第五章 寄生虫感染的免疫
寄生虫对人体来说是外源性物质，具有抗原性，感染后可诱导宿主产生免疫应答，发生一系列细胞及分子改变。
1．免疫应答类型 健康的机体可通过生理屏障抵御某些寄生虫的入侵，如
皮肤、粘膜、胎盘等，或通过血液及组织中的吞噬细胞、嗜酸性粒细胞、自然杀伤淋巴细胞以及补体等对入侵的虫体发挥杀灭作用，这些成分介导的防御机制称为天然免疫(natural/native/innate immunity)或非特异性免疫(non-specific immunity)；而另一种防御机制则是针对某种特定的寄生虫的，当再次接触或不断接触这些特定的寄生虫时，宿主的应答强度则有所增强。这种机制被称之为获得性(acquired)或特异性免疫(specific immunity)。
特异性免疫反应的防御功能是通过许多不同类型的细胞和分子相互协调发挥作用的。特异性免疫保留了天然免疫清除入侵寄生虫的防御能力，而且还具有“记忆”功能。对再次感染将产生更为强烈的免疫应答。称为免疫记忆(immunologic memory)。免疫记忆是研究抗寄生虫疫苗的重要基础。另外，所有正常免疫应答在寄生虫抗原刺激后随着时间推移其反应强度会逐渐减弱。这一现象称为“自我限制”(self-limitation)。这是由于抗原诱导的免疫应答可导致抗原的消除，随着抗原的逐步消除，淋巴细胞活化条件逐步丧失，免疫应答水平相应减弱。但当有些寄生虫不能有效地被清除时，则可导致免疫应答产生病理性结果。
宿主对寄生虫感染产生的特异性免疫应答又可分为消除性免疫(sterilizing immunity)和非消除性免疫(non-sterilizing immunity)。前者指宿主能清除体内寄生虫，并对再感染产生完全的抵抗力，例如热带利什曼原虫引起的皮肤利什曼病，这是寄生虫感染中很少见的一种免疫状态。常见的大多是非消除性免疫。寄生虫感染后虽可诱导宿主对再感染产生一定的免疫力，但对体内已有的寄生虫不能完全清除，维持在低虫荷水平。如果用药物驱虫后，宿主的免疫力随之消失。如疟疾的“带虫免疫”(premunition)和血吸虫诱导的“伴随免疫” (concomitant immunity)均属于非消除性免疫。
2. 寄生虫抗原 由于寄生虫生活史和组织学的复杂性加之虫种发生过程表
现的遗传差别，以及为适应环境变化有些寄生虫产生了变异等多种原因，寄生虫抗原十分复杂。由于寄生虫抗原在寄生虫感染的免疫学诊断、致病机理以及疫苗研究中的重要作用，因此寄生虫抗原一直是寄生虫感染免疫学研究的重要课题之一。
寄生虫抗原按虫体结构分类可分为体抗原、表膜抗原、卵抗原和排泄－分泌抗原等，按发育阶段分类可分为不同的期抗原，按化学成分分类可分为蛋白、多糖、糖蛋白、糖脂抗原等，按功能分类可分为诊断性抗原、保护性抗原、致病性抗原等。上述抗原中，虫体表面抗原和排泄－分泌抗原因可与宿主直接接触，诱发宿主产生保护性免疫应答及引起免疫病理反应，同时又可作为免疫诊断的检测对象。因此这类抗原在寄生虫感染免疫中备受重视。
3．免疫应答 免疫应答(immune response)是指宿主对特异的寄生虫抗原
产生的免疫反应过程，包括抗原的处理与呈递，T细胞的激活和淋巴因子的产生，以及发生体液免疫和细胞免疫效应。
(1) 抗原的处理与呈递：寄生虫抗原可以多种形式结合于巨噬细胞、树突状
