旋毛虫免疫逃避机制的研究进展.pdf
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1、中 国 人 兽 共 患 病 学 报C h i n e s eJ o u r n a l o fZ o o n o s e s ,()D O I:/j i s s n 综述旋毛虫免疫逃避机制的研究进展钱艳红,宋帅,温肖会,贾春玲,吕殿红,袁子国,罗胜军广东省 现 代 农 业 产 业 技 术 体 系 创 新 团 队 建 设 专 项 资 金(N o K J )和 广 东 省 动 物 疫 病 野 外 科 学 观 测 研 究 站 项 目(N o B )联合资助通讯作者:袁子国,E m a i l:z i g u o y u a ns c a u e d u c n;O R C I D:罗胜军,E m a
2、 i l:q q c o m;O R C I D:作者单位:华南农业大学兽医学院,广州 ;广东省农业科学院动物卫生研究所,广东省畜禽疫病防治研究重点实验室,农业农村部兽用药物与诊断技术广东科学观测实验站,广州 摘要:旋毛虫病是由旋毛虫引起的一种全球分布的食源性人兽共患寄生虫病,对动物生产和人兽公共卫生安全造成严重危害.旋毛虫发育史复杂,整个生命周期都在同一宿主体内完成,为了能与宿主相互共存,其进化出各种免疫逃避机制来躲避宿主的免疫清除,从而建立长期的慢性感染.本研究从旋毛虫抗原变异、对宿主的免疫调节作用和通过形成包囊产生免疫隔离个方面,对其免疫逃避机制进行阐述,将为深入了解旋毛虫的致病机制提供
3、重要帮助.关键词:旋毛虫;感染;免疫逃避中图分类号:R 文献标识码:A文章编号:()R e s e a r c hp r o g r e s s i nt h e i mm u n e e s c a p em e c h a n i s mo fT r i c h i n e l l as p i r a l i sQ I ANY a n h o n g,S ONGS h u a i,WE NX i a o h u i,J I AC h u n l i n g,L YUD i a n h o n g,YUANZ i g u o,L UOS h e n g j u n(C o l l e g
4、eo fV e t e r i n a r yM e d i c i n e,S o u t hC h i n aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,G u a n g z h o u ,C h i n a;I n s t i t u t eo fA n i m a lH e a l t h,G u a n g d o n gA c a d e m yo fA g r i c u l t u r a lS c i e n c e s,G u a n g d o n gP r o v i n c i a lK e yL a b o r a t o
5、 r yf o rt h eP r e v e n t i o na n dC o n t r o l o fL i v e s t o c ka n dP o u l t r yD i s e a s e s,G u a n g d o n gS c i e n t i f i cO b s e r v a t i o na n dE x p e r i m e n tS t a t i o n f o rV e t e r i n a r yD r u g sa n dD i a g n o s t i cT e c h n o l o g i e s,M i n i s t r yo f
6、A g r i c u l t u r ea n dR u r a lA r e a s,G u a n g z h o u ,C h i n a)A b s t r a c t:T r i c h i n o s i s i sag l o b a l f o o d b o r n e z o o n o t i cp a r a s i t i cd i s e a s e c a u s e db yT r i c h i n e l l as p i r a l i s(Ts p i r a l i s),w h i c hc a u s e ss e r i o u sh a r
