血吸虫及其相关产物在宿主免疫调节中的作用

蒋 捷，李俊辉，张 宇，周赵沁，明英姿

血吸虫病是世界上最严重的寄生虫病之一，影响了世界上78个国家的2.5亿多人，每年造成约28万人死亡[1]。感染人类的3种主要血吸虫是曼氏血吸虫、埃及血吸虫和日本血吸虫。埃及血吸虫主要引起宿主泌尿生殖系统疾病，其在非洲和中东地区较为流行。而曼氏血吸虫及日本血吸虫易引起宿主肝脏和肠道病变，前者在非洲、中东、南美洲和西印度群岛等地区流行，后者在中国、菲律宾、印度尼西亚和湄公河三角洲等地区流行[1]。对于血吸虫及其虫卵的免疫调节机制的研究，先前更多是为了制定免疫相关策略来有效控制或者清除血吸虫感染。然而，最近的研究发现感染血吸虫的患者对过敏性疾病、自身免疫性疾病以及移植免疫性疾病具有一定的保护作用[2-4]。目前有大量研究在寻找血吸虫及其相关产物的免疫调节作用和机制，以及探索血吸虫及其相关产物在慢性炎症性疾病及自身免疫性疾病中的潜在治疗作用[5-6]。本文综述了血吸虫及其相关产物对宿主各种免疫细胞的影响，列举了血吸虫及其相关产物在免疫相关性疾病中发挥的免疫调节作用，提出了血吸虫及其相关分子在治疗自身免疫性疾病、过敏性疾病，以及移植临床诱导免疫耐受等方面的潜在价值。

1 血吸虫对宿主固有免疫的调节

巨噬细胞是主要的固有免疫细胞之一。研究发现，感染曼氏血吸虫尾蚴可以激活CD14信号通路并上调巨噬细胞表面信号分子CD14的表达，随后CD14可通过IL-4Rα-STAT6信号轴诱导M2型巨噬细胞的分化[7]。可溶性血吸虫卵抗原(Soluble schistosome egg antigen, SEA)也能刺激巨噬细胞M2的极化，SEA诱导的巨噬细胞M2极化中存在Notch1/Jagged1信号传导的显著激活，且使用Notch1/Jagged1信号轴抑制剂可以阻断巨噬细胞M2极化，并改善日本血吸虫病小鼠模型中肝脏的肉芽肿和纤维化[8]。SEA还可以诱导巨噬细胞表达CD163、IL-10和TGF-β，促进巨噬细胞向M2方向极化，而且SEA对巨噬细胞M2极化的促进作用依赖于STAT6和PI3K信号通路，因为SEA刺激可明显增加STAT6和PI3K的磷酸化，而当抑制PI3K等信号时，对M2的促进作用明显减弱[9]。核糖核酸酶T2分子家族的日本血吸虫CP1412蛋白(Sj-CP1412)是SEA的重要组分。重组日本血吸虫CP1412刺激可显著增加巨噬细胞M2上的CD206、Arg1等分子标志物的表达，而去除CP1412的SEA对巨噬细胞M2的诱导能力明显减弱[10]。

尽管血吸虫及其相关成分的主要效应是促进巨噬细胞M2分化，但是仍然有部分血吸虫相关产物可以促进巨噬细胞M1的极化。ω-1(Omega-1)是曼氏血吸虫分泌的一种糖蛋白，其在宿主中可诱导Th2免疫反应。但有研究发现，经ω-1处理过的巨噬细胞中炎症小体的活化有明显增强，还能使TLR-2介导的IL-1β水平也显著增加[11]。此外，ω-1还可以结合肌动蛋白，改变巨噬细胞骨架的形态，影响其吞噬和抗原呈递能力，但背后的机制有待进一步的研究[11]。

