IgG及其亚类在疟疾保护性免疫中的作用①

李明洋　朱晓彤

(中国医科大学临床三系，沈阳110122)



IgG及其亚类在疟疾保护性免疫中的作用①

李明洋朱晓彤②

(中国医科大学临床三系，沈阳110122)

疟疾是以疟原虫为病原体、以按蚊为媒介的严重威胁人类健康的寄生虫病，目前流行于100多个国家和地区，已被世界卫生组织列为优先防治的三大感染性疾病之一[1]。2000年，全球用于疟疾防控的资金接近1亿美金，至2012年跃升到18.4亿美金，加之耐药疟原虫和耐杀虫剂蚊媒的大量出现，全球的疟疾防治仍然面临严峻的挑战。据统计，目前全球每年有2亿以上疟疾病例，导致60余万人死亡。如何安全高效地控制疟疾的感染和传播是世界各国亟待解决的难题，疟疾的防控已被写入联合国千年发展目标。

疟原虫多个发育阶段的特异性抗原均可引起人体的免疫反应，导致体内免疫球蛋白G(Immunoglobulin G,IgG)水平的改变。IgG约占血清免疫球蛋白总量的70%～75%，是机体主要的抗菌、抗病毒和抗毒素抗体，也是再次体液免疫应答的主要抗体。根据IgG分子中重链抗原性差异，人的IgG分为四个亚类：IgG1、IgG2、IgG3和IgG4，在血清中的浓度为IgG1(60%～70%)> IgG2(15%～20%)> IgG3(5%～ 10%)>IgG4(<5%)。IgG及其亚类水平的升高或降低都是机体发生免疫反应的表现，抗原的特性、抗原刺激的强度和频率不同均可导致血清中IgG亚类分布的不同，其含量变化在临床疾病的诊断和治疗中具有重要意义[2]。

研究发现，IgG1具有极强的补体激活和结合吞噬细胞的能力，IgG2在多糖抗原免疫中占据优势，IgG3对蛋白质抗原以及多肽类抗原的免疫效应往往比IgG1更强，而IgG4可能是这四种亚型中最不活跃且含量最少的，主要参与超敏反应，但也有研究表明，它与某些神经系统疾病的发生相关[3]。一般认为，抗病毒的IgG抗体常为IgG1和IgG3，并且IgG3在感染早期出现。而细菌感染产生的IgG抗体亚类较为复杂，细菌含有多种抗原决定簇，并且蛋白和糖类的结构也有很大不同，例如破伤风杆菌感染中IgG1占主导地位，奈瑟球菌感染中产生的IgG2较多[4]。

IgG及其亚类的含量变化对疾病的发生发展过程有着重大影响，而目前国内学者从机体免疫角度对疟原虫的探究较少。所以，探究IgG各亚类在疟疾保护性免疫中的变化有利于针对性地根据各阶段的抗原类型进行免疫，对于开发具有针对性的抗疟药物和抗疟疫苗具有重要意义。

1疟原虫致病过程

在已知的200多种疟原虫中，能够感染人类的有5种：恶性疟原虫(Plasmodium falciparum,P.falciparum)、间日疟原虫(Plasmodium vivax,P.vivax)、三日疟原虫(Plasmodium malariae,P.malariae)、卵形疟原虫(Plasmodium ovale,P.ovale)和诺氏疟原虫(Plasmodium knowlesi,P.knowlesi)，其中恶性疟原虫和间日疟原虫流行度最高，引发的恶性疟和间日疟是我国最常见的疟疾类型。

