李明洋　朱曉彤

(中國醫(yī)科大學臨床三系，沈陽110122)

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IgG及其亞類在瘧疾保護性免疫中的作用①

李明洋朱曉彤②

(中國醫(yī)科大學臨床三系，沈陽110122)

瘧疾是以瘧原蟲為病原體、以按蚊為媒介的嚴重威脅人類健康的寄生蟲病，目前流行于100多個國家和地區(qū)，已被世界衛(wèi)生組織列為優(yōu)先防治的三大感染性疾病之一[1]。2000年，全球用于瘧疾防控的資金接近1億美金，至2012年躍升到18.4億美金，加之耐藥瘧原蟲和耐殺蟲劑蚊媒的大量出現(xiàn)，全球的瘧疾防治仍然面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計，目前全球每年有2億以上瘧疾病例，導致60余萬人死亡。如何安全高效地控制瘧疾的感染和傳播是世界各國亟待解決的難題，瘧疾的防控已被寫入聯(lián)合國千年發(fā)展目標。

瘧原蟲多個發(fā)育階段的特異性抗原均可引起人體的免疫反應(yīng)，導致體內(nèi)免疫球蛋白G(Immunoglobulin G,IgG)水平的改變。IgG約占血清免疫球蛋白總量的70%～75%，是機體主要的抗菌、抗病毒和抗毒素抗體，也是再次體液免疫應(yīng)答的主要抗體。根據(jù)IgG分子中重鏈抗原性差異，人的IgG分為四個亞類：IgG1、IgG2、IgG3和IgG4，在血清中的濃度為IgG1(60%～70%)> IgG2(15%～20%)> IgG3(5%～ 10%)>IgG4(<5%)。IgG及其亞類水平的升高或降低都是機體發(fā)生免疫反應(yīng)的表現(xiàn)，抗原的特性、抗原刺激的強度和頻率不同均可導致血清中IgG亞類分布的不同，其含量變化在臨床疾病的診斷和治療中具有重要意義[2]。

研究發(fā)現(xiàn)，IgG1具有極強的補體激活和結(jié)合吞噬細胞的能力，IgG2在多糖抗原免疫中占據(jù)優(yōu)勢，IgG3對蛋白質(zhì)抗原以及多肽類抗原的免疫效應(yīng)往往比IgG1更強，而IgG4可能是這四種亞型中最不活躍且含量最少的，主要參與超敏反應(yīng)，但也有研究表明，它與某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生相關(guān)[3]。一般認為，抗病毒的IgG抗體常為IgG1和IgG3，并且IgG3在感染早期出現(xiàn)。而細菌感染產(chǎn)生的IgG抗體亞類較為復雜，細菌含有多種抗原決定簇，并且蛋白和糖類的結(jié)構(gòu)也有很大不同，例如破傷風桿菌感染中IgG1占主導地位，奈瑟球菌感染中產(chǎn)生的IgG2較多[4]。

IgG及其亞類的含量變化對疾病的發(fā)生發(fā)展過程有著重大影響，而目前國內(nèi)學者從機體免疫角度對瘧原蟲的探究較少。所以，探究IgG各亞類在瘧疾保護性免疫中的變化有利于針對性地根據(jù)各階段的抗原類型進行免疫，對于開發(fā)具有針對性的抗瘧藥物和抗瘧疫苗具有重要意義。

1瘧原蟲致病過程

在已知的200多種瘧原蟲中，能夠感染人類的有5種：惡性瘧原蟲(Plasmodium falciparum,P.falciparum)、間日瘧原蟲(Plasmodium vivax,P.vivax)、三日瘧原蟲(Plasmodium malariae,P.malariae)、卵形瘧原蟲(Plasmodium ovale,P.ovale)和諾氏瘧原蟲(Plasmodium knowlesi,P.knowlesi)，其中惡性瘧原蟲和間日瘧原蟲流行度最高，引發(fā)的惡性瘧和間日瘧是我國最常見的瘧疾類型。

