血吸虫等寄生扁虫免疫逃避机制的研究进展*

谢钢琴 陈 兵 文建凡

(中国科学院昆明动物研究所，遗传资源与进化国家重点实验室，昆明 650223)

扁虫 (Flatworm) 又称扁形动物 (Platyhelminthes)，是一类无体腔、两侧对称、三胚层、背腹扁平的多细胞后生动物。它分为3个纲：涡虫纲 (Turbellaria)、吸虫纲 (Trematoda) 及绦虫纲 (Cestoda)。其中涡虫主要营自由生活，吸虫及绦虫均营寄生生活，后二者又统称寄生扁虫。血吸虫属于吸虫，主要寄生在人畜的静脉系统，可在宿主体内长期存活 (Hanetal., 2009)。同血吸虫一样，其他的寄生扁虫也能长时间寄生在宿主体内。它们整个寄生环境都是在动物或人体内，直接与宿主的免疫系统接触却不会被完全清除，表明其具备抵抗宿主免疫攻击的能力。这种抵抗宿主免疫攻击的能力称之为免疫逃避 (Immune evasion)。免疫逃避是寄生虫在宿主体内存活的一个重要因素，其机理十分复杂。研究血吸虫等寄生扁虫的免疫逃避机制，将有助于发现潜在的疫苗或药物靶点，对防治血吸虫等寄生扁虫病具有重要意义，因而引起人们很高的研究兴趣。在该领域已有一系列的研究工作，取得了一定的成果。本文拟对这些研究做一简要综述。

1 吸虫的免疫逃避

吸虫分为单殖亚纲 (Monogenea)、盾腹亚纲 (Aspidogastraea) 及复殖亚纲 (Digenea)。其中单殖亚纲和盾腹亚纲生活史简单，无宿主交替；复殖亚纲生活史复杂，有宿主的交替，其生活史主要包括卵、毛蚴、胞蚴、雷蚴、尾蚴、囊蚴、后尾蚴与成虫，不同吸虫有所差异。已有的有关免疫逃避的研究主要是集中在血吸虫 (Schistosome)、片形吸虫 (Fasciolaspp.) 及华支睾吸虫Clonorchissinensis等复殖类吸虫上。

1.1 血吸虫

血吸虫是当前研究最多的一类寄生扁虫，主要包括日本血吸虫Schistosomajaponicum、曼氏血吸虫S.mansoni及埃及血吸虫S.haematobium等。目前对其免疫逃避的研究主要揭示了以下几方面的机制。

1.1.1膜的阻挡。血吸虫的被膜 (Surface membrane) 由内外两层双分子层组成，是虫体与宿主交换物质的场所。被膜既可吸收营养物质又参与逃避宿主免疫攻击的活动。成虫被膜外层能引起宿主潜在的免疫反应的分子不多，而内层却有较多功能重要并且具有免疫原性的分子。这样被膜外层可掩蔽内层免疫原性分子，从而逃避宿主的免疫识别 (Braschietal., 2006)。膜分子的翻转也可阻碍宿主抗体识别膜表面暴露的抗原 (Pearceetal., 2008)。此外，膜成分不断地丢失或更新在血吸虫免疫逃避中扮演着重要作用。尾蚴侵入宿主逐渐发育为成虫过程中，其表面分子发生了改变，一些抗原消失，一些保留下来。虫体表面抗原物质的丢失或更新，使得虫体降低了对免疫攻击的感受性(曹建平等，2009)。膜成分的更新则来自于乙酰化/脱乙酰化反应，而不是膜的脱落。

