蠕虫感染及其产物对过敏性疾病作用机制的研究进展①

王昕蕊 宋伊宁 于铭川 宋伟宜 庞长明 孙树民（内蒙古民族大学动物科学技术学院，通辽028000）

蠕虫（Helminth）是一类多细胞、无脊椎的真核寄生虫。据统计，全世界超过15亿人因土壤传播感染寄生性蠕虫，流行范围主要集中在热带和亚热带地区，以发展中和不发达国家感染数量居多［1］。其主要原因为这些地区饮用水安全无法保障、自然条件和卫生条件差等因素导致这类虫体更易侵入人体。自GREENWOOD［2］首次提出免疫性疾病与环境因素有关这一观点以来，STRACHAN［3］阐述了“卫生假说（hygiene hypothesis）”理论，其理论表明随着社会经济的发展，家庭更注重卫生健康，少年儿童因寄生虫侵入的机会减少，而其他病原微生物感染机会无变化或增多，进而由寄生虫刺激宿主的免疫应答减少或丧失，导致自身免疫性疾病的发病率升高，这类疾病显著的特点为机体免疫呈Th1型免疫反应。然而，慢性蠕虫感染可引起机体产生典型的Th2型免疫反应，可抑制过高的Th1型免疫应答，从而调节Th1/Th2型免疫反应达到平衡，控制疾病的发展。过敏性疾病作为自身免疫性疾的病典型代表，同样诱导机体产生Th1型免疫反应［4］，本文对过敏性疾病的流行、治疗瓶颈和免疫调节机制进行了阐述，为过敏性疾病治疗提供理论依据。

1 过敏性疾病流行与治疗瓶颈

1.1 过敏性疾病的流行 随着环境因素不断变化，过敏性疾病的人数呈逐年上升趋势，患者表现出皮炎、肠炎、鼻炎和哮喘等症状，严重时可导致休克，影响患者的正常生活。其中过敏性哮喘（allergic asthma，AS）和过敏性鼻炎（allergic rhinitis，AR）都是常见的呼吸系统疾病。据统计，全球约有3亿人患有支气管哮喘，其中2/3为过敏性哮喘，4亿人患有过敏性鼻炎［5-6］。2000年我国城市0～14岁哮喘儿 童 患 病 率 为1.54%［7］，2010年 患 病 率 增 加 至3.02%［8］。2010～2011年，通过随机抽样方法对我国8个省市14岁以上哮喘患者情况进行流行病学调查，哮喘发病概率为1.24%，并且呈上升趋势［9］。2005～2010年的一项过敏性鼻炎流行病学调查显示，全国65%患者为轻度过敏性鼻炎，35%为中度重度过敏性鼻炎，其中成年人患病率为17.7%。从流行地区来看，患病率最高为23%（上海），最低为9.8%（成都）［10］。2008年，抽样调查我国西部4个地区过敏性鼻炎患者，结果显示，总患病率为34.31%，其中患病率最高为37.90%（乌鲁木齐），最低为30.32%（南宁）［11］。

1.2 过敏性疾病的治疗瓶颈 临床上常用皮质类固醇治疗哮喘，糖皮质激素和抗组胺药物治疗过敏性鼻炎。尽管皮质类固醇和抗炎药物是解决该病的重要药品，但两种药物的共同缺陷为仅缓解病情，不能彻底治愈疾病［12］。另外，这类药物如长期使用会造成患者机体损伤，还有影响儿童生长发育的副作用，即使停药后也可能导致该疾病的复发。吸入性糖皮质激素（inhaled corticosteroid，ICS）治疗儿童哮喘的研究显示，停用ICS后出现哮喘复发的概率为61.54%，仅在应用疗程较长时，复发率才会有所降低［13］。STERN等［14］阐述，如果一年内ICS使用量减少25%，与哮喘相关疾病出现恶化的风险就会增加10%，而多剂量或药物数量的增加会降低患者服药依从性。众所周知，哮喘的反复发作会导致气道重塑，出现一种不可逆的呼吸受限现象，导致哮喘患者最终发展成慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）。对患有鼻炎的儿童长期使用激素类药物，会引发鼻部发干、鼻黏膜对刺激的敏感性增加等现象。特异性免疫治疗（specific immunity，SIT）是一种针对机体特定病原体的治疗方法，可通过刺激调节型T细胞分泌，调节Th1/Th2平衡，降低IL-4、升高IL-10和IFN-γ从而对患者进行脱敏治疗，但注射剂量的不确定性会导致注射部位出现局部瘙痒或红斑。KAMINUMA等［15］经舌下特异性免疫治疗（sublingual immunotherapy，SLIT）后过敏症状有所缓解，但该治疗方法需要逐渐增加药物剂量，而长期应用患者会产生较强耐受性。此外，治疗医师需要具备较强的专业临床知识，根据患者过敏程度确定注射浓度和剂量，同时还需要治疗医师根据患者对治疗药物的反应程度相结合，从而达到治疗过敏性疾病的最佳效果。