树突状细胞(Dendritic Cells,DCs)在固有免疫中也发挥着不可替代的作用。已有研究发现血吸虫及其相关产物可通过影响宿主DCs成熟活化，从而影响宿主的免疫状态，但其机制尚未完全阐释清楚。曼氏血吸虫尾蚴感染可以诱导真皮树突状细胞上调PD-L1、PD-L2和IL-10，而且尾蚴处理过的树突状细胞不仅可以抑制Th1分化，还能同时促进能分泌IL-10的T细胞的分化，这些提示了血吸虫尾蚴具有介导真皮内免疫抑制的潜力[12]。此外，血吸虫相关产物同样被证明对DCs的调节存在不可忽视的作用。曼氏血吸虫可以释放具有生物活性的乳-N-岩藻五糖Ⅲ(Lacto-N-fucopentaose III，LNFP III)[13]。在体外模型中，LNFP III可以影响树突状细胞在内皮细胞间的迁移[13]；除此之外，LNFP III还可以驱动树突状细胞的成熟，通过CD14/TLR4-丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen activated protein kinase，MAPK) (细胞外信号调节激酶(Extracellular signal regulated kinase，ERK))信号通路促进Th2免疫反应[14]。曼氏血吸虫(S.mansoni)Sm29经重组后可以刺激树突状细胞增加细胞成熟相关分子CD83和共刺激分子CD80和CD86的表达，故Sm29也能诱导树突状细胞成熟和活化[15]。作为血吸虫分泌的主要蛋白之一，Sj16也可以通过IL-10依赖性的途径抑制LPS介导的树突状细胞的成熟，并且体外用Sj16刺激过的骨髓来源的树突状细胞具有诱导CD4+CD25+Tregs分化的能力[16]。另有报道称SEA还可引发炎症介质前列腺素E2(Prostaglandin E2,PGE2)的表达，进而诱导OX40配体(OX40L)的表达，使树突状细胞促进Th2免疫应答[17]。ω-1是曼氏血吸虫SEA中的关键成分，它可以调节DCs上甘露糖受体(mannose receptor,MR)的多糖结合和内化，随后降解核糖体和信使RNA并破坏蛋白质合成，最后使宿主Th2免疫反应增强[18]。

血吸虫及相关产物对嗜酸性粒细胞，中性粒细胞和固有样淋巴细胞等其他固有免疫细胞也有一定的调节作用。例如，谷胱甘肽转移酶P28GST是一种独特的血吸虫蛋白，其可诱导黏膜嗜酸性粒细胞产生类似Th2型的免疫反应[19]。SmKI-1作为曼氏血吸虫的一种具有免疫调节作用的蛋白酶抑制剂，也可以阻断中性粒细胞的迁移和功能[20]。在部分炎症性疾病实验模型中，SmKI-1还可有效减少IL-1β的表达量，同时减轻中性粒细胞的募集和浸润，并降低炎症反应的病理评分[20]。曼氏血吸虫SEA中的ω-1也可与脂肪细胞上的CD206受体结合，通过核糖核酸酶(Ribonuclease，RNase)机制诱导ILC2发育[21]。一项临床研究也显示，在儿童人群中，感染埃及血吸虫后固有淋巴细胞2(Innate lymphocyte 2，ILC2)明显减少，而清除血吸虫后ILC2比例恢复[22]。此外，嗜碱性细胞和肥大细胞也受血吸虫相关产物的调控。曼氏血吸虫卵白介素4诱导因子(IL-4-inducing principle fromSchistosomamansonieggs，IPSE)作为最丰富的虫卵分泌蛋白之一，其可以激活携带IgE的嗜碱性粒细胞和肥大细胞，并刺激这些细胞释放IL-4和IL-13[23-25]。另外，IPSE还具有一定的抑制炎症的作用，机制可能与IPSE转移入核而影响相关分子的转录有关[26]。

