張心堯，馮 輝，曹雅明

(中國醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫教研室，遼寧 沈陽 110001)

瘧疾是由瘧原蟲引起的威脅人類健康最為嚴(yán)重的寄生原蟲感染性疾病之一。瘧原蟲在人體內(nèi)的發(fā)育分肝細(xì)胞內(nèi)的發(fā)育(紅外期)和紅細(xì)胞內(nèi)的發(fā)育(紅內(nèi)期)2個階段，紅外期的裂殖子從肝細(xì)胞釋放出來后侵入紅細(xì)胞即開始紅內(nèi)期增殖發(fā)育，同時誘導(dǎo)人體產(chǎn)生有效的體液免疫和細(xì)胞因子介導(dǎo)的細(xì)胞免疫應(yīng)答，該時期也是瘧原蟲致病并引起臨床癥狀的主要時期。因此，充分認(rèn)識宿主免疫血清抵抗和清除紅內(nèi)期瘧原蟲的保護(hù)性免疫機(jī)制，可為瘧疾疫苗的開發(fā)以及抗瘧新藥的研制提供有益的理論依據(jù)。本文就免疫血清中的抗體和細(xì)胞因子對紅內(nèi)期瘧原蟲的免疫作用做一概述。

1 抗體的分類及其對紅內(nèi)期瘧原蟲的作用

1.1 IgG及其亞類的作用

宿主對紅內(nèi)期原蟲產(chǎn)生的特異性IgG類抗體在降低原蟲血癥和保護(hù)宿主抵御重癥瘧疾發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用，如:宿主對紅細(xì)胞膜表面抗原1(Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1，PfEMP1)產(chǎn)生的特異性IgG類抗體，可通過阻斷腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞受體而抵御玫瑰花環(huán)形成及感染紅細(xì)胞聚集，預(yù)防腦瘧發(fā)生［1］?？?DBLα的IgG抗體可以降低宿主體內(nèi)原蟲血癥水平［2］。同時，與瘧原蟲表面抗原親和力高的IgG類抗體在保護(hù)宿主、避免瘧疾臨床癥狀發(fā)生方面效果更為顯著［3］。與無并發(fā)癥瘧疾患者相比，重癥瘧疾患者血清中裂殖子表面蛋白抗原(merozoite surface protein，MSP)，如:MSP1-19、MSP2A、MSP2B誘導(dǎo)產(chǎn)生的IgG抗體的保護(hù)作用較弱，提示IgG的保護(hù)性作用與發(fā)病程度相關(guān)［4］。對蘇丹地區(qū)高反應(yīng)性脾腫大患者的研究表明，患者血清中高水平的IgG類抗體與罹患此并發(fā)癥密切相關(guān)［5］。被動轉(zhuǎn)移具有抵抗能力的宿主免疫血清，可幫助惡性瘧原蟲感染患者降低原蟲血癥，并減輕臨床癥狀［6］。然而，由于瘧原蟲抗原多態(tài)性和結(jié)構(gòu)特異性等特點，其誘導(dǎo)產(chǎn)生的IgG及其亞類抗體的保護(hù)性作用亦具有差異。西非布基納法索的調(diào)查結(jié)果顯示，谷氨酸富有蛋白(glutamate rich protein，GLURP)特異性的IgG和IgG3可以有效降低惡性瘧原蟲發(fā)病率，而IgG4則不具有抗瘧保護(hù)作用，其作用研究結(jié)果與體外觀察結(jié)果相符，其機(jī)制可能為非T細(xì)胞依賴性抗體能夠抑制T細(xì)胞依賴性抗體介導(dǎo)的裂殖子和單核細(xì)胞的結(jié)合，從而抑制抗體依賴的細(xì)胞抑制作用，減弱其控制寄生蟲增殖的能力［7］。相似的研究發(fā)現(xiàn)，MSP1-19誘導(dǎo)產(chǎn)生的IgG抗體不具有抗瘧保護(hù)作用［7］，而IgG1卻與低原蟲血癥密切相關(guān)［8］。在西非的研究發(fā)現(xiàn)，頂端膜抗原1(apical membrane antigen 1，AMA-1)誘導(dǎo)產(chǎn)生的IgG抗體沒有抗瘧保護(hù)作用，其亞類抗體中IgG1和IgG3卻具有降低瘧疾發(fā)病率的作用［7］，而在巴布亞新幾內(nèi)亞兒童中的調(diào)查卻顯示，AMA-1產(chǎn)生的IgG1保護(hù)作用很弱［9］。上述矛盾的研究結(jié)果，可能是由于流行區(qū)瘧疾的傳播水平、研究對象的遺傳學(xué)差異、年齡段不同等因素造成的。研究表明，裂殖子期誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體的保護(hù)作用機(jī)制，主要歸因于抑制裂殖子入侵紅細(xì)胞、調(diào)理吞噬作用和抗體依賴的細(xì)胞抑制作用［8］，通過控制原蟲血癥，進(jìn)而減輕臨床癥狀。因此，可刺激宿主產(chǎn)生特異性IgG類抗體的瘧原蟲抗原，通常為瘧疾發(fā)病阻斷疫苗的候選分子，如:間日瘧原蟲色氨酸富集抗原(Plasmodium vivax tryptophan rich antigen，PvTRAg)［10］。Zeeshan 等研究發(fā)現(xiàn)，大部分間日瘧原蟲感染患者(75.7% ～100%，n=33)體內(nèi)可檢測到PvTRAg誘導(dǎo)產(chǎn)生的IgG抗體，其中PvTRAg33.5引起的體液免疫反應(yīng)水平顯著高于其他類型的PvTRAg，提示其具有作為疫苗候選抗原的潛在可能。

