寄生虫的抗肿瘤效应及其免疫机制

傅昌芳,储宣宁,操治国

机体的免疫系统时刻发挥着免疫监视、免疫自稳以及免疫防御作用，可抑制肿瘤的发生、发展甚至杀死肿瘤。对于健康人来说，免疫系统足够强大，可及时清除肿瘤细胞，而免疫低下的人，却不能及时有效地识别、杀灭肿瘤细胞，肿瘤细胞无限增殖，致使免疫系统进一步遭受破坏。

肿瘤的免疫治疗就是借助分子生物学技术和细胞工程技术，提高肿瘤细胞表面抗原的免疫原性，给机体补充足够数量功能正常的免疫细胞和相关免疫效应分子，进而激发和增强机体对肿瘤的免疫应答，提高肿瘤细胞对抗肿瘤机制的敏感性，在体内、外诱导抗肿瘤细胞特异性和非特异性效应细胞和分子，最终达到清除肿瘤细胞的目的。

肿瘤的生物免疫疗法是临床上的一种新型且具有显著疗效的肿瘤治疗模式，是一种激活人体自身免疫对抗肿瘤的新型治疗方法，是继手术、放疗和化疗之后的第四大肿瘤治疗技术。近年来，利用寄生虫作为抗原诱导机体自身发挥抗肿瘤效应已逐渐成为研究热点。实验证明，给荷瘤动物模型注射相当剂量的寄生虫抗原后，相关免疫系统功能增强，抗肿瘤活性增加[1]。这为临床肿瘤的治疗提供了新的思路。

1机体抗肿瘤的免疫基础

人体免疫系统是机体防御外来病原菌感染的重要防线，寄生虫诱导机体产生抗肿瘤效应的相关免疫基础主要包括:①免疫器官:如骨髓、胸腺、脾脏、淋巴结等；②免疫细胞:如淋巴细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞等；③免疫分子:如肿瘤坏死因子、干扰素、白细胞介素等。按照免疫途径又可划分为体液免疫和细胞免疫，在寄生虫抗肿瘤防御进程中，细胞免疫发挥主要作用。

1.1免疫器官免疫器官是以淋巴组织为主的器官。按其功能不同分为中枢性免疫器官和外周免疫器官。中枢免疫器官是免疫细胞发生、分化和成熟的场所，在人和哺乳类动物主要是胸腺和骨髓。外周免疫器官是成熟T 细胞和B细胞定居的场所，也是这些细胞在抗原刺激下发生免疫应答的部位。外周免疫器官包括淋巴结、脾脏、黏膜相关淋巴组织等。

将Balb/c模型鼠胸腺摘除的第5周后，发现小鼠血清性激素促卵泡激素(follicle-stimulating hormone，FSH)、促黄体素(luteinizing hormone，LH)等出现不同程度的升高或降低。并且炎症细胞因子转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGFβ)和白细胞介素4(interleukin 4，IL-4)的水平降低，干扰素γ(interferon-γ，IFN-γ)和白细胞介素-21(interleukin-21，IL-21)的水平升高。另外在第5周后小鼠的脾脏、腹股沟淋巴结以及腹主动脉旁淋巴结中的调节性T细胞(Regulatory cells，Tregs)水平升高[2]。

对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期胃癌患者进行全胃切除术24周后，保留脾脏的患者外周血自然杀伤细胞(natural killer cell，NK cell)活性及淋巴细胞产生IL-2的水平明显高于脾切除患者[3]。将晚期食管癌患者的脾切除后，亦在术后6 月发现患者体内的IgG、IgA、IgM、CD3、CD4以及CD4/CD8均低于脾保留患者[4]。