瘧原蟲的生活史十分復雜，在人體內(nèi)經(jīng)歷紅外期和紅內(nèi)期兩個發(fā)育階段，每個階段都有其特異性抗原。其感染過程為：當受染按蚊叮咬人體時，瘧原蟲的子孢子隨按蚊的唾液進入血液，隨即入侵肝細胞，發(fā)育為裂殖體，隨后分裂為大量的裂殖子，此階段即為紅細胞外期(紅外期)；感染肝細胞破裂后，裂殖子釋放入血開始侵入紅細胞，攝取血紅蛋白并進行裂體增殖，進而周而復始地入侵紅細胞，此階段稱為紅細胞內(nèi)期(紅內(nèi)期)；部分裂殖子侵入紅細胞后不再分裂，逐漸發(fā)育成配子體，被按蚊吸入后在蚊體內(nèi)有性發(fā)育成子孢子，再次進行傳播。瘧原蟲感染的臨床癥狀主要出現(xiàn)在紅內(nèi)期，大多數(shù)患者表現(xiàn)為頭痛、發(fā)熱、關(guān)節(jié)肌肉疼痛等，嚴重可致昏迷、貧血、肝腎衰竭甚至死亡[5]。早前對惡性瘧原蟲的不同發(fā)育階段進行蛋白組學分析發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)的表達調(diào)控著瘧原蟲的存活、對宿主細胞的入侵以及對宿主免疫系統(tǒng)的逃避等過程[6,7]。入侵紅細胞是瘧原蟲發(fā)育和致病的重要階段。紅細胞結(jié)合蛋白(Erythrocyte binding-like proteins,EBL)和網(wǎng)織紅細胞結(jié)合蛋白(Reticulocyte binding protein homologue proteins,RBP/PfRh)是控制惡性瘧原蟲裂殖子入侵的兩大蛋白家族[8]。EBL包括位于裂殖子微線體內(nèi)的紅細胞結(jié)合抗原(Erythrocyte binding antigen,EBA)：EBA140，EBA175和EBA181；PfRh位于裂殖子的棒狀體，包括PfRh1，PfRh2a/2b，PfRh4和PfRh5[9,10]。EBA175和PfRh2分別是唾液酸依賴入侵途徑和非唾液酸依賴入侵途徑的代表[11]。而這些蛋白作為抗原可引起相應(yīng)的免疫反應(yīng)，Ahmed Ismail等人研究發(fā)現(xiàn)EBA175和PfRh2誘導產(chǎn)生的IgG各亞類水平在8月份達到峰值，在11月份形成低谷。其中IgG1和IgG3水平升高最多，IgG2有略微升高，PfRh2的抗體中還出現(xiàn)了一定強度的IgG4水平升高[8]。

此外，部分人群在感染瘧疾后可能誘發(fā)過激的免疫反應(yīng)，釋放過量炎癥因子，進而產(chǎn)生一系列炎癥反應(yīng)，在瘧疾的致病過程中起到重要作用[12]。Snow等[13]還發(fā)現(xiàn)宿主對瘧疾的抵抗力也取決于宿主的先天遺傳性，使得宿主先天對某種瘧疾不易感染甚至不感染，從而起到保護的作用。

2IgG及其亞類的免疫作用

在瘧疾保護性免疫中，IgG抗體被視為瘧疾紅內(nèi)期的重要免疫保護因素，還可以誘導產(chǎn)生記憶細胞將再次感染的紅細胞和裂殖子進一步呈遞給單核細胞清除瘧原蟲。很多研究發(fā)現(xiàn)紅內(nèi)期IgG亞類之間在數(shù)量上存在著相關(guān)性，尤其是IgG1和IgG3相關(guān)度最高，它們也同總IgG水平密切相關(guān)。IgG1和IgG3被認為是瘧疾保護性免疫中的主要免疫球蛋白，它們可以直接抑制瘧原蟲或者通過調(diào)理作用間接發(fā)揮免疫效應(yīng)[14]。另外IgG2的升高能保護人體單核細胞的FcγRⅡa受體，該受體可以高效地結(jié)合IgG類抗體，介導ADCC效應(yīng)；高水平的IgG3可減少寄生蟲血癥的發(fā)生，與防止重癥瘧疾密切相關(guān)[15]；非嗜細胞的IgG4升高可能繼發(fā)于炎癥刺激誘導產(chǎn)生的免疫應(yīng)答[16]。

