寄生虫逃避寄主机制的研究_胡胜锋

中山大学研究生学刊（自然科学、医学版）第34卷第4期JOUＲNAL OF THE GＲADUATES VOL.34ɴ42013SUN YAT-SEN UNIVEＲSITY（NATUＲAL SCIENCES、MEDICINE）2013寄生虫逃避寄主机制的研究*胡胜锋(中山大学中山医学院，广州510275)【内容提要】寄生虫与宿主长期相互适应过程中，某些寄生虫产生了抵制宿主免疫效应的方法得以在寄主体内生存下来，抵制宿主免疫系统的方式主要有:寄生虫抗原性的改变、寄生虫抗原伪装、抑制宿主的免疫应答等三种方式。

在免疫逃避的中糖蛋白发挥了重要作用，因此文章中也重点简述了糖蛋白在寄生虫逃避寄主中发挥作用的方式。

【关键词】寄生虫;抗原变异;免疫逃避1引言寄生蜂营寄生生活，一般寄生在寄主体内得以发育和繁殖，这和其他寄生虫的生活方式是十分相似的，因此加强理解其他寄生虫是如何逃避寄主免疫系统对我们研究腰带长体茧蜂是如何逃避寄主的免疫系统的具有很大帮助。

寄生虫与宿主长期相互适应过程中，某些寄生虫产生了抵制宿主免疫效应的方法得以在寄主体内生存下来，这种现象称免疫逃避（immune evasion）［1］。

寄生虫能后适应寄主体内强烈的免疫反应进而生存、繁殖，包括很多种免疫措施，包括寄生虫其本身表面抗原性的改变，如抗原变异、抗原伪装，也可通过多种破坏机制改变宿主的免疫应答等［2］。

但是，任何一种寄生虫的存活机制均是复杂多样的，很难归为某一种免疫方式，只是可能某一种逃避方式起到主导作用，其他的免疫方式为辅助作用。

2寄生虫抗原性的改变寄生虫通过其表面抗原变异来对抗其寄主免疫反应是寄生虫免疫逃避的重要措施，是寄生虫在长期具有巨大生产压力下产生的生产能力。

寄主能够对入侵其体内的外源物进行免疫反应，一般主要通过识别其表面的抗原位点，进而识别其为‘自己’或者*收稿日期：2013－11－30作者简介：胡胜锋，男，26岁，籍贯山东省，中山大学基础医学院，免疫学专业2012级博士研究生;E-mail:542269847@中山大学研究生学刊（自然科学、医学版）二○一三年第四期‘异己’去决定是否发生免疫反应，这些抗原位点主要包括糖蛋白，蛋白质，脂质蛋白和某些多糖类，其中糖蛋白占据了主要作用［2］。

例如研究表明动鞭毛纲中很多种类的锥虫主要通过这种方式逃避寄主的免疫反应的［3］）。

锥虫表面的糖蛋白的变异很是频繁［4］，据研究表明伊氏锥虫感染宿主后，一般3天就会发生一次变异，一个月内就会发生9－10次变异，终其一生，其表面抗原发生变异的次数会达到100次左右。

有的锥虫可以在不同的寄主体内寄生，它们可以根据不同寄主体内的环境进而改变抗原的种类和糖蛋白的长度。

因此体内宿主根本无法产生相应的抗体进行免疫［3］。

疟原虫也是采用改变其体表糖蛋白抗原逃避寄主免疫系统的寄生虫，它可以寄生于多个物种中，变异性也各不相同，其中恶性疟原虫的变异性更是频繁，平均每代可以达到2.4%［4］。

另外恶性疟原虫可以在其表面覆盖一层多变的高分子蛋白质抗原，因而不被寄主新生的免疫系统识别。

不过总的来说疟原虫的抗原变异远没有锥虫频繁，变异种类也比锥虫的变异种类少。

另外像巴贝斯虫以及动鞭毛纲的一些其它种类寄生虫同样存在抗原反应［5］，这里就不在一一举例。

当然除了动鞭毛纲的寄生虫外，孢子虫纲中也有一些种类的寄生虫存在抗原变异逃避寄主免疫反应的现象。

Wada等在1995年的报道中讲述了卡氏肺孢子虫细胞表面糖蛋白存在变异现象［6］。

W are等（1987）研究了不同来源的龚地弓形虫并做Western blot印迹分析，发现不同来源的寄生的抗原蛋白质分子量不同，因此提出龚地弓形虫抗原可变异的理论［7］。

