张 漫 李志荣 王 辉
(1天津市兽药饲料监察所,天津市 300402;2天津市畜牧兽医局,天津市 300384)
人畜共患寄生虫病的研究进展
张 漫1李志荣2王 辉1
(1天津市兽药饲料监察所,天津市 300402;2天津市畜牧兽医局,天津市 300384)
人畜共患寄生虫病是危害极大的疾病,其危害主要包括三方面:一是人类健康的大敌;二是严重危害公共卫生安全;三是给畜牧业造成巨大经济损失。为此对人畜共患寄生虫病的研究具有十分重要的意义。本文仅以血吸虫病、弓形虫病、猪带绦虫病、疟疾及旋毛虫病等5种重要的人畜共患寄生虫病为例,论述人类对人畜共患寄生虫病的研究进展。
人畜共患寄生虫病;血吸虫病;弓形虫病;猪带绦虫病;疟疾;旋毛虫病
人畜共患寄生虫病是指由人畜共患寄生虫引起的寄生虫病。包括原虫病、蠕虫病(线虫病、吸虫病、绦虫病和棘头虫病)、蜘蛛昆虫病三种,其中对人类危害比较大、通常意义上被认为比较重要的人畜共患寄生虫病有日本血吸虫病、猪囊虫病、棘球蚴病、旋毛虫病、弓形虫病、隐孢子虫病和肉孢子虫病等。
寄生虫是危害人畜健康的3大主要病原生物 (病毒、细菌和寄生虫)之一。统计结果显示,在众多的人畜共患传染病中,67%的病原是寄生虫。我国自建国以来虽然在寄生虫病防制方面做了大量工作,但仍是世界上寄生虫病流行非常严重的国家之一。其中的人畜共患寄生虫病危害极大,它是人类健康的大敌,严重危害公共卫生安全,给畜牧业造成巨大经济损失,为此人类对人畜共患寄生虫病的研究从来没有停止过。下面仅以血吸虫病、弓形虫病、猪带绦虫病、疟疾及旋毛虫病等5种重要的人畜共患寄生虫病为例,论述人类对人畜共患寄生虫病的研究进展。
血吸虫病在我国流行范围达200万平方公里,感染人群1100多万,受威胁人群1亿多。主要流行于湖北、湖南、江西、安徽、浙江、江苏、云南、福建、广东、四川、广西和上海等12个省(市)中的413个市县。
随着基因测序技术在人畜共患寄生虫病研究中的应用,依据对血吸虫线粒体NADH脱氢酶和细胞色素氧化酶的基因测序,将我国血吸虫分离株分为山地型(云南、 四川等地)、 湖泊型(湖南、江西等地)和其他型(湖北等地)。近年的研究显示,30%~40%的血吸虫基因在进化上呈保守性,1/3的基因可能仅为血吸虫所特有。血吸虫还含有与宿主体内高度同源的激素受体,如性激素受体、胰岛素受体、神经肽受体及细胞因子受体等,存在着利用宿主体内激素等物质促进自身生长发育。
血吸虫病诊断方面已取得一定研究成果,目前血吸虫实验室诊断常用ELISA、PCR扩增技术及银增强胶体金免疫分析技术等检测。其中全血ELISA诊断血吸虫病,具有快速、简单、价廉的特点,主要用于流行病学调查和临床的快速诊断;PCR扩增技术用血吸虫线粒体DNA为标志物,检测血吸虫感染;银增强胶体金免疫分析技术是将银染与胶体金免疫分析技术相结合。以上几种诊断技术的应用可满足临床需求。
血吸虫病防制方面的大量研究显示,将从槟榔中提取的生物碱与氯硝柳胺等化学灭螺药一起使用,能起到降低化学灭螺药使用剂量的目的,从而减轻灭螺药对鱼苗的伤害,并能抑制钉螺上爬,灭螺效果也不错。
