血吸虫感染与炎症性肠病相互关系的研究进展

朱恬宇综述，黄玉政审校

0 引 言

自20世纪中叶以来，炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)的发病率在全球普遍增加，其中溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)与克罗恩病(Crohn′s disease, CD)的发病率达到12.0/10万和1.5/10万[1]。IBD是一种慢性、难以治愈的特发性肠道炎症性疾病，临床上包括UC和CD两种类型[2]。其临床表现取决于疾病部位，主要包括腹泻、腹痛、发热、肠梗阻以及血便、黏液便[3]。IBD的病因尚不十分清楚，研究认为可能与自身免疫相关[4]。现有研究认为，寄生虫可调节机体免疫应答和改变宿主肠道菌群结构，具有潜在的治疗自身免疫性疾病等应用前景[5]。“卫生假说”指出环境中微生物和寄生虫暴露的减少使一些人更易患自身免疫性疾病，寄生虫等病原体可刺激并“训练”人体免疫系统，营造免疫抗炎微环境，将自身侵袭性辅助性T1(T-helper 1, Th1)细胞应答转向非自身免疫疾病促进的辅助性T2(T-helper 2, Th2)细胞应答[6]。血吸虫作为寄生蠕虫之一，虫卵是其主要致病源，主要在机体肝、肠或泌尿及生殖系统沉积，形成虫卵肉芽肿，引起炎症、纤维化甚至癌变[7]。近年来，已有研究者发现，血吸虫衍生物可改善实验性结肠炎的炎症反应[8]，在T细胞诱导的UC模型早期，日本血吸虫感染加重了结肠病理损伤，后期则对炎症反应有抑制作用[9]，提示血吸虫感染不同阶段对肠道炎症具有不同影响效应。本文将从血吸虫感染、宿主免疫、肠道菌群变化等方面作一综述。

1 血吸虫感染与IBD

随着全球经济、社会条件的变化以及接触传染源(包括寄生虫)的减少，病原体感染与感染后机体免疫调节间的平衡逐渐改变，这可能是几十年来感染类疾病渐渐淡出视线，而一些自身性免疫疾病权重增多的原因[6]。

1.1 血吸虫与宿主的关系血吸虫与感染宿主呈共生关系，血吸虫的感染也会给宿主免疫带来一系列的变化[10]。研究表明，机体在感染曼氏血吸虫后，最初的免疫反应是Th1细胞反应。随着蠕虫发育和虫卵沉积，自然杀伤T(natural killer T, NKT)细胞被激活，树突状细胞产生更多的白细胞介素-10(interleukin-10, IL-10)和更少的IL-12，并产生Th2细胞反应[11]。此外，B1和B2细胞分别对卵源性抗原和蠕虫源性抗原产生IL-10[12]。B细胞和树突状细胞的激活可诱导调节性T细胞活性，从而阻止自身侵袭性Th1细胞应答的发展，使应答转向非自身免疫疾病促进的Th2细胞应答。调节性T细胞可能通过IL-10和TGF-β的产生而阻止一系列自身免疫性疾病和过敏的发生[13]。因此，越来越多的研究从聚焦消除血吸虫的视角，逐渐转向研究血吸虫等寄生虫或其衍生物的生物利用[14]。

1.2 血吸虫等寄生虫在干预IBD中的研究目前，对于寄生虫与IBD方面的研究重点集中于寄生蠕虫[15]，且关于血吸虫感染与IBD的研究，集中体现在对于IBD临床症状的改善和治疗方面[16]。有研究表明，血吸虫对于IBD的治疗方面的作用是毋庸置疑的，但是也存在一定的争议，即血吸虫感染对肠道也存在一定的损害性[21]。1993年Genta[17]就提出蠕虫，尤其是曼氏血吸虫(Schistosomamansoni)，在感染机体的侵入期，成虫、卵或幼虫与宿主的肠黏膜建立密切接触，可引发机体强烈的局部炎症反应，导致肠道内结构和功能改变。因此，避免早期血吸虫侵入致宿主肠道炎症反应加重或许是血吸虫在IBD治疗方面的主要考虑因素。现绝大多数研究者均使用血吸虫虫卵抗原(schistosomasoluble egg antigen, SEA)或其衍生物运用于IBD方面的治疗，既可降低机体在血吸虫感染早期Th1促炎反应，缓解IBD炎症症状，又能安全有效地避免肠道的二次伤害。且研究表明，不同种类的血吸虫虫卵(包括日本血吸虫和曼氏血吸虫虫卵)抗原对IBD的治疗也均有改善及免疫调节作用[16,18]。Hasby等[18]在25只小鼠接受曼氏血吸虫卵抗原后用DSS诱导IBD模型，发现虫卵抗原可减少小鼠肠道上皮杯状细胞缺失，缓解肠道炎症反应，并诱导FoxP3+ Tregs和Th2细胞因子上调建立免疫稳态。同时，IBD小鼠也对DSS产生更稳定的免疫反应。Nathalie等[16]用SEA培养过夜后离心过滤提取出的蛋白对小鼠进行腹腔注射，结果显示小鼠的宏观炎症评分、炎症程度和髓过氧化物酶(myeloperoxidase, MPO)活性均降低。Wang等[19]发现用树突状细胞包裹体处理日本血吸虫可溶性虫卵抗原，处理后的抗原结合物可用于治疗IBD。Zhao等[20]在第1天和第11天通过注射暴露于10 000个冷冻杀死的日本血吸虫卵，在第15天用三硝基苯磺酸(trinitrobenzenesulfonic acid，TNBS)诱导小鼠IBD后评估结肠病变，提出日本血吸虫卵还可预防TNBS诱导的小鼠结肠炎，降低结肠菌群失调的发生率。此外，Driss等[21]研究了血吸虫酶蛋白28-kDa谷胱甘肽S-转移酶(一种来源于血吸虫蠕虫的28Kd谷胱甘肽S-转移酶酶蛋白)(P28GST)对实验性结肠炎疾病活性和免疫反应的调节作用。结果表明，用重组P28GST免疫与已建立的血吸虫感染一样有效，可减少结肠炎病变和促炎细胞因子的表达，增加机体IL-13和IL-5表达，诱导免疫系统向Th2型的极化。