7、mt oa n i m a l p r o d u c t i o n,a n d t h ep u b l i ch e a l t hs a f e t yo f h u m a n s a n da n i m a l s Ts p i r a l i sh a s a c o m p l e xd e v e l o p m e n th i s t o r y,a n d i t se n t i r e l i f e c y c l e i s c o m p l e t e d i n t h e s a m eh o s t T oc o e x i s tw i t ht
8、h eh o s t,i t h a se v o l v e dv a r i o u s i mm u n ee s c a p em e c h a n i s m s f o ra v o i d i n g i mm u n ec l e a r a n c eb yt h eh o s t,t h u se s t a b l i s h i n g l o n g t e r mc h r o n i c i n f e c t i o n I nt h i ss t u d y,t oa i di nu n d e r s t a n d i n gt h ep a t h o
9、 g e n i cm e c h a n i s mo fTs p i r a l i s,t h e i mm u n ee s c a p em e c h a n i s mo fT r i c h i n e l l ai sd i s c u s s e d f r o mt h r e ea s p e c t s:t h em o l e c u l a r r o l eo f a n t i g e n s i nv a r i o u s s t a g e s,t h e i mm u n e r e g u l a t o r ye f f e c t o nt h
10、eh o s t,a n dt h e f o r m a t i o no fc y s t s t og e n e r a t e i mm u n e i s o l a t i o n K e y w o r d s:T r i c h i n e l l as p i r a l i s;i n f e c t i o n;i mm u n ee s c a p eS u p p o r t e db yt h eS p e c i a lF u n df o r t h eC o n s t r u c t i o no f I n n o v a t i v eT e a m
11、s f o rM o d e r nA g r i c u l t u r a l I n d u s t r yT e c h n o l o g yS y s t e mi nG u a n g d o n gP r o v i n c e(N o K J )a n dG u a n g d o n gP r o v i n c i a lA n i m a lD i s e a s eF i e l dS c i e n t i f i cO b s e r v a t i o na n dR e s e a r c hS t a t i o nP r o j e c t(N o B )
12、C o r r e s p o n d i n ga u t h o r s:Y u a nZ i g u o,E m a i l:z i g u o y u a n s c a u e d u c n;L u oS h e n g j u n,Em a i l:q q c o m旋毛虫(T r i c h i n e l l as p i r a l i s)是一种专性胞内寄生线虫,呈世界性分布,宿主范围超过 种动物,包括哺乳动物、鸟类和爬行动物等.旋毛虫感染宿主后可引发旋毛虫病,旋毛虫病属于人兽共患病,被列为世界第七大食源性寄生虫病,也被我国列为二类动物疫病.旋毛虫可以感染多种动物,并主要
