15寄生蟲感染與細胞因子

15寄生蟲感染與細胞因子

寄生蟲感染激發(fā)宿主產(chǎn)生免疫應(yīng)答，其機制非常復(fù)雜。寄生蟲抗原成分多并經(jīng)常發(fā)生抗原變異，寄生蟲生活史復(fù)雜，在特定的生活史階段(期)表達特定的抗原，產(chǎn)生特異性應(yīng)答，所以在寄生蟲感染中，免疫應(yīng)答在不同的寄生蟲及不同的感染期是不同的。細胞因子作為介質(zhì)，既參予抗體介導的免疫也參予細胞介導的免疫，在免疫應(yīng)答過程中起著關(guān)鍵作用。

細胞因子是細胞分泌的低分子量蛋白質(zhì)。它們對各種重要的生物過程都有調(diào)節(jié)作用，如細胞生長、炎癥、免疫、形態(tài)發(fā)生等。細胞因子主要包括白細胞介素(interlukln，IL)、干擾素(interferon，IFN)、集落刺激因子(colonystimulatingfactor，CSF)轉(zhuǎn)移生長因子(transforminggrowthfactor，TGF)及腫瘤壞死因子(tumornecrosisfaCtor，TNF)。

在寄生蟲感染的免疫應(yīng)答過程中，輔助性丁細胞(Thelper，TH)處于核心位置，決定免疫特異性及發(fā)生何種免疫應(yīng)答，根據(jù)產(chǎn)生細胞因子的不同，TH細胞可分為THl細胞和TH2細胞，THl細胞主要產(chǎn)生白細胞介素2(IL-2)，γ-干擾素(IFN-γ)，TH2細胞主要產(chǎn)生白細胞介素4(IL-4)、白細胞介素5(IL-5)、白細胞介素6(IL-6)及白細胞介素10(IL-10)。在寄生蟲感染的早期，THl及TH2誰在免疫應(yīng)答中占優(yōu)勢，還不能確定，隨著感染時間的推移，兩者的比例才發(fā)生變化，由于THl細胞因子和TH2細胞因子是互相拮抗的，最后誰占主導地位將決定感染的結(jié)果。另外，THl細胞因子和TH2細胞因子在原蟲及蠕蟲感染中所起的作用不同，甚至在組織蠕蟲及腸道蠕蟲感染中，兩種細胞因子的作用也不同。15.1

原蟲感染與細胞因子的關(guān)系

THl細胞因子對細胞內(nèi)原蟲起殺傷作用，而TH2細胞因子則有助于感染惡化(Roitt等1996)。對利什曼原蟲小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，THl／TH2細胞因子的比例決定感染的結(jié)果，IFN-γ有助于抵抗利什曼原蟲的感染，而IL-4及IL-10則使感染惡化。對病人的研究也發(fā)現(xiàn)類似的情況。研究還發(fā)現(xiàn)，IFN-γ促進THl細胞的成熟，而IL-4則促進TH2細胞的成熟(Kemp等，1995)，THl細胞因子與TH2細胞因子誰在感染早期先被誘導并占優(yōu)勢，這種優(yōu)勢將會一直保持下去。IFN-γ可通過激活巨噬細胞來殺傷細胞內(nèi)原蟲，如利什曼原蟲、克氏錐蟲、弓形蟲等(Roitt等，1996)。對巨利什曼原蟲(Leishmaniamajor)有抵抗力的小鼠，可通過產(chǎn)生大量的IFN-Y以控制皮膚病灶的發(fā)展。而易感的小鼠因IL-4占優(yōu)勢。則感染越來越嚴重。IL-4可抑制IFN-Y的產(chǎn)生，體內(nèi)注射抗IL-4的抗體以減少TEB細胞因子的活性可治愈感染。而體內(nèi)注射IFN。Y則并不能治愈感染，說明在易感的小鼠體內(nèi)THB細胞因子過多，而不是THl細胞因子缺乏。由于IL-12能夠促進THl細胞因子的產(chǎn)生，抑制TH2細胞的發(fā)育，從而在感染早期可治愈感染。在彌漫性皮膚及內(nèi)臟利什曼病患者，其體內(nèi)缺乏IFN-γ,但IL-10過多。IL-4及IL-10既可抑制．THl細胞因子的產(chǎn)生，也可抑制由IFN-Y活化的單核細胞活性(Roitt等，1996)。