2 血吸虫对宿主适应性免疫的调节

在血吸虫感染的不同阶段，宿主对其的免疫应答有所不同[27]。感染早期，血吸虫尾蚴在进入宿主后首先是Th1免疫应答占主导作用，随后宿主开始形成以Th2反应为主的免疫应答[28]。ω-1是SEA中诱导Th2反应的主要分子[18, 29]。值得注意的是，重组ω-1诱导Th2反应是独立于IL-4R，且后续实验发现，ω-1的Th2诱导能力可能依赖于糖基化以及蛋白质的RNase活性[18,30]。然而，当去除SEA中的ω-1后，将巨噬细胞和T细胞与SEA共培养，与Th2反应相关的细胞因子(IL-4、IL-5)会下调，而进一步的体内实验没有发现宿主的Th2反应明显降低[28]。所以ω-1并不是唯一诱导宿主Th2反应的血吸虫相关产物。近期的研究显示，其它血吸虫相关产物同样参与了宿主体内Th2应答。例如， Sj-CP1412也通过其RNase活性诱导宿主CD4+T细胞向Th2极化[10]。日本血吸虫亲环蛋白A基因产物SjCyP18在成虫，虫卵和可溶性卵抗原中高度表达，其不仅能介导宿主内稳定的Th2反应；还能促进宿主产生IgG1亚类的Th2的免疫反应[31]。日本血吸虫热休克蛋白SjHSP70除了可显著增强重组日本血吸虫的膜固定蛋白rSj22.6诱导BALB/c和C57BL/6小鼠品系中的细胞因子水平而发挥免疫佐剂的作用外，重组的SjHSP70感染宿主还可明显下降宿主内促炎细胞因子如IFN-γ、TNF-α和IL-6，削弱Th1反应，使得宿主体内Th2应答占主导地位[32]。此外，重组半胱氨酸蛋白酶抑制剂Sj-C(rSj-C)诱导血吸虫感染的小鼠体内T细胞IL-4表达增加，Th2反应增强[33]。然而，这种效应并没有出现在未感染的野生小鼠中，表明Sj-C促进Th2免疫应答需要某些特定的协同刺激信号，但是这些共同刺激因素尚不明确。

Tregs强大的免疫调节功能有利于机体调控寄生虫感染后所发生的免疫病理反应。而最近的研究表明，许多血吸虫相关产物对宿主Tregs的发育和功能影响巨大。ω-1是诱导Tregs的重要因素，除了诱导宿主Th2应答，它还能通过TGF-β和视黄酸的刺激诱导小鼠产生叉状头转录因子P3阳性(Forkhead box P3,Foxp 3+)Treg细胞[11]。除此之外，重组Sj-CP1412体内体外可诱导小鼠脾脏CD4+CD25+Foxp3+T细胞增多[10]。rSj16也显示了促进CD4+CD25+Treg的增殖分化能力，因为在接受rSj16注射的小鼠中检测到CD4+CD25+Tregs的水平显著增高，且这些CD4+CD25+Tregs能够抑制CD4+CD25-T细胞的增殖[16]。rSj-C也可以诱导血吸虫感染的小鼠中CD4+CD25+Foxp3+T细胞数量增加，但这种效应在未感染的野生小鼠中未出现，且这种现象与Th2细胞的变化结果一致，但机制尚不清楚[33]。因此，多种血吸虫相关产物都有助于诱导Tregs，但要探索其在人体中的作用有待进一步研究。

血吸虫感染宿主后，Th17细胞及其分泌的细胞因子IL-17在调控重度虫卵肉芽肿反应方面可能占据重要地位。采用基因敲除或者使用中和抗体抑制Th17细胞及其分泌的细胞因子，均能显著减小宿主体内虫卵肉芽肿体积和宿主炎症反应[34-35]。但目前研究尚未发现具体的血吸虫抗原对宿主Th17细胞的影响。然而已有研究表明，在血吸虫感染宿主后，宿主体内的Tregs相关的负向免疫调控和Th17免疫反应出现了失衡现象[36]。