为阻断血吸虫病的传播与流行,有效避免灭螺药对环境造成的不良影响,人们在血吸虫病疫苗研究方面做了大量工作,主要经历了全虫疫苗到分子疫苗的发展过程,其中全虫疫苗主要包括死疫苗、活疫苗、同种致弱活疫苗和异种活疫苗,分子疫苗主要包括基因工程亚单位疫苗、合成肽疫苗和核酸疫苗。随着生物高新技术的发展,血吸虫疫苗候选抗原分子或抗原基因不断被发现和鉴定,分子疫苗已成为主要研究方向。合成肽疫苗方面的研究成果显示,根据谷胱甘肽S转移酶基因(Sm28GST)序列,已合成了(P26)4-MAP 和(P116)4-MAP两种多肽, 免疫后能显著降低虫体负荷和虫卵数。核酸疫苗方面的研究成果显示,免疫刺激序列(CpG)、IL-12与膜蛋白Sj23基因构建的核酸疫苗,增强免疫效果明显。其他分子疫苗方面的研究成果包括:用表达曼氏血吸虫抗原Sm14的减毒沙门氏菌口服免疫小鼠,可使特异性IgG水平升高;已研究出抗血吸虫雌虫产卵、抗虫卵发育的分子疫苗,应用结果显示,可显著降低宿主粪便中的成熟虫卵的数量,有效切断传播途径。
弓形虫病是由刚地弓形虫引起的一种人畜共患寄生虫病。弓形虫的卵囊、包囊或假包囊被猫科动物吞食后发育成卵囊,随粪便排出后感染中间宿主。临床上表现为呼吸困难、发热、贫血、流产,胎儿畸形等症状。
弓形虫病在我国各省(区、市)均有感染报导,20世纪末在我国弓形虫感染人群达5%~10%,到2000年全国有6000万人感染弓形虫病,其中新生儿童中每1万名中就有13名先天感染者。
大量文献均显示,IFN-γ是宿主抗弓形虫的重要细胞因子,可从多种途径参与对抗弓形虫感染。弓形虫通过虫体表面的黏附素MIC2与细胞内的黏附分子1(ICAM-1)相互作用,由细胞旁路穿过宿主的生物屏障,不改变宿主细胞生物屏障的完整性。活的虫体能诱导STAT3磷酸化和抑制LPS激发的TNF和IL-12的产生,而死亡的细胞则可以限制细胞内虫体的复制和调整宿主免疫应答。
目前弓形虫病诊断方法主要包括血清学诊断方法和PCR诊断方法。
2.1.1 血清学诊断方法
血清学诊断方法包括以下内容:弓形虫特异IgG和IgM化学发光免疫诊断技术、免疫磁性分离技术、检测IgG和IgM抗体的血吸虫病快速诊断试纸条(DDIA) 技术。
弓形虫特异IgG和IgM化学发光免疫诊断技术:该技术是以化学发光和结合到磁性微粒上的抗原为基础,能快速准确检测弓形虫的特异抗体。
免疫磁性分离技术,它是用针对卵囊壁的单克隆抗体(3G4和 4B6)建立起的诊断技术,该技术能有效回收弓形虫卵囊,可用于水生样品的弓形虫检测,对检测弓形虫循环抗原具有早期诊断价值。
检测IgG和IgM抗体的DDIA技术:该技术是使用一种胶体染料D-1标记羊抗人IgG和兔抗人IgM作为可肉眼观察的试剂,用弓形虫速殖子可溶性抗原作为检测抗原,染料标记的抗人抗体通过免疫层析被俘获到硝酸纤维素膜上,该方法仅需15分钟即可完成,使用该方法简单、廉价,不需任何仪器,尤其适于野外应用。
2.1.2 PCR 诊断方法
当临床症状不明显或血清学诊断失败时,PCR方法优势明显,它能有效避免血清学诊断造成的漏诊或误诊,高敏感度的实时定量PCR诊断技术能定量检测血清单核细胞中的弓形虫B1基因和慢殖子特异性基因(SAG-1,MAG-1)。
2.2.1 弓形虫病的预防
在弓形虫病预防方面,重点是搞好环境卫生,加强人畜粪便管理,防止水源及食物污染,对于特殊人群应避免接触猫、狗等动物,并定期采血进行血清学检测。
