癢螨誘導宿主免疫應答研究進展

廖曉霞，古小彬

(四川農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院，四川溫江 611130)

癢螨誘導宿主免疫應答研究進展

廖曉霞，古小彬*

(四川農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院，四川溫江 611130)

癢螨病普遍存在于世界各地，嚴重危害著動物的健康，也給動物養(yǎng)殖業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。癢螨在宿主體表的物理活動、分泌物及其死亡后的瓦解產(chǎn)物，可激活宿主的一系列復雜級聯(lián)反應，最終導致宿主的局部和系統(tǒng)性炎癥反應及免疫應答。目前，國內(nèi)外學者對癢螨的流行病學、治療等方面研究較多，但在癢螨引起宿主的免疫應答方面研究相對較少。論文就動物感染癢螨后其組織和血液內(nèi)炎性細胞的變化情況及癢螨誘導宿主發(fā)生的免疫應答——超敏反應、體液免疫應答和細胞免疫應答等方面進行綜述。

癢螨；宿主；免疫應答

癢螨病是癢螨(Psoroptescommunis) 寄生于哺乳動物的皮膚表面，以刺吸宿主的體液、淋巴液和滲出液為營養(yǎng)，引起宿主動物的一種慢性、頑固性、接觸性、傳染性皮膚病。該病流行范圍廣，對養(yǎng)殖業(yè)造成重大的經(jīng)濟損失，同時威脅野生動物的生存和發(fā)展[1]。

癢螨在宿主體表的物理活動、分泌物及其死亡后的瓦解產(chǎn)物，可激活宿主的一系列復雜級聯(lián)反應，最終導致宿主產(chǎn)生體液免疫、細胞免疫及局部免疫等全方位的免疫應答。目前，國內(nèi)外學者對癢螨的流行病學、治療等方面研究較多，但在癢螨引起宿主的免疫應答研究相對較少。 本文主要就動物感染癢螨后宿主免疫應答的相關(guān)內(nèi)容進行綜述。

1 炎性細胞變化

1.1 皮損組織中炎性細胞的變化

感染綿羊癢螨(Psoroptesovis)的綿羊皮膚組織中呈現(xiàn)角質(zhì)層嗜酸性膿皰形成及皮膚浸潤嗜酸性粒細胞、中性粒細胞、巨噬細胞和淋巴細胞[2]。更詳細的分析顯示，綿羊在試驗條件下感染時浸潤的細胞主要是嗜酸性粒細胞并伴隨肥大細胞的增生，并且嗜酸性粒細胞在首次感染的第9周達到峰值約為1 200個/cm2，而肥大細胞在首次感染的第3周達到峰值約為140個/cm2[3]；同時有明顯的皮膚水腫，增生和退行性表皮變化及局部炎癥反應[4-5]，以上的變化均發(fā)生在人工感染癢螨后24 h內(nèi)[4]。另外，綿羊皮內(nèi)接種癢螨粗提取物后，24 h～48 h內(nèi)接種部位出現(xiàn)嗜酸性粒細胞浸潤[6]。自然感染癢螨的綿羊皮損處亦有明顯的嗜酸性粒細胞浸潤[2]。在自然感染癢螨的赫里福德牛皮損組織的細胞浸潤亦與綿羊類似，以嗜酸性粒細胞浸潤為主，同時伴有巨噬細胞、淋巴細胞、漿細胞、中性粒細胞的浸潤及肥大細胞的增生[7]。

1.2 血液中炎性細胞的變化

綿羊初次感染癢螨后血液中嗜酸性粒細胞和中性粒細胞均增加，其中中性粒細胞在首次感染的第14周達到峰值約為4×109/L，而嗜酸性粒細胞在首次感染的第12周達到峰值約為2.3×109/L；同時血紅蛋白濃度于感染的第6周開始顯著下降并于第14周達到最低值約為9.5 g/dL (正常對照約為12.6 g/dL)[8]；亦有初次感染癢螨后綿羊血液中嗜堿性粒細胞的上升報道[3]。初次感染癢螨的牛血液中嗜酸性粒細胞也顯著上升[7,9]，而再次感染癢螨后嗜酸性粒細胞顯著增加僅維持了10 d左右[9]。