调节性B细胞(Regulatory B Cells, Bregs)是抑炎免疫反应的调节免疫细胞，在小鼠和人感染血吸虫后，宿主可以诱导Bregs细胞的产生[36]。在动物实验及临床病例研究中发现，血吸虫SEA直接与宿主B细胞结合并相互作用，随后SEA在B细胞中发生内化并增加IL-10的分泌，从而进一步诱导宿主Tregs的生成[37-39]。然而，其内化机制和下游信号仍不清楚。IPSE/α-1作为曼氏血吸虫SEA中的主要产物之一，除了上述的可参与诱导宿主产生Th2应答，其也被发现可诱导人CD1d+B细胞产生IL-10，提示其具有诱导Bregs的能力[36]。除此之外，在血吸虫感染的人类中也观察到宿主Bregs的增加[40-41]。例如，在感染埃及血吸虫的患儿外周血中，研究者发现产生IL-10+CD1dhiBregs水平较正常儿童有所升高[40-41]。虽然研究表明血吸虫相关产物能够增强Bregs的诱导，但其机制有待进一步的确认。

3 血吸虫及其相关产物在免疫相关性疾病中的作用

大量研究表明，血吸虫及其相关免疫调节成分对过敏性疾病具有一定的保护作用。流行病学研究显示，血吸虫感染者的过敏性疾病发病率显著低于非感染者，且抗血吸虫治疗后过敏性疾病发病率较前有所升高[42]。研究发现血吸虫及虫卵感染减轻过敏性哮喘的过程中，Tregs的免疫调节作用不可忽视[40]。日本血吸虫SEA可以增加小鼠哮喘模型中CD4+CD25+Tregs的数量和免疫活性[43]。接受SEA的小鼠会表现出较少的气道炎症和较低的IL-4和IL-5表达水平[43]。Bregs的免疫抑制作用同样也在小鼠气道变应性炎症模型中得到证实[40]。其抑制炎症的机制主要与Bregs产生的IL-10升高和促进Tregs的发育有关。而且体内实验表明，血吸虫感染B细胞特异性敲除IL-10受体的小鼠后，肺泡灌洗液中的嗜酸性粒细胞数与感染野生小鼠相比有所升高，且宿主的IL-13和IL-5水平也会有所上调[40]。除了在哮喘中的免疫调节作用外，血吸虫及其相关产物在过敏性皮炎等其他过敏性疾病中同样也显示出一定的保护作用[42]。

2型糖尿病(Type 2 diabetes，T2D)是一种慢性炎症疾病，血吸虫及其衍生物通过调控固有免疫和获得性免疫系统，影响T2D的发展[44]。曼氏血吸虫感染高脂饮食喂养的小鼠后，可以恢复小鼠白色脂肪组织(White Adipose Tissue，WAT/AT)里胰岛素受体β(Insulin Receptor β，IRβ)蛋白表达和胰岛素诱导的蛋白激酶B(Protein Kinase B，PKB)磷酸化，并显著增加白色脂肪组织(AT)中在的M2型巨噬细胞，改善胰岛素的敏感性[45]。此外，研究者还发现血吸虫相关产物LNFPIII也可通过诱导肥胖小鼠模型的M2巨噬细胞分化和IL-10增加，减少白色脂肪组织炎症，增强脂肪细胞对胰岛素的反应，改善宿主葡萄糖耐量和对胰岛素的敏感性[46]。血吸虫及其相关产物大多能够促进宿主Tregs的发育，而血吸虫及其相关产物能否通过诱导Tregs活化来改善宿主T2D，则需要进一步体内外实验的验证。

以类风湿性关节炎(Rheumatoid arthritis，RA)、多发性硬化(Multiple sclerosis，MS)疾病为例，这些自身免疫性疾病的特征主要是Th1或者Th17免疫反应介导TNFα、IL-1、IL-6和IL-17等促炎因子的过表达[13,47]。研究表明，血吸虫及其相关产物可通过降低宿主体内IFN-γ/IL-4的比例，抑制Th1/Th17型免疫应答或者增强Th2免疫反应，显著上调IL-10水平和诱导Tregs的发育，从而改善和预防多种自身免疫性疾病的发生发展[13, 48]。