13、通过猪肉及猪肉制品传播给人类,旋毛虫感染人以后,可引起人类腹痛腹泻、发烧、肌肉绞痛,严重时引起脑炎导致人死亡.年,中国个 省 份 屠 宰 场 屠 宰 的 猪 中 旋 毛 虫 感 染 率 高 达.年,中国报告了次人旋毛虫病暴发事件,共 例,其中例死亡.因此,旋毛虫感染不仅是一个严重的公共卫生问题,而且对养殖业和肉类食品安全构成威胁.旋毛虫生活史复杂,主要分为肌肉幼虫(m u s c l el a r v a,ML)、成虫(a d u l t W o r m,AW)和新生幼 虫(n e w b o r nl a r v a,N B L)个时期.如图所示,宿主通过摄入含ML包囊的生肉或未煮熟的肉感染
14、旋毛虫,含有ML的包囊在宿主胃蛋白酶的消化下释放ML,ML进入宿主肠道,那里它们穿透肠粘膜并经历次蜕皮,发育成为AW(雄性或雌性),AW经交配产生N B L,N B L穿透肠壁,进入淋巴系统,并通过血流迁移到横纹肌,最后N B L侵入横纹肌细胞成熟为ML .旋毛虫感染宿主后可与其长期共存,根据宿主的寿命不同,旋毛虫可在啮齿类动物体内持续存在直至宿主死亡,在高等动物或人体内存在数月至数年.旋毛虫之所以能够在宿主体内长期存活和持续感染,不被宿主清除,是因为它可以通过各种逃避机制成功躲避宿主免疫系统的攻击.因此,对旋毛虫逃避宿主免疫机制的深入认识和了解,将为开发有效防治旋毛虫的药物和疫苗提供重要帮助
15、和理论基础.抗原变异抗原变异是指病原体不断改变自身抗原,产生新的变异体,使宿主已产生的抗体不再起作用.按照来源部位的不同,旋毛虫的抗原主要分为表面抗原、虫体抗原和代谢分泌抗原.旋毛虫表面抗原分子是构成虫体表面角质层的主要成分,可直接暴露于宿主的免疫系统,并在旋毛虫的蜕皮和生长过程中发生变化.旋毛虫虫体抗原是虫体死亡后的可溶性部分,主要来自于 虫体内部,不 易被宿主识别.旋毛虫代谢分泌(e x c r e t o r y s e c r e t o r y,E S)抗原是虫体分泌到体外与宿主机体直接作用的抗原,参与生命周期中的多种功能.旋毛虫发育史复杂,为了逃避宿主免疫系统的识别,旋毛虫AW、N
16、 B L和ML的表面抗原、虫体抗原和代谢分泌抗原发生了不同程度的变异,这种抗原变异体现在相同抗原占比的改变以及不同新抗原的产生.如L i uJ Y等 将旋毛虫AW、N B L和ML裂解物中的蛋白质通过同位素标记相对和绝对定量(i s o b a r i c t a g sf o r r e l a t i v ea n da b s o l u t eq u a n t i f i c a t i o n,i T R AQ)技术进行鉴定,在所有发育阶段共鉴定出 种蛋白质,在成对(N B L与AW、AW与ML及N B L与ML)比较中,共发现 种蛋白质差异表达,阶段特异性蛋白质的数量在ML与N
17、B L中最高(种蛋白质),是N B L与AW(种蛋白质)的倍.旋毛虫抗原的变异延缓了宿主清除免疫的进程,有利于虫体逃避宿主的免疫攻击.图旋毛虫生活史及调节宿主免疫反应示意图F i g S c h e m a t i cd i a g r a mo f t h e l i f eh i s t o r ya n dr e g u l a t i o no f t h eh o s t i mm u n e r e s p o n s eo fT r i c h i n e l l as p i r a l i s期钱艳红,等:旋毛虫免疫逃避机制的研究进展调节宿主的免疫反应旋毛虫从感染到形成包囊前
18、的整个过程是其能够在宿主体内建立长期感染的关键.在此期间,旋毛虫暴露于宿主免疫系统中,宿主将启动各种免疫反应阻止旋毛虫侵入机体并将其清除.为了逃避宿主免疫系统的攻击,旋毛虫通过E S抗原诱导T细胞极化、抑制树突状细胞成熟以及调节巨噬细胞表型以抑制宿主的抗寄生虫免疫反应(图).诱导T细胞极化在健康宿主免疫系统中,T h/T h 免疫反应处于平衡状态,调控机体免疫状态和免疫水平,有利于宿主抵抗外来病原体入侵.旋毛虫感染宿主后,能通过E S抗原调控宿主免疫系统,引发T h 反应为主的T h/T h 混合免疫反应,使宿主免疫反应失衡,导致宿主免疫功能受到抑制,以逃避宿主的免疫攻击,保护自身不被清除.旋
19、毛虫在肠感染阶段,宿主以 干扰素(I F N)、白细胞介素(I L )和白细胞介素 (I L )增加为特征的T h 免疫应答反应为主,在此期间抑制T h 型免疫将为旋毛虫AW的入侵、发育和幼虫的产生提供充足的时间.在N B L移行阶段和ML包囊形成阶段,宿主免疫反应转变为T h 型免疫应答反应,并占主导地位,其特征是产生高水平的细胞因子I L 、I L 、I L 、I L 和I L ,以协调杯状细胞增生、粘蛋白产生增加、平滑肌收缩力增强和上皮细胞周转延长等上皮细胞反应,有助于减轻虫体给宿主造成的组织损伤并加强组织修复,维持旋毛虫在宿主体内的慢性感染 .S o n gY等 采用M S D电化学发
