旋毛虫调节宿主免疫反应的机制

王 丞，赵丽娟，祝学珍，唐 磊，杨桂涟，赵 权，蔡亚南

（吉林农业大学动物科学技术学院，吉林 长春 130118）

旋毛虫调节宿主免疫反应的机制

王 丞，赵丽娟，祝学珍，唐 磊，杨桂涟，赵 权，蔡亚南

（吉林农业大学动物科学技术学院，吉林 长春 130118）

旋毛虫释放的排泄分泌产物（excretory-secretory，ES）对于宿主免疫系统产生了一系列复杂的作用，发挥激活、活化以及抑制等功能影响机体的免疫反应，使其能够逃避宿主主动免疫，从而成功完成寄生过程。在此过程中，旋毛虫诱导的免疫调节机制还可以减轻免疫性疾病、过敏和癌症等疾病的症状。

旋毛虫；免疫反应；调节；机制

旋毛虫（Trichinella spiralis）是一种分布广泛的人畜共患寄生虫，可感染哺乳类动物引起旋毛虫病（trichinosis），其成虫主要寄生于十二指肠和空肠，而新生幼虫可随血液循环等到达肌肉组织形成囊包。根据近年来的报道，旋毛虫除感染野生动物外主要在养殖业中出现，表现为猪、鼠互相感染，人感染该病的原因多为生食未经检疫的肉类，国内人患旋毛虫病的报道已不多见，而美国已废除旋毛虫控制条例。但旋毛虫在感染宿主的过程中发挥了特殊的免疫作用，因而受到重视。

感染性的肌幼虫从宿主肠上皮细胞侵入机体，移行到肌肉组织后通过机械作用损伤细胞，还可利用排泄分泌产物（excretory-secretory，ES）通过线粒体、死亡受体等信号途径介导肌细胞凋亡以及激活TGF-β信号通路来诱导虫体周围修复再生的肌细胞转化为虫体的滋养细胞与胶原纤维等聚合形成囊包，建立合适的生存环境［1］。ES还可以调节Th1、Th2和Th17型等免疫反应并抑制抗原引起的免疫应答，减轻炎症表现，以此逃避宿主主动免疫，在此过程中Treg细胞数量增加、功能增强并抑制免疫反应，对于旋毛虫的入侵和维持慢性感染起到重要作用，这种复杂的免疫抑制和逃避机制尚未明确。

ES是一种分泌性的蛋白混合物，成分复杂，至少有13种不同的蛋白，主要的功能性蛋白包括蛋白酶、蛋白酶抑制剂、热休克蛋白、激酶、磷酸酶、核酸内切酶和糖苷等［2］，同时由于多数蛋白高度糖基化而存在多种亚基，因此功能也更加复杂［3］。Milcheva等［4］的研究发现，ES中的蛋白含有大量甘露糖基团并高表达GlcNAc，通常这些蛋白还有一个由泰威糖形成的帽子结构。体外实验证明，从ES中提取的某种45 kD糖蛋白具有抑制中性粒细胞的作用，在旋毛虫的急性感染期减少了炎性细胞的聚集［5］。

1 旋毛虫的免疫调节

旋毛虫在不同的生命周期中都能够影响宿主的免疫功能，根据旋毛虫寄生部位的不同，主要分为肠感染期和肌肉感染期。

在感染初期，新生旋毛虫幼虫缺乏相关表面蛋白的表达和ES的分泌，而不具有物理穿透肠上皮细胞的能力，并且旋毛虫幼虫特别容易受到免疫系统的攻击，此时成虫会分泌GITR和CTLA-4等抑制宿主免疫应答来保障新生幼虫的正常发育［6］。在经过一段时间的发育后，幼虫分泌含泰威糖的蛋白和其他功能性的蛋白并以此侵入肠上皮细胞［7］。这种泰威糖对于免疫系统来说是一种强烈的病理性抗原，产生剧烈的免疫反应加快旋毛虫的排出，并使机体产生免疫记忆，避免再次感染。体外培养感染性幼虫和HCT-8肠上皮细胞的实验，也证实幼虫确实分泌了新的糖蛋白［8］；在旋毛虫蜕皮过程中发挥重要作用的溶解性丝氨酸蛋白酶也参与了旋毛虫的侵入过程［9］，该蛋白酶含有金属锌，能降解宿主的纤维蛋白和纤维蛋白溶解酶原，还具有水解胶原蛋白的能力。幼虫侵入肠道过程中，Th2型免疫反应起主导作用并诱发Th1型的早期免疫反应，特异性地分泌高水平的IL-4、IL-10和IgE等，并募集嗜酸性粒细胞和嗜中性粒细胞［10］。