對克氏錐蟲的研究發(fā)現(xiàn)，去除IL-10基因的小鼠，其血液及組織中蟲體數(shù)均比較低，而脾細胞產(chǎn)生的IFN-γ比較高，對這種小鼠注射重組IL-10則血中蟲體數(shù)量增多，而對感染小鼠注射抗IFN-γ抗體、抗IL-12抗體及抗TNF-αA抗體均使血中蟲體數(shù)量增多，這些都說明IFN-γ、IL-12及TNF-a起著殺傷蟲體的作用。在感染早期注射抗IL-12可減少IFN-γ的產(chǎn)生，說明在感染早期IFN-7的合成對IL-12有依賴作用(Abrahamsohn等，1996)。

研究顯示，THl細胞因子主要殺傷肝細胞期瘧原蟲，對感染間日瘧原蟲的猩猩注射IFN-γ可降低蟲血癥，而對伯氏瘧原蟲子孢子有免疫力的小鼠，被注射抗IFN-γ單抗

后，這種免疫力即消失。TH2細胞因子則主要幫助產(chǎn)生相應(yīng)的抗體以增強免疫的特異性，例如IL-5可通過ADCC作用加強對紅內(nèi)期瘧原蟲的殺滅作用(Roitt等，1996)。

在腦型瘧疾方面，通過對伯氏瘧原蟲小鼠模型的研究揭示，易感鼠脾細胞及腦細胞

IFN-γ表達水平均比非易感鼠高，脾細胞TNF-a、IL-1及IL-6的表達水平在易感鼠和

非易感鼠之間無差異，但易感鼠腦細胞的TNF-a的表達水平比非易感鼠高。而拮抗TNF-a的細胞因子IL-4及TGF-β表達水平明顯低下，IFN-γ可誘導細胞表達TNF受體(Pandita等，1992)?？墒荰NF-a產(chǎn)生過多是腦型瘧的主要病因之一，對惡性瘧原蟲無免疫力的人群比有免疫力的人群易出現(xiàn)腦型瘧，感染惡性瘧后，其TNF-a水平比有免疫力人群高(Chizzolini等，1990)。

對感染剛地弓形蟲的小鼠研究發(fā)現(xiàn)，感染第一天注射IL-12能提高小鼠的存活率，同時發(fā)現(xiàn)IFN-γ及IL-2的水平比對照組有顯著升高。但感染3天后再注射IL-12則不能提高小鼠的存活率，而且IFN-γ及IL-2的水平也不升高，說明在感染早期IL-12可促進IFN-γ及IL-12的產(chǎn)生，一旦感染形成IL-12則不能再使IL-2及IFN-γ水平增高，IFN-γ、IL-2及IL-12可增強小鼠對剛地弓形蟲的保護性免疫(khan等，1994)。15.2

血液及組織蠕蟲感染與細胞因子的關(guān)系

在絲蟲的研究方面，體外運用抗IL-lO的單抗及重組IL-12與絲蟲特異性抗原共同刺激外周血淋巴細胞，發(fā)現(xiàn)IL-10可抑制THl細胞因子的分泌，而IL-12可逆轉(zhuǎn)這種抑制(Sartono等，1997)。通過對馬來絲蟲病流行區(qū)的研究，發(fā)現(xiàn)微絲蚴血癥者其IFN-γ及IL-5的分泌被抑制，而IL-4則明顯升高，而且細胞因子的分泌和年齡有關(guān)，在流行區(qū)，無癥狀微絲蚴血癥陽性者其IL-4的水平隨著年齡的增加而增加，IFN-γ則不隨年齡的增長而發(fā)生變化，說明與絲蟲病原接觸的時間長短可影響細胞因子的應(yīng)答狀況(Turner等，1997)。絲蟲感染一個顯著的特征是微絲蚴血癥者其THl細胞對絲蟲抗原的刺激特異性無應(yīng)答，IL-2及IFN-γ水平比流行區(qū)正常人顯著低下(Nutman等，1987)。

通過定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(reversetranscriptasepOlymerasechainreaction，RT-PCR）測定外周血單核細胞產(chǎn)生細胞因子的mRNA水平，發(fā)現(xiàn)微絲蚴血癥陽性者其外周血單核細胞對絲蟲抗原的刺激，THl細胞因子(IL-2及IFN-γ)mRNA水平極度低下，而IL-10mRNA水平升高，流行區(qū)正常人則THl細胞因子明顯升高，但沒有IL-4及IL-5的表達。THl細胞因子與IL-10的負相關(guān)說明IL-10在微絲蚴血癥者的免疫負調(diào)節(jié)方面起著重要作用(Ravichandran等，1997)。在印度淋巴絲蟲病流行區(qū)的調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，微絲蚴血癥者與慢性阻塞性病變者之間IL-4及IL-5水平無差別，可是微絲蚴血癥者的IL-10比慢性阻塞性病變者明顯升高，也說明IL-10在THl應(yīng)答方面的負調(diào)節(jié)作用(Mahanty等，1996)。對彭亨絲蟲的研究顯示，流行區(qū)正常人比微絲蚴血癥者外周血IFN-γ水平明顯增高，而IL-4、IL-5及IL-10水平則低于微絲蚴血癥者。