疟原虫的生活史十分复杂，在人体内经历红外期和红内期两个发育阶段，每个阶段都有其特异性抗原。其感染过程为：当受染按蚊叮咬人体时，疟原虫的子孢子随按蚊的唾液进入血液，随即入侵肝细胞，发育为裂殖体，随后分裂为大量的裂殖子，此阶段即为红细胞外期(红外期)；感染肝细胞破裂后，裂殖子释放入血开始侵入红细胞，摄取血红蛋白并进行裂体增殖，进而周而复始地入侵红细胞，此阶段称为红细胞内期(红内期)；部分裂殖子侵入红细胞后不再分裂，逐渐发育成配子体，被按蚊吸入后在蚊体内有性发育成子孢子，再次进行传播。疟原虫感染的临床症状主要出现在红内期，大多数患者表现为头痛、发热、关节肌肉疼痛等，严重可致昏迷、贫血、肝肾衰竭甚至死亡[5]。早前对恶性疟原虫的不同发育阶段进行蛋白组学分析发现，蛋白质的表达调控着疟原虫的存活、对宿主细胞的入侵以及对宿主免疫系统的逃避等过程[6,7]。入侵红细胞是疟原虫发育和致病的重要阶段。红细胞结合蛋白(Erythrocyte binding-like proteins,EBL)和网织红细胞结合蛋白(Reticulocyte binding protein homologue proteins,RBP/PfRh)是控制恶性疟原虫裂殖子入侵的两大蛋白家族[8]。EBL包括位于裂殖子微线体内的红细胞结合抗原(Erythrocyte binding antigen,EBA)：EBA140，EBA175和EBA181；PfRh位于裂殖子的棒状体，包括PfRh1，PfRh2a/2b，PfRh4和PfRh5[9,10]。EBA175和PfRh2分别是唾液酸依赖入侵途径和非唾液酸依赖入侵途径的代表[11]。而这些蛋白作为抗原可引起相应的免疫反应，Ahmed Ismail等人研究发现EBA175和PfRh2诱导产生的IgG各亚类水平在8月份达到峰值，在11月份形成低谷。其中IgG1和IgG3水平升高最多，IgG2有略微升高，PfRh2的抗体中还出现了一定强度的IgG4水平升高[8]。

此外，部分人群在感染疟疾后可能诱发过激的免疫反应，释放过量炎症因子，进而产生一系列炎症反应，在疟疾的致病过程中起到重要作用[12]。Snow等[13]还发现宿主对疟疾的抵抗力也取决于宿主的先天遗传性，使得宿主先天对某种疟疾不易感染甚至不感染，从而起到保护的作用。

2IgG及其亚类的免疫作用

在疟疾保护性免疫中，IgG抗体被视为疟疾红内期的重要免疫保护因素，还可以诱导产生记忆细胞将再次感染的红细胞和裂殖子进一步呈递给单核细胞清除疟原虫。很多研究发现红内期IgG亚类之间在数量上存在着相关性，尤其是IgG1和IgG3相关度最高，它们也同总IgG水平密切相关。IgG1和IgG3被认为是疟疾保护性免疫中的主要免疫球蛋白，它们可以直接抑制疟原虫或者通过调理作用间接发挥免疫效应[14]。另外IgG2的升高能保护人体单核细胞的FcγRⅡa受体，该受体可以高效地结合IgG类抗体，介导ADCC效应；高水平的IgG3可减少寄生虫血症的发生，与防止重症疟疾密切相关[15]；非嗜细胞的IgG4升高可能继发于炎症刺激诱导产生的免疫应答[16]。