当感染性幼虫成功侵入肠上皮细胞发展到肌肉感染期时，旋毛虫为了在宿主体内生存避免免疫效应细胞的杀伤效应，从而演化出了调节机体免疫应答的能力，这种机制同样可以抑制免疫系统对其他抗原和过敏原的免疫反应［11］。旋毛虫在肌肉组织中形成囊包并向周围组织不断释放ES，持续刺激抗原提呈细胞（antigen-presenting cell，APC），以此引发免疫调节，表现为Treg细胞抑制Th2和Th17型等免疫反应［12］，达到免疫稳态，减轻了炎性因子和炎性细胞浸润对宿主造成的损伤。

旋毛虫在肌肉组织中形成囊包的机制较为复杂，涉及ES对肌细胞的调节。用ES培养肌细胞时，发现ES促进了肌细胞的增殖，但限制了其分化的能力［13］，对该现象的进一步研究发现，感染旋毛虫的肌细胞内肌细胞调节因子、肌细胞生成素和MyoD 过量表达［14］。 Avinoam 等［15］的研究证明，ES 中的融合蛋白可以促进肌细胞之间的融合。肌细胞在受到旋毛虫损伤之后，不断地修复、增殖再生、融合，最后在血管内皮生长因子 （vascular endothelial growth factor，VEGF）的作用下与胶原蛋白结合形成了囊包。

2 ES在外周免疫中的作用

树突状细胞（dendritic cell，DC）通过模式识别受体（pattern-recognition receptors，PRRs），包括 toll样受体（toll-Like receptors，TLRs）、C 型凝集素受体（C-type lectin receptors，CLRs）、NOD 样受体（NOD-like receptors，NLRs）以及 RIG-I样受体（RIG-I like receptors，RLRs）对ES进行病原体相关分子模式（pathogen associatedmolecularpatterns，PAMPs）的 识别［16］。

旋毛虫抗原可以影响免疫细胞表面受体的表达进而影响宿主的免疫调节作用，如引起小鼠DC细胞上Dectin-2受体数量改变［17］。对脾细胞的培养发现，旋毛虫在不同的生长发育时期对于TLRs的表达有着不同的影响［18］，据此推断在不同的时期诱导的免疫调节作用也不相同。已有研究证实，细菌性的抗原往往可以提高各种TLRs的表达［19］，而寄生虫性的抗原通常会下调TLRs的表达［20］。使用大肠杆菌脂多糖作为TLR4的激动剂来培养表达TLR4的人胚肾细胞，在加入ES后发现ES与TLR4结合使其介导的免疫效应受到抑制［21］，表明ES通过TLR4途径以降低TLR的表达。在后续的实验中使用其他TLR的受体激动剂作为替代，发现 MHCⅡ、CD80、CD86、CD40 的表达和 IL-1α、IL-6、IL-10、IL-p70、TNF-α 等的分泌没有受到明显影响，因此得出ES仅限于影响TLR4的结论。经ES致敏的DC，其表型和功能都逐渐发生改变而发育成熟，然后迁移到淋巴结组织中启动细胞免疫应答［22］。

寄虫性抗原与PRRs结合后，会激活丝裂原活化蛋白激酶 （MAPK），包括细胞外信号调节激酶（ERK）、p38和JNK。其中ERK和p38信号途径在抑制免疫反应上具有一定的关联性，Cvetkovic等［23］研究了DC经ES刺激后上述3种通路的磷酸化改变，发现ES能够强烈诱导ERK1/2磷酸化，而使p38磷酸化的程度减弱，当用高碘酸盐去除ES的糖链结构后则发现所有MAPK的磷酸化程度都降低，该实验也验证了糖链结构的重要性。ES诱导ERK1/2的磷酸化可以强烈诱导DC成熟，强化了ERK1/2和p38的磷酸化。研究表明，ES抗原不诱导MHCⅡ的表达，而CD86和ICAM1的表达加强，使DC发展为半成熟状态，抑制IL-12p70的分泌，显著增加调节免疫的细胞因子IL-10和TGF-β的分泌，促进了Treg细胞的分化和发育［24］。

