蠕蟲感染及其產物對過敏性疾病作用機制的研究進展①

王昕蕊 宋伊寧 于銘川 宋偉宜 龐長明 孫樹民（內蒙古民族大學動物科學技術學院，通遼028000）

蠕蟲（Helminth）是一類多細胞、無脊椎的真核寄生蟲。據統計，全世界超過15億人因土壤傳播感染寄生性蠕蟲，流行范圍主要集中在熱帶和亞熱帶地區，以發展中和不發達國家感染數量居多［1］。其主要原因為這些地區飲用水安全無法保障、自然條件和衛生條件差等因素導致這類蟲體更易侵入人體。自GREENWOOD［2］首次提出免疫性疾病與環境因素有關這一觀點以來，STRACHAN［3］闡述了“衛生假說（hygiene hypothesis）”理論，其理論表明隨著社會經濟的發展，家庭更注重衛生健康，少年兒童因寄生蟲侵入的機會減少，而其他病原微生物感染機會無變化或增多，進而由寄生蟲刺激宿主的免疫應答減少或喪失，導致自身免疫性疾病的發病率升高，這類疾病顯著的特點為機體免疫呈Th1型免疫反應。然而，慢性蠕蟲感染可引起機體產生典型的Th2型免疫反應，可抑制過高的Th1型免疫應答，從而調節Th1/Th2型免疫反應達到平衡，控制疾病的發展。過敏性疾病作為自身免疫性疾的病典型代表，同樣誘導機體產生Th1型免疫反應［4］，本文對過敏性疾病的流行、治療瓶頸和免疫調節機制進行了闡述，為過敏性疾病治療提供理論依據。

1 過敏性疾病流行與治療瓶頸

1.1 過敏性疾病的流行 隨著環境因素不斷變化，過敏性疾病的人數呈逐年上升趨勢，患者表現出皮炎、腸炎、鼻炎和哮喘等癥狀，嚴重時可導致休克，影響患者的正常生活。其中過敏性哮喘（allergic asthma，AS）和過敏性鼻炎（allergic rhinitis，AR）都是常見的呼吸系統疾病。據統計，全球約有3億人患有支氣管哮喘，其中2/3為過敏性哮喘，4億人患有過敏性鼻炎［5-6］。2000年我國城市0～14歲哮喘兒 童 患 病 率 為1.54%［7］，2010年 患 病 率 增 加 至3.02%［8］。2010～2011年，通過隨機抽樣方法對我國8個省市14歲以上哮喘患者情況進行流行病學調查，哮喘發病概率為1.24%，并且呈上升趨勢［9］。2005～2010年的一項過敏性鼻炎流行病學調查顯示，全國65%患者為輕度過敏性鼻炎，35%為中度重度過敏性鼻炎，其中成年人患病率為17.7%。從流行地區來看，患病率最高為23%（上海），最低為9.8%（成都）［10］。2008年，抽樣調查我國西部4個地區過敏性鼻炎患者，結果顯示，總患病率為34.31%，其中患病率最高為37.90%（烏魯木齊），最低為30.32%（南寧）［11］。

1.2 過敏性疾病的治療瓶頸 臨床上常用皮質類固醇治療哮喘，糖皮質激素和抗組胺藥物治療過敏性鼻炎。盡管皮質類固醇和抗炎藥物是解決該病的重要藥品，但兩種藥物的共同缺陷為僅緩解病情，不能徹底治愈疾病［12］。另外，這類藥物如長期使用會造成患者機體損傷，還有影響兒童生長發育的副作用，即使停藥后也可能導致該疾病的復發。吸入性糖皮質激素（inhaled corticosteroid，ICS）治療兒童哮喘的研究顯示，停用ICS后出現哮喘復發的概率為61.54%，僅在應用療程較長時，復發率才會有所降低［13］。STERN等［14］闡述，如果一年內ICS使用量減少25%，與哮喘相關疾病出現惡化的風險就會增加10%，而多劑量或藥物數量的增加會降低患者服藥依從性。眾所周知，哮喘的反復發作會導致氣道重塑，出現一種不可逆的呼吸受限現象，導致哮喘患者最終發展成慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）。對患有鼻炎的兒童長期使用激素類藥物，會引發鼻部發干、鼻黏膜對刺激的敏感性增加等現象。特異性免疫治療（specific immunity，SIT）是一種針對機體特定病原體的治療方法，可通過刺激調節型T細胞分泌，調節Th1/Th2平衡，降低IL-4、升高IL-10和IFN-γ從而對患者進行脫敏治療，但注射劑量的不確定性會導致注射部位出現局部瘙癢或紅斑。KAMINUMA等［15］經舌下特異性免疫治療（sublingual immunotherapy，SLIT）后過敏癥狀有所緩解，但該治療方法需要逐漸增加藥物劑量，而長期應用患者會產生較強耐受性。此外，治療醫師需要具備較強的專業臨床知識，根據患者過敏程度確定注射濃度和劑量，同時還需要治療醫師根據患者對治療藥物的反應程度相結合，從而達到治療過敏性疾病的最佳效果。