除了上述疾病之外，近期研究显示血吸虫感染可能影响移植免疫排斥。临床中已有血吸虫感染者作为器官捐献者，且其相应器官应用于移植后，未见明显的不良反应；短期排斥反应发生率并无明显增加[4, 49-52]。上述研究表明，血吸虫及其相关产物对免疫系统的影响，短期内并不会加重同种异体免疫应答，相反其增强Th2免疫，抑制Th1/Th17免疫，同时诱导Tregs和Bregs的效应，可能对于抑制排斥反应或者诱导免疫耐受具有一定的促进作用。皮肤移植临床研究发现，感染血吸虫的受者的皮肤移植物在移植第60 d后的存活率显著高于未感染组[53]。且动物实验再次验证，曼氏血吸虫感染小鼠的皮肤移植物存活时间较未感染组小鼠延长接近50%[54]。尽管机制不明，但是以血吸虫及其相关产物作为治疗武器去抑制排斥反应甚至诱导免疫耐受，无疑将是一个新的移植免疫研究方向。

4 总结与展望

综上，血吸虫及其相关产物对宿主固有免疫和适应性免疫均有影响(图1)。在固有免疫中的调节作用主要体现在以下方面：1)巨噬细胞，血吸虫及其相关产物对巨噬细胞的作用主要体现在其可以促进巨噬细胞向M2方向极化，少部分情况可以诱导M1型巨噬细胞的分化(如ω-1)；2)树突状细胞，血吸虫及其相关产物可以调节DCs的成熟与活化，抑制DCs诱导Th1分化能力，促进DCs诱导Th2和Tregs发育的能力；3)中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、ILC2等固有免疫细胞，血吸虫相关产物还能刺激其它固有免疫细胞，例如P28GST可诱导黏膜嗜酸性粒细胞产生类似Th2型的免疫反应；SmKI-1可减少中性粒细胞的募集和浸润和IL-1β的表达；ω-1可通过RNase机制诱导ILC2发育；IPSE可以激活嗜碱性粒细胞和肥大细胞，并刺激其释放IL-4、IL-13和IgE。在适应性免疫中的调节作用主要体现在：1)T淋巴细胞，诱导Th2免疫反应，增强Tregs的发育并上调IL-10和TGF-β水平，抑制Th1/Th17免疫反应；2)B淋巴细胞，诱导产生IL-10的B细胞的发育，促进Bregs分泌抑炎因子IL-10，进一步诱导Tregs的发育。

图1 血吸虫及其相关产物对固有免疫和适应性免疫的调节作用

在宿主固有免疫中，血吸虫及其相关产物主要促进巨噬细胞向M2方向极化，抑制宿主DCs的成熟与活化，影响宿主对抗原的呈递过程，以及促进宿主Th2免疫和Tregs的增殖和分化；而在适应性免疫中，血吸虫及其相关产物可以影响固有免疫细胞的成熟活化和抗原呈递过程，调控T、B淋巴细胞的分化，促进宿主体内Th2免疫应答增强，抑制宿主体内Th1/Th17免疫效应，以及上调宿主体内Tregs、Bregs的水平，从而发挥免疫调节作用。血吸虫及其衍生物对于宿主的免疫以及免疫性疾病的具体的调节机制仍需要进一步的临床和基础研究来识别出关键效应分子及其作用机理；且在未来的研究中，提取并纯化这些关键分子用于调控人体免疫系统，对改善和预防过敏性疾病、自身免疫性疾病和移植临床诱导免疫耐受等方面将具有更广泛的研究和应用价值。

利益冲突：无

引用本文格式：蒋捷，李俊辉，张宇，等. 血吸虫及其相关产物在宿主免疫调节中的作用[J]. 中国人兽共患病学报，2022，38(2)：150-156. DOI:10.3969/j.issn.1002-2694.2022.00.017