對血吸蟲的研究發(fā)現(xiàn)，感染動物與接受疫苗免疫的動物兩者細胞因子的產(chǎn)生方式是不同的，在感染曼氏血吸蟲小鼠，其TH2細胞因子占優(yōu)勢，而在免疫小鼠其THl細胞因子占優(yōu)勢，IFN-γ激活效應(yīng)細胞產(chǎn)生一氧化氮，殺滅肺期幼蟲，當感染鼠其成蟲開始產(chǎn)卵時，可溶性蟲卵抗原(SEA)釋放出來，SEA使THl細胞功能受到抑制，IFN-γ水平降低，而使Tm細胞因子水平升高。但當形成伴隨免疫時，則是THl細胞因子依賴性，特別是IFN-γ和TNF-a起重要作用(Roitt等，1996)。對感染日本血吸蟲小鼠體外實驗顯示，運用抗IL-4抗體可抑制IL-4及IL-5的分泌，而IL-2及IFN-γ的分泌則不受影響，感染10周后體內(nèi)注射抗IL-4抗體可減少肝纖維化的形成，說明IL-4在肝纖維化形成方面起重要作用(Cheever等，1995)，研究還發(fā)現(xiàn)，在肺血吸蟲蟲卵肉芽腫形成及纖維化過程中，IFN-γ與IL-4起著相反的作用，IFN-γ可抑制肉芽腫形成及纖維化，而IL-4則起促進作用，血吸蟲性慢性肺部炎癥的后果由THl與T10細胞的應(yīng)答比例決定(xunkel等，1996)。體內(nèi)注射IL-12可降低蟲荷，提高IFN-γmRNA的水平，使IL-4、IL-5及IL-13mRNA水平降低，血清及組織中IgE及嗜酸性粒細胞降低，而IgE及嗜酸性粒細胞是由TH2細胞因子調(diào)節(jié)的，說明IL-12決定THl細胞與TH2細胞的應(yīng)答(Wynn等1995)。對實驗動物足墊注射蟲卵，可導致強烈的TH2細胞因子應(yīng)答，而二天后注射IL-12則導致TH2細胞因子(IL-4、IL-5及IL-10)水平下降，同時增加TH2細胞因子IFN-γ的分泌，進一步說明在感染早期，IL-12在決定THl和TH2應(yīng)答模式方面起重要作用(Dswald等，1994)。對接種過一次疫苗的動物注射IL-12可增強THl細胞應(yīng)答，而對多次接種過疫苗的動物注射IL-12，則對細胞免疫及體液免疫均起增強作用，誘生的抗體主要是IgG2a，IgG2b及IgGl，這些抗體都得到增加，被動轉(zhuǎn)移含有這些抗體的血清，可對受體動物產(chǎn)生保護作用(Wynn等，1996)。15．3腸道蠕蟲感染與細胞因子的關(guān)系

大量研究證明宿主從腸道排除腸道蠕蟲的能力是由免疫介導的，而TH細胞對排蟲起著關(guān)鍵作用(Greeneis，1996)。對鼠鞭蟲的研究發(fā)現(xiàn)，能夠排蟲的小鼠，其TH2細胞因子占優(yōu)勢(IL-4高水平)，同時腸粘膜肥大細胞、嗜酸性粒細胞增多，血清IgE增加，寄生蟲特異性抗體IgGl高水平。對巴西日圓線蟲及旋毛蟲的研究也出現(xiàn)同樣的結(jié)果(Uban等，1992)。而不能排蟲的小鼠，其TH1細胞因子占優(yōu)勢(IFN-γ高水平)，血清中寄生蟲特異性IgG2a升高(Greencis等，1996)。

THl／TH2細胞因子在控制腸道排蟲或出現(xiàn)慢性感染方面起關(guān)鍵作用，這種作用通過體內(nèi)實驗得到證實，對實驗動物體內(nèi)注射某種細胞因子或注射某種細胞因子的抗體，然后觀察結(jié)果。實驗表明，體內(nèi)注射抗IL-4的單克隆抗體，可把能夠排除鼠鞭蟲的小鼠轉(zhuǎn)變成慢性感染的小鼠，而注射抗IFN-γ單抗則使慢性感染的小鼠出現(xiàn)排蟲現(xiàn)象(Else等，1994)。對巴西日圓線蟲的研究也證實IL-4是介導排蟲的重要因子(Greencis，1996)。IL-9具有和IL-4相似的作用，而且IL-9升高可加強TH2細胞因子的分泌，促進排蟲(Greencis，1996)。IL-12可促進THl細胞因子的分泌，抑制TH2細胞因子的分泌。