2 免疫應答

2.1 超敏反應

外寄生蟲叮咬宿主或皮內(nèi)注射寄生蟲抗原后，常引發(fā)宿主發(fā)生速發(fā)型超敏反應(immediate hypersensitivity，IH)和遲發(fā)型超敏反應(delayed-type hypersensitivity，DTH)[6]，這兩種超敏反應在皮內(nèi)注射癢螨提取物的兔和牛體中亦得到證實[9-11]；同時，綿羊經(jīng)初次感染綿羊癢螨(P.ovis)后，可引起由IgE介導的速發(fā)型超敏反應和由細胞介導的嗜酸性粒細胞增多的遲發(fā)型超敏反應[3,12]。

2.2 體液免疫應答

通過ELISA檢測發(fā)現(xiàn)，綿羊感染綿羊癢螨(P.ovis)后約3周～4周體內(nèi)抗癢螨抗原的特異性IgG抗體含量上升[13-14]，而牛的特異性IgG抗體含量上升時間則發(fā)生在感染后的1周～5周內(nèi)[14-15]。另外研究發(fā)現(xiàn)，首次感染綿羊癢螨(P.ovis)的綿羊血清中IgG較IgE先增加，IgG于感染后第2周增加而IgE于感染后第7周增加；而再次感染綿羊癢螨(P.ovis)時，血清中IgE增加但IgG沒有明顯的上升表達[3,6]。

早期，F(xiàn)isher W F[14]證實了牛感染綿羊癢螨(P.ovis)后，血清中抗癢螨抗原特異性抗體IgG濃度與螨蟲數(shù)和結(jié)痂面積呈正相關(guān)，其中結(jié)痂和螨蟲均在初次感染的第2周開始出現(xiàn)，并于第7周和第5周分別達到各自的峰值，同時血清中抗癢螨抗原特異性抗體IgG 于第3周開始出現(xiàn)，并于第6周達到峰值(以上變化均在第7周進行藥物治療前發(fā)生，治療后變化無規(guī)律)。這個結(jié)果后來也被Lonneux J F等[15-16]證實。研究認為，螨蟲感染后誘導的超敏反應會導致皮膚出現(xiàn)炎癥，此時病變的皮膚環(huán)境更有利于螨蟲的生長[7,13]，同時螨蟲種群的增加和皮炎的發(fā)展可能會伴隨抗體滴度的初始上升而變化[13-14]。

此外，雖然嗜堿性粒細胞或肥大細胞會影響IgE與之結(jié)合的免疫功能，但直至感染綿羊癢螨(P.ovis)后第7周雖然有嗜堿性粒細胞或肥大細胞的增加，但未在血清中檢測到抗癢螨抗原特異性抗體IgE的顯著增加；這表明，IgE介導的Ⅰ型超敏反應不會加速病變的發(fā)展[3]。

2.3 細胞免疫應答

細胞免疫過程通過感應、反應、效應3個階段，在反應階段致敏淋巴細胞再次與抗原接觸時，便釋放出多種淋巴因子(轉(zhuǎn)移因子、移動抑制因子、激活因子、皮膚反應因子、淋巴毒素、干擾素)，與巨噬細胞，殺傷性T細胞協(xié)同發(fā)揮免疫功能。

綿羊健康皮膚中CD4+/CD8+T細胞的比例為1.9/1，但感染綿羊癢螨(P.ovis)后的第7周皮膚中CD4+T細胞大量增加，此時皮膚中CD4+/CD8+T細胞的比例上升至70.5/1。同時在感染癢螨的綿羊皮膚中也會浸潤大量的γδT細胞、CD45RA+和CD1b+細胞；并且嗜酸性粒細胞與肥大細胞的大量浸潤提示CD4+細胞表達Th2型細胞因子[6,17-19]。而后Mcneilly T N等[20]利用免疫組織化學技術(shù)驗證了綿羊感染綿羊癢螨(P.ovis)后Foxp3+T細胞亦會浸潤于其皮膚中，并且Foxp3+T細胞浸潤于皮膚的時機大致類似于免疫效應細胞的浸潤，包括CD4+T細胞、肥大細胞、嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞[3,17,20-21]。