2 蠕蟲感染宿主誘導的免疫學機制

2.1 蠕蟲感染誘導細胞免疫及其作用機制 據報道，多種蠕蟲感染均可誘發顯著的Th2型免疫反應，但在感染早期階段以Th1型細胞應答為主，代表性細胞因子為IL-2、干擾素（IFN）-γ和腫瘤壞死因子（TNF），這些細胞因子在細胞免疫和遲發性過敏反應發生的過程中起主要作用，這一反應可以保護宿主免受寄生蟲的侵襲［16］。小鼠感染曼氏血吸蟲后，IL-4、IL-10、IL-13均呈上升趨勢，而IFN-γ數量非常低，一般在檢測下限附近［17］；小鼠在感染衛氏并殖吸蟲后，IL-4水平3 d達到高峰并一直持續較高水平至14 d，28 d后緩慢下降，而IFN-γ僅在感染后7 d數量增多，14 d開始數量迅速減少，42 d后不再產生［18］。由此可見，蠕蟲感染引起機體產生典型的Th2型免疫反應已是不爭的事實。

在Ⅱ型免疫應答過程中，受損的上皮細胞會產生警報并釋放一些細胞因子，其中包括IL-25、IL-33和TSLP，這些因子具有刺激Ⅱ型固有淋巴細胞（ILC2）參與早期炎癥反應的作用［19］。ILC2是由Ⅱ型細胞因子產生的固有淋巴細胞（ILCs），具有產生IL-3、IL-6、IL-8、IL-9和IL-21等促炎細胞因子的能力，在免疫調節和組織修復中發揮著重要作用［20-22］。其中IL-9是一種Th2細胞衍生的細胞因子，可作為腸道感染早期診斷標志，通過刺激感染旋毛蟲小鼠的空腸，增加其收縮能力，加快旋毛蟲排出宿主體外，這些作用與刺激脾細胞中IL-4和IL-13產生有較大關系［23］。由Th2細胞因子介導的肌肉收縮作用因感染線蟲不同而不同，IL-4和IL-3是兩種引起旋毛蟲感染后肌肉過度收縮所必需的細胞因子，IL-9是對旋毛蟲感染產生最佳反應所必需的細胞因子。在這兩種情況下，IL-9水平均會升高并加速蠕蟲清除。IL-25由Th2細胞產生，可刺激ILC2產生2型細胞因子，誘導自然殺傷T細胞（iNKT）在T細胞受體（TCR）作用下產生大量IL-4，也可通過激活ILC2生成IL-13［24］。IL-4可促進Th2細胞分化，誘導IgG1產生并增強Th2細胞因子在炎癥反應中的作用，一般作為驅逐蠕蟲的細胞因子，在感染后期促進成年蠕蟲排出［25］。IL-13通過促進B細胞增殖與分化，產生抑制性細胞因子或抗體，作用于其他免疫細胞，減輕炎癥反應。二者通過刺激腸神經和替代性的活化巨噬細胞（AAMφ）來增加平滑肌高收縮性，加速蠕蟲排出。AAMφ雖然不直接參加殺傷寄生蟲，但可負反饋調節巨噬細胞和Th1細胞生成，從而達到保護宿主的目的［26-28］。

IL-33主要功能是在組織損傷時作為釋放警報信號的細胞因子，通過刺激嗜酸性粒細胞的產生，介導Th2型免疫反應，直接作用于炎癥位點，維持組織內穩態，在過敏性、感染性和慢性炎癥性疾病和修復組織損傷方面具有重要作用［29］。調節性T細胞（Treg）通過免疫應答干擾蠕蟲生存，減弱蠕蟲活性，以減緩慢性炎癥性疾病進程［30-32］。IL-10是Treg和B細胞亞群的主要產物，在蠕蟲肌肉感染早期限制炎癥反應，而對于慢性肌肉感染沒有明顯作用［33］。如果小鼠體內缺乏T細胞與B細胞會誘導機體產生大量的嗜酸性粒細胞，這一現象說明先天性免疫系統反應與過敏性反應存在相互作用［34］。嗜酸性粒細胞表面Fc受體與蠕蟲表面的抗原結合后，可一定程度抑制蠕蟲寄生，對宿主起到防御作用；也可能被蠕蟲感染后的抗原激活，從而參與組織炎癥反應［35］。