1.2 IgE 的作用

瘧疾流行區(qū)的研究表明，重癥瘧疾患者的血清中存在高濃度的 IgE抗體，提示IgE可能與瘧原蟲免疫病理損傷有關(guān)。其致病機(jī)制可能是腦內(nèi)毛細(xì)血管基膜上的IgE沉積物誘導(dǎo)局部產(chǎn)生過量的 TNF-α，從而導(dǎo)致腦瘧的發(fā)生［11］。然而，最近有數(shù)據(jù)顯示，在無癥狀以及無并發(fā)癥的瘧疾患者中，IgE活性反而高于重癥和腦瘧患者［12］。目前，對于IgE抗體究竟具有保護(hù)作用還是致病作用尚無定論。

1.3 IgM 的作用

Bostr?m等［13］通過ELISA檢測方法證實，感染惡性瘧原蟲后，富拉尼兒童之所以比同地區(qū)的其他種族人出現(xiàn)臨床癥狀的概率及原蟲血癥水平更低，是因為富拉尼人能夠產(chǎn)生更高效價的瘧原蟲特異性的IgG和IgM抗體(P≤0.0001)，提示IgG和IgM與抗瘧保護(hù)作用有關(guān)。而西非的調(diào)查顯示，GLURP誘導(dǎo)產(chǎn)生的IgM具有很弱的保護(hù)作用，相比之下，MSP3、MSP1-19、AMA-1產(chǎn)生的 IgM均對瘧疾發(fā)病率無影響，提示不同抗原所產(chǎn)生的特異性IgM的作用不同［7］。IgM相對于IgG親和力不高，但由于自身五聚物的結(jié)構(gòu)，仍具有很高的活性。

2 細(xì)胞因子的分類及其對紅內(nèi)期瘧原蟲的作用

2.1 前炎癥細(xì)胞因子的作用

2.1.1 IL-12的作用 IL-12主要是在Toll樣受體的介導(dǎo)下，由樹突狀細(xì)胞分泌的Th1型細(xì)胞因子。對惡性瘧患者血清研究表明，低IL-12與高原蟲血癥密切相關(guān)，提示IL-12可能在抗瘧原蟲感染方面發(fā)揮重要作用［14］。通過觀察對比約氏瘧原蟲感染DBA/2和BALB/c鼠瘧模型血清中IL-12水平，發(fā)現(xiàn)IL-12是啟動感染早期以分泌IFN-γ為主的Th1細(xì)胞免疫應(yīng)答的關(guān)鍵因子，也是維持Th1免疫應(yīng)答必需的調(diào)節(jié)分子［15］。但過量的IL-12卻與免疫病理有關(guān)，另有實驗通過伯氏瘧感染鼠脾淋巴細(xì)胞經(jīng)PHA刺激并添加不同劑量IL-12，證明過量的IL-12使脾淋巴細(xì)胞的增殖活性受到抑制［16］，減弱免疫保護(hù)作用。