细胞、B细胞等抗原呈递细胞（antigen- presenting cell, APC)表面，通过APC的吞噬作用被摄取到细胞内，可溶性抗原可通过液相胞饮过程被摄入。近年的研究证实，T淋巴细胞只能识别多肽，因此其免疫应答只能被蛋白性抗原诱导。寄生虫蛋白抗原在APC胞内经过加工后的肽段与MHC(major histocompatibility complex)分子[即人类白细胞抗原(human leucocyte antigen)HLA]连接形成多肽—MHC复合物，表达在MHC表面。T细胞识别这种经加工处理的寄生虫抗原即多肽—MHC复合物的过程称为抗原呈递。
寄生虫非蛋白类抗原，如多糖、糖脂和核酸等，不能以抗原肽—MHC分子形式被呈递，但有些可与B细胞表面上的膜Ig发生最大程度的交联，引起无需T细胞辅助的B细胞活化而直接产生液相体液免疫效应。由于许多寄生虫抗原为多糖性质，因此体液免疫是对抗外源性病原感染的重要抵御力量。
(2) T细胞活化与细胞因子的产生：T细胞对抗原肽—MHC的应答称之为T
细胞活化。抗原肽—MHC复合物与T细胞受体（TCR)的结合可产生细胞内信号的传导。所谓信号传导是指外部信号经细胞膜蛋白传至细胞内部，并启动诸如分子通透性、细胞形状或其他细胞功能的改变。T细胞活化以及天然免疫状态均可诱导细胞因子的产生。细胞因子(cytokine)是一类免疫细胞产生的，具有广泛生物学活性的小分子多肽，包括淋巴因子、单核因子和白细胞介素等。它不是Ig，也不属于激素，在免疫细胞的发育分化以及免疫应答过程中和某些细胞的激活过程中具有重要的调节作用。除了免疫细胞，其它细胞如小胶质细胞、成纤维细胞、内皮细胞、肿瘤细胞等也可以产生细胞因子。
细胞因子可分为白细胞介素(interleukine)、集落刺激因子(CSF)、干扰素(interferon, IFN)、肿瘤坏死因子(TNF)、转化生长因子—β家族（TGF-β family)、趋化因子家族(chemokine family)等。
(3) 细胞免疫和体液免疫的产生：
1) 抗原与抗体结合及抗体的功能：寄生虫抗原分子一般比抗原抗体结合区域大得多。因此抗体仅能结合抗原大分子的某一特殊部位，该部位称之为抗原决定簇(antigenic determinant)或表位(epitope)。抗原大分子可含有多个抗原决定簇，每个均可与一个抗体分子结合。
寄生虫的磷脂或多糖类抗原，抗原决定簇经非共价结构与抗体结合，然而对于核酸或蛋白质来说，抗原决定簇是由抗原分子折叠而形成的。据估计，与抗体特异结合的抗原决定簇大小约为6个氨基酸长。蛋白、核酸及其复杂碳水化合物分子中可含有一些重复结构，每个复杂分子可出现多个相同的抗原决定簇，这种情况被称为多价(multivalent)。
基于抗体的理化特性和抗原结合方式的不同，人类的抗体可分为IgG、IgA、IgM、IgD和IgE五类（class)。IgG和IgA可分别进一步分为亚类(subclass)或亚型(subtype)，IgG1、IgG2、IgG3、IgG4和IgA1、IgA2。小鼠Ig的分类与人类相同，但IgG亚类为IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG3。