2 蠕虫感染宿主诱导的免疫学机制

2.1 蠕虫感染诱导细胞免疫及其作用机制 据报道，多种蠕虫感染均可诱发显著的Th2型免疫反应，但在感染早期阶段以Th1型细胞应答为主，代表性细胞因子为IL-2、干扰素（IFN）-γ和肿瘤坏死因子（TNF），这些细胞因子在细胞免疫和迟发性过敏反应发生的过程中起主要作用，这一反应可以保护宿主免受寄生虫的侵袭［16］。小鼠感染曼氏血吸虫后，IL-4、IL-10、IL-13均呈上升趋势，而IFN-γ数量非常低，一般在检测下限附近［17］；小鼠在感染卫氏并殖吸虫后，IL-4水平3 d达到高峰并一直持续较高水平至14 d，28 d后缓慢下降，而IFN-γ仅在感染后7 d数量增多，14 d开始数量迅速减少，42 d后不再产生［18］。由此可见，蠕虫感染引起机体产生典型的Th2型免疫反应已是不争的事实。

在Ⅱ型免疫应答过程中，受损的上皮细胞会产生警报并释放一些细胞因子，其中包括IL-25、IL-33和TSLP，这些因子具有刺激Ⅱ型固有淋巴细胞（ILC2）参与早期炎症反应的作用［19］。ILC2是由Ⅱ型细胞因子产生的固有淋巴细胞（ILCs），具有产生IL-3、IL-6、IL-8、IL-9和IL-21等促炎细胞因子的能力，在免疫调节和组织修复中发挥着重要作用［20-22］。其中IL-9是一种Th2细胞衍生的细胞因子，可作为肠道感染早期诊断标志，通过刺激感染旋毛虫小鼠的空肠，增加其收缩能力，加快旋毛虫排出宿主体外，这些作用与刺激脾细胞中IL-4和IL-13产生有较大关系［23］。由Th2细胞因子介导的肌肉收缩作用因感染线虫不同而不同，IL-4和IL-3是两种引起旋毛虫感染后肌肉过度收缩所必需的细胞因子，IL-9是对旋毛虫感染产生最佳反应所必需的细胞因子。在这两种情况下，IL-9水平均会升高并加速蠕虫清除。IL-25由Th2细胞产生，可刺激ILC2产生2型细胞因子，诱导自然杀伤T细胞（iNKT）在T细胞受体（TCR）作用下产生大量IL-4，也可通过激活ILC2生成IL-13［24］。IL-4可促进Th2细胞分化，诱导IgG1产生并增强Th2细胞因子在炎症反应中的作用，一般作为驱逐蠕虫的细胞因子，在感染后期促进成年蠕虫排出［25］。IL-13通过促进B细胞增殖与分化，产生抑制性细胞因子或抗体，作用于其他免疫细胞，减轻炎症反应。二者通过刺激肠神经和替代性的活化巨噬细胞（AAMφ）来增加平滑肌高收缩性，加速蠕虫排出。AAMφ虽然不直接参加杀伤寄生虫，但可负反馈调节巨噬细胞和Th1细胞生成，从而达到保护宿主的目的［26-28］。

IL-33主要功能是在组织损伤时作为释放警报信号的细胞因子，通过刺激嗜酸性粒细胞的产生，介导Th2型免疫反应，直接作用于炎症位点，维持组织内稳态，在过敏性、感染性和慢性炎症性疾病和修复组织损伤方面具有重要作用［29］。调节性T细胞（Treg）通过免疫应答干扰蠕虫生存，减弱蠕虫活性，以减缓慢性炎症性疾病进程［30-32］。IL-10是Treg和B细胞亚群的主要产物，在蠕虫肌肉感染早期限制炎症反应，而对于慢性肌肉感染没有明显作用［33］。如果小鼠体内缺乏T细胞与B细胞会诱导机体产生大量的嗜酸性粒细胞，这一现象说明先天性免疫系统反应与过敏性反应存在相互作用［34］。嗜酸性粒细胞表面Fc受体与蠕虫表面的抗原结合后，可一定程度抑制蠕虫寄生，对宿主起到防御作用；也可能被蠕虫感染后的抗原激活，从而参与组织炎症反应［35］。