1.1.2分子伪装及抗原模拟。侵入宿主的血吸虫可以结合宿主分子到其体表，掩蔽其自身表面敏感的抗原—分子伪装，从而逃避免疫攻击(童群波等，2004)。这些宿主分子包括血细胞A、B、H，Lewis抗原，肝脏蛋白，γ球蛋白，主要组织相容性抗原 (MHC)，免疫球蛋白，低密度脂蛋白及促衰变因子 (DAF) 等 (Capronetal., 2005)。DAF 是血吸虫从宿主人体中获得的相对分子质量为70 kDa的糖蛋白。体外实验表明，DAF 能以可溶的形式吸附到童虫体表，促使补体C3转化酶的衰变，从而阻止补体介导的溶细胞作用。当前关于宿主蛋白从宿主细胞转移到血吸虫体表的机制有两种假说：一种认为血吸虫膜萼 (Membranocalyx) 和宿主细胞的极端疏水区紧密接触，使得蛋白分子从一端转移到另一端；另一种假说则认为宿主质膜 (Plasma membrane) 融合了膜萼或者是膜萼获得来自宿主细胞的囊泡 (Vesicle) (Simonetal., 2006)。不过，具体的宿主蛋白转移机制还有待于进一步研究。血吸虫还可通过抗原模拟，即可产生与哺乳动物宿主表位相似或相同的抗原，来达到免疫逃避。如Liu等(2006)通过蛋白质组学分析日本血吸虫体被 (Tegument) 及卵壳，发现在其表面覆盖了一些与哺乳动物宿主有同源性的细胞骨架和马达蛋白(肌动蛋白、微管蛋白、副肌球蛋白等)、分子伴侣 (Chaperones) (HSP60、70和86) 及伴侣蛋白 (Chaperonins) 等。

1.1.3抗氧化。宿主在抵抗血吸虫感染的免疫反应中会产生对虫体有害的过氧化物。为了保持氧化还原平衡，免受过氧化物的损害，血吸虫则通过体被的谷胱甘肽-S-转移酶 (GST)、硫氧还蛋白过氧化物酶 (TPx)、硫氧还蛋白-谷胱甘肽还原酶 (TGR) 等清除过多的氧化物 (Meietal., 1997; Vermeireetal., 2007)。TGR是血吸虫中硫氧还蛋白与谷胱甘肽还原酶融合而形成的一个新型双功能酶，它能更有效地抵御宿主的过氧化物的损伤 (Kuntzetal., 2007)。

1.1.4抗原变异。血吸虫基因组富含A/T碱基，基因组不稳定，比较容易出现基因组间的重组及序列突变(姜宁等，2007)。Liu 等分析我国安徽、湖南、四川等地的日本血吸虫的基因序列时发现，很多虫体基因中含有单核苷酸多态性(SNP)、基因的部分缺失等，并且微卫星的变化也很普遍，因而推测，不同地区的血吸虫在抗原性上可能存在差异 (Liuetal., 2006)。此外，血吸虫是雌雄异体、有性繁殖的二倍体生物，其二倍性有利于积累抗原的差异性，从而逃避宿主的免疫攻击 (Xuetal., 2012)。

1.1.5免疫调节。血吸虫可通过自身或宿主分子来调节宿主的免疫反应。Fc受体(副肌球蛋白)、促衰变因子 (DAF)、血吸虫补体抑制蛋白1 (SCIP-1)、循环阳极抗原 (CAA) 等分子均可被血吸虫用于降解宿主体内的补体蛋白或与补体蛋白结合，阻碍补体的激活，从而抑制补体的溶细胞作用 (Skellyetal., 2004)。

有研究表明处于皮肤阶段的童虫可分泌一种相对分子质量为23 kDa的曼氏血吸虫促凋亡因子 (SMAF)，它能引起淋巴细胞表面的FasL(凋亡相关因子配体)表达量增加，激活细胞凋亡途径，使得Th1细胞凋亡 (Chenetal., 2002)。曼氏血吸虫SEA可促使 CD5+B 细胞表达 FasL，可能诱导B细胞死亡 (Lundy, 2009)。此外，曼氏血吸虫虫体分泌的非虫卵抗原也能激活宿主细胞内的颗粒酶B信号途径，引发Th2细胞凋亡，不过目前还没发现引起Th2细胞凋亡确切的分子 (Xuetal., 2010)。