2.1.2 IFN-γ 的作用 IFN-γ 主要由活化的T細(xì)胞和NK細(xì)胞產(chǎn)生。對巴布亞新幾內(nèi)亞惡性瘧患兒的研究發(fā)現(xiàn)，有癥狀患者的IFN-γ水平明顯低于無癥狀者，提示IFN-γ可能與改善早期臨床癥狀有關(guān)［17］。約氏瘧原蟲感染DBA/2以及夏氏瘧原蟲感染C57BL/6鼠瘧模型［15］均已證明，小鼠在感染早期可迅速建立以IFN-γ分泌為主的Th1型免疫應(yīng)答。作為重要的免疫調(diào)節(jié)因子，IFN-γ可顯著活化巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力，同時分泌IL-12，促進(jìn)CD4+Th1細(xì)胞的分化，再產(chǎn)生IFN-γ，循環(huán)往復(fù)，形成正反饋效應(yīng)。IFN-γ也可通過促進(jìn)巨噬細(xì)胞分泌NO，降低或消除裂殖子對紅細(xì)胞的感染力。約氏瘧原蟲抵抗型DBA/2小鼠，在感染后第3天脾細(xì)胞培養(yǎng)上清中的NO水平即出現(xiàn)有意義升高(P＜0.05)，并于感染后第6天達(dá)到峰值(P＜0.01)，而易感型BALB/c小鼠體內(nèi)NO水平在感染進(jìn)程中未見顯著變化，提示NO可能與遏制原蟲血癥有關(guān)［15］。除此之外，IFN-γ還能誘導(dǎo)紅內(nèi)期特異性的IgG抗體生成，通過抗體依賴性的細(xì)胞抑制作用殺滅紅內(nèi)期惡性瘧原蟲［18］。然而，另有研究顯示，IFN-γ亦可引起宿主病理性免疫應(yīng)答，在人和動物實驗中均已得到證實，IFN-γ通過活化巨噬細(xì)胞，可產(chǎn)生內(nèi)源性致熱源(TNF-α、IL-1、IL-6)，從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生［19］。

2.1.3 TNF-α 的作用 TNF-α 由單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌。流行病學(xué)提示TNF-α水平升高可以減少高密度惡性瘧原蟲發(fā)熱事件的概率(IRR，0.55;95%CI，0.38 ～0.80)，對瘧疾感染存在潛在保護(hù)作用［13］，但是過量的TNF-α也可導(dǎo)致病理損傷，其致病機(jī)制可能與破壞體內(nèi)屏障，增加血管通透性和上調(diào)黏附分子表達(dá)有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，腦瘧易感型C57BL/6鼠的TNF-α水平明顯高于腦瘧抵抗鼠BALB/c和DBA/2，提示TNF-α與腦瘧的發(fā)生有關(guān)，同時近期的研究結(jié)果顯示調(diào)節(jié)性T細(xì)胞可以通過修飾TNF-α等促炎因子應(yīng)答影響伯氏瘧原蟲感染鼠腦型瘧發(fā)生和感染的結(jié)局［20］。