抗体的功能由抗原结合所启动。抗体的生物学功能主要如下：①B细胞表面的膜结合型抗体参与对抗原的识别与结合。②分泌抗体可产生抗原中和作用(neutralizing)，即分泌抗体通过与寄生虫抗原的结合而阻止其与相应受体结合。③同型抗体功能：IgG和IgM可致补体活化，IgG亚类与补体成分的亲和力为IgG3>IgG1>IgG2，IgG4则无亲和力。IgG具调理作用，可介导使吞噬细胞的吞噬作用增强。单核巨噬细胞和中性粒细胞表面表达IgG的Fc受体，结合了IgG抗原的能与之结合，从而促进吞噬细胞对寄生虫抗原的吞噬作用。另外，IgG、IgE和IgM可介导抗体依赖性细胞介导的细胞毒反应(ADCC)。中性粒细胞、单核巨噬细胞尤其是NK细胞可通过其表面的CD16与Ig的相互作用产生一种溶解各种靶细胞的细胞毒。嗜酸性粒细胞介导的ADCC可对蠕虫发挥杀伤作用。蠕虫对粒细胞和单核巨噬细胞溶解有一定的抵抗力，但嗜酸性粒细胞内颗粒的一种碱性蛋白对蠕虫有杀伤作用。嗜酸性粒细胞对蠕虫的ADCC作用是由IgE和IgA所介导。IgE可介导Ⅰ型变态反应—速发型超敏反应。IgA介导的粘膜免疫虽在体液免疫中不太重要，但在所有Ig中，IgA的产量最高，有时一天分泌量可达3g。分泌型IgA(sIgA)对抗原可发挥中和作用。母体IgG可通过胎盘进入胎儿的循环，sIgA可分泌至乳汁中起中和作用。各种淋巴细胞表达不同类型Ig的Fc受体，可与聚集的IgG或含有IgG的免疫复合物结合，对B细胞活化产生抑制作用。
2)细胞免疫应答：在细胞免疫反应中，抗原特异性T细胞可直接发挥效应功能，如细胞毒T细胞(CTL)可直接裂解靶细胞，此外，抗原活化的T细胞可通过分泌细胞因子进一步作用于其它细胞群体，如TNF和白三烯(LT)可活化中性粒细胞和血管内皮细胞，IL-5活化嗜酸性粒细胞；IFN-γ活化单核巨噬细胞，IL-2活化NK细胞。通过细胞因子，T细胞刺激和集中了非特异性效应细胞的功能与活性，从而将这些细胞转化成特异性免疫因素。细胞免疫在消除存活在APC内的寄生虫有重要作用。在蠕虫感染时，抗原活化CD4+Th2细胞，分泌细胞因子，活化肥大细胞，募集和活化嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞。
近来有人提出，在寄生虫感染的免疫应答中，辅助性T细胞(Th)具有关键作用。宿主体内存在两类T细胞亚群，即Th1和Th2。Th1细胞通过分泌IL-2、IFN-γ和TNF-β促进细胞免疫，而Th2细胞通过分泌I执业护士网L-4、IL-5、IL-6、IL-10及IL-13促进体液免疫。宿主对寄生虫感染的免疫应答机制十分复杂，且存在个体差异，寄生虫不同的发育期和致病期其优势表达的T细胞类型各不相同。
4. 免疫逃避 寄生虫侵入免疫功能正常的宿主体后，有些能逃避宿主的免疫攻击而继续生存，这种现象称为免疫逃避(immune evasion)。其机理如下：
（1)解剖位置的隔离：寄生虫一般都具有较固定的寄生部位。有些寄生在
细胞、组织和腔道中，特有的生理屏障可使之与免疫系统隔离，如寄生在眼部或脑部的囊尾蚴，寄生在红细胞内的疟原虫。有些寄生虫在宿主体内可形成保护层如囊壁或包囊，如棘球蚴，虽然其囊液具有很强的抗原性，但由于具有较厚的囊壁，因此可逃避宿主的免疫攻击。有些细胞内的寄生虫，宿主的抗体难以对其发挥中和作用和调理作用。寄生在吞噬细胞中的利什曼原虫和弓形虫，可在细胞内形成纳虫空泡(parasitophorous vacuole)，借以逃避宿主细胞内溶酶体酶的杀伤作用。腔道内寄生虫，由于分泌型的IgA杀伤能力有限，又难以与其它免疫效应细胞接触，因此也能逃避宿主的免疫攻击。
（2)表面抗原的改变：
1)抗原变异：寄生虫的不同发育阶段，一般都具有期（stage)特异性抗