树突状细胞 (Dendritic cell, DC)是一种专职的抗原呈递细胞，曼氏血吸虫可通过DC调节宿主的免疫反应。研究发现曼氏血吸虫虫卵中的溶血磷脂酰丝氨酸 (lyso-phosphatidylserine, Lyso-PS) 会刺激宿主 DC 通过 TLR2(Toll样受体2)途径诱导而产生IL-10的调节性T细胞抑制Th2型免疫反应 (van der Kleijetal., 2002)；虫卵中的糖蛋白ω-1 (Glycoprotein omega-1) 也可通过调节DC 引起Th2 型免疫反应极化 (Steinfelderetal., 2009)。选择性激活的巨噬细胞在感染曼氏血吸虫的刺激下会表达精氨酸蛋白酶-1和一种类似抵抗素α，两者可通过抑制宿主细胞因子IL-2、IL-23的表达和降低嗜酸性粒细胞水平、IgE抗体滴度等而有利于虫体在宿主体内的存活 (Nairetal., 2009; Herbertetal., 2010; Daniowicz-Luebertetal., 2011)。

调节性淋巴细胞在血吸虫抵抗宿主免疫反应中起到了重要作用。McKee等(2004)证实感染曼氏血吸虫的老鼠体内 CD4+CD25+Foxp3+调节性T细胞可产生 IL-10b 并抑制 DC 产生 IL-12，从而减弱Th1型免疫反应；日本血吸虫SEA(可溶性虫卵抗原)可促使宿主产生 IL-10 以及CD4+CD25+调节性T细胞表达Foxp3(转录因子3)来减少 Th2 型细胞因子的表达，从而抑制免疫反应 (Yangetal.. 2007)。Tang等(2011)通过实验发现日本血吸虫可诱导宿主 CD4+CD25+Foxp3+调节性T细胞增多，可能抑制宿主的保护性免疫反应而有利于其逃避免疫攻击。Sm16 是一种存在于曼氏血吸虫分泌物中的免疫调节蛋白，它可抑制抗原诱导的淋巴细胞增生和淋巴结细胞产生IL-2，具有明显的抗炎效应 (Raoetal., 2000)。此外将曼氏血吸虫虫卵注射到小鼠体内，可诱导 CD4+CD25+Foxp3+细胞增多而调节 CD4+T 细胞阻止炎症性的 Th1 型免疫反应，趋化因子结合蛋白 (Chemokine-binding protein, SmCKBP) 可通过抑制哺乳动物宿主细胞因子CXCL8 (IL-8) 阻碍嗜中性粒细胞聚集 (Smithetal., 2005；Tayloretal., 2006)。

除上述外，曼氏血吸虫还可以合成多种神经分子如鸦片样物质、阿黑皮素(POMC) 衍生肽等。鸦片样物质可以诱导免疫细胞失活， POMC 衍生肽存在于虫体生活史的各个阶段，能抑制宿主免疫细胞的移行，从而使宿主的免疫应答反应下调 (Duvauxetal., 1992)。

1.2 其他吸虫

除血吸虫之外，目前开展了免疫逃避机制方面研究的吸虫主要是与人类有关的片形吸虫、卫氏并殖吸虫Paragonimuswestermani、华支睾吸虫和泰国肝吸虫Opisthorchisviverrini等。由于这些吸虫寄生的部位集中在宿主的肝胆管和肺脏，均受到了不同程度的氧化压力，因此它们存在一个共同的免疫逃避机制，即利用抗氧化酶来抵御宿主的氧化损伤。此外，它们各自还有一些如下的机制。

