蠕蟲及蟲源性分子對自身免疫性疾病的保護作用

宋曉蓉，徐元宏，沈繼龍

“衛(wèi)生學(xué)假說”(hygiene hypothesis)認(rèn)為，人體過敏性疾病的發(fā)病與幼年時期微生物感染缺失有關(guān)。新近的流行病學(xué)研究亦表明，西方發(fā)達(dá)國家多發(fā)性硬化癥 (multiple sclerosis，MS)、1型糖尿病(type 1 diabetes，T1D)、潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)和克隆氏病(Crohn’s disease，CD)等自身免疫性疾病的發(fā)病率高于赤道附近的發(fā)展中國家；并且，在經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)，那些來自發(fā)展中國家的移民發(fā)生炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)的幾率亦隨之增加[1-2]。

1 蠕蟲感染對自身免疫性疾病的免疫保護

目前，自身免疫性疾病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，已經(jīng)逐漸成為一個全球性的公共健康問題。該類疾病多無治愈方法。日益增多的報告顯示，蠕蟲能夠抑制自身免疫性疾病中過度的炎癥性免疫應(yīng)答[1]。

人們最早在MS的實驗性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)動物模型中發(fā)現(xiàn)，蠕蟲對自身免疫性疾病有保護作用。注射曼氏血吸蟲蟲卵可顯著減輕慢性EAE的臨床癥狀，減少疾病復(fù)發(fā)，蟲卵免疫后2 d即可使復(fù)發(fā)性EAE病情減輕[3]。合并曼氏血吸蟲感染的MS患者比非感染患者的臨床預(yù)后好[4]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，蠕蟲抗原通過抑制Th1型細(xì)胞因子，上調(diào)Th2型和調(diào)節(jié)性的細(xì)胞因子IL-10的水平來發(fā)揮其免疫抑制作用。旋毛蟲和肝片吸蟲感染亦具有減輕EAE的作用，作用機制與其下調(diào)脾細(xì)胞IL-17和IFN-γ表達(dá)水平，抑制DCs成熟，誘導(dǎo)抗原特異性的Treg擴增有關(guān)[5-6]。

早在1975年，就有管狀線蟲Syphaciaoblevata感染減輕大鼠實驗性關(guān)節(jié)炎的癥狀和發(fā)病率的報道。由于Syphaciaoblevata是嚙齒類動物常見的一種寄生蟲，有人認(rèn)為該研究結(jié)果是種屬間佐劑性關(guān)節(jié)炎發(fā)生率的差異造成的，未引起足夠重視。近年來的研究資料明確了蠕蟲感染在抑制自身免疫性關(guān)節(jié)炎中的重要作用。棘唇線蟲來源的糖蛋白ES-62，可以減輕小鼠膠原性關(guān)節(jié)炎(collagen-induced arthritis，CIA)的發(fā)生，減輕關(guān)節(jié)炎的臨床癥狀和病理表現(xiàn)損害。這種抑制作用與ES-62下調(diào)了TNF-α、IFN-γ和IL-6，上調(diào)了IL-10表達(dá)有關(guān)。吸蟲類寄生蟲亦可減輕小鼠CIA病情。曼氏血吸蟲活蟲感染促進全身性的Th2優(yōu)勢應(yīng)答，抑制Th1/Th17應(yīng)答，可下調(diào)炎癥關(guān)節(jié)局部IL1-β和IL-6的表達(dá)，抑制促進破骨細(xì)胞分化主要分子-核因子-κB受體活化因子配基(receptor activator of nuclear factor-κB ligand, RANKL)的表達(dá)水平，減輕骨關(guān)節(jié)的破壞。已知血吸蟲感染的關(guān)節(jié)炎保護作用與蟲卵負(fù)荷有關(guān)[7]。

曼氏血吸蟲感染對非肥胖糖尿病(nonobese diabetic, NOD) 小鼠有顯著的保護作用。曼氏血吸蟲蟲卵、可溶性全蟲抗原(soluble worm antigen,SWA)以及可溶性蟲卵抗原(soluble egg antigen, SEA)經(jīng)腹腔注射亦可完全抑制NOD小鼠糖尿病的發(fā)生。然而，只有SEA能夠減少骨髓來源的樹突狀細(xì)胞(dendritic cells, DCs)產(chǎn)生的IL-12，增高IL-10水平，并以TGF-β依賴的方式誘導(dǎo)Foxp3基因的表達(dá)[8]。不同發(fā)育階段的血吸蟲的免疫調(diào)節(jié)機制可能存在諸多差異。人們在L.sigmodontis感染以及曼氏血吸蟲SEA預(yù)處理的小鼠脾細(xì)胞中亦發(fā)現(xiàn)Foxp3+Treg 比例的顯著增高[9-10]。因此，有人認(rèn)為Treg是自身反應(yīng)性T細(xì)胞活性的主要抑制性細(xì)胞亞群。但也有研究報告認(rèn)為蠕蟲對糖尿病的保護作用與Treg和IL-10無關(guān)[8]。