疫苗预防方面,人们研制出了弓形虫疫苗。其中英特威公司研制的弓形虫DNA疫苗,通过滴鼻方式免疫,可达到预防绵羊弓形虫病的效果。有关弓形虫核酸疫苗的研究还在进行当中,还有报道称,用粗制弓形虫棒状体蛋白结合免疫刺激复合物作为疫苗免疫猪,可部分保护猪形成组织包囊;用减毒的沙门氏菌载体表达霍乱毒素亚基A2B上的SAG1和SAG2,作为弓形虫疫苗,口服能诱导机体产生对抗弓形虫感染的保护反应。
2.2.2 弓形虫病的治疗
在弓形虫病治疗方面,目前有效的药物包括:乙胺嘧啶、磺胺嘧啶或磺胺二甲基嘧啶、螺旋霉素、氯林可霉素等。
猪带绦虫病是一种在世界范围内广泛分布的人畜共患寄生虫病,其中主要流行于亚、非、拉美等洲的一些国家和地区。
猪带绦虫成虫寄生于人体小肠中,当孕节随粪便排出后,经2~3天发育,虫卵的成熟率显著提升。当中间宿主经口感染虫卵后,在肌肉等组织发育为幼虫即囊尾蚴。囊尾蚴及其分泌/代谢产物还有抑制、降低宿主免疫应答的作用,后期幼虫能通过分泌某些物质来逃避补体对它的破坏。
对囊尾蚴病的诊断和流行病学调查通常应用ELISA法。试验证明,以硝酸纤维素薄膜(NC)代替聚苯乙烯反应板,能显著提高免疫诊断的灵敏性和特异性,具有快速、灵敏、特异和简便的特点。
我国研制开发出的囊虫IgG胶体金诊断试剂盒(层析法),其敏感性和特异性均达到很高要求。快速免疫金渗滤法(dot-immuogold filtration assay, DIGFA)用于检测患者循环抗原,具有简便、快速、无交叉反应的特点。目前基于重组抗原的ELISA试剂盒和金标试纸条正在研制中。
对囊尾蚴病的治疗方案通常为:对高发区的猪进行疫苗免疫,对绦虫患者进行药物驱虫。传统疫苗所用抗原有全囊尾蚴抗原、分泌/代谢(E/S)抗原、异源抗原以及六钩蚴抗原,但这些抗原的来源非常有限。
随着基因工程技术的不断发展,诞生了羊带绦虫45W基因工程重组抗原疫苗,掀开了猪囊尾蚴病免疫预防的新篇章。试验证明,猪囊尾蚴DNA疫苗能有效降低虫体负荷、降低囊尾蚴数量。目前用于预防囊尾蚴病的基因工程重组疫苗研究已获成功,能起到很好的免疫保护作用,同时具有跨种保护的重要特性。
今后,多抗原、多抗原表位、多基因间组合将是猪囊虫高效疫苗的发展方向。
疟疾俗名 “冷热病”、 “打摆子”,是由疟原虫引起的、主要通过疟蚊传播的人畜共患寄生虫病,该病遍及世界90多个国家和地区。2002年全球约有5亿多疟疾感染者,在非洲每年超过100万儿童死于疟疾,是当地儿童的头号杀手。寄生于人体的疟原虫有间日疟、三日疟、恶性疟和卵形疟4种。患者出现间歇性发作的寒战、高热,继而大汗等症状,严重时甚至危及生命,一般人感染疟疾的潜伏期为14天左右。在我国,2004年报告病例37000例,死亡30余例;2005年报告39000例,死亡40余例。其中恶性疟主要分布于云南和海南等地,间日疟主要分布于安徽、河南和湖北等淮河流域。
对疟疾的诊断主要包括显微镜检查法、ELISA法和PCR法。
4.1.1 显微镜检查法
显微镜检时,采用荧光染色显微镜检查可提高疟原虫的检出率。
4.1.2 免疫诊断法
在应用ELISA法诊断时,利用单克隆抗体作包被抗体的ELISA诊断试剂盒,不仅对恶性疟的敏感性和特异性很高,还具有鉴别虫体死活、评价药效及预测复发等优点。应用恶性疟原虫富组蛋白Ⅱ单克隆抗体制作的试纸条,具有敏感性高、特异性强、操作简便等特点,应用前景很好。
