棘球蚴逃避宿主免疫反应机制研究进展①

陈小林 陈雪玲 (石河子大学医学院，石河子832002)

包虫病(cystic echinococcosis;CE)，又称棘球蚴病，是细粒棘球绦虫(E.g)的幼虫棘球蚴(hydatid cyst)寄生于人体及某些动物体内所致的一种严重的人畜共患慢性寄生虫传染疾病。包虫病目前已成为世界性的公共卫生问题。2008年世界卫生组织(WTO)宣布一个战略性计划，为控制像包虫病一样不被重视的人畜共患传染病的进一步发展[1，2]。

在细粒棘球蚴感染过程中，由于细粒棘球蚴的抗原十分复杂，因此宿主免疫应答机制也复杂。包虫幼虫(包括细粒棘球绦虫和多房棘球绦虫)侵人中间宿主后，起初被机体作为异物而引发抗感染的免疫反应，从而抑制虫体的生长和转移;随后机体免疫反应在包囊形成以及虫体分泌物的作用下发生变化，比如一些免疫细胞亚群的功能受到抑制，趋向于病理免疫反应，逃避机制逐渐形成[3]。

在包虫病感染的过程中，有一些被认为是在逃避或降低机体免疫功能过程中起主要作用的因素，即包虫囊壁、虫体及囊液，而且最近的研究也提示包虫的免疫逃避还与抑制宿主的免疫应答及宿主的遗传背景等因素相关。本文就近几年国内外最新免疫逃避研究现状做一个综述。

1 主动免疫逃避

1.1 物理屏障 在棘球蚴与宿主的相互关系中，一个主要的特点是棘球蚴能生成保护性的角质层，以角质层的出现为界可将棘球蚴病分为虫体建立期和包囊期。

在包虫病早期感染阶段，六钩蚴侵入宿主后便受到宿主免疫系统的攻击，一种特殊的外部组织薄片层成为保护它的第一道物理屏障[4]。有实验表明组织薄片层的粗提物，可抑制激活的巨噬细胞产生一氧化氮，而使NO对虫体的杀伤作用减弱[5]。六钩蚴感染宿主3周左右，就可见囊泡，囊泡逐渐发展成为棘球蚴[6]。随着虫体的增大，其异物肉芽肿纤维化增生，形成纤维囊壁即“外囊”[7]，宿主的细胞反应逐渐减弱以至消失，细胞免疫水平就持续下降，可能是原头节在发育成囊过程中不断分泌具有抑制细胞免疫作用的虫源代谢物或虫源成分所致，而这将有利于棘球蚴在宿主体内的长期寄生[8]。角质层及纤维囊壁(外囊)的最终形成，阻隔了宿主免疫系统的细胞和分子与囊体接触，使棘球蚴虫体得以逃避宿主免疫系统的攻击，因此，认为该屏障起着一种重要作用。

1.2 虫体成分 包虫病虫体抗原物质多而且非常复杂，在逃避宿主的免疫应答中也起着重要作用。Dematteis等[9]发现用来自原头节的碳水化合物丰富的部分(E4+)免疫BALB/c小鼠后，感染细粒棘球蚴的小鼠可以分泌针对碳水化合物抗原决定簇的抗体并产生2型细胞因子。

另外，棘球蚴成虫的体外培养物具有溶蛋白酶的活性。Macintyre等[10]通过实验证实棘球蚴形成的包囊组织可以调节免疫细胞生长。

1.3 囊液抗原 囊液中含有大量的抗原，其中有两种抗原的含量比较丰富，即抗原5和抗原B，两者含量大约为1∶10。抗原B(AgB)约占囊液总内容物的10%，是一种耐热的160 ku蛋白质。免疫组化分析显示，AgB位于原头蚴的顶突和续绦期生发层内，并由此分泌到囊液中，约90%的细粒棘球蚴病人和40%泡球蚴病人血清中有抗AgB的抗体。Pan等[11]实验发现，包虫囊液中含有虫体分泌物及虫体表面脱落的物质，有很强的抗原性，特别对淋巴细胞也有着特殊的作用。Macintyre[12]也利用棘球蚴囊液与T细胞D10虫株共培养实验，期间不断增加囊液的浓度，结果发现处于S期的T细胞数量呈对数线性下降，表明囊液对T细胞有明显的细胞毒性，同时还显示人外周血淋巴母细胞的CD25和CD38表达明显上升，而CD2表达减少，进一步表明棘球蚴囊液可以促使T细胞无能或凋亡。