1.2.1片形吸虫。这类吸虫主要包括肝片吸虫Fasciolahepatica和大片吸虫F.gigantica，其中研究较多的是肝片吸虫。肝片吸虫的体被表面覆盖一层多糖-蛋白质复合物 (Glycocalyx)，它是虫体与宿主相互作用的界面，在逃避宿主的免疫攻击中发挥了重要作用。首先虫体成熟过程中，该复合物的成分会不断变化。幼虫阶段的体被为0型体被 (Type 0 tegument) 并分泌0型颗粒。随着虫体的成熟，0型体被逐渐被1型及2型体被代替而分泌1型及2型颗粒。这种组分的经常变化会推迟宿主相关特异性抗体的产生 (Threadgoldetal., 1967)；其次，该复合物会不断脱落并被分泌囊泡释放的新分子取代，结果导致依附在其上的免疫系统的各种成分(如嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和巨噬细胞等)也随之掉落，从而阻止了宿主的细胞攻击 (Piedrafitaetal., 2001)。肝片吸虫的半胱氨酸蛋白酶可通过降解TLR3(Toll样受体3)而抑制宿主巨噬细胞炎症介质的释放 (Donnellyetal., 2010)。片形吸虫的排泄/分泌物 (ESPs) 可抑制淋巴细胞扩增，特别是其中的组织蛋白酶L不但可以抑制CD4+的扩增，还能裂解宿主的免疫球蛋白 (Piedrafitaetal., 2004)。组织蛋白酶L是肝片吸虫ESPs中抑制CD4+扩增的主要成分，同时大片形吸虫的组织蛋白酶L也有相似的功能并且两者的组织蛋白酶L均可裂解大鼠及人体各种类型IgG重链的铰链区(Berasainetal., 2000；Prowseetal., 2002)。此外，肝片吸虫的ESPs可促进调节性T细胞发育和嗜酸性粒细胞凋亡，进而调节宿主的免疫反应；其ESPs中包含一种类似IL-5的分子，它可激发嗜酸性粒细胞成熟而促使宿主的免疫反应转向对抵抗片形吸虫作用较弱的Th2型反应(Webbetal., 2004; Serradelletal., 2007; Falconetal., 2010)。

1.2.2卫氏并殖吸虫。侵入宿主的卫氏并殖吸虫可分泌一种中性的巯基蛋白酶，该酶能通过活化的巨噬细胞介导淋巴细胞表面的IL-2受体、I型及II型MHC表达量减少，从而抑制宿主对特异抗原的免疫识别 (Hamaetal., 1994)。虫体的半胱氨酸蛋白酶在促使虫体营养摄取、脱包囊及移行过程中发挥了重要作用，同时也有利于逃避宿主的免疫攻击。实验表明半胱氨酸蛋白酶可降解C3的α链并将IgG的重链裂解为Fab段和相对分子质量为10 kDa的片段，而且不同生活阶段的卫氏并殖吸虫所分泌的半胱氨酸蛋白酶裂解IgG的活性是不一样的，其中后期囊幼虫的半胱氨酸蛋白酶活性最高 (Kazuoetal., 1995; Chungetal., 1997)。嗜酸性粒细胞是宿主抵抗蠕虫感染的重要免疫细胞。Min等(2004)对卫氏并殖吸虫的排泄/分泌物 (ESP) 分析发现，ESP 能激活嗜酸性粒细胞内凋亡蛋白酶3所引起的凋亡途径，从而促使细胞凋亡。

1.2.3华支睾吸虫及泰国肝吸虫。两者的一些蛋白酶都可以裂解宿主的免疫球蛋白而降低宿主免疫攻击。副肌球蛋白是无脊椎动物肌肉组成成分，近年来发现其具有多方面功能特别是在寄生虫与宿主的相互作用过程中 (Loukasetal., 2001)。Park等(2009)通过细菌表达出重组的华支睾吸虫副肌球蛋白 (rCsPmy)，发现rCsPmy可结合胶原蛋白，而此前有研究表明副肌球蛋白可结合有类似胶原蛋白区域的C1q并阻碍补体的经典激活途径，这说明rCsPmy可能具有抑制宿主补体激活的功能。此外，他们还发现rCsPmy能够结合人体C9，从而阻碍了膜攻击复合物 (MAC) 的形成，抑制补体的溶细胞作用，达到免疫逃避的目的。Nair等(2011)发现泰国肝吸虫可诱导小鼠体内的转移相关蛋白1 (MTA1) 调节细胞激素反应而起免疫调节作用。

2 绦虫的免疫逃避

绦虫是一种巨大的肠道寄生虫，成虫寄生于脊椎动物，幼虫寄生于无脊椎动物。与吸虫相比，绦虫的感觉器官完全退化，消化系统全部消失，表现出高度的寄生适应。由于绦虫寄生的部位集中在宿主的消化道，也受到了不同程度的氧化压力，因此都产生了抗氧化酶来抵御宿主的氧化损伤。目前有关绦虫的免疫逃避机制研究主要集中在棘球绦虫Echinococcusspp.、猪带绦虫Taeniasolium、头带绦虫T.tapeworm、曼氏迭宫绦虫Spirometramansoni及带状带绦虫T.taeniaeformis等常见的绦虫上。