TSLP是一種IL-7樣細胞因子，參與樹突狀細胞（DC）誘導CD4+T細胞增殖過程，進一步分化為Th1/Th2型效應細胞，其主要通過限制1型反應間接促進2型免疫反應的發生［36-37］。DC是一類具有組織相容性復合物（MHC）Ⅰ類和Ⅱ類抗原的呈遞分子，機體通過抗原非依賴性機制自發聚集T細胞，刺激CD4和CD8 T細胞，更有效地識別抗原［38］。在宿主感染蠕蟲過程中，DC可識別蠕蟲排泄產物刺激機體產生Th2型免疫反應，誘導Th2型細胞分泌細胞因子，產生特異性抗體IgG1和IgE，IgE可激活嗜堿性粒細胞和肥大細胞，刺激巨噬細胞釋放出不同的細胞因子減緩Th2型免疫反應，這種反應既保持蠕蟲活力又不損傷宿主，從而達到機體的平衡。

2.2 蠕蟲感染誘導免疫調節作用及其機制

2.2.1 排泄-分泌產物ES-62寄生蟲侵入宿主體內會誘導其產生高度的免疫抑制，這種抑制作用與蟲體產生ES抗原有密切關系。其中ES-62是由魏氏棘唇線蟲（dipetalonema viteae）分泌的一種糖蛋白，可以選擇性阻斷B細胞受體（BCR）并降低T細胞受體（TCR）信號的敏感度，從而抑制T、B細胞的增殖，TNF-α的產生和Th1型免疫反應［39］。也可以通過降解蛋白激酶C（PKC）-α抑制骨髓來源的肥大細胞控制促炎因子的釋放，介導部分脫敏作用。RZEPECKA等［40］從ES-62磷酰膽堿小分子類似物（SMAS）文庫中篩選出兩個名為11a和12b的化合物，可誘導Th2反應相關的氣道炎癥和嗜酸性粒細胞的浸潤，為治療過敏性哮喘提供新的治療思路。

2.2.2 曼氏血吸蟲趨化因子結合蛋白（SmCKBP）SmCKBP是曼氏血吸蟲蟲卵分泌物中發現的一種趨化因子結合蛋白，也是第一個由致病寄生蟲編碼的蛋白［41］。主要通過結合趨化因子（如CCL2、CCL3、CCL5以及CXCL8等）阻斷其與相應受體之間的作用，以達到抑制炎癥的效果。其中與CXCL8結合最為明顯，因為在曼氏血吸蟲排卵過程中，會誘發寄生蟲卵周圍組織產生肉芽腫性炎，而SmCKBP的主要作用是調節蟲卵肉芽腫大小和數量，從而阻斷CXCL8誘導的嗜酸性粒細胞遷移和浸潤。有研究報道也表明該分子在小鼠接觸性超敏反應和CXCL8誘導的急性肺炎模型中也表現出潛在的治療作用［42］。

2.2.3 細胞外囊泡（EVs）EVs由外泌體（exosome）和微泡（microvesicles）組成，不僅僅是代謝產物的載體，還可以作為一種細胞間信號傳導的介質。在20世紀90年代中期，發現外泌體具有免疫調節功能，可作為抗腫瘤免疫應答的載體。微泡在血液凝固中發揮重要功能，但最近研究發現其可以作為細胞信號轉導的信號分子參與信號通路調節。但不同寄生蟲的EVs與宿主之間的相互作用具有一定的特異性。據報道，蠕蟲EVs可以抑制免疫反應，產生一種利于寄生蟲長期生存的具有調節性的免疫狀態，例如多型螺旋線蟲的可溶性蛋白和外泌體結合恢復了寄生蟲在早期對IL-33釋放的抑制，從而阻斷過敏反應［43］。