1.4 抗原变异性 人们普遍认为抗原变异是感染性病原体逃避宿主免疫攻击的主要途径。抗原变异指的是寄生虫在生活史期间不断地更换抗原，使宿主体内每次产生的抗体对下一次出现的新抗原都无作用。细粒棘球蚴由于抗原成分多且在特定的生活史阶段表达特定的抗原，产生不同的特异性免疫应答[13]。Gostein 等[14]研究报道，多房棘球蚴不同虫株间存在抗原变异。寄生虫的表面抗原变异被普遍认为是虫体对抗宿主免疫反应的一种能力，作为逃避宿主免疫攻击的重要技巧，是寄生虫长期生存中所形成的一种自我保护能力，具体机制是编码虫体表面抗原的基因发生了改变，原先表达蛋白质的基因不表达;但是虫体内的另一个基因却活化，表达另一种蛋白质，虫体的表面抗原也就因此该变。

1.4 治疗方案 所有患者入院后立即参考《中国心力衰竭诊断和治疗指南2014》及《室性心律失常中国专家共识》中方案接受常规药物治疗，包括积极控制原发病、对症治疗等，同时应用胺碘酮（杭州赛诺菲制药有限公司生产，200毫克／片）抗心律失常。在此基础上，观察组联合应用人参果总皂苷（吉林省集安益盛药业股份有限公司生产，0.25克／粒），口服，2粒／次，3次／天。所有患者均治疗4周为1个疗程，联用3个疗程后观察疗效。

1.5 抗原伪装 棘球蚴吸附宿主蛋白于虫体表面起到伪装虫体的作用，在棘球蚴的角质层和纤维囊壁中均已查见宿主的IgG等蛋白成分，且IgG为封闭性抗体，宿主的IgG与角质层及纤维囊壁的结合，从而阻断宿主免疫系统对囊虫抗原的识别和攻击[15]。

1.6 分子模拟 泡球蚴免疫组织化学的实验中发现，正常人体和小鼠免疫球蛋白与泡球蚴有明显的免疫反应，提示泡球蚴可能利用与宿主免疫球蛋白某些分子相同或类似的成分，通过“分子模拟”逃避宿主免疫攻击[16]。

2 对宿主免疫系统的调节和抑制

棘球蚴可分泌多种活性物质如酶类、细胞因子等，影响宿主的免疫反应从而达到逃避宿主免疫攻击的目的。

2.1 抑制免疫活化

2.1.1 抑制补体活化 补体在包虫病感染中的作用是防止棘球蚴侵入或限制其在宿主体内生长或控制继发感染。原头蚴及成虫在中间宿主的新鲜血清或感染鼠血清中15分钟～24小时后被溶解和死亡;而在缺少补体C5的鼠血清中则不被溶解;其抗原头蚴和成虫的作用均被抑制，提示补体可能参与溶解作用。机体能通过补体C5而介导免疫效应，形成一道抗感染保护防线，而且可以限制囊肿的生长，因此能提高宿主的防御功能[17]。Diaz等[18]通过实验发现，包囊壁从血浆/间质液中选择性集中宿主的C3b灭活促进因子(H因子)，C3b灭活因子(I因子)介导C3b蛋白水解成为无活性的 C3b(iC3b)，从而抑制C3转化酶的形成，抑制补体的激活。结果阻断了补体系统直接对包虫虫体的溶解破坏作用。包囊壁外部有无细胞结构的角质层(薄片层)，也能抑制补体旁路途径B因子的激活;在血清中，它能替代C1q，启动补体激活。所以认为薄片层能抑制补体激活，是由于功能H因子的结合位点在其他主要补体成分的粘蛋白网状结构上的原因[19]。