4.1.3 PCR 法
在应用PCR法诊断时,由于该诊断方法具有极高的检测敏感性和特异性,特别适用于大规模流行病学研究以及用于评价药物效果、疫苗免疫效果和混合感染程度等。对于PCR检测滤纸的使用,能更方便快捷地实施诊断,特别适用于边远地区的疟疾诊断。对于能同时诊断4种疟原虫感染的PCR诊断技术更拓宽了检测范围,该诊断技术已研发成功,并已达到一定的诊断水平。
4.2.1 药物治疗和预防
在疟疾的治疗和预防方面,抗疟药是十分重要的手段。其中氯喹啉、奎宁、甲氟喹、青蒿素、蒿甲醚、新药马拉隆均有治疗和预防疟疾的作用,但长期、大量甚至过量地使用抗疟药可以使疟原虫产生耐药性,严重影响防治效果。在众多抗疟药中,目前还没有一种能对疟原虫各生活环节都具有杀灭作用的药物。
目前的研究显示,用疟原虫半胱氨酸蛋白酶的特异性抑制剂可以阻止疟原虫入侵宿主红细胞,该特性为研制开发新抗疟药指明了方向。
有最新研究报道应用维生素B6的合成途径,有望为新药开发提供作用靶位,实现应用生化的方法治疗疟疾的目的。
4.2.2 疫苗预防
在疟疾预防方面,最有效的办法就是注射疫苗,目前疫苗研究已取得一定进展,我国科学家已发现 “传播阻断候选疟疾抗原”,为疟疾疫苗的研制和生产打下基础。研究发现,干扰肝细胞产生一种肝细胞生长因子的干扰因子具有使肝脏免受疟疾侵袭的特性,因此这种干扰因子的研究也将是预防疟疾的一个研究方向。此外,转基因蚊子也被证明具有降低疟疾传播的特性,但对转基因物种的研究需谨慎。
旋毛虫病是由旋毛虫寄生于哺乳动物而引起的人畜共患寄生虫病,在家畜中以猪的患病率最高。本病在美国、法国、西班牙、意大利、加拿大、黎巴嫩以及我国的15个省(区、市)均有病例报告。至2002年,我国已暴发流行性人旋毛虫病500余起,发病2万余人,死亡200余人,主要分布于云南、广西、河南、湖北、吉林、西藏等具有生食或半生食肉类习惯的地区。
对旋毛虫病的诊断采用目检和镜检方法比较繁琐,ELISA和IFA法具有敏感性和特异性的优势。有研究表明,单抗细胞株能有效减虫。我国研制成功的快速诊断试纸条,具有简便、快速、准确率高的特点。旋毛虫幼虫冷冻切片抗原间接荧光抗体试验 (IFAT)法和DNA重组抗原可提高早期旋毛虫的检出率。随着对成虫、肌幼虫和新生幼虫表达序列标签(ESTs)和各阶段 cDNA文库的建立,为进一步研究旋毛虫病诊断工作奠定了基础。
目前治疗旋毛虫病无特效药,因此预防工作意义重大。随着研究的深入,猪旋毛虫病重组抗原疫苗和DNA疫苗有望研制成功。
在人类历史上,人畜共患寄生虫病始终与人类如影同行。随着时代发展和社会进步,新发病不断出现,旧病存在卷土重来的危险,因此人类同人畜共患寄生虫病的斗争将长久地持续下去。随着免疫学、基因组学和分子生物学等高新技术在人畜共患寄生虫病研究领域的广泛应用,寄生虫疫苗将在人畜共患寄生虫病防制中发挥更加重要的作用。大量研究结果表明,接种疫苗能使机体产生保护性免疫,但遗憾的是,目前研制的疫苗大多尚未达到令人满意的保护效果。为此,抗原分离筛选、基因克隆重组及高效表达、提高疫苗免疫保护率等仍将是今后的研究重点。
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1673-4645(2012)11-0043-03
2012-08-13