IgG及其亞類在瘧疾保護(hù)性免疫中的作用①

李明洋　朱曉彤

(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)臨床三系，沈陽110122)

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IgG及其亞類在瘧疾保護(hù)性免疫中的作用①

李明洋朱曉彤②

(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)臨床三系，沈陽110122)

瘧疾是以瘧原蟲為病原體、以按蚊為媒介的嚴(yán)重威脅人類健康的寄生蟲病，目前流行于100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，已被世界衛(wèi)生組織列為優(yōu)先防治的三大感染性疾病之一[1]。2000年，全球用于瘧疾防控的資金接近1億美金，至2012年躍升到18.4億美金，加之耐藥瘧原蟲和耐殺蟲劑蚊媒的大量出現(xiàn)，全球的瘧疾防治仍然面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球每年有2億以上瘧疾病例，導(dǎo)致60余萬人死亡。如何安全高效地控制瘧疾的感染和傳播是世界各國(guó)亟待解決的難題，瘧疾的防控已被寫入聯(lián)合國(guó)千年發(fā)展目標(biāo)。

瘧原蟲多個(gè)發(fā)育階段的特異性抗原均可引起人體的免疫反應(yīng)，導(dǎo)致體內(nèi)免疫球蛋白G(Immunoglobulin G,IgG)水平的改變。IgG約占血清免疫球蛋白總量的70%～75%，是機(jī)體主要的抗菌、抗病毒和抗毒素抗體，也是再次體液免疫應(yīng)答的主要抗體。根據(jù)IgG分子中重鏈抗原性差異，人的IgG分為四個(gè)亞類：IgG1、IgG2、IgG3和IgG4，在血清中的濃度為IgG1(60%～70%)> IgG2(15%～20%)> IgG3(5%～ 10%)>IgG4(<5%)。IgG及其亞類水平的升高或降低都是機(jī)體發(fā)生免疫反應(yīng)的表現(xiàn)，抗原的特性、抗原刺激的強(qiáng)度和頻率不同均可導(dǎo)致血清中IgG亞類分布的不同，其含量變化在臨床疾病的診斷和治療中具有重要意義[2]。

研究發(fā)現(xiàn)，IgG1具有極強(qiáng)的補(bǔ)體激活和結(jié)合吞噬細(xì)胞的能力，IgG2在多糖抗原免疫中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，IgG3對(duì)蛋白質(zhì)抗原以及多肽類抗原的免疫效應(yīng)往往比IgG1更強(qiáng)，而IgG4可能是這四種亞型中最不活躍且含量最少的，主要參與超敏反應(yīng)，但也有研究表明，它與某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生相關(guān)[3]。一般認(rèn)為，抗病毒的IgG抗體常為IgG1和IgG3，并且IgG3在感染早期出現(xiàn)。而細(xì)菌感染產(chǎn)生的IgG抗體亞類較為復(fù)雜，細(xì)菌含有多種抗原決定簇，并且蛋白和糖類的結(jié)構(gòu)也有很大不同，例如破傷風(fēng)桿菌感染中IgG1占主導(dǎo)地位，奈瑟球菌感染中產(chǎn)生的IgG2較多[4]。

IgG及其亞類的含量變化對(duì)疾病的發(fā)生發(fā)展過程有著重大影響，而目前國(guó)內(nèi)學(xué)者從機(jī)體免疫角度對(duì)瘧原蟲的探究較少。所以，探究IgG各亞類在瘧疾保護(hù)性免疫中的變化有利于針對(duì)性地根據(jù)各階段的抗原類型進(jìn)行免疫，對(duì)于開發(fā)具有針對(duì)性的抗瘧藥物和抗瘧疫苗具有重要意義。

1瘧原蟲致病過程

在已知的200多種瘧原蟲中，能夠感染人類的有5種：惡性瘧原蟲(Plasmodium falciparum,P.falciparum)、間日瘧原蟲(Plasmodium vivax,P.vivax)、三日瘧原蟲(Plasmodium malariae,P.malariae)、卵形瘧原蟲(Plasmodium ovale,P.ovale)和諾氏瘧原蟲(Plasmodium knowlesi,P.knowlesi)，其中惡性瘧原蟲和間日瘧原蟲流行度最高，引發(fā)的惡性瘧和間日瘧是我國(guó)最常見的瘧疾類型。