1.2免疫细胞当肿瘤特异性抗原在体内被降解为小分子片段时，可被主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex，MHC)识别并呈递给T细胞。CD8+T 细胞是杀伤性T 淋巴细胞，可以识别MHCⅠ类分子递呈的内源性抗原，发挥细胞毒作用，特异性直接杀伤靶细胞[5]。CD4+T 细胞是辅助性T 淋巴细胞，在MHCⅡ类分子呈递的抗原及协同刺激因子的联合作用下活化，再分泌IL-2 等多种细胞因子增强抗原特异性及CD8+细胞毒性T 淋巴细胞(cytotoxic lymphocyte，CTL)的杀伤作用，另外还能增强吞噬细胞介导的抗感染作用和B细胞介导的体液免疫应答[6]。

NK细胞的杀伤机制无特异性和MHC限制性，是机体发挥抗肿瘤的重要免疫应答机制。NK 细胞的杀伤机制主要受膜表面活化性受体和抑制性受体的调控[3]。NK细胞的杀伤机制主要包括穿孔素/颗粒酶途径、Fas/FasL 途径、TNF-α途径以及抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC)[7，8]。

树突状细胞(dendritic cells，DC)是机体内重要的抗原提呈细胞，它并不直接杀伤肿瘤细胞，而是通过分泌多种协同刺激因子活化T 细胞，继而发挥抗肿瘤效应。DC细胞识别肿瘤抗原分子后，活化非特异性细胞并使其聚集。此外，DC细胞摄取肿瘤抗原并提呈给T 细胞，刺激特异性T 细胞增殖活化，最后活化的T 细胞迁移至肿瘤部位并杀死肿瘤细胞[9]。

1.3免疫因子肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)主要由活化的单核/巨噬细胞产生，能抑制肿瘤细胞的生长，是机体重要的炎症因子。将TNF注射入黑色素瘤小鼠体内，可显著抑制肿瘤细胞的生长，并显著改变肿瘤细胞的转移模式，而且还可抑制肿瘤血管的生成。体外实验研究表明，TNF对黑色素瘤细胞有直接的毒性作用，加入TNF的肿瘤细胞发生核破裂的概率增加[10]。TNF还可通过级联放大反应，激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase)家族，诱导肿瘤细胞发生凋亡[11]。

干扰素(interferon，IFN)可抑制细胞分裂，对正常细胞和肿瘤细胞均有明显的抑制作用，对迅速分裂细胞的抑制作用尤为明显。IFN通过抑制肿瘤细胞的增殖、改变肿瘤细胞表面性能、诱发新的抗原等途径，从而避免肿瘤细胞发生免疫逃逸；还可以通过免疫调节作用，增强机体抗肿瘤能力，如激活巨噬细胞，增强NK细胞的功能等[12]。

白细胞介素(interleukin，IL)是由多种细胞产生并作用于多种细胞的一类细胞因子，在机体的免疫调节中发挥重要作用。活化的CD4+T 细胞通过自身分泌产生大量的IL-2维持T 细胞的增殖分化；接受了预刺激信号的CD8+T 细胞在IL-2的作用下可活化为细胞毒性T 细胞发挥细胞毒作用[13]。IL-12是一种多活性细胞因子，在调节炎症反应、先天抗感染和获得性免疫应答中发挥着重要作用。它能诱导其他细胞因子联合应对肿瘤细胞，发挥细胞毒作用。另外，IL-12 可以诱导初始T(naive T，Tn)细胞分化为Th1细胞，并刺激Th1细胞的分化和增殖，从而在细胞免疫中发挥重要作用[14]。

2寄生虫抗肿瘤的作用及相关免疫机制

寄生虫是指寄居在别的生物(即宿主)体内或体外的一类生物，它们利用宿主作为食物的来源以及生长发育和繁殖的场所。寄生虫可作为病原体引起寄生虫病，也可作为媒介传播疾病。当机体不能有效清除寄生虫时，便会导致宿主发生寄生虫感染。然而，多项研究表明，机体在感染某些寄生虫后，免疫系统功能得到增强，且这一理论机制已在多种动物细胞模型中得到证实[1]。