2.1.2 抑制单核细胞和巨噬细胞等天然免疫反应相关实验发现激活的巨噬细胞对棘球蚴在感染宿主、体内生长和发育有明显的影响，巨噬细胞被认为是早期抗抗感染的关键细胞[20]。激活的巨噬细胞是杀伤原头节的主要效应细胞[21]，经扫描电镜发现，由感染动物腹腔细胞作用过的原头蚴，其整体表面被细胞所附着，细胞与原头蚴的密切贴附即为破坏原头蚴的开始。Steers等[22]在实验中也发现小鼠细粒棘球蚴包囊对Th1介导的巨噬细胞吞噬作用较敏感，显示包囊的胶质层结构可以降低NO的产生，而NO则可以激活巨噬细胞。Joao等[23]通过用包虫囊液在巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)和IL-4的存在下诱导外周血单核细胞向树突状细胞分化实验，表明囊液造成的细胞微环境能抑制树突状细胞分化成熟。

2.2 调节特异性免疫反应及抑制DC的分化 参与特异性免疫应答的T、B淋巴细胞对抗原的识别有专一性，通过产生的效应细胞和效应分子发挥免疫功能。而棘球蚴能减弱宿主活化的淋巴细胞的免疫能力并且能促进它们的凋亡。Macintyre[12]利用棘球蚴的原头节与T淋巴细胞、B淋巴细胞及巨噬细胞共同培养，发现原头节可促使T淋巴细胞D10和B淋巴细胞系的有丝分裂，但细胞的数量并没有增加;表明异常的有丝分裂可以促进T细胞和B细胞的凋亡，破坏宿主的免疫系统，削弱其对病原体棘球蚴的攻击和清除能力。也有实验观察到在原头蚴在诱导B淋巴和T淋巴细胞有丝分裂时，包囊反应区有耗竭了B淋巴细胞和T淋巴细胞的迹象[15]。

2.3 细胞因子在逃避过程中的作用

2.3.1 改变Th1和Th2的平衡 Th1细胞免疫被认为是保护性的免疫，而Th2细胞免疫使机体免疫处于抑制状态。棘球蚴通过改变Th1细胞因子与Th2细胞因子的平衡，逃避宿主的免疫杀伤。Welling[26，27]研究发现，泡球蚴病患者体内主要是以分泌IL-10明显增高的 Th2细胞免疫为主，从而引起Th1分泌IFN-γ减少，有利于泡球蚴的生长和肉芽肿对机体的持续损害。Mondragon等[28]将原头蚴接种于小鼠的腹膜内的研究，结果表明IL-6和TNF-α明显降低，而 IL-10和转化生长因子TGF-β水平则显著上升，表明 Th2型反应占据主导地位。IL-4和IL-10可降低细胞免疫对原头蚴的杀伤作用，其作用机制与外周血单核细胞产生的 NO减少有关。治疗成功的棘球蚴病患者具有低水平的IL-10，缺乏IL-4，并伴有高水平的IFN-γ，IL-12 p40 mRNA 的表达也明显不同于治疗前的情况;反之表现为高水平的 IL-10、IL-4 且伴有低水平的 IFN-γ[29]。

总之，在包虫病稳定期宿主体内Th1淋巴细胞起主要作用，在过度期和活跃期以Th2淋巴细胞作用为主。

2.3.2 形成囊壁纤维化参与免疫逃避 目前认为，寄生虫感染过程中Treg细胞及其相关细胞因子表达增高[30]。傅宣英等[31]在实验中发现，IL-10 在包虫病患者外周血中高表达，其水平变化可反映机体抵抗肝包虫感染的免疫状态。Zhang等[32]在泡型包虫病患者的包囊组织中，发现了TGF-β在泡球蚴病灶肝周边的高表达，并参与对宿主的免疫逃避作用。吐尔洪江等[33]在分析包虫病患者血清中发现，Treg细胞相关细胞因子IL-10和TGF-β在包虫病组的表达显著高于健康对照组;提示可能在这种特殊感染状态下，能造成局部肝组织发生纤维化;同时能够增强免疫抑制相关性免疫应答刺激Treg细胞，从而使IL-10、TGF-β等免疫抑制相关细胞因子的分泌增加及虫体的免疫逃避作用更为强烈。