為了研究癢螨引起宿主發(fā)生的早期炎癥反應，國外學者們采用微陣列、熒光定量PCR等技術(shù)分析了癢螨在感染宿主48 h內(nèi)的細胞免疫情況。Watkins C A等[22]將羔羊皮膚表皮的角質(zhì)形成細胞進行培養(yǎng)，培養(yǎng)后用綿羊癢螨(P.ovis)抗原刺激角質(zhì)形成細胞，通過微陣列監(jiān)測(分別在抗原刺激后1、6 、24、48 h進行監(jiān)測)這些細胞的mRNA表達，發(fā)現(xiàn)6個基因表達上調(diào)，其中1個顯著增加的促炎性細胞因子為IL-8；同時利用RT-PCR進行了驗證，發(fā)現(xiàn)羔羊的角質(zhì)形成細胞被綿羊癢螨抗原刺激后的1 h時上調(diào)最大的為IL-8，但刺激后的24 h和48 h均減少至癢螨抗原刺激前的水平。在人工感染綿羊癢螨(P.ovis)的微陣列中發(fā)現(xiàn)，綿羊經(jīng)人工感染后24 h內(nèi)(分別在1、3、6 、24 h進行監(jiān)測)有1 522個基因差異表達顯著；隨后并通過RT-PCR進行驗證，發(fā)現(xiàn)許多在過敏反應和炎癥反應中有著重要作用的基因，包括促炎性細胞因子(IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-8和IL-4)和參與免疫細胞激活的選擇素，黏附因子及趨化因子(SELE、SELL、SELP、ICAM-1、CSF-2、CSF-3、CCL-2和CXCL-2)；其中IL-1α、IL-1β、IL-6，SELE、SELP、ICAM-1、CSF-3、CCL-2和CXCL-2均在感染的3 h時達到峰值，而IL-4，SELL和CSF-2均在6 h時達到峰值，IL-8則在24 h時才達到峰值[23]。

該分析還強調(diào)了轉(zhuǎn)錄因子NF-kB家族和AP-1在早期促炎反應中的作用，并表現(xiàn)出朝向Th2型免疫應答的趨勢[23]，類似的結(jié)果在Burgess S T等[24]的研究中亦得到證實，表明轉(zhuǎn)錄因子NF-kB家族和AP-1在該炎癥反應中起著重要的作用。

除了以綿羊作為試驗動物的研究外，還通過ELISA的方法檢測了家兔自然感染兔癢螨(Psoroptescuniculi)后血清當中炎癥因子的表達，發(fā)現(xiàn)外周血中各種炎癥細胞被激活，同時炎癥細胞因子如前列腺素E2、IL-6、IL-8和轉(zhuǎn)化生長因子β1均增加[25]。上調(diào)的促炎性細胞因子如IL-1α、IL-1β、IL-8、IL-6和增加的選擇素及黏附因子會參與免疫細胞遷移至結(jié)痂病變部位的過程當中。這些因子的增加可能進一步加劇早期促炎反應，導致水腫及產(chǎn)生漿液性滲出物，提供螨蟲食物的來源。

另外，通過熒光定量PCR的方法還研究了比利時藍牛和荷斯坦弗里斯蘭牛自然感染綿羊癢螨(Psoropesovis)后宿主的皮膚免疫應答及細胞免疫應答，通過皮膚中的細胞因子包括IL-4、IL-13、IL-6和IL-17的表達情況及血液中單核細胞的表達情況顯示出Th2/Th17細胞混合表達；進一步分析得到IL-17的顯著上升與牛皮膚中的嗜酸性粒細胞及其他免疫細胞的大量浸潤有關(guān)，并且有可能導致更加嚴重的癥狀產(chǎn)生[26]。