2.1弓形虫抗肿瘤相关免疫机制弓形虫(Toxoplasmagondii)是胞内寄生虫，可寄生在宿主全身各部位，通过反复在感染的有核细胞中增殖导致大量宿主细胞破坏，导致宿主发生弓形虫病。实验表明，减毒弓形虫或弓形虫抗原对黑色素瘤、胰腺癌、结肠癌、卵巢癌等多种肿瘤具有很好的抑制作用[1]。有学者用弓形虫感染黑色素瘤小鼠后发现，感染组的肿瘤体积显著小于未感染组的肿瘤体积，且两组间的成瘤率亦存在显著性差异[15](表1)；此外，该研究还证实感染组的小鼠可抑制肿瘤血管的生成，从而促进B16细胞的凋亡。小鼠感染致弱株弓形虫后，其体内黑色素瘤的生长得到抑制，且小鼠脾脏细胞CD3、CD4、CD8、CD4/CD8的表达均显著增加，NK 细胞的杀细胞活性也得到增强[16]。在小鼠感染弓形虫早期，脾淋巴细胞会迅速增殖，NK细胞的杀伤活性增强，且血液中TNF的含量显著性升高[17]。Sanders等在使用减毒弓形虫活疫苗治疗播散性胰腺癌的研究中发现，弓形虫减毒疫苗可增强CD4+CTL 细胞杀伤活性和胰腺肿瘤细胞特异性，从而达到增强免疫的作用[18]，相关研究在小鼠结肠癌模型中得到相似结果[19]。另外，弓形虫的分泌物也可作为相关抗原诱导IFN-γ、TNF-α、IL-2等分泌[20]，发挥抗肿瘤作用。

2.2旋毛虫抗肿瘤相关免疫机制旋毛虫(Trichinellaspiralis)的成虫和幼虫分别寄生于同一宿主的小肠和骨骼肌细胞内，幼虫是主要致病阶段。宿主食入含有活幼虫囊包的肉类后，幼虫在小肠内脱囊并发育为成虫。雌性成虫在小肠内产出幼虫，新生幼虫侵入局部淋巴管或小静脉，随淋巴和血流循环到达各组织、器官或体腔，但只有到达骨骼肌的幼虫才能进一步发育。动物实验证实，旋毛虫感染可诱导宿主产生抗肿瘤的免疫反应。利用旋毛虫感染荷瘤小鼠时发现，旋毛虫对小鼠体内的MCF-7乳腺癌细胞的增长具有明显的抑制作用。相比对照组，感染组小鼠肿瘤的重量及体积明显减小，抑瘤效果较显著，且小鼠体内的CD3和CD4/CD8均增高[21](表1)。相同研究结果在荷肝癌HeLp-6细胞和肺癌A549细胞的小鼠模型中得到证实[22，23](表1)。此外，在小鼠黑色素瘤模型中，旋毛虫感染可以通过减少趋化因子C-X-C motif chemokine 9(CXCL9)、C-X-C motif chemokine 9(CXCL10)的产生从而抑制肿瘤的生长和转移[24]。

2.3疟原虫抗肿瘤相关免疫机制疟原虫(Plasmodium)种类繁多，其中能感染人体的目前认为有5种，即间日疟原虫、恶性疟原虫、三日疟原虫、卵形疟原虫和诺氏疟原虫。疟原虫感染机体后主要寄生在宿主的肝脏和红细胞中，致使机体出现寒热交替的症状。向荷瘤小鼠体内注射疟原虫后，可从小鼠血浆中提取出显著降低肺癌细胞生长的外泌体。当将分离的外泌体与内皮细胞共同培养时，可观察到内皮细胞中血管内皮生长因子受体(Recombinant Human Vascular Endothelial Growth Factor receptor-2，VEGFR2)的表达和迁移显著降低。与对照组小鼠相比，从感染疟原虫的小鼠血浆中提取的外泌体中检测到高水平的微小RNA(MicroRNA，miRNA)主要在基因组的基因间区域编码，在基因功能调控中有重要作用，可以靶向到相同信号通路中的多种基因，调控宿主的免疫应答反应。内皮细胞中miRNA的过表达与VEGFR2 的表达降低，肿瘤血管的生成得到抑制(表1)，致使肺癌细胞的生长得到抑制，荷瘤小鼠生存期得到延长[25]。