3 蠕蟲感染對過敏性疾病的作用

3.1 過敏性哮喘 現有多個研究報道了慢性蠕蟲感染對過敏性疾病的抑制作用。蠕蟲的幼蟲產物可通過抑制5-脂氧合酶途徑，誘導環氧合酶（COX）途徑，觸發二十烷類轉移，抑制炎癥反應，對過敏性哮喘具有治療作用［44］。旋毛蟲誘導的M2巨噬細胞可減輕OVA誘導的過敏性氣道炎癥的癥狀［45］。日本血吸蟲蟲卵抗原SEA通過誘導CD4+、CD25+T細胞產生IL-10，減輕氣道炎癥［46］。隨后，陳苓苓等［47］研究表明感染日本血吸蟲的小鼠通過DC間接調控CD4＋T細胞分化誘導IL-13的表達，抑制炎癥因子分泌，減緩過敏性哮喘的發展。其體內嗜酸性粒細胞比單純患有哮喘的小鼠數量少，反映出感染日本血吸蟲可以通過降低宿主體內嗜酸性粒細胞浸潤，抑制過敏性哮喘發生［48］。也有實驗表明，感染曼氏血吸蟲和蛔蟲的哮喘小鼠體內也無嗜酸性粒細胞浸潤，并且IL-4水平比單純患有哮喘的小鼠低。在卵清蛋白（OVA）致敏小鼠模型中，曼氏血吸蟲抗原Sm22.6和PIII刺激機體產生IL-10，抑制IL-4和IL-5的產生。即使在IL-10不表達情況下，Sm22.6、PIII和Sm29會通過誘導CD4+Foxp3+Treg分泌，降低炎性介質釋放，減輕過敏性哮喘癥狀［49］。而采用OVA致敏腹腔內含有細粒棘球蚴的小鼠，血清和肺組織中IL-10和Treg水平明顯升高，而肺組織中IL-5、IL-17A和嗜酸性粒細胞水平明顯降低，明顯減輕小鼠氣道炎癥的嚴重程度，改善哮喘癥狀［50］。見表1。此外，巴西的薩爾瓦多市調查顯示，感染腸道蠕蟲和弓形蟲的兒童機體會自動調節過敏反應，減輕兒童過敏性哮喘癥狀，感染蛔蟲和鞭蟲的患者通過刺激機體分泌IL-10從而控制哮喘［51］。

表1 不同蠕蟲治療過敏性疾病Tab.1 Treatment of allergic diseases with different helminths

3.2 過敏性鼻炎 旋毛蟲成蟲排泄-分泌蛋白（AES）通過調節小鼠體內IFN-γ、IL-4與IL-5水平，可改善由OVA誘導的小鼠過敏性鼻炎［52］。BLOUNT等［53］研究表明，低水平鉤蟲感染具有免疫原性，但醫源性鉤蟲感染對花粉癥患者肺功能無明顯影響。由于鉤蟲感染可能會出現抗過敏原IgE疊加的效果，導致多次接觸感染并不能增強過敏性鼻炎患者所有抗原IgE水平。CROFT等［54］分別使用鉤蟲幼蟲皮下注射和口服鞭蟲卵測試是否可以縮短抗過敏性鼻炎藥物的療程，實驗結果表明，鉤蟲與鞭蟲感染有助于縮短藥物療程，減緩過敏性鼻炎癥狀。然而，實驗結果也表現出皮下注射鉤蟲幼蟲會引起皮膚局部瘙癢和發紅，服用鞭蟲卵患者會出現腹痛或脹氣等胃腸道不良反應，需要進一步驗證其安全性。這些實驗表明，使用蠕蟲治療可對過敏性鼻炎起到一定減緩作用，然而需要更深入的研究，確定標準化，以改善臨床結果。

4 結語

鑒于過敏性疾病的致病機制較為復雜、過敏原多樣及易反復的特點，常常對患者造成極大危害，通過傳統的治療方法尚不能很好控制本病流行，免疫抑制劑治療只能緩解病情，不能根治疾病，同時具有殺傷正常免疫細胞的作用。因此，尋找一種高效、安全的治療方法是當今研究的熱點。蠕蟲及其產物可因長期刺激宿主機體，通過免疫調節或免疫抑制作用，緩解或根治過敏性疾病，為過敏性疾病治療提供新的手段，具有廣闊的應用前景。

現今，蠕蟲免疫調控機制的研究已經取得很大進展，但仍然存在一些需要解決的問題。由于蠕蟲介導的免疫反應，其治療機制復雜并有副作用，安全性風險評估等問題有待研究者突破。因此，通過研究尋找危害性小或無害化的蟲體資源或蟲體有效物質，探討蠕蟲及其產物對過敏性疾病如何作用及其分子機制，闡明治療疾病途徑以及效果，為過敏性疾病提供新的治療方法，進一步在臨床推廣應用，一直是研究的熱點也是努力的方向。