日本血吸虫感染及其肉芽肿病理的免疫机制研究

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血吸虫病(schistosomiasis)主要流行于热带和亚热带地区,是由曼氏血吸虫、埃及血吸虫及日本血吸虫等引起的严重危害人类健康的人畜共患寄生虫病,我国流行的是日本血吸虫病。在过去的50年中我国的血吸虫病防治工作取得了令人瞩目的成绩。然而,最近有数据表明日本血吸虫病仍是严重威胁我国人民健康的重要寄生虫病,血吸虫感染者的人数和血吸虫中间宿主钉螺感染的面积都有所增加。因此,深入了解血吸虫的致病机制,从而找到控制疾病的有效措施成为目前迫切需要解决的问题。 虫卵是血吸虫最主要的致病因素,由沉积在肝脏中虫卵分泌的抗原引发的虫卵肉芽肿及其纤维化则是血吸虫瘸的主要病理变化。宿主对血吸虫虫卵抗原的免疫应答反应是引起肉芽肿病理的主要原因。大量研究结果表明,肝脏组织中的虫卵肉芽肿及其进一步发展的纤维化主要是由CD4+T细胞介导的免疫反应引起的,Th1细胞和Th2细胞通过分泌相应的细胞因子发挥作用。但是,B淋巴细胞在血吸虫虫卵肉芽肿病理的形成和发展中所起作用的研究较少。OBF-1是B淋巴细胞特异性转录共激活因子,其功能是调节免疫球蛋白基因的表达。小鼠剔除OBF-1基因主要表现为B淋巴细胞发育异常,外周B淋巴细胞减少,抗体应答严重削弱以及不能对抗原刺激产生生发中心等B淋巴细胞功能障碍。本课题以日本血吸虫感染的OBF-1野生型小鼠和OBF-1基因缺陷型小鼠为模型,探讨B淋巴细胞在血吸虫虫卵肉芽肿病理形成和发展中的作用。 实验结果显示,感染日本血吸虫5周后,OBF-1基因缺陷型小鼠产生较少的抗SEA和抗SWA的IgG抗体和IgE抗体,在肝脏中检测不到IgG抗体的沉积,脾脏中对抗体生成起重要作用的生发中心也未被检测到,B淋巴细胞对SEA和SWA刺激的增殖能力也显著降低。这一系列结果表明OBF-1基因缺陷型小鼠的B淋巴细胞功能受损。日本血吸虫感染5周后,OBF-1野生型小鼠的成虫负荷数和沉积在肝脏中的虫卵数量均高予OBF-1基因缺陷型小鼠,且具有显著性差异。实验研究中也可见,OBF-1野生型小鼠的肝脏和脾脏也大于同期感染的OBF-1基因缺陷型小鼠的肝脏和脾脏。进一步分析小鼠肝脏H&E染色病理结果显示,在OBF-1野生型小鼠肝脏中广泛形成血吸虫虫卵肉芽肿,但在OBF-1基因缺陷型小鼠肝脏中却无明显的虫卵肉芽肿形成。进一步检测结果显示,日本血吸虫感染5周时Th1型细胞因子:IFN-γ的生成量在OBF-1野生型小鼠和OBF-1基因缺陷型小鼠脾细胞刺激培养上清中并未有显著差别,提示了OBF-1基因缺陷型小鼠在血吸虫感染早期不能形成肝脏虫卵肉芽肿并不是由于Th1反应受损所致,其根本原因是由于B淋巴细胞功能的缺陷导致体液免疫反应受损。因此我们推断OBF-1介导的B淋巴细胞功能在血吸虫感染早期虫卵肉芽肿病理形成过程中起重要作用。 日本血吸虫感染小鼠8周时,OBF-1野生型小鼠和OBF-1基因缺陷型小鼠的脾脏和肝脏均肿大,但与感染5周不同的是,感染8周时OBF-1野生型小鼠的肝重小于OBF-1基因缺陷型小鼠,其原因可能是由于OBF-1野生型小鼠肝脏内形成大量虫卵肉芽肿而致大面积肝组织坏死,肝纤维化后引起肝萎缩,从而使OBF-1野生型小鼠的肝重反而小于OBF-1基因缺陷型小鼠的肝重。日本血吸虫感染8周时,OBF-1野生型小鼠的血吸虫成虫负荷数和沉积在肝脏中的虫卵数量均与OBF-1基因缺陷型小鼠相当。与感染5周小鼠肝脏肉芽肿病理结果不同的是,当血吸虫感染时间延长至8周时,OBF-1基因缺陷型小鼠肝脏中有大量的虫卵肉芽肿形成,其单虫卵肉芽肿数和多虫卵肉芽肿数与OBF-1野生型小鼠相比无显著性差异。计数单虫卵肉芽肿中浸润的嗜酸性粒细胞数占浸润的炎性细胞总数的百分比,OBF-1野生型小鼠与OBF-1基因缺陷型小鼠相比较几乎无差异。OBF-1野生型小鼠单虫卵肉芽肿的面积比OBF-1基因缺陷型小鼠单虫卵肉芽肿的面积稍大,但统计学上并无显著性差异。 尽管在血吸虫感染8周时,OBF-1基因缺陷型小鼠与OBF-1野生型小鼠肝脏虫卵肉芽肿病理变化相似,但经胶原特异性的天狼猩红染色结果显示,OBF-1基因缺陷型小鼠肝脏纤维化程度低于OBF-1野生型小鼠。检测与胶原表达相关的细胞因子IL-13在肝脏中的表达,也再一次验证了这一结果,提示B淋巴细胞在肝纤维化形成的过程中也发挥重要作用。 日本血吸虫感染8周后,AST和ALT两种酶的活性在OBF-1基因缺陷型小鼠血清中并未有显著性的降低,表明OBF-1基因缺陷型小鼠与OBF-1野生型小鼠肝脏功能受损的程度相当。这一结果也从侧面支持了我们的另一个实验结果,即OBF-1基因缺陷型小鼠和OBF-1野生型小鼠感染血吸虫后其生存率并无明显差异。 本研究的另一个有趣的发现是,随着日本血吸虫感染进程的发展,小鼠(包括OBF-1野生型小鼠、OBF-1基因缺陷型小鼠和C57BL/6小鼠)脾脏淋巴滤泡的结构逐渐受到破坏。进一步的研究表明,日本血吸虫是通过诱导了小鼠脾脏中B淋巴细胞和T淋巴细胞的凋亡导致脾脏淋巴细胞减少,从而使脾脏滤泡结构发生改变。这些改变最终导致宿主对虫卵抗原免疫应答的削弱,为解释血吸虫感染晚期出现肉芽肿病理下调趋势提供了实验证据。血吸虫感染破坏脾脏淋巴滤泡结构不仅对认识血吸虫感染与宿主免疫系统间的关系有重要意义,也为我们重新认识血吸虫感染和虫卵肉芽肿病理开辟了新的思路。
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