表1寄生虫感染后的抑瘤效果

利用一系列生物技术对感染疟疾小鼠的NK 细胞的细胞毒性和细胞因子进行测定，可以证明疟疾感染诱导的抗肿瘤作用为小鼠提供了一个强有力的抗肿瘤先天免疫反应，包括分泌IFN-γ、TNF-α和激活NK 细胞以及自适应抗肿瘤免疫力增加、肿瘤特异性T 细胞增殖和细胞溶解的CD8+T 细胞的活性增加[26]。用减毒疟原虫感染荷瘤小鼠，可以在小鼠体内检测到强烈的CD4/CD8+T 淋巴细胞免疫反应[27]。另外，感染寄生虫的荷瘤小鼠产生了长期有效的肿瘤特异性免疫反应[28]，降低了肿瘤免疫逃逸的机率。

2.4其他寄生虫抗肿瘤的作用及其相关免疫机制棘阿米巴滋养体(Acanthamoebatrophozoites)可从损伤性皮肤及角膜侵入机体，引起机体相关免疫反应。将棘阿米巴滋养体抗原注射入荷子宫瘤Hela细胞的小鼠体中[29]，小鼠体内的Hela 细胞发生凋亡，经检测，可能是因为体内细胞毒性增强所致。相同的研究结果在黑色素瘤小鼠体中亦可观察到[29]，但具体作用机制仍需进一步研究。枯氏锥虫(Trypanosomacruzi)又称克氏锥虫、美洲锥虫，属人体粪源性锥虫，是恰加斯病的病原体。流行病学数据显示枯氏锥虫感染者结肠癌发病率较低，而动物实验也进一步证实感染枯氏锥虫的小鼠可产生针对结肠癌的保护作用。克氏锥虫感染小鼠后，虫体表达的钙网蛋白可直接与肿瘤内皮细胞相互作用，抑制其增殖、迁移和新生毛细血管的形成，也可直接抑制肿瘤细胞的生长[31]。细粒棘球绦虫(Echinococcusgranulosus)成虫寄生于犬科动物，幼虫(棘球蚴)主要寄生于羊、牛、骆驼等偶蹄类动物，偶可感染人体。有调查表明，感染棘球蚴的患者其癌症患病率显著降低，提示人体感染细粒棘球绦虫后可能会产生抗肿瘤效应[32]。上述推测在动物实验中进一步得到证实。用人类棘球蚴囊液疫苗接种小鼠后，发现可诱导小鼠产生抗肿瘤免疫应答；此外，用该疫苗治疗小鼠结肠肿瘤时，也可产生一定疗效[33]。研究表明，棘球蚴的囊液、囊内细胞以及虫体分泌物中有一种粘蛋白型O-聚糖的抗原，而这种抗原在肿瘤细胞表面也能表达，棘球蚴可能通过该抗原诱导宿主免疫反应从而对肿瘤细胞进行杀伤。

3总结及展望

近年来，肿瘤发病率及死亡率正逐年攀升，其中肺癌、结直肠癌、胃癌以及肝癌的死亡率位居前四位，寻找新的抗肿瘤方法迫在眉睫。目前，利用寄生虫感染或注射寄生虫抗原来诱导抗肿瘤免疫效应的研究，国内外已有较多报道，并且取得了较好的实验结果。但以往研究主要局限于动物模型中，缺乏相关的临床实验证据。寄生虫感染在临床上抗肿瘤效果如何?在利用寄生虫感染抗肿瘤的同时，如何规避寄生虫感染引起的免疫损害?寄生虫相关抗原应用于人体后，是否存在潜在风险?这些问题值得进一步深入研究。