2.1 棘球绦虫

该类寄生扁虫包括细粒棘球绦虫Echinococcusgranulosus和多房棘球绦虫E.multilocularis，它们的形态和生活史相似，其一些逃避宿主免疫攻击的策略也存在相同之处，如前面提到的如膜分子的脱落、分子伪装及模拟、抗原变异和免疫调节等 (Zhangetal., 2008)。处于后绦幼虫阶段的细粒棘球绦虫形成两个囊壁，一个是囊肿衍生非细胞成分的角皮囊壁；另一个是宿主纤维状的囊壁，它可能由渗透的嗜酸性粒细胞、纤维母细胞和间皮细胞形成。这种结构有利于虫体抵抗物理及免疫方面的攻击 (Zhangetal., 2003)。Joao等(2006)研究表明侵入宿主体内的细粒棘球绦虫会产生棘球蚴液 (Hydatid fluid，HF)，HF中含有的某些可溶性分子进入宿主的淋巴系统激活树突状细胞而产生IL-12，IL-6及PGE2(前列腺素E2)，影响浸润的单核细胞分化为DC。抗原 B (AgB) 是细粒棘球绦虫主要的免疫调节分子，可抑制弹性蛋白酶的活性及嗜酸性粒细胞的趋化性并能通过阻碍多形核细胞的迁移促使宿主免疫反应向无保护作用的Th2细胞反应移行，同时也能与其他抗原分子通过干扰单核细胞分化及树突状细胞成熟而躲避宿主的免疫监视 (Riganoetal., 2007)。多房棘球绦虫早期感染阶段，其虫体 ESP 会诱导宿主的DC凋亡 (Nonoetal., 2012)。Mejri 等(2006)通过小鼠腹腔感染多房棘球绦虫实验表明，感染后的小鼠腹腔巨噬细胞中的CD40和B7刺激因子的表达受到影响从而损害其腹膜中T细胞的活化。此外，有研究发现感染多房棘球绦虫小鼠的脾脏可检测到CD8+调节性T细胞，表明其可分泌某种分子通过诱导CD8+调节性T细胞抑制免疫反应(Zhangetal., 2008)。

2.2 猪带绦虫

处于中绦期的猪带绦虫可诱导宿主的嗜酸性粒细胞凋亡。Yan等(2008)通过实验发现虫体某种活细胞分泌的膜联蛋白(Annexin) B1能结合到嗜酸性粒细胞的表面，激活细胞内的凋亡蛋白酶3 (Caspases-3) 及有关的线粒体信号凋亡途径而导致嗜酸性粒细胞凋亡。与此同时，他们还发现膜联蛋白B1也可以促使人体外周血的中性粒细胞凋亡。有研究表明一些寄生虫释放的半胱氨酸蛋白酶可裂解宿主的免疫球蛋白而具有免疫逃避的作用。猪带绦虫分泌的半胱氨酸蛋白酶不仅可降解IgG，还可诱导人体的CD4+T 细胞凋亡，不过具体的凋亡机制还有待进一步阐明 (Tatoetal., 2004; Baigetal., 2005)。此外，虫体的副肌球蛋白可抑制补体C1q，抑绦虫素及硫酸脂多糖也能与宿主的一些补体分子结合，从而阻碍补体系统的激活，降低补体的溶细胞作用 (Whiteetal., 1997)。

2.3 头带绦虫

最近的研究显示该寄生虫的TcES(头带绦虫排泄/分泌物)能诱导宿主DC 降低 CD83、HLA-DR(人类白细胞DR抗原)及CD80等分子的表达，而增加IL-10的分泌。从而抑制 DC 的成熟，减少了促炎因子如 IL-12、IL-6及TNF(肿瘤坏死因子)等的分泌，最终降低DC对抗原物质的反应 (Césaretal., 2011)。Salman 等(2005)发现虫体可分泌一种相对分子质量为21 kDa 的金属氨肽酶，它能完全降解IL-2；而肽链内切酶则可裂解人体的IgG，从而达到抑制免疫反应的目的。此外，有人通过小鼠腹膜内感染头带绦虫发现，感染的小鼠体内CD4+、CD8+和CD19+淋巴细胞明显减少同时有较高水平的嗜酸性粒细胞凋亡 (Nadiaetal., 2010)。