TSLP是一种IL-7样细胞因子，参与树突状细胞（DC）诱导CD4+T细胞增殖过程，进一步分化为Th1/Th2型效应细胞，其主要通过限制1型反应间接促进2型免疫反应的发生［36-37］。DC是一类具有组织相容性复合物（MHC）Ⅰ类和Ⅱ类抗原的呈递分子，机体通过抗原非依赖性机制自发聚集T细胞，刺激CD4和CD8 T细胞，更有效地识别抗原［38］。在宿主感染蠕虫过程中，DC可识别蠕虫排泄产物刺激机体产生Th2型免疫反应，诱导Th2型细胞分泌细胞因子，产生特异性抗体IgG1和IgE，IgE可激活嗜碱性粒细胞和肥大细胞，刺激巨噬细胞释放出不同的细胞因子减缓Th2型免疫反应，这种反应既保持蠕虫活力又不损伤宿主，从而达到机体的平衡。

2.2 蠕虫感染诱导免疫调节作用及其机制

2.2.1 排泄-分泌产物ES-62寄生虫侵入宿主体内会诱导其产生高度的免疫抑制，这种抑制作用与虫体产生ES抗原有密切关系。其中ES-62是由魏氏棘唇线虫（dipetalonema viteae）分泌的一种糖蛋白，可以选择性阻断B细胞受体（BCR）并降低T细胞受体（TCR）信号的敏感度，从而抑制T、B细胞的增殖，TNF-α的产生和Th1型免疫反应［39］。也可以通过降解蛋白激酶C（PKC）-α抑制骨髓来源的肥大细胞控制促炎因子的释放，介导部分脱敏作用。RZEPECKA等［40］从ES-62磷酰胆碱小分子类似物（SMAS）文库中筛选出两个名为11a和12b的化合物，可诱导Th2反应相关的气道炎症和嗜酸性粒细胞的浸润，为治疗过敏性哮喘提供新的治疗思路。

2.2.2 曼氏血吸虫趋化因子结合蛋白（SmCKBP）SmCKBP是曼氏血吸虫虫卵分泌物中发现的一种趋化因子结合蛋白，也是第一个由致病寄生虫编码的蛋白［41］。主要通过结合趋化因子（如CCL2、CCL3、CCL5以及CXCL8等）阻断其与相应受体之间的作用，以达到抑制炎症的效果。其中与CXCL8结合最为明显，因为在曼氏血吸虫排卵过程中，会诱发寄生虫卵周围组织产生肉芽肿性炎，而SmCKBP的主要作用是调节虫卵肉芽肿大小和数量，从而阻断CXCL8诱导的嗜酸性粒细胞迁移和浸润。有研究报道也表明该分子在小鼠接触性超敏反应和CXCL8诱导的急性肺炎模型中也表现出潜在的治疗作用［42］。

2.2.3 细胞外囊泡（EVs）EVs由外泌体（exosome）和微泡（microvesicles）组成，不仅仅是代谢产物的载体，还可以作为一种细胞间信号传导的介质。在20世纪90年代中期，发现外泌体具有免疫调节功能，可作为抗肿瘤免疫应答的载体。微泡在血液凝固中发挥重要功能，但最近研究发现其可以作为细胞信号转导的信号分子参与信号通路调节。但不同寄生虫的EVs与宿主之间的相互作用具有一定的特异性。据报道，蠕虫EVs可以抑制免疫反应，产生一种利于寄生虫长期生存的具有调节性的免疫状态，例如多型螺旋线虫的可溶性蛋白和外泌体结合恢复了寄生虫在早期对IL-33释放的抑制，从而阻断过敏反应［43］。