由此可見，一系列炎性細胞的浸潤及各種炎癥細胞因子和轉(zhuǎn)錄因子的增加均揭示了動物癢螨病與免疫性疾病和炎癥反應密切相關(guān)。這些結(jié)果可以推進我們對癢螨病發(fā)病機制的認識，幫助和指導對這種疾病的有效治療。

3 結(jié)語

長期以來幾乎完全依賴化學方法來控制癢螨病，致使環(huán)境受到污染并且存在耐藥性、藥物殘留等問題，迫使人們不得不探索新的控制該病的方法，而應用免疫學的方法預防該病是目前廣大學者認為最佳的思路方向。對癢螨感染的很多基本問題的解決有賴于人們對癢螨誘導的免疫機制尤其是免疫效應的調(diào)節(jié)機制和其他一些免疫學問題進行更深入的研究，相信在不久的將來癢螨病的診斷和防治工作將會取得突破性進展。

[1] 郝桂英,楊光友,古小彬.動物癢螨病的免疫學研究進展[J].中國畜牧獸醫(yī),2007,33(11):64-67.

[2] Rosa A B,Moschini G.Psoroptic mange in sheep.Histopathology of the skin in acute and chronic cases [J].Veterinaria Argentina,1988,5:771-773.

[3] Den Broek V.Cutaneous and systemic responses during primary and challenge infestations of sheep with the sheep scab mite,Psoroptesovis[J].Parasite Immunol,2000,22(8):407-414.

[4] Van Den Broek A H M,Else R W,Huntley J F,et al.Early innate and longer-term adaptive cutaneous immunoinflammatory responses during primary infestation with the sheep scab mite,Psoroptesovis[J].J Comp Pathol,2004,131(4):318-329.

[5] Amorim M G R,Dantas A F M,Riet-Correa F.Histopathological alterations in psoroptic mange caused byPsoroptescuniculi(Delafond,1859) in goats[J].Semina:Ciências Agrárias,2015,36(3):1425-1430.

[6] Van den Broek A H,Huntley J F.Sheep scab:the disease,pathogenesis and control [J].J Comp Pathol,2003,128(2):79-91.

[7] Stromberg P C,Fisher W F,Guillot F S,et al.Systemic pathologic responses in experimentalPsoroptesovisinfestation of Hereford calves [J].Am J Vet Res,1986,47(6):1326-1331.

[8] O'Brien D J,Robinson A B,Gray J S,et al.Haematology and blood biochemistry during the course of psoroptic scabies in sheep [J].Vet Res Commun,1995,19(1):39-48.

[9] Losson B,Detry-Pouplard M,Pouplard L.Haematological and immunological response of unrestrained cattle toPsoroptesovis,the sheep scab mite [J].Res Vet Sci,1988,44(2):197-201.

[10] Losson B J,Lonneux J F,Lekimme M.The pathology ofPsoroptesovisinfestation in cattle with a special emphasis on breed difference [J].Vet Parasitol,1999,83(3):219-229.

[11] Ravindran R,Jayaprakasan V,Subramanian H.Cellular response toPsoroptescuniculi[J].J Vet Parasitol,2000,14(2):175-176.

[12] Van den Broek A H M,Huntley J F,Halliwell R E W,et al.Cutaneous hypersensitivity reactions toPsoroptesovisand Der p 1 in sheep previously infested withP.ovis—the sheep scab mite [J].Vet Immunol Immunopathol,2003,91(2):105-117.

[13] Bates P.The pathogenesis and ageing of sheep scab lesions-Part 1 [J].State Vet J (U K),1997，7: 11-15.

[14] Fisher W F.Development of serum antibody activity as determined by enzyme-linked immunosorbent assay toPsoroptesovis(Acarina:Psoroptidae) antigens in cattle infested withP.ovis[J].Vet Parasitol,1983,13(4):363-373.

