/6小鼠做體內(nèi)實驗證實，感染旋毛蟲后黑色素瘤B16細胞的發(fā)育能力受到抑制［32］。近期的研究發(fā)現(xiàn)，旋毛蟲的重組抗原A200711對于H7402細胞株有促進凋亡的作用，在未來或許可以治療肝癌等癌癥［33］。

5 總結(jié)

旋毛蟲與宿主之間存在著復(fù)雜的相互免疫作用。明確旋毛蟲的免疫逃避和抑制機制對于改善腫瘤和自身免疫性疾病有很大幫助，并且還可以了解其他寄生蟲病的致病機理，據(jù)此開發(fā)的新型藥物也更加安全有效。

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Regulative Effect of Trichinella spiralis on Host Immune Response

WANG Cheng，ZHAO Li-juan，ZHU Xue-zhen，TANG Lei，YANG Gui-lian，ZHAO Quan，CAI Ya-nan
（College of Animal Science and Technology，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China）

Excretory-secretory （ES） products released by Trichinella spiralis play a complex role in regulating host immune system by actions of activation and inhibition.This regulative effect is helpful for Trichinella spiralis to escape from the immune response and then to infect the host.Meanwhile,the immune regulation mechanism induced by Trichinella spiralis can relieve the symptom of autoimmune disease,allergic and cancer.

Trichinella spiralis；immune response；regulation；mechanism

R532.14

A文章順序編號：1672-5190（2016）12-0105-04

2016－11－22

項目來源：中國博士后科學(xué)基金面上項目（2014M561308）；吉林省科技廳項目（20160520180JH）；吉林省教育廳項目。

王丞（1990—），男，碩士研究生，主要研究方向為中獸藥抗寄生蟲。

蔡亞南（1980—），男，講師，博士，主要研究方向為中獸醫(yī)治療。

（責(zé)任編輯：錢英紅）