1.3 血吸虫感染对IBD的调节作用尽管IBD的潜在发病机制尚不清楚，但目前认为IBD很可能由黏膜免疫系统的异常激活引起的，从而进一步导致与免疫因子失调相关的慢性肠道炎症[22]。有研究表明，CD病理与辅助性Th1/Th17(T-helper 17, Th17)反应有关，促炎的Th1细胞表达干扰素-γ(Interferon-γ, IFN-γ)和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)，Th17细胞大量渗入IBD患者肠道黏膜，产生IL-17和其他细胞因子，触发和放大炎症，而UC被认为与Th2反应有关，且可能与IL-5和IL-13的产生增加有关[23]。对于肠道炎症，血吸虫可通过B细胞和树突状细胞产生的IL-12诱导机体Th2免疫反应[13]。

1.3.1 细胞因子调节和驱动Th2型免疫反应的能力多项研究均说明血吸虫通过机体驱动Th2型免疫反应对IBD起到治疗作用[24-25]。Hasby等[18]以DSS诱导的结肠炎作为IBD的实验模型，将曼氏血吸虫卵免疫过的IBD模型组与非免疫的IBD模型组相比，评估曼氏血吸虫卵抗原免疫对免疫调节的影响。结果发现抗原上调了FoxP3+Tregs细胞及血清中的IL-10，建立了一种免疫稳态。同时Mo等[24]也提出用日本血吸虫衍生物P28GST蛋白可上调IL-4、IL-10的表达，下调IFN-γ的表达来减轻小鼠的实验性结肠炎症状。此外，Sarazin等[25]利用P28GST腹膜内注射IBD模型小鼠，还观察到作为Th1和Th17细胞各自标志的T-bet和ROR-γ的基因表达水平显著降低。

1.3.2 信号通路调节血吸虫感染后，通过抗原刺激作用，调节信号通路，干预IBD发展进程的研究也是近年来的研究热点[26]。有研究显示血吸虫抗原可影响NF-κB和PPAR-α信号通路，进一步减轻IBD的肠道炎症[26-27]。

NF-κB信号通路的调节已成为IBD炎症研究新兴热门领域[26]。目前有研究者提出血吸虫可通过下调NF-κB途径参与IBD的调节[27]。Liu等[9]发现日本血吸虫感染后可通过从NF-κB信号通路途径减弱IBD的炎症症状。研究发现PPAR-α信号通路在直肠系膜淋巴结炎诱导的结肠炎发展中起关键作用。Wang等[27]通过重组一种由日本血吸虫和大肠杆菌共同合成的16-kDa分泌蛋白(rSj16)，处理DSS诱导的结肠炎小鼠，发现rSj16对肠道炎症具有保护作用，且这种作用主要通过抑制PPAR-α信号通路介导，结果也进一步说明 PPAR-α可能是治疗IBD的新的治疗靶点。

1.3.3 其他方式除上述两个途径，有些研究者发现了血吸虫也可通过其他方式来影响肠道炎症。Liu等[9]发现在IBD小鼠经日本血吸虫感染后，肠道炎症反应减弱，且除了有Th1/Th2/Th17途径和NF-κB途径作用之外，内质网应激也参与减轻炎症和减少凋亡。因此，内质网应激也是阐明蠕虫感染和IBD之间关系的一个新方向，这可能为IBD提供新的治疗方法。Flouda等[28]提出曼氏血吸虫感染可调节宿主的免疫系统抑制IBD，但也抑制了宿主中肠道菌群的失调，现已确定肠道菌群在IBD的发病机制中起重要作用[29]，这是否也暗示了血吸虫也可通过改变宿主的肠道菌群来进行IBD的调节。