3 遗传易感性分析

包虫和宿主间相互作用，不仅表现在包虫影响宿主的免疫调节方面，宿主自身的遗传背景在对抗包虫免疫方面也有重要的影响。不同的遗传背景下，宿主主要组织相容性复合物分子的保护性免疫作用是不一样的。由于HLA的多态性，不同的宿主对包虫病的易感性也是有区别的;即不同类型宿主对包虫病的免疫作用是有差别的。

研究证实 HLA-DRB1*11基因与多房棘球绦虫感染关系不明显，而HLA-DQR1*02与急性多房棘球绦虫感染关系密切[34]。有数据表明 HLADRB1*040x等位基因与感染多房棘球蚴绦虫相关，而HLA-DRB1*0701等位基因对多房棘球蚴绦虫有抵抗作用[35]。Godot[36]的研究发现，HLADR3+、DQ2+泡球蚴患者的外周血单核细胞在不受特异性刺激或者刺激后分泌IL-10水平要高于不具备此单元型的患者，提示多房棘球蚴特异性的抗原成分在宿主的遗传背景下有可能有益于Th2型细胞因子优先分泌。

Azab在临床调查中发现，HLA-DR3和 HLADR1单倍体型的病人，在细粒棘球蚴的感染中表现出与易感性高度的线性关系，提示该基因型病人感染棘球蚴的可能性变大[37]。

4 消除免疫反应和非消除性免疫

目前关于免疫消除反应在免疫逃避过程中的作用，有两种观点。

4.1 非消除性免疫 包虫病病灶可以在人体内存留几十年之久，并且能引发再次感染，推测棘球蚴能促使机体产生一种特殊的免疫状态，即非消除性免疫(Nonsterilizing immunity)。非消除性免疫力是指宿主对再感染具有一定程度的免疫能力，在宿主体内的寄生虫还能存活一些，不能被完全的清除，维持在一个低水平平衡[38-40]。细粒棘球蚴是一种复杂的多细胞寄生虫，当宿主感染虫卵后，随着幼虫的孵出、移行、发育，都会影响着宿主对细粒棘球蚴的免疫力，推测与机体组织出现病理反应有密切联系[41]。

4.2 消除免疫反应 宿主免疫反应是有利于清除病原体，对棘球蚴寄生部位的组织产生损伤，这将不利于棘球蚴的生存，所以虫体可能启动某些机制来保护自己，比如通过分泌多种保护性蛋白和抗氧化酶等来抵抗宿主免疫反应。Walker等[42]从多房棘球蚴中分离出一种分泌性糖蛋白-Em492蛋白，该蛋白主要分布于薄片层和正在发育的生发层内，对脾淋巴细胞的增殖有抑制作用，研究表明在多房棘球蚴感染过程中，Em492可能起着调节虫体周围细胞环境，以有利于虫体成长的作用。

5 结语

综上所述，在棘球蚴的感染过程中，宿主的免疫应答机制是十分复杂的。棘球蚴能通过自身特异性抗原成分改变宿主的免疫平衡，并且抑制细胞因子产生等逃避宿主免疫防御;同时棘球蚴虫株为了生存发生高度变异，从而增加该病的诊断和治疗的难度。包虫的整体成分交互作用致使宿主的免疫功能受抑制的作用机制及与宿主免疫系统相互作用的动态过程方面认识有限，有待进一步探讨研究。进一步了解包虫在宿主体内的免疫逃避机理，并且能采取相应的措施调整恢复机体的正常免疫功能，对于治疗包虫病的诊断、治疗和预防无疑是有益的。

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