瘧原蟲的生活史十分復(fù)雜，在人體內(nèi)經(jīng)歷紅外期和紅內(nèi)期兩個(gè)發(fā)育階段，每個(gè)階段都有其特異性抗原。其感染過程為：當(dāng)受染按蚊叮咬人體時(shí)，瘧原蟲的子孢子隨按蚊的唾液進(jìn)入血液，隨即入侵肝細(xì)胞，發(fā)育為裂殖體，隨后分裂為大量的裂殖子，此階段即為紅細(xì)胞外期(紅外期)；感染肝細(xì)胞破裂后，裂殖子釋放入血開始侵入紅細(xì)胞，攝取血紅蛋白并進(jìn)行裂體增殖，進(jìn)而周而復(fù)始地入侵紅細(xì)胞，此階段稱為紅細(xì)胞內(nèi)期(紅內(nèi)期)；部分裂殖子侵入紅細(xì)胞后不再分裂，逐漸發(fā)育成配子體，被按蚊吸入后在蚊體內(nèi)有性發(fā)育成子孢子，再次進(jìn)行傳播。瘧原蟲感染的臨床癥狀主要出現(xiàn)在紅內(nèi)期，大多數(shù)患者表現(xiàn)為頭痛、發(fā)熱、關(guān)節(jié)肌肉疼痛等，嚴(yán)重可致昏迷、貧血、肝腎衰竭甚至死亡[5]。早前對(duì)惡性瘧原蟲的不同發(fā)育階段進(jìn)行蛋白組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)的表達(dá)調(diào)控著瘧原蟲的存活、對(duì)宿主細(xì)胞的入侵以及對(duì)宿主免疫系統(tǒng)的逃避等過程[6,7]。入侵紅細(xì)胞是瘧原蟲發(fā)育和致病的重要階段。紅細(xì)胞結(jié)合蛋白(Erythrocyte binding-like proteins,EBL)和網(wǎng)織紅細(xì)胞結(jié)合蛋白(Reticulocyte binding protein homologue proteins,RBP/PfRh)是控制惡性瘧原蟲裂殖子入侵的兩大蛋白家族[8]。EBL包括位于裂殖子微線體內(nèi)的紅細(xì)胞結(jié)合抗原(Erythrocyte binding antigen,EBA)：EBA140，EBA175和EBA181；PfRh位于裂殖子的棒狀體，包括PfRh1，PfRh2a/2b，PfRh4和PfRh5[9,10]。EBA175和PfRh2分別是唾液酸依賴入侵途徑和非唾液酸依賴入侵途徑的代表[11]。而這些蛋白作為抗原可引起相應(yīng)的免疫反應(yīng)，Ahmed Ismail等人研究發(fā)現(xiàn)EBA175和PfRh2誘導(dǎo)產(chǎn)生的IgG各亞類水平在8月份達(dá)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的抗體中還出現(xiàn)了一定強(qiáng)度的IgG4水平升高[8]。

此外，部分人群在感染瘧疾后可能誘發(fā)過激的免疫反應(yīng)，釋放過量炎癥因子，進(jìn)而產(chǎn)生一系列炎癥反應(yīng)，在瘧疾的致病過程中起到重要作用[12]。Snow等[13]還發(fā)現(xiàn)宿主對(duì)瘧疾的抵抗力也取決于宿主的先天遺傳性，使得宿主先天對(duì)某種瘧疾不易感染甚至不感染，從而起到保護(hù)的作用。

2IgG及其亞類的免疫作用

在瘧疾保護(hù)性免疫中，IgG抗體被視為瘧疾紅內(nèi)期的重要免疫保護(hù)因素，還可以誘導(dǎo)產(chǎn)生記憶細(xì)胞將再次感染的紅細(xì)胞和裂殖子進(jìn)一步呈遞給單核細(xì)胞清除瘧原蟲。很多研究發(fā)現(xiàn)紅內(nèi)期IgG亞類之間在數(shù)量上存在著相關(guān)性，尤其是IgG1和IgG3相關(guān)度最高，它們也同總IgG水平密切相關(guān)。IgG1和IgG3被認(rèn)為是瘧疾保護(hù)性免疫中的主要免疫球蛋白，它們可以直接抑制瘧原蟲或者通過調(diào)理作用間接發(fā)揮免疫效應(yīng)[14]。另外IgG2的升高能保護(hù)人體單核細(xì)胞的FcγRⅡa受體，該受體可以高效地結(jié)合IgG類抗體，介導(dǎo)ADCC效應(yīng)；高水平的IgG3可減少寄生蟲血癥的發(fā)生，與防止重癥瘧疾密切相關(guān)[15]；非嗜細(xì)胞的IgG4升高可能繼發(fā)于炎癥刺激誘導(dǎo)產(chǎn)生的免疫應(yīng)答[16]。