[15] Lonneux J F,Nguyen T Q,Hollanders W,et al.Humoral and cell-mediated immune responses of beef and dairy cattle experimentally infested withPsoroptesovis[J].Am J Vet Res,1998,59(5):583-587.

[16] Lonneux J F,Nguyen T Q,Detry J,et al.The relationship between parasite counts,lesions,antibody titres and daily weight gains inPsoroptesovisinfested cattle [J].Vet Parasitol,1998,76(1):137-148.

[17] Van den Broek A H M,Huntley J F,Mackellar A,et al.Characterisation of lesional infiltrates of dendritic cells and T cell subtypes during primary infestation of sheep withPsoroptesovis,the sheep scab mite [J].Vet Immunol Immunopathol,2005,105(1):141-150.

[18] Lamkhioued B,Garcia-zepeda E A,Abi-younes S,et al.Monocyte chemoattractant protein (MCP)-4 expression in the airways of patients with asthma:induction in epithelial cells and mononuclear cells by proinflammatory cytokines[J].Am J Resp Crit Care Med,2000,162(2):723-732.

[19] Ferrick D A,Schrenzel M D,Mulvania T,et al.Differential production of interferon-γ and interleukin-4 in response to Th1-and Th2-stimulating pathogens by γδ T cellsinvivo[J].Nature,1995,373:255-257.

[20] Mcneilly T N,Mcintyre J,Frew D,et al.Infestation of sheep withPsoroptesovis,the sheep scab mite,results in recruitment of Foxp3+T cells into the dermis [J].Parasite Immunol,2010,32(5):361-369.

[21] Huntley J F,van den Broek A,Machell J,et al.The effect of immunosuppression with cyclosporin A on the development of sheep scab [J].Vet Parasitol,2005,127(3):323-332.

[22] Watkins C A,Mackellar A,Frew D,et al.Gene expression profiling of ovine keratinocytes stimulated withPsoroptesovismite antigen-a preliminary study [J].Parasite Immunol,2009,31(6):304-311.

[23] Burgess S T G,Frew D,Nunn F,et al.Transcriptomic analysis of the temporal host response to skin infestation with the ectoparasitic mitePsoroptesovis[J].BMC Genomics,2010,11(1):624.

[24] Burgess S T,Mcneilly T N,Watkins C A,et al.Host transcription factors in the immediate pro-inflammatory response to the parasitic mitePsoroptesovis[J].PLoS One,2011,6(9):e24402.

[25] Shang X,Wang D,Miao X,et al.The oxidative status and inflammatory level of the peripheral blood of rabbits infested withPsoroptescuniculi[J].Parasites & Vectors,2014,7(1):1-6.

[26] Sarre C,González-Hernández A,Van Coppernolle S,et al.Comparative immune responses againstPsoroptesovisin two cattle breeds with different susceptibility to mange [J].Vet Res,2015,46(1):1-10.

Progress on Immune Responses of Hosts Induced by Psoroptic mites

LIAO Xiao-xia,GU Xiao-bin

(CollegeofVeterinaryMedicine,SichuanAgriculturalUniversity,Wenjiang,Sichuan,611130,China)

Psoroptic mange is prevalent worldwide and seriously endangers the animal production as well as animal health,causing huge economic losses to the animal industry.The physical activity,excretory and secretory products,collapse products of psoroptic mites on the hosts can activate a series of complex cascade responses of hosts,eventually leading to local and systemic inflammatory responses and immune responses.At present,the domestic and foreign scholars mainly study the epidemiology,treatment and other aspects of psoroptic mites,but the immune responses of the host caused by psoroptic mites are relatively few.This paper summarized the changes of inflammatory cells in infected animal tissues and blood and immune responses of hosts induced by psoroptic mites including hypersensitivity,humoral immune response and cellular immune response.

psoroptic mites; host; immune responses

2016-09-08

四川農(nóng)業(yè)大學學科“雙支計劃”(SC-03571357)

廖曉霞(1991-)，女，四川成都人，碩士，主要從事動物寄生蟲病學研究。*通訊作者

S852.746

A

1007-5038(2017)02-0094-04