張欣, 顧思逸, 陳晴晴, 程銀祥, 張方方

瘧原蟲是世界上嚴(yán)重危害人類健康的寄生蟲之一,瘧原蟲感染的嚴(yán)重程度具有個體差異,主要取決于宿主的年齡、基因、瘧原蟲接種劑量及毒力水平。瘧原蟲所導(dǎo)致的疾病——瘧疾是世界上危害最為嚴(yán)重的三大傳染病之一。WHO的最新研究顯示,目前全球有100個國家存在瘧疾,其中以熱帶非洲國家高發(fā),青蒿素類藥物對其有著特異性治療作用[1]。隨著研究的進展,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)瘧原蟲除導(dǎo)致瘧疾外,還與腫瘤有著密切的關(guān)系。由此,科學(xué)家們就瘧原蟲與腫瘤之間的關(guān)系進行了深入的探究,并提出運用瘧原蟲免疫療法治療腫瘤這一觀點?；诖?本文就瘧原蟲與腫瘤關(guān)系的研究進展進行綜述。

1 流行病學(xué)

流行病學(xué)調(diào)查研究顯示,瘧原蟲與腫瘤有著密切的關(guān)系。瘧疾和地方性Burkitt淋巴瘤都是非洲地區(qū)發(fā)病率較高的兩類疾病,調(diào)查發(fā)現(xiàn)Burkitt淋巴瘤與瘧疾在分布范圍和發(fā)病率方面有著相似性[2]。瘧