2.4 曼氏迭宫绦虫及带状带绦虫

曼氏迭宫绦虫产生一种类似组蛋白 S 的物质可裂解抗体IgG (Kongetal., 1994)。而带状带绦虫体表的多糖硫酸酯可抑制宿主C3和白细胞附着，逃避补体系统引起的溶解作用 (Thomasetal., 1983; Davisetal., 1990)。此外，带状带绦虫的 ESP 能结合宿主补体分子，减少IL-1诱导胸腺细胞扩增并能抑制IL-2产生 (Michaeletal., 1996)。

3 结语

综上所述，迄今有关寄生扁虫的免疫逃避已有了一系列的研究，特别是在与人类关系密切的血吸虫上的研究较多。这些寄生扁虫的免疫逃避机制既有共同点，又有各自的一些特性。例如，由于寄生扁虫生活在宿主体内，均受到了不同程度的氧化压力，因而虫体都有一系列的抗氧化酶来抵御宿主的氧化损伤。卫氏并殖吸虫、猪带绦虫和头带绦虫的分泌物均可促使宿主的嗜酸性粒细胞凋亡，而血吸虫、华支睾吸虫和猪带绦虫的副肌球蛋白则均能抑制宿主补体系统的激活。

从上述的研究现状可以看出，该领域的研究一方面对已发现的一些机制如抗原模拟、免疫调节等还需要进行更为深入的研究，另一方面还可能存在一些未被发现的机制有待发现。如最近研究表明大肠杆菌Escherichiacoli在不利条件下会利用自身产生的非编码RNA来“对抗”取食它的秀丽线虫Caenorhaditselegans，使得线虫的嗅觉基因表达量下调，嗅觉变迟钝而减少对大肠杆菌的取食；或是让非编码RNA调控线虫的寿命基因，使线虫的寿命变短 (Liuetal., 2012)。再如，有人发现肠致病性大肠杆菌 (EnteropathogenicE.coli，EPEC) 可通过分泌蛋白Tir的免疫受体酪氨酸抑制基序 (ITIM) 与宿主细胞内的酪氨酸磷酸酶SHP-1相互作用，激发细胞内一系列反应，导致宿主的免疫反应受抑制 (Yanetal., 2012)。尽管这些免疫逃避机制是在细菌上新发现的，但提示在寄生虫上也许也有类似的或别的新机制的存在，值得进一步研究。

既然免疫逃避是寄生虫长期适应寄生生活而进化出来的，那么从适应性进化的角度来研究它们的免疫逃避机制无疑是一条抓住了其本质的有效途径。例如寄生扁虫与涡虫是由共同的扁形动物祖先因分别适应寄生生活和自由生活环境而形成的两种不同类型的近缘类群。因而，可以对寄生的扁虫及自由生活的涡虫两者进行全面系统的“组学”比较分析，就有可能发现寄生扁虫由于适应性进化而形成的各种适应性特征和机制(田海峰和文建凡，2010)，包括与免疫逃避相关的基因、分子或代谢途径等。本实验室目前正是在该指导思想下开展研究工作。已有的研究，如通过对寄生与自由生活的扁虫的糖酵解酶的比较分析，发现包括血吸虫在内的寄生性扁虫的磷酸丙糖异构酶 (TIM)相对于自由生活的扁虫和其他生物的TIM，出现了一个特异的插入片段，并分析表明该插入片段所在区域有可能作为特异性防治这些寄生扁虫的普适靶标 (Chenetal., 2011)。

随着免疫逃避研究的不断深入，势必对发掘抗寄生扁虫防治靶标进而研发特异、高效的防治药物或疫苗具有重要的推动作用。