2 血吸虫感染与IBD肠道菌群的相关性研究

2.1 IBD与肠道菌群人和动物通过肠道来对食物进行消化和吸收，肠道内寄居着大量微生物，即共生菌群，机体的健康依赖着肠道健康和肠道菌群的稳态[30]。IBD是一组导致胃肠道慢性炎症的复杂疾病。虽然IBD的病因不完全清楚，但肠道微生物群与IBD病的发展和维持密切相关[29]。研究发现，大多数的小鼠结肠炎模型都需要肠道菌群的参与，在饲养时自发产生炎症的几种IBD模型在无菌条件下饲养时均没有显示炎症的发生[31-32]，这些发现也支持了肠道微生物群在炎症和IBD病程发展中起到了关键作用。

有研究者发现，某些细菌与动物IBD模型的肠道炎症发展有关[33]。Garrett等[34]提出在UC小鼠模型中，奇异变形杆菌和肺炎克雷伯氏菌与结肠炎的诱导相关。Devkota等[35]提出肠道中瓦氏芽孢杆菌的增殖与结肠炎的发展有关。肝螺杆菌也被用来直接作为IBD的微生物造模方法。这些研究均说明破坏宿主免疫系统和肠道微生物群之间的稳态可能会导致IBD[36]。

研究发现，除了与上述某些特定的肠道细菌的有所关联外，IBD与肠道微生物群的整体组成也存在着明显联系[37]。通常与健康个体相比，IBD病患者的微生物多样性显著减少[38]。在IBD的肠道菌群比例分析中，与健康个体相比，CD和UC患者的粪便微生物群中类杆菌门和厚壁菌门在人类粪便微生物群中占优势，且变形菌门的比例明显更高[39]。同时，Gevers等[38]提出这些差异甚至在CD早期患者中就已存在，这表明这些患者的肠道菌群失调不是治疗所引起的，而是IBD潜在的早期变化。

研究显示，在IBD患者肠道中异常肠道菌群的出现或者菌群失调明显与患者的疾病表型相关，这可能是慢性炎症持续存在的一个因果或协同因素[40]。粪便微生物群移植(fecal microbiota transplantation, FMT)已经是一种公认的治疗复发性艰难梭菌感染的方法[41]。由于粪便库的存在，FMT已成为一种更容易获得和有用的新治疗选择。Ooijevaar等[42]提出由肠道微生物群通过不可消化的淀粉和复合糖发酵产生的短链脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFA)可增强的肠道屏障功能和肠上皮细胞的增殖；减少促炎细胞因子的诱导，从而对IBD肠道炎症起到一定保护作用。因此，操纵肠道菌群可能是IBD疗法的一个切入点。

2.2 血吸虫感染与肠道菌群变化及IBD调节之间的关系早期卫生假说将寄生虫感染率的下降与IBD发病率的增加联系，认为这一观测背后的机制是机体从Th1免疫向Th2免疫发生转变的过程[43]。近年来的研究表明，寄生虫也可通过影响IBD患者的肠道菌群来减轻炎症[8]。Dickson[44]通过分析感染蠕虫的IBD患者粪便样本中的肠道菌群，发现蠕虫可分泌一种有利于梭状芽孢杆菌(肠道的有益菌属)的扩张的黏液，从而抑制炎性细菌的定居。

如今虽已经证实血吸虫可直接改变宿主的免疫反应，但目前血吸虫对IBD的作用机制仍在不断探索。现已有研究者提出血吸虫可以通过调节肠道菌群来发挥作用[45]。Floudas等[28]提出雄性小鼠的曼氏血吸虫感染不仅调节宿主的免疫系统，抑制溃疡型结肠炎，同时限制感染期间宿主肠道微生物群的生物失调。同时，研究表明特定细菌种类的丰度变化与血吸虫感染之间有很强的相关性[46]，这也暗示着改变IBD的肠道菌群分布可能是血吸虫调节IBD炎症的方式之一。迄今为止，血吸虫感染与肠道菌群及IBD调节之间的关系层面研究的仍不够透彻，需通过进一步探索血吸虫感染对IBD肠道菌群的变化及其机制研究来预防或改善IBD炎症症状。

3 结 语

目前，IBD的发病率在全球连年升高，但其治疗选择仍然有限。蠕虫疗法基于其可长期稳定改变机体免疫系统，近年来被广泛关注。

本综述聚焦了血吸虫感染与肠道炎症之间的相互关系，探究肠道菌群在其中的作用，进一步探讨血吸虫运用IBD治疗及预防的可能性及影响机理。主要包括以下三个部分:①基于卫生假说的提出，血吸虫被用于IBD的防治研究。研究表明，通过给予IBD小鼠血吸虫虫卵及其衍生物后，血吸虫对IBD的发生发展起到积极的治疗作用。②血吸虫主要通过下调促炎细胞因子、上调抗炎细胞因子和驱动Th2型免疫反应来调控IBD的炎症反应，这为血吸虫感染和IBD之间的关系研究提供了新方向。③IBD的病因与肠道菌群的关系密不可分。肠道菌群的失调，可能是IBD的致病因素之一，血吸虫或许能限制或改变肠道菌群失调从而对IBD的炎症起到治疗作用。