3 ES对T细胞极化的影响

DC发育到半成熟状态时，仍有能力向T细胞递呈ES抗原并直接诱导它们极化。研究旋毛虫在感染的动物体内致敏T细胞时，发现DC的活性极大增强，表明T细胞特异性地识别由DC递呈的抗原［25］。T细胞极化的方向取决于DC所递呈的信号，通过TLR途径时，成熟DC分泌IL-12的量增加并诱导 p38磷酸化，促进免疫向 Th1型发展［22］；ES作为诱导Th2型免疫反应的媒介时，通过DC的转录因子c-Fos的表达和ERK的迅速磷酸化来显著降低IL-12的分泌［26］，使T淋巴细胞分化发育为Th2细胞；此外，实际状况下免疫系统的情况极为复杂，Th1/2型免疫反应可同时存在，随着IL-10和TGF-β表达量的快速上升，免疫系统也会发挥免疫抑制作用［27］。对于效应性T细胞而言，它会在体内诱导IL-4、IL-10和TGF-β的产生，但几乎不影响IFN-γ的分泌［23］，由此推测ES诱导T细胞分化为Th2或Treg细胞。

4 ES对于免疫系统疾病的影响

寄生虫感染对宿主自身免疫性疾病、过敏甚至是癌症都能够产生有益作用，能够减轻症状表现，而副作用是T细胞对抗原的敏感性下降，容易引起继发感染。

Khan等［28］将旋毛虫感染应用于小鼠结肠炎的模型中，发现疾病的损伤程度降低，死亡率下降，其机制是炎性介质髓过氧化物酶（MPO）和IFN-γ的表达下调，而且Th2细胞分泌的IL-4和IL-13增加，使结肠炎诱导的Th1型免疫反应转向Th2型，值得注意的是，旋毛虫感染虽然能减轻结肠炎的严重程度，但不能将其治愈。当结肠处于旋毛虫的慢性感染期时，表现为Treg细胞在T细胞中的比例上升，抑制免疫系统的反应。此外，有很多研究发现旋毛虫感染还可以显著减轻EAE的症状，如Gruden-movsesijan［27］发现旋毛虫感染可诱导 IL-4、IL-10和TGF-β的分泌增加，降低IFN-γ和IL-17的分泌水平以及活化Treg细胞。在此过程中，Th2和Treg细胞都可以分泌治疗EAE的关键因子IL-10，而IFN-γ和IL-17水平的降低对于缓解EAE病情起到重要的积极作用［29］。

Wang等［30］认为，旋毛虫或者从成虫和幼虫提取到的混合分泌物作用于肿瘤细胞后，可以下调甚至是完全抑制肿瘤的生长，体外实验也证实ES对K562和H7402两种不同的癌细胞株均表现出强大的抑制增殖作用，并引发广泛的凋亡。研究ES在体外对黑色素瘤B16-F10细胞的影响时发现，ES对细胞表现出一定的杀伤力，并且诱导其凋亡［31］；用C57BL/6小鼠做体内实验证实，感染旋毛虫后黑色素瘤B16细胞的发育能力受到抑制［32］。近期的研究发现，旋毛虫的重组抗原A200711对于H7402细胞株有促进凋亡的作用，在未来或许可以治疗肝癌等癌症［33］。

5 总结

旋毛虫与宿主之间存在着复杂的相互免疫作用。明确旋毛虫的免疫逃避和抑制机制对于改善肿瘤和自身免疫性疾病有很大帮助，并且还可以了解其他寄生虫病的致病机理，据此开发的新型药物也更加安全有效。

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Regulative Effect of Trichinella spiralis on Host Immune Response

WANG Cheng，ZHAO Li-juan，ZHU Xue-zhen，TANG Lei，YANG Gui-lian，ZHAO Quan，CAI Ya-nan
（College of Animal Science and Technology，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China）

Excretory-secretory （ES） products released by Trichinella spiralis play a complex role in regulating host immune system by actions of activation and inhibition.This regulative effect is helpful for Trichinella spiralis to escape from the immune response and then to infect the host.Meanwhile,the immune regulation mechanism induced by Trichinella spiralis can relieve the symptom of autoimmune disease,allergic and cancer.

Trichinella spiralis；immune response；regulation；mechanism

R532.14

A文章顺序编号：1672-5190（2016）12-0105-04

2016－11－22

项目来源：中国博士后科学基金面上项目（2014M561308）；吉林省科技厅项目（20160520180JH）；吉林省教育厅项目。

王丞（1990—），男，硕士研究生，主要研究方向为中兽药抗寄生虫。

蔡亚南（1980—），男，讲师，博士，主要研究方向为中兽医治疗。

（责任编辑：钱英红）