原。即使在同一发育阶段，有些虫种抗原亦可产生变化。如布氏锥虫虫体表面的糖蛋白抗原可不断更新，从而逃避宿主的免疫攻击。
2)分子模拟与伪装：有些寄生虫体表能表达与宿主组织相似的成分，称为分子模拟(molecular mimicry)。有些寄生虫能将宿主的成分结合在体表，形成抗原伪装(antigen disguise)。如在皮肤内的曼氏血吸虫童虫，其体表不含有宿主抗原，但肺期童虫表面则可结合宿主的血型抗原(A、B和H)和组织相容性抗原，从而逃避宿主的免疫攻击。
3) 表膜脱落与更新：蠕虫的表膜处于不断脱落与更新状态，使与表膜结合的抗体随之脱落。
（3)抑制宿主的免疫应答：有些寄生虫抗原可直接诱导宿主产生免疫抑制，
表现为：
1) 特异性B细胞克隆的耗竭：有些寄生虫感染可诱发宿主产生高Ig血症，
提示多克隆B细胞激活，产生大量无明显保护作用的抗体。至感染晚期，虽有抗原刺激，B细胞亦不能分泌抗体，说明多克隆B细胞的激活导致了能与抗原反应的特异性B细胞的耗竭，抑制了宿主的免疫应答，甚至出现继发性免疫缺陷。
2)抑制性T细胞(Ts)的激活：Ts细胞激活可抑制免疫活性细胞的分化和增殖，动物实验证实，感染利什曼原虫、锥虫和血吸虫的小鼠有特异性Ts的激活，产生免疫抑制。
3)虫源性淋巴细胞毒性因子：寄生虫的分泌、排泄物中有些成分具有直接的淋巴细胞毒性作用或可抑制淋巴细胞激活，如肝片形吸虫的分泌、排泄物可使淋巴细胞凝集，枯氏锥虫分泌、排泄物中的30kD和100kD蛋白质可抑制宿主外周血淋巴细胞增殖和IL-2的表达，曼氏血吸虫的0.1~0.5kD热稳定糖蛋白，不需通过激活Ts，直接抑制ADCC杀虫效应，克氏锥虫分泌的蛋白酶可直接分解附着于虫体表面的抗体，使Fc端脱落而无法激活补体。寄生虫释放的这些淋巴细胞毒性因子也是产生免疫逃避的重要机制。
4) 封闭抗体的产生：有些结合在虫体表面的抗体不仅不具有杀虫作用，反而可阻断具有杀虫作用的抗体与之结合，这类抗体称为封闭抗体。已证实在感染曼氏血吸虫、丝虫和旋毛虫的宿主中存在封闭抗体。封闭抗体学说可用于解释在血吸虫病流行区，低龄儿童虽有高滴度抗体水平，但对再感染却无保护力的现象。
5．超敏反应 寄生虫往往可诱导宿主产生超敏反应(hypersensitivity)。超敏反应是特异性免疫应答的超常形式，可引起炎症反应和组织损伤。超敏反应一般分为4型，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型为抗体介导，Ⅳ型主要为T细胞和巨噬细胞所介导。
（1)Ⅰ型超敏反应：有些寄生虫抗原，如尘螨、棘球蚴囊液等刺激某些个体产生IgE，IgE可与肥大细胞或嗜碱性粒细胞表面IgE的Fc受体结合，该抗原对宿主即产生致敏作用。当宿主再次接触同类抗原时，该抗原可与已结合在肥大细胞或嗜碱粒细胞表面的IgE结合，发生桥联反应，导致上述细胞脱颗粒，释放炎症介质，使毛细血管扩张、通透性增强，器官和内脏平滑肌收缩和局部炎症反应，严重者出现过敏性休克，甚至死亡。此反应在接触抗原后数秒钟至数分钟即可迅速发生，故称为速发型超敏反应。Ⅰ型超敏反应具有明显的个体差异与遗传倾向。发生迅速，消退亦快。只引起宿主的机能紊乱，一般不导致机体的组织损伤。引起Ⅰ型超敏反应的抗体主要是IgE,此外，某些IgG的亚类也能固定在肥大细胞表面，导致Ⅰ型超敏反应的发生。