研究表明，對感染蠕蟲的動物注射IL-12可誘導很強的THl細胞因子應(yīng)答，并導致排蟲遲緩，對鼠鞭蟲小鼠模型體內(nèi)注射IL-12能夠使排蟲小鼠出現(xiàn)慢性感染(Bancroft等1994)。許多研究證實，IL-12可誘導IFN-γ的產(chǎn)生，當其它腸道致病原與腸蠕蟲共同感染時，這些致病原可誘導IL-12的產(chǎn)生，從而抑制TH2細胞因子的產(chǎn)生。資料表明IL-4還可加強宿主對腸道蠕蟲的保護性免疫，降低感染的嚴重程度，而且IL-4又是誘導保護性免疫的多種刺激因子之一，而IFN-γ及IL-12則抑制宿主對腸道蠕蟲的保護性免疫(Finkelman等，1993)。

腸道排蟲機制涉及到嗜酸性粒細胞、肥大細胞及細胞因子。IL-4等TH2細胞因子與嗜酸性粒細胞介質(zhì)及肥大細胞脫顆粒物質(zhì)協(xié)同，可使腸粘膜的通透性增加，促進腸上皮細胞的脫落，使得補體及抗體進入腸腔，殺傷寄生蟲，同時IL-4等TH2細胞因子還可作用于腸道平滑肌，促進排蟲(Roitt等，1996)。15.4

寄生蟲免疫逃避與細胞因子的關(guān)系

寄生蟲主動地改變細胞因子的應(yīng)答狀況是最有效的免疫逃避手段之一，通過主動調(diào)整THl細胞因子與TH2細胞因子的平衡，使寄生蟲逃避宿主對其進行免疫殺傷，同時又不使宿主產(chǎn)生嚴重的免疫抑制，使其在宿主體內(nèi)長期寄生(RifFKin等，1996)。例如犬惡絲蟲可產(chǎn)生一種蛋白，這種蛋白可增加TH2細胞因子的產(chǎn)生，并抑制THl細胞因子的分泌，同時促進IL-4對炎癥介質(zhì)IL-1、IL-8及INF-a的抑制作用(Yamaoka等，1994)。馬來絲蟲的一期幼蟲主要誘導THl細胞應(yīng)答，產(chǎn)生IFN-γ，成蟲則主要誘導TH2細胞應(yīng)答，而宿主的保護性免疫并不依賴TH2細胞因子(Lawrence等，1994)。在彭亨絲蟲感染中，IL-4及IL-5具有良好的保護性免疫作用，但去除IL-4基因的小鼠則反而能加速微絲蚴的清除，也不妨礙對再感染的保護性免疫。同樣，在剛地弓形蟲的感染中也出現(xiàn)類似的情況。所以，人們自然會產(chǎn)生一種疑問，即在寄生蟲感染中，某些細胞因子占優(yōu)勢可能是寄生蟲誘導的，這些細胞因子有利于這些寄生蟲在宿主體內(nèi)的存活(Riffkin等，1996)。在曼氏血吸蟲感染中，TH1細胞因子非常有利于清除血吸蟲，可蟲卵卻誘導TH2細胞因子的應(yīng)答，而TH2細胞因子在清除血吸蟲成蟲方面作用不大(Wynn和Cheever，1995)。在鼠鞭蟲感染中，則主要誘導THl細胞應(yīng)答，而THl細胞因子有利于鼠鞭蟲在宿主體內(nèi)發(fā)育為成蟲并長期存活導致慢性感染(Wynn和Cheever，1995)。

寄生蟲產(chǎn)生的一些蛋白與宿主體內(nèi)的某些細胞因子極其相似，這些蛋白可直接作用于宿主的免疫系統(tǒng)，而使其從對寄生蟲不利的一種應(yīng)答類型轉(zhuǎn)變成對寄生蟲有利的一種類型。例如肝片吸蟲的分泌及排泄物中有一種蛋白，可引起宿主骨髓嗜酸性粒細胞的分化及成熟，這種作用與IL-5的作用極相似，使得血液中嗜酸性粒細胞增多，但效應(yīng)功能卻較差，同時這種IL-5樣的物質(zhì)可使宿主IFN-