很多学者发现在感染疟原虫的患者体内IgG亚类水平发生改变，这些抗体在缓解原虫血症和抵抗重症疟疾过程中发挥着重要作用。Afridi等[17]发现恶性疟原虫红内期宿主内IgG1和IgG3关系密切，都呈大幅度升高。Ferreira等[18]对间日疟原虫网织红细胞结合蛋白1(P.Vivax Reticulocyte Binding Protein-1,PvRBP1)的研究发现，IgG1水平明显升高。Biswas等[19]发现恶性疟原虫裂殖子表面抗原1(P.Falciparum merozoite surface antigen 1,PfMSP1)和恶性疟原虫顶端膜抗原1(P.Falciparum apical membrane antigen 1,PfAMA1)的免疫中IgG1和IgG3占主要地位，IgG2仅在一小部分志愿者中出现升高，而IgG4并未被检测出来，此外，IgG2和IgG4对IgG1和IgG3的调理作用有抑制效果。Mehrizi等[14]也发现PfMSP1中IgG1和IgG3较IgG2和IgG4起到更重要作用。PfMSP5与PfMSP1同属裂殖子表面蛋白，在疟原虫的免疫逃避机制中起重要作用，Perraut等[20]在塞内加尔发现抗PfMSP5免疫反应中IgG1占绝对优势，而且与患者年龄、性别、血型并无必然联系。而Lambert等人发现不同性别的人群感染疟原虫后IgG亚类的水平也不尽相同，他们检测了针对恶性疟原虫红细胞膜蛋白1(P.falciparum erythrocyte membrane protein 1,PfEMP1)的抗体数量发现马来女性比男性产生的IgG1多很多，IgG2也略多，但是IgG总量较少，而IgG3和IgG4则没有表现出和性别相关[21]。

除了疟原虫自身的抗原，其媒介按蚊也在疟疾传播过程中释放一些引起免疫反应的抗原物质。冈比亚唾液蛋白(gambia salivary protein,gSG6)是一种只表达于成熟雌性按蚊唾液腺的蛋白质，对于血液的吸入有着重要作用[22]。Rizzo等[23]发现感染gSG6的患者体内IgG含量有所增加，其中IgG1和IgG4的水平均有所升高但IgG4升高更为显著，可见IgG4是针对gSG6免疫的主要抗体亚型。

综上，国外很多学者对可以刺激宿主产生特异性IgG类抗体的蛋白抗原进行了研究，发现了IgG及其亚类在疟疾保护性免疫中的重要作用。这些抗原有望成为制备疟疾疫苗的候选抗原。根据不同的感染因素和感染阶段选择可以诱导产生不同IgG亚类的疫苗，可以针对性地提高机体的免疫能力，缓解疟原虫血症，预防重度疟疾的发生，甚至有望快速治愈疟原虫的感染。

3抗疟疫苗的研究现状和发展方向

世卫组织2013年推出的疟疾疫苗技术新路线图提出，希望到2030年全世界能开发出将疟疾病例减少75%并有效消除疟疾的疫苗。由于疟原虫感染的临床症状主要出现在红内期，所以针对红内期疟原虫裂殖子的疫苗被视为控制疾病的最有效方案，但是目前临床上仅有RTS，S/ASO1疫苗进入到Ⅲ期临床试验[24]。另外传统的灭活疫苗或减毒活疫苗会出现一些与抗疟无关的免疫反应以及毒力恢复的风险，再加上疟原虫抗原的变异性，免疫效果不甚理想[25，26]，所以研制出高效的抗感染、阻传播的疫苗依然是一个未完成的目标[27]。

而抗体研究有望成为抗疟疫苗的重要发展方向。疟原虫的多个感染阶段都被证实具有抗体敏感性，包括按蚊叮咬后孢子体入侵肝细胞阶段、裂殖子入侵红细胞阶段、感染红细胞的清除阶段以及按蚊中肠内的有性发育阶段等等，IgG抗体及其亚类在这些阶段中发挥着重要作用[28]。所以，深入了解IgG及其亚类在疟疾保护性免疫中的作用，调控其在各感染阶段的表达水平，有望成为预防和治疗疟原虫感染的重要手段。

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[收稿2015-10-21修回2016-03-10]

(编辑张晓舟)

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.07.033

通讯作者②，中国医科大学免疫教研室，沈阳110122。

作者简介：李明洋(1994年-)，男，主要从事临床医学方面的研究，E-mail:1075285126@qq.com。

中图分类号R382.3+1R392.7

文献标志码A

文章编号1000-484X(2016)07-1074-03

①本文为国家自然科学青年基金项目(No.81301455)。