（2)Ⅱ型超敏反应：Ⅱ型超敏反应又称为细胞溶解型(cytolytic type)或细胞毒型(cytotoxic type)。Ⅱ型超敏反应的主要靶细胞为红细胞、白细胞和血小板，靶细胞表面抗原与IgG或IgM结合，导致补体活化或经ADCC损伤靶细胞。在黑热病和疟疾病人中，虫体抗原吸附于红细胞表面，引起Ⅱ型超敏反应，出现溶血，这是导致病人贫血产生的重要原因。
（3)Ⅲ型超敏反应：Ⅲ型超敏反应又称为免疫复合物型(immune complex type)。其特征为抗原与抗体在血液循环中形成免疫复合物(IC)，可沉积于肾小球基底膜、血管壁等处，激活补体，产生充血水肿，局部坏死和中性粒细胞浸润的炎症反应和组织损伤。
IC的形成和在组织中的沉积是Ⅲ型超敏反应发生的关键环节，抗原的持续存在是形成大量IC的先决条件。如血吸虫和疟原虫寄生在宿主体内，不断释放虫体抗原至循环中。另外IC的大小决定其被清除的速率。当抗原大量过剩时，可形成小分子可溶性IC，多通过肾小球滤膜随尿液排出体外。而抗原和抗体比例合适，则形成大分子的IC，易被单核细胞清除。只有抗原略过剩时，可形成沉淀系数为19S,分子量约100 kDa、中等大小的可溶性IC，此等IC可在循环中长期存在也可在组织中沉积。抗原表面的表位数量与形成的IC的大小也有关系，多价抗原可结合多个抗体分子，易形成被清除的大分子IC，而单价和双价抗原形成的则是较难于被清除的中小分子IC。IC形成的大小除了和抗原有关，与抗体同样有关，IgM形成的IC分子量明显大于同种抗原与IgG形成的IC。高亲和力抗体可形成大分子IC，而低亲和力抗体则形成小分子IC。IgG型IC可结合在红细胞上，从而逐步被清除，IgA型IC则与红细胞结合能力差，故在肾脏、肺脏和脑有较多的沉积。
循环IC的清除主要靠单核巨噬细胞系统的吞噬和补体与IC的结合。循环IC经C3b调理作用后被吞噬细胞清除。清除功能主要在肝脏和脾脏。IC的清除由补体C3b受体—CR1介导。研究表明，红细胞在IC的清除过程中也具重要作用。每个红细胞表面大约有700个CR1。通过CR1介导，固定补体的IC可结合至红细胞表面，红细胞充当了清除IC的缓冲系统，将其从循环中清除。
IC在组织中沉积可导致炎症产生。这是由于IC结合补体，产生过敏毒素C3a和C5a，引起肥大细胞和嗜碱性粒细胞脱颗粒，释放血管活性胺等生物活性介质www.lindalemus.com/hushi/。巨噬细胞受刺激后可释放TNF-a和IL-1，在炎症反应中起重要作用。IC也可通过Fc受体介导直接作用于嗜碱性粒细胞和血小板，诱导其释放血管活性胺。上述物质可引起血管内皮组织收缩，毛细血管通透性增强，加速IC的沉积。
免疫复合物病有全身性和局部性。全身性的如血清病，注射异种动物血清后一周发生，表现为发热、荨麻疹、淋巴结肿大、关节肿痛等，其机制为动物血清对人类是异种抗原，当抗原量过多时，机体产生相应抗体并形成IC，在皮肤、关节等处沉积发病。急性血吸虫感染时有时会出现类血清病的Ⅲ型超敏反应。局部发病如免疫复合物性肾炎、疟疾和血吸虫肾炎即为此种类型。
(4)Ⅳ型超敏反应：Ⅳ型超敏反应又称为迟发型超敏反应(delayed-type hypersensitivity DTH)此型变态反应是细胞介导的免疫反应，其产生机制前已叙述。已经证明血吸虫虫卵肉芽肿的形成是T细胞介导的迟发型变态反应。在寄生虫感染中，有的寄生虫病可存在多种类型的变态反应，如血吸虫病，可引起速发型、免疫复合物型和迟发型变态反应。
（管晓虹)