另外在蠕虫［1］多房棘球蚴中也发现了虫体免疫抗原发生变异的现象。

研究表明，抗原性的改变发生在抗原蛋白的表达的整个过程中，主要包括基因表达的改变以及蛋白修饰的改变。

如伊氏锥虫，其锥虫体内有许多的表达体表抗原糖蛋白的基因，但除了一个基因处于表达状态外，其他基因都处于被抑制状态，表达期交替进行，这样其体表抗原变异性很强。

第一次变异时间是5 6天，以后一般3天一次变异，而寄主产生较强烈免疫反应的时间为6天［8］，宿主产生免疫的速度远远滞后于抗原变异的速度，锥虫可以安然的生存与宿主体内而不被杀死。

另外锥虫在不同的宿主体内基因表达调节的时间周期也不是一致的，这主要取决于宿主本身的免疫能力，寄生于免疫能力强的宿主表达调节周期短，寄生于免疫能力弱的宿主基因表达调节周期长［9］，这恰恰说明了寄生虫基因表达的调节是和寄主的免疫能力相关的。

又如恶性疟原虫，其多变异性也是受基因表达的影响。

这些基因同为Var的大基因家族，位于同一条染色体上，表达也是分为不同时期进行的［10］。

另外卡氏肺孢子虫也具有相似的状况。

3寄生虫抗原伪装（antigenic disguise）抗原伪装是寄生虫结合有宿主抗原或者被宿主抗原包被防碍宿主免疫系统识别，这也是生物界广泛存在的一种寄生虫逃避宿主免疫反应的方式，这在生物学界、医学界得到了较早的应用［11］。

因为寄生虫表面结合了宿主本身产生或者像类似的物质，因此宿主就会默认为寄生虫为‘自己’，就不会产生免疫反应，进而寄生虫得以在宿主体内生存繁殖。

寄生虫从宿主体内获得非己成分主要为有虫源性表达和抗原结合两种形式。

虫源性表达即寄生虫在与宿主长期的生存斗争中产生了类似于宿主体内的物质而不被宿主2寄生虫逃避寄主机制的研究识别，从而逃避了寄主的免疫反应。

例如研究表明，用从绵羊中获得的棘球蚴抗原以及体外培养的棘球蚴细胞系抗原，分别免疫小鼠，制备小鼠抗血清，然后对来源于非疫区的绵羊肝脏可溶性物质进行western blot分析，可以发现抗原类似的条带［1］，这说明棘球蚴可以表达和绵羊体内某些物质相类似的抗原，进而逃避绵羊的免疫反应。

同样，血吸虫也具有相类似的方式逃避宿主的免疫反应。

目前以及克隆得到了血吸虫百种基因，分析发现，某些基因尤其是表达血吸虫外表面蛋白的基因和血吸虫宿主的基因的同源性很高，如某些结构蛋白如肌球蛋白和原肌球蛋白，酶或调节蛋白基因［12］。

抗原结合即寄生虫可以通过其表面的某些物质结合寄主体内的物质，形成包囊体，这样就迷惑了宿主的免疫系统，使其不能识别自己和非己，得以逃避宿主的免疫系统。

前面提到了血吸虫可以采用虫源表达的方式逃避宿主的免疫，它也可以通过抗原结合的方式，逃避寄主的免疫。

例如，小鼠血清中中存在一种名为Contrapsin的丝氨酸蛋白酶抑制剂，而分析表明在曼氏血吸虫中也存在与Contrapsin类似的物质，只是其分子量略大。

研究分析认为其可能为血吸虫细胞表面的物质与Contrapsin结合形成的［13］。

上面已经提到，锥虫属主要通过调节其表面抗原的变异逃避宿主的免疫系统，但研究表明克氏锥虫也可以通过结合宿主抗原的方式逃避宿主的免疫系统。

克氏锥虫表面覆盖了大量的mucin类糖蛋白，这些糖蛋白可以宿主体内的低密度脂蛋白结合形成包囊体，进而逃避寄主的免疫系统［14］。

从我们目前的研究发现，我们的研究对象腰带长体茧蜂也很可能就是通过其表面的hemomucin蛋白结合了其宿主亚洲玉米螟体内的某种或某些物质，形成了包囊体，从而逃避宿主血细胞的包囊。