2.2 抗炎癥細(xì)胞因子的作用

2.2.1 IL-10的作用 最初的研究認(rèn)為IL-10主要是由Th2細(xì)胞分泌，而目前的研究顯示，通過IL-27刺激Th1細(xì)胞也可以促進(jìn)IL-10的產(chǎn)生，除此之外，已知白細(xì)胞也能夠分泌 IL-10因子［21］。感染早期，致死型約氏瘧原蟲(P.y17XL)感染小鼠體內(nèi)的IL-10水平高于非致死型約氏瘧原蟲(P.y17XNL)感染小鼠［22］，提示 IL-10 具有致病作用，其作用機(jī)制為高水平的IL-10可以抑制促炎因子反應(yīng)，引發(fā)高原蟲血癥和惡性貧血，導(dǎo)致瘧原蟲大量繁殖以及小鼠的死亡。與野生型小鼠相比，IL-10缺陷小鼠感染瘧原蟲后原蟲血癥水平更低，然而卻出現(xiàn)了相應(yīng)惡性癥狀，如肝損傷和腦損傷，提示IL-10在控制重癥瘧疾以及并發(fā)癥方面具有積極作用［21］。最近，有研究用抗IL-10受體的單克隆抗體處理DBA/2小鼠，體內(nèi)IL-10受體的阻斷引起促炎性因子的過度應(yīng)答以及CD4+CD25+T細(xì)胞Foxp3表達(dá)缺失，提示IL-10與維持調(diào)節(jié)性T細(xì)胞Foxp3表達(dá)有關(guān)［23］。

2.2.2 IL-4的作用 IL-4是一種由T細(xì)胞衍生的對于B細(xì)胞的分化及抗體產(chǎn)生有重要調(diào)節(jié)作用的細(xì)胞因子。DBA/2小鼠分別感染夏氏瘧原蟲和約氏瘧原蟲后，IL-4均在感染后第5天出現(xiàn)有意義的升高，但是夏氏瘧原蟲感染小鼠IL-4水平維持時間較短，峰值水平較低，小鼠最終死亡，說明IL-4水平不高并未有效促進(jìn)抗體的產(chǎn)生，達(dá)到清除瘧原蟲的目的，證實 IL-4具有抗瘧保護(hù)作用［24］。最近，有流行病學(xué)調(diào)查顯示，在初次感染瘧原蟲后，與成人相比，兒童血清中的IL-4水平更為顯著，同時伴有IL-12的升高，推測IL-4可以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞分泌IL-12因子［25］。

2.3 調(diào)節(jié)因子的作用

TGF-β由T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，具有清除瘧原蟲的作用。有研究認(rèn)為，感染非致死型約氏瘧原蟲(P.y17XL)的小鼠體內(nèi)TGF-β水平會增加，從而下調(diào)IFN-γ和TNF-α避免重癥瘧疾的發(fā)生。T.Keswani和A.Bhattacharyya的研究結(jié)果顯示，向伯氏瘧原蟲感染的小鼠單獨注射TGF-β抑制劑(SB 431542)或與TNF-α抑制劑(PTX)聯(lián)合注射，均引起早期TNF-α水平上調(diào)和TGF-β水平下降，最終使小鼠早亡，提示低水平的TGF-β在控制致死型伯氏瘧原蟲感染方面具有重要的作用［26］。然而，早期高劑量的 TGF-β(感染后 24 h內(nèi))會完全抑制炎性因子反應(yīng)，導(dǎo)致瘧原蟲在體內(nèi)快速繁殖，患者可能因此死于惡性貧血。

3 結(jié)語

綜上所述，瘧原蟲復(fù)雜的生活史和其高度多態(tài)的表面抗原、以及鼠瘧模型在抗瘧保護(hù)性免疫機(jī)制研究過程中的局限性，為控制瘧疾感染、消除世界范圍內(nèi)瘧疾流行帶來了極大的困難。高水平的抗體滴度雖然可以有效抑制瘧原蟲紅內(nèi)期生長發(fā)育，但由于其持續(xù)時間短暫，因此，伴隨抗體的滴度下降，免疫血清的保護(hù)性作用亦逐漸喪失，為疫苗研制帶來困難。此外，流行病學(xué)調(diào)查顯示，抗體在不同地域，不同人群中發(fā)揮作用不同，提示研制疫苗時應(yīng)考慮種屬特異性。細(xì)胞因子在抗瘧保護(hù)性免疫過程中提供保護(hù)性作用，然而其過度應(yīng)答則會誘發(fā)免疫病理，導(dǎo)致重癥瘧疾，腦瘧和貧血的發(fā)生，因此如何調(diào)控瘧疾免疫應(yīng)答過程中適度的細(xì)胞因子水平仍需要進(jìn)一步探討。

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