3 蠕虫感染对过敏性疾病的作用

3.1 过敏性哮喘 现有多个研究报道了慢性蠕虫感染对过敏性疾病的抑制作用。蠕虫的幼虫产物可通过抑制5-脂氧合酶途径，诱导环氧合酶（COX）途径，触发二十烷类转移，抑制炎症反应，对过敏性哮喘具有治疗作用［44］。旋毛虫诱导的M2巨噬细胞可减轻OVA诱导的过敏性气道炎症的症状［45］。日本血吸虫虫卵抗原SEA通过诱导CD4+、CD25+T细胞产生IL-10，减轻气道炎症［46］。随后，陈苓苓等［47］研究表明感染日本血吸虫的小鼠通过DC间接调控CD4＋T细胞分化诱导IL-13的表达，抑制炎症因子分泌，减缓过敏性哮喘的发展。其体内嗜酸性粒细胞比单纯患有哮喘的小鼠数量少，反映出感染日本血吸虫可以通过降低宿主体内嗜酸性粒细胞浸润，抑制过敏性哮喘发生［48］。也有实验表明，感染曼氏血吸虫和蛔虫的哮喘小鼠体内也无嗜酸性粒细胞浸润，并且IL-4水平比单纯患有哮喘的小鼠低。在卵清蛋白（OVA）致敏小鼠模型中，曼氏血吸虫抗原Sm22.6和PIII刺激机体产生IL-10，抑制IL-4和IL-5的产生。即使在IL-10不表达情况下，Sm22.6、PIII和Sm29会通过诱导CD4+Foxp3+Treg分泌，降低炎性介质释放，减轻过敏性哮喘症状［49］。而采用OVA致敏腹腔内含有细粒棘球蚴的小鼠，血清和肺组织中IL-10和Treg水平明显升高，而肺组织中IL-5、IL-17A和嗜酸性粒细胞水平明显降低，明显减轻小鼠气道炎症的严重程度，改善哮喘症状［50］。见表1。此外，巴西的萨尔瓦多市调查显示，感染肠道蠕虫和弓形虫的儿童机体会自动调节过敏反应，减轻儿童过敏性哮喘症状，感染蛔虫和鞭虫的患者通过刺激机体分泌IL-10从而控制哮喘［51］。

表1 不同蠕虫治疗过敏性疾病Tab.1 Treatment of allergic diseases with different helminths

3.2 过敏性鼻炎 旋毛虫成虫排泄-分泌蛋白（AES）通过调节小鼠体内IFN-γ、IL-4与IL-5水平，可改善由OVA诱导的小鼠过敏性鼻炎［52］。BLOUNT等［53］研究表明，低水平钩虫感染具有免疫原性，但医源性钩虫感染对花粉症患者肺功能无明显影响。由于钩虫感染可能会出现抗过敏原IgE叠加的效果，导致多次接触感染并不能增强过敏性鼻炎患者所有抗原IgE水平。CROFT等［54］分别使用钩虫幼虫皮下注射和口服鞭虫卵测试是否可以缩短抗过敏性鼻炎药物的疗程，实验结果表明，钩虫与鞭虫感染有助于缩短药物疗程，减缓过敏性鼻炎症状。然而，实验结果也表现出皮下注射钩虫幼虫会引起皮肤局部瘙痒和发红，服用鞭虫卵患者会出现腹痛或胀气等胃肠道不良反应，需要进一步验证其安全性。这些实验表明，使用蠕虫治疗可对过敏性鼻炎起到一定减缓作用，然而需要更深入的研究，确定标准化，以改善临床结果。

4 结语

鉴于过敏性疾病的致病机制较为复杂、过敏原多样及易反复的特点，常常对患者造成极大危害，通过传统的治疗方法尚不能很好控制本病流行，免疫抑制剂治疗只能缓解病情，不能根治疾病，同时具有杀伤正常免疫细胞的作用。因此，寻找一种高效、安全的治疗方法是当今研究的热点。蠕虫及其产物可因长期刺激宿主机体，通过免疫调节或免疫抑制作用，缓解或根治过敏性疾病，为过敏性疾病治疗提供新的手段，具有广阔的应用前景。

现今，蠕虫免疫调控机制的研究已经取得很大进展，但仍然存在一些需要解决的问题。由于蠕虫介导的免疫反应，其治疗机制复杂并有副作用，安全性风险评估等问题有待研究者突破。因此，通过研究寻找危害性小或无害化的虫体资源或虫体有效物质，探讨蠕虫及其产物对过敏性疾病如何作用及其分子机制，阐明治疗疾病途径以及效果，为过敏性疾病提供新的治疗方法，进一步在临床推广应用，一直是研究的热点也是努力的方向。