20、光检测技术和流式细胞术检测旋毛虫感染小鼠的免疫细胞和细胞因子谱.脾脏M S D结果显示,感染后h至d时T h 免疫受到抑制,d时T h 免疫应答水平显著升高;肠系膜淋巴结在d至d时表现出T h/T h 混合免疫应答,T h 在d时呈下降趋势;流式细胞术分析显示,感染后h,T h 细胞比例显著降低,T h 细胞比例明显升高,这些结果表明旋毛虫诱导宿主产生T h 型主导的免疫反应.G a oX等 对旋毛虫M L衍生的细胞外囊泡蛋白(T s ML E V s)进行蛋白组学鉴定,并用纯化的T S ML E V s皮下注射免疫B A L B/c小鼠,在用旋毛虫感染后,检测T S ML E V诱导的细胞和
21、体液免疫应答,结果表明,T S ML E V s能诱导以T h 为主的T h/T h 混合免疫应答.抑制树突状细胞成熟树突状细胞(d e n d r i t i cc e l l s,D C)属于专职抗原递呈细胞,主要功能是识别、捕获、处理和向T细胞呈递抗原.根据分化状态的不同,D C分为前体树突状细胞、未成熟树突状细胞、迁移期树突状细胞和成熟树突状细胞,只有成熟树突状细胞才能刺激初始T细胞活化,诱导宿主产生T细胞反应.在宿主免疫反应过程中,D C既是始动者也是协调者,它可以通过多种模式识别受体激活途径引导免疫应答,这是适应性免疫应答产生和极化的基础.D C上广泛表达的模式识别受体(如T o
22、l l样受体、NO D样受体以及C型凝集素受体等)是寄生虫与宿主相互作用的重要靶点.旋毛虫感染宿主后,宿主D C细胞受到抗原的刺激分化为成熟树突状细胞,诱导宿主产生免疫反应将其清除.为了逃避宿主的免疫清除,旋毛虫通过E S抗原与D C上的多种模式识别受体相互作用,影响D C表面共刺激分子或相关蛋白的表达,抑制部分D C成熟或完全成熟,阻止宿主初始T淋巴细胞正常增殖分化及诱导辅助性T淋巴细胞(T h)极化,为自己能够长期感染宿主创造有利条件.J i nX等 为了研究NO D样受体蛋白(N L R P)在旋毛虫感染触发的免疫反应中的作用,用旋毛虫肌幼虫代谢分泌抗原(ML E S)处理野生型(WT)
23、小鼠和N L R P 基因敲除小鼠,检测、评估相关实验指标,研究结果证明ML E S可以通过N L R P 调节D C表型,使表面C D 表达水平增加,并增强宿主T h 和T r e g反应.G r u d e n M o v s e s i j a nA等 用旋毛虫ML E S处理大鼠骨髓来源的D C(BMD C)和D A大鼠,并用E L I S A和流式细胞术技术检测D C表面共刺激分子及相关细胞因子的表达水平,结果表明ML E S刺激的大鼠骨髓来源的树突状细胞(D C)不完全成熟,并在体外和体内诱导T h 反应.调节巨噬细胞表型巨噬细胞(M a c r o p h a g e s,M)是
24、组织中单核吞噬细胞的主要群体,属于先天性细胞,它可以破坏病原体、清除凋亡细胞体并调节宿主免疫应答反应.根据活化状态不同通常将M分为两类:经典活化巨噬细胞(M)和交替活化巨噬细胞(M).其中M 型巨噬细胞具有促炎作用,能够分泌高水平的T N F 、I L 及I L 等促炎细胞因子,参与抗原呈递,介导T h 免疫应答,在抗病毒、抗菌和抗寄生虫反应中非常重要.相反,M 型巨噬细胞具有抑炎作用,可以被I L 、I L 、I L 以及T G F 诱导并表达丰富的甘露糖受体(C D )、I L 受体拮抗剂(I L R a)和精氨酸酶(a r g i n a s e,A r g),能限制过度炎症,抑制T h
25、 反应,有利于伤口愈合和组织修复.旋毛虫感染宿主后在其体内发育并移行,从消化道进入淋巴系统,最后随血液迁移至肌肉组织,整个移行过程造成了机体严重的炎症反应和组织损中 国 人 兽 共 患 病 学 报 ,()伤,此时宿主巨噬细胞分化为M 型,M 型巨噬细胞分泌大量促炎因子,介导机体产生T h 免疫反应,以达到清除旋毛虫的目的.旋毛虫为了保护自身不被宿主清除,各阶段幼虫通过E S抗原作用于M,控制M分化.在肠道感染阶段,AW进入肠道上皮产生N B L,此时M 型巨噬细胞能促进AW幼虫从肠道上皮组织排出,有利于旋毛虫感染;在移行阶段和形成包囊阶段,旋毛虫N B L和ML则抑制M 型巨噬细胞细胞因子的产
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