很多學者發(fā)現(xiàn)在感染瘧原蟲的患者體內(nèi)IgG亞類水平發(fā)生改變，這些抗體在緩解原蟲血癥和抵抗重癥瘧疾過程中發(fā)揮著重要作用。Afridi等[17]發(fā)現(xiàn)惡性瘧原蟲紅內(nèi)期宿主內(nèi)IgG1和IgG3關(guān)系密切，都呈大幅度升高。Ferreira等[18]對間日瘧原蟲網(wǎng)織紅細胞結(jié)合蛋白1(P.Vivax Reticulocyte Binding Protein-1,PvRBP1)的研究發(fā)現(xiàn)，IgG1水平明顯升高。Biswas等[19]發(fā)現(xiàn)惡性瘧原蟲裂殖子表面抗原1(P.Falciparum merozoite surface antigen 1,PfMSP1)和惡性瘧原蟲頂端膜抗原1(P.Falciparum apical membrane antigen 1,PfAMA1)的免疫中IgG1和IgG3占主要地位，IgG2僅在一小部分志愿者中出現(xiàn)升高，而IgG4并未被檢測出來，此外，IgG2和IgG4對IgG1和IgG3的調(diào)理作用有抑制效果。Mehrizi等[14]也發(fā)現(xiàn)PfMSP1中IgG1和IgG3較IgG2和IgG4起到更重要作用。PfMSP5與PfMSP1同屬裂殖子表面蛋白，在瘧原蟲的免疫逃避機制中起重要作用，Perraut等[20]在塞內(nèi)加爾發(fā)現(xiàn)抗PfMSP5免疫反應(yīng)中IgG1占絕對優(yōu)勢，而且與患者年齡、性別、血型并無必然聯(lián)系。而Lambert等人發(fā)現(xiàn)不同性別的人群感染瘧原蟲后IgG亞類的水平也不盡相同，他們檢測了針對惡性瘧原蟲紅細胞膜蛋白1(P.falciparum erythrocyte membrane protein 1,PfEMP1)的抗體數(shù)量發(fā)現(xiàn)馬來女性比男性產(chǎn)生的IgG1多很多，IgG2也略多，但是IgG總量較少，而IgG3和IgG4則沒有表現(xiàn)出和性別相關(guān)[21]。

除了瘧原蟲自身的抗原，其媒介按蚊也在瘧疾傳播過程中釋放一些引起免疫反應(yīng)的抗原物質(zhì)。岡比亞唾液蛋白(gambia salivary protein,gSG6)是一種只表達于成熟雌性按蚊唾液腺的蛋白質(zhì)，對于血液的吸入有著重要作用[22]。Rizzo等[23]發(fā)現(xiàn)感染gSG6的患者體內(nèi)IgG含量有所增加，其中IgG1和IgG4的水平均有所升高但IgG4升高更為顯著，可見IgG4是針對gSG6免疫的主要抗體亞型。

綜上，國外很多學者對可以刺激宿主產(chǎn)生特異性IgG類抗體的蛋白抗原進行了研究，發(fā)現(xiàn)了IgG及其亞類在瘧疾保護性免疫中的重要作用。這些抗原有望成為制備瘧疾疫苗的候選抗原。根據(jù)不同的感染因素和感染階段選擇可以誘導產(chǎn)生不同IgG亞類的疫苗，可以針對性地提高機體的免疫能力，緩解瘧原蟲血癥，預(yù)防重度瘧疾的發(fā)生，甚至有望快速治愈瘧原蟲的感染。

3抗瘧疫苗的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向

世衛(wèi)組織2013年推出的瘧疾疫苗技術(shù)新路線圖提出，希望到2030年全世界能開發(fā)出將瘧疾病例減少75%并有效消除瘧疾的疫苗。由于瘧原蟲感染的臨床癥狀主要出現(xiàn)在紅內(nèi)期，所以針對紅內(nèi)期瘧原蟲裂殖子的疫苗被視為控制疾病的最有效方案，但是目前臨床上僅有RTS，S/ASO1疫苗進入到Ⅲ期臨床試驗[24]。另外傳統(tǒng)的滅活疫苗或減毒活疫苗會出現(xiàn)一些與抗瘧無關(guān)的免疫反應(yīng)以及毒力恢復的風險，再加上瘧原蟲抗原的變異性，免疫效果不甚理想[25，26]，所以研制出高效的抗感染、阻傳播的疫苗依然是一個未完成的目標[27]。

而抗體研究有望成為抗瘧疫苗的重要發(fā)展方向。瘧原蟲的多個感染階段都被證實具有抗體敏感性，包括按蚊叮咬后孢子體入侵肝細胞階段、裂殖子入侵紅細胞階段、感染紅細胞的清除階段以及按蚊中腸內(nèi)的有性發(fā)育階段等等，IgG抗體及其亞類在這些階段中發(fā)揮著重要作用[28]。所以，深入了解IgG及其亞類在瘧疾保護性免疫中的作用，調(diào)控其在各感染階段的表達水平，有望成為預(yù)防和治療瘧原蟲感染的重要手段。

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[收稿2015-10-21修回2016-03-10]

(編輯張曉舟)

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.07.033

通訊作者②，中國醫(yī)科大學免疫教研室，沈陽110122。

作者簡介：李明洋(1994年-)，男，主要從事臨床醫(yī)學方面的研究，E-mail:1075285126@qq.com。

中圖分類號R382.3+1R392.7

文獻標志碼A

文章編號1000-484X(2016)07-1074-03

①本文為國家自然科學青年基金項目(No.81301455)。