眾多的研究表明，蠕蟲感染可以抑制包括潰瘍性結(jié)腸炎、克隆氏病在內(nèi)的IBD。血吸蟲和旋毛蟲(Trichinellaspiralis)均可抑制實驗性結(jié)腸炎[11-12]。縮小膜殼絳蟲(Hymenolepisdiminuta)感染可減輕二硝基苯磺酸(benzensulphonic acid, DNBS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎，但對硫酸葡聚糖(dextran sulfate, DSS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎卻無保護作用。造模前感染甚至加重惡唑酮(oxazolone)誘導(dǎo)的潰瘍性結(jié)腸炎的病情。口服豬鞭蟲活蟲卵治療IBD患者是目前最為成功的臨床案例[13]。多數(shù)接受口服蟲卵治療的活動性潰瘍性結(jié)腸炎和克隆氏病患者病情得到緩解，并且未見任何副作用或并發(fā)癥的發(fā)生。

在人們對Th1/Th2 相互作用認(rèn)識不斷深入的年代，利用Th1/Th2 偏移理論來解釋“蠕蟲感染誘導(dǎo)的Th2 免疫偏移能夠抑制Th1 主導(dǎo)的自身免疫性疾病”似乎合理。然而，令人不解的是血吸蟲及其他蠕蟲似乎對Th1 和Th2 甚至Th17 介導(dǎo)的疾病均有抑制作用。有研究認(rèn)為，EAE 的發(fā)病依賴于IL-23/IL-17 通路，而不是IL-12/IFNγ 通路，STAT6 依賴的IL-4/IL-13 信號通路對血吸蟲卵抑制TNBS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎以及EAE 是必須的，而Th17只有獲得Th1 表型，或轉(zhuǎn)變成Th1 細(xì)胞才具有致糖尿病發(fā)病的能力[14]。因此，同時抑制這兩類細(xì)胞亞群可能有利于抑制多種自身免疫性疾病的病情發(fā)展。除此之外，血吸蟲、線蟲和絳蟲感染在鏈脲霉素(streptozotocin)誘導(dǎo)的糖尿病模型中均顯示出抗糖尿病作用，其中替代途徑激活的巨噬細(xì)胞(alternatively activated macrophage，AAMφ) 可能發(fā)揮重要作用[2]。

2 蠕蟲抗原誘導(dǎo)宿主免疫抑制可能的分子機制

2.1蠕蟲抗原與TLRs Toll樣受體(TLRs)是存在于機體的一類重要的模式識別受體，在機體固有免疫中起著重要的作用。TLRs通過識別病原體相關(guān)的分子模式活化TLRs信號，進而激活編碼炎性細(xì)胞因子、趨化因子和協(xié)同刺激分子等基因的轉(zhuǎn)錄。研究顯示，曼氏血吸蟲SEA及溶血磷脂酰絲氨酸、LNFPIII、雙鏈RNA(dsRNA) 、血吸蟲和蛔蟲的磷脂酰絲氨酸、線蟲分子ES-62均可通過TLRs途徑抑制炎癥性免疫應(yīng)答[15]。曼氏血吸蟲感染激活天然免疫細(xì)胞的TLR2/ERK通路，提高MS患者血清維甲酸水平，誘導(dǎo)其代謝合成代謝相關(guān)基因的表達(dá)；誘導(dǎo)Foxp3+ Treg 生成，增加IL-10水平；通過SOCS3途徑抑制IL-6、IL-12、 IL-23及TNF-α表達(dá)。ES-62是一種通過N-連接轉(zhuǎn)錄后修飾的糖蛋白，含有磷脂酰膽堿結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過TLR4使多種免疫細(xì)胞呈現(xiàn)抗炎性表型。曼氏血吸蟲和肝片吸蟲釋放的組織蛋白酶結(jié)合巨噬細(xì)胞TLR3/4，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞釋放NO、TNF-α、IL-6和IL-12，使宿主免于內(nèi)毒素性休克[16]。