很多學(xué)者發(fā)現(xiàn)在感染瘧原蟲的患者體內(nèi)IgG亞類水平發(fā)生改變，這些抗體在緩解原蟲血癥和抵抗重癥瘧疾過程中發(fā)揮著重要作用。Afridi等[17]發(fā)現(xiàn)惡性瘧原蟲紅內(nèi)期宿主內(nèi)IgG1和IgG3關(guān)系密切，都呈大幅度升高。Ferreira等[18]對(duì)間日瘧原蟲網(wǎng)織紅細(xì)胞結(jié)合蛋白1(P.Vivax Reticulocyte Binding Protein-1,PvRBP1)的研究發(fā)現(xiàn)，IgG1水平明顯升高。Biswas等[19]發(fā)現(xiàn)惡性瘧原蟲裂殖子表面抗原1(P.Falciparum merozoite surface antigen 1,PfMSP1)和惡性瘧原蟲頂端膜抗原1(P.Falciparum apical membrane antigen 1,PfAMA1)的免疫中IgG1和IgG3占主要地位，IgG2僅在一小部分志愿者中出現(xiàn)升高，而IgG4并未被檢測(cè)出來，此外，IgG2和IgG4對(duì)IgG1和IgG3的調(diào)理作用有抑制效果。Mehrizi等[14]也發(fā)現(xiàn)PfMSP1中IgG1和IgG3較IgG2和IgG4起到更重要作用。PfMSP5與PfMSP1同屬裂殖子表面蛋白，在瘧原蟲的免疫逃避機(jī)制中起重要作用，Perraut等[20]在塞內(nèi)加爾發(fā)現(xiàn)抗PfMSP5免疫反應(yīng)中IgG1占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而且與患者年齡、性別、血型并無必然聯(lián)系。而Lambert等人發(fā)現(xiàn)不同性別的人群感染瘧原蟲后IgG亞類的水平也不盡相同，他們檢測(cè)了針對(duì)惡性瘧原蟲紅細(xì)胞膜蛋白1(P.falciparum erythrocyte membrane protein 1,PfEMP1)的抗體數(shù)量發(fā)現(xiàn)馬來女性比男性產(chǎn)生的IgG1多很多，IgG2也略多，但是IgG總量較少，而IgG3和IgG4則沒有表現(xiàn)出和性別相關(guān)[21]。

除了瘧原蟲自身的抗原，其媒介按蚊也在瘧疾傳播過程中釋放一些引起免疫反應(yīng)的抗原物質(zhì)。岡比亞唾液蛋白(gambia salivary protein,gSG6)是一種只表達(dá)于成熟雌性按蚊唾液腺的蛋白質(zhì)，對(duì)于血液的吸入有著重要作用[22]。Rizzo等[23]發(fā)現(xiàn)感染gSG6的患者體內(nèi)IgG含量有所增加，其中IgG1和IgG4的水平均有所升高但I(xiàn)gG4升高更為顯著，可見IgG4是針對(duì)gSG6免疫的主要抗體亞型。

綜上，國(guó)外很多學(xué)者對(duì)可以刺激宿主產(chǎn)生特異性IgG類抗體的蛋白抗原進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了IgG及其亞類在瘧疾保護(hù)性免疫中的重要作用。這些抗原有望成為制備瘧疾疫苗的候選抗原。根據(jù)不同的感染因素和感染階段選擇可以誘導(dǎo)產(chǎn)生不同IgG亞類的疫苗，可以針對(duì)性地提高機(jī)體的免疫能力，緩解瘧原蟲血癥，預(yù)防重度瘧疾的發(fā)生，甚至有望快速治愈瘧原蟲的感染。

3抗瘧疫苗的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向

世衛(wèi)組織2013年推出的瘧疾疫苗技術(shù)新路線圖提出，希望到2030年全世界能開發(fā)出將瘧疾病例減少75%并有效消除瘧疾的疫苗。由于瘧原蟲感染的臨床癥狀主要出現(xiàn)在紅內(nèi)期，所以針對(duì)紅內(nèi)期瘧原蟲裂殖子的疫苗被視為控制疾病的最有效方案，但是目前臨床上僅有RTS，S/ASO1疫苗進(jìn)入到Ⅲ期臨床試驗(yàn)[24]。另外傳統(tǒng)的滅活疫苗或減毒活疫苗會(huì)出現(xiàn)一些與抗瘧無關(guān)的免疫反應(yīng)以及毒力恢復(fù)的風(fēng)險(xiǎn)，再加上瘧原蟲抗原的變異性，免疫效果不甚理想[25，26]，所以研制出高效的抗感染、阻傳播的疫苗依然是一個(gè)未完成的目標(biāo)[27]。

而抗體研究有望成為抗瘧疫苗的重要發(fā)展方向。瘧原蟲的多個(gè)感染階段都被證實(shí)具有抗體敏感性，包括按蚊叮咬后孢子體入侵肝細(xì)胞階段、裂殖子入侵紅細(xì)胞階段、感染紅細(xì)胞的清除階段以及按蚊中腸內(nèi)的有性發(fā)育階段等等，IgG抗體及其亞類在這些階段中發(fā)揮著重要作用[28]。所以，深入了解IgG及其亞類在瘧疾保護(hù)性免疫中的作用，調(diào)控其在各感染階段的表達(dá)水平，有望成為預(yù)防和治療瘧原蟲感染的重要手段。

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[收稿2015-10-21修回2016-03-10]

(編輯張曉舟)

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

通訊作者②，中國(guó)醫(yī)科大學(xué)免疫教研室，沈陽110122。

作者簡(jiǎn)介：李明洋(1994年-)，男，主要從事臨床醫(yī)學(xué)方面的研究，E-mail:1075285126@qq.com。

中圖分類號(hào)R382.3+1R392.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

文章編號(hào)1000-484X(2016)07-1074-03

①本文為國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目(No.81301455)。