4抑制宿主的免疫应答除了以上两种被动免疫逃避外，某些寄生虫还可以通过主动免疫的方式抑制或直接破坏宿主的免疫应答。

一般的寄生虫的主动免疫方式，主要为寄生虫在入侵宿主的同时可以分泌一种免疫抑制因子，这种因子可以抑制宿主的免疫系统，使其不能产生免疫应带。

这在寄生虫/宿主寄生体系中也是一种常见的寄生虫逃避寄免疫反应的方式。

例如夏格氏利什曼原虫寄生就是主要采用这种方式，它可以在寄生时产生免疫抑制介质TGF，TGF在宿主体内抑制了T细胞的免疫效应，进而促进了夏格氏利什曼原虫的生长［15］。

另外，锥虫属除了上文提到的两种逃避方式外，也可以采用这种方式逃避寄主的免疫系统，如枯氏锥虫就可以分泌一种抑制因子－TIＲ，它可以降低活化因子IL－2的表达，从而抑制了T和B淋巴细胞的活化［16］。

5糖蛋白在寄生虫免疫逃避中的作用蛋白糖基化是一种蛋白质众多修饰中重要的一种，它是将活化的单糖或者多糖链在糖基转移酶的作用下连接到已合成或者正在合成的肽链上。

根据多糖连接到肽链上的方式不同，糖基化修饰分为三种形式：N2糖苷（N2—glycan）、O2糖苷（O2－glyca n）、3中山大学研究生学刊（自然科学、医学版）二○一三年第四期糖基磷脂酰肌醇（glycosyl phosphatidylino sitol，GPI）等三种。

糖蛋白在免疫系统中发挥了重要作用，几乎所有天然免疫和后天免疫中的免疫分子：如细胞因子、补体、免疫球蛋白、黏附分子和抗原分子均属于糖蛋白。

当然糖蛋白在寄生虫逃避宿主的免疫反应也挥发了重要作用。

首先糖蛋白具有很大的多变性时寄生虫发挥免疫逃避作用。

如上文抗原变异叙述中提到的锥虫和恶性疟原虫，他们都是通过调节其体表糖蛋白的变异发挥逃避作用。

当然糖蛋白的多变性不仅仅表现在其基因调节产生多种不同的糖蛋白，还表现在肽链和糖基化程度上。

如克氏锥虫就是如此。

克氏锥虫主要包括三个生命周期，鞭毛体（短膜虫期）、无鞭毛体和锥鞭毛体（终极寄生时期）［17］。

在这三个不同的生命周期中，其寄主也不尽相同。

在这三个时期中，虽然糖蛋白都是mucin类，但糖蛋白的肽链的大小以及糖基化程度差别很大［18］。

在鞭毛期，蛋白大小为35－50kDa，没有重复序列，蛋白的糖基化程度比较低；在无鞭毛期，蛋白大小为60－200kD，具有很多的重复序列，糖基化主要为Thr富集型，可变区域比较短；但在终极寄生时期，糖蛋白大小虽然也处于60－200kD，但其可变区域比较长，重复序列比较短［19］（图1.1）。

可能正是由于这些差别，使锥虫可以适应在不同的寄主体内环境得以生存。

图1.1克氏锥虫的生命循环以及不同时期其表面muncin蛋白的差别。

（引于Carlos A等，2006）Fig1.1Variation in the surface mucins with the Trypanosoma cruzilife cycle and biological activity of different mucin regions.（from Carlos A et al.，2006）其次糖蛋白具有很大的糖基化，比如Mucin类糖蛋白表面覆盖了大量的寡糖链，这些寡糖链可以使细胞表面蛋白免受了寄主体内蛋白酶的消化分解，另外mucin蛋白家族中的多糖链中含有大量嗲负电的SA（唾液酸），唾液酸可以形成负电荷保护膜，使锥虫4寄生虫逃避寄主机制的研究免受外界环境的干扰，使虫锥忍受低pH的破坏，保持内部环境的稳定。