LPS/TLR4信號通路激活通常上調(diào)IL-6、IL-12和TNF-α水平，激活ERK、JNK和p38 MAPK，持續(xù)活化NF-κB。而LNFPIII及ES-62等蠕蟲分子持續(xù)激活ERK，對p38和JNK的作用非常小或者無激活功能[17]。LNFPIII和ES-62只能誘導(dǎo)短暫的NF-κB激活。LNFPIII與TLR結(jié)合后IκB不能及時降解，持續(xù)的ERK信號通路激活抑制Fos，使IL-12合成減少[18]。因此，LNFPIII和ES-62可能通過持續(xù)活化ERK，短暫激活NF-κB，改變APC表型，從而促進Th2應(yīng)答。此外，ES-62還可通過抑制TLRs下游分子P38和JNK，抑制IL-12、IL-6和TNF-α等細(xì)胞因子表達(dá)。曼氏血吸蟲和蛔蟲中富含的磷脂酰絲氨酸的提取物亦可通過TLR2激活LPS誘導(dǎo)的人DCs MAPK，或者激活ERK/SOCS3通路，從而抑制炎性細(xì)胞因子IL-6、IL-12、IL-23及TNF-α的分泌[4]。

然而，蠕蟲分子如何使致炎性的TLRs信號變?yōu)榭寡仔缘男盘柲壳爸跎佟Ｋ拗饔行У孛庖邞?yīng)答依賴于TLRs之間，以及TLRs與其他PRRs之間的交叉對話。蠕蟲通過TLRs能夠誘導(dǎo)Th2應(yīng)答可能與其同時募集其他PRRs(如C-凝集素受體)有關(guān)[1]。血吸蟲可溶性蟲卵抗原SEA對DCs的調(diào)節(jié)作用即被認(rèn)為是TLR2/3/4的協(xié)同或相互抑制的結(jié)果，galectin-3亦參與信號傳遞[4,19]。LNFPIII與TLR4結(jié)合的同時募集其他C-凝集素受體，使促炎性的TLR4信號變?yōu)榭寡仔缘摹Ｓ腥さ氖?，ES-62 可與一種可溶性的甘露糖受體作用誘導(dǎo)免疫抑制，但ES-62亦可誘發(fā)甘露糖受體基因敲除小鼠細(xì)胞正常的免疫應(yīng)答。C-凝集素受體在LNFPIII中的冗余作用已經(jīng)在小鼠中被發(fā)現(xiàn)。

ES-62與TLR4結(jié)合，抑制FcεR1-PKCα/磷脂酶D/鞘氨醇激酶-1(SPHK1)途徑誘導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流和NF-κB激活，抑制肥大細(xì)胞脫顆粒，釋放致敏介質(zhì)如白介素、前列腺素、TNF-α以及IL-6；ES-62/TLR4信號通路的激活還可導(dǎo)致PKCα胞漿內(nèi)局部聚集，增加促使細(xì)胞質(zhì)膜微囊脂筏介導(dǎo)的蛋白酶非依賴的降解[20]。

2.2蠕蟲抗原與非TLRs通路 一些蟲源性免疫調(diào)節(jié)分子不通過TLRs傳遞信號亦可抑制炎癥反應(yīng)性疾病[21]。蠕蟲來源的cystatin主要通過巨噬細(xì)胞IL-10與ERK之間的交叉對話調(diào)節(jié)IL-10、IL-12/IL-23p40表達(dá)，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞合成IL-10，抑制T細(xì)胞增殖，抑制OVA誘導(dǎo)的氣道高反應(yīng)性模型小鼠的炎癥反應(yīng)，抑制硫酸葡聚糖誘導(dǎo)的結(jié)腸炎，并通過清道夫受體CD36和TGF-β受體發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)。

惡絲蟲抗原(DiAg)是一種犬線蟲來源的免疫調(diào)節(jié)分子，能夠抑制Th1應(yīng)答、下調(diào)IgG型抗體、上調(diào)IL-4和IL-10水平，從而阻止NOD小鼠糖尿病的發(fā)生。DiAg通過誘導(dǎo)抗非特異性的IgE偶聯(lián)肥大細(xì)胞FcεRI，抑制大鼠過敏性皮炎發(fā)生發(fā)展；與B細(xì)胞表面CD40結(jié)合，誘導(dǎo)多克隆IgE抗體的合成[21]。已知AAMφ在蠕蟲感染誘導(dǎo)的Th2優(yōu)勢應(yīng)答中起重要作用。曼氏血吸蟲和肝片吸蟲分泌抗氧化物peroxiredoxin(Prx)誘導(dǎo)替代途徑巨噬細(xì)胞激活，促進Th2優(yōu)勢應(yīng)答，這種免疫調(diào)節(jié)作用不依賴于Prx的抗氧化活性和IL-4、IL-13信號[22]。IPSE (IgE-binding IL-4-inducing principle ofS.mansonieggs)誘導(dǎo)嗜堿性粒細(xì)胞釋放IL-4，而血吸蟲SEA中的T2核酸酶omega-1抑制TLR4介導(dǎo)的DC成熟，誘導(dǎo)細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)改變，從而影響DCs-Th細(xì)胞間的結(jié)合，提供較弱的TCR信號，促進Th2優(yōu)勢應(yīng)答[1]。值得注意的是，omega-1促進Th2優(yōu)勢應(yīng)答的作用依賴于其核酸酶活性，與TLRMYD88/TRIF和嗜堿性粒細(xì)胞活性無關(guān)。甘露糖受體結(jié)合介導(dǎo)其細(xì)胞作用內(nèi)吞入DCs，通過降解核酸酶及mRNRA，影響一些蛋白質(zhì)的合成，從而促進Th2免疫應(yīng)答[23-24]。

3 蠕蟲及其分子的臨床應(yīng)用前景展望

在漫長的宿主-寄生蟲共進化過程中，蠕蟲的某些分子演化出具有調(diào)節(jié)寄生適應(yīng)性的功能，對宿主抗感染免疫發(fā)揮負(fù)向調(diào)控作用，具有誘導(dǎo)抗炎性信號分子的作用。目前，利用蠕蟲治療慢性炎癥疾病已成為一種極具有吸引力的概念，蠕蟲在臨床上已經(jīng)被用于包括IBD和MS，甚至自閉癥患者的治療的嘗試[25-26]。

研究顯示，縮小膜殼絳蟲抗糖尿病作用依賴于活蟲感染[27]。絳蟲的活蟲治療效果甚至優(yōu)于地塞米松[28]。正是這些令人振奮的實驗研究成果，使無致病性、或者低致病性蠕蟲能直接用于臨床治療。豬鞭蟲蟲卵和美洲板口線蟲幼蟲在臨床上被用于治療慢性炎癥反應(yīng)性疾病和過敏性疾病。豬鞭蟲蟲卵治療IBD已經(jīng)進入多中心雙盲臨床對照實驗階段；豬鞭蟲活蟲卵治療MS的臨床研究也在進行中。美洲鉤蟲用于治療哮喘患者，無須重復(fù)給藥，被認(rèn)為優(yōu)于豬鞭蟲。

某些寄生蟲有導(dǎo)致動物源性寄生蟲病的潛在危險。而蠕蟲表面或其分泌排泄物中多種蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、多糖類分子等可作用于宿主免疫系統(tǒng)。顯然，蟲源性免疫調(diào)節(jié)分子比活蟲感染更易被人們接受，更具有研發(fā)意義。迄今為止，ES-62是作為廣泛的蟲源性免疫調(diào)節(jié)分子，人們還在ES-62抑制小鼠紅斑狼瘡模型中發(fā)現(xiàn)，負(fù)性免疫調(diào)節(jié)受體白細(xì)胞免疫球蛋白受體B亞類(leukocyte immunoglobulin-likereceptor subfamily B, LILRB)具有強烈的免疫抑制活性，LILRB已被推薦用于治療移植排斥、癌癥、哮喘以及自身免疫性疾病。所以，不僅蟲源性免疫調(diào)節(jié)分子作為一種新型、安全有效的治療性藥物具有廣闊的前景，對蟲源性免疫調(diào)節(jié)分子還可以作為特殊的工具，為新型抗炎性藥物的研發(fā)提供新的靶點。

然而，活蟲感染在宿主體內(nèi)長期持續(xù)低水平釋放多種分子，這些分子協(xié)同調(diào)節(jié)宿主免疫，作為藥物的蟲源性免疫調(diào)節(jié)分子能否復(fù)制活蟲感染的效果仍不清楚。盡管如此，我們?nèi)杂欣碛上嘈?，在不久的未來，用蠕蟲感染或其分子治療慢性炎癥性疾病的臨床應(yīng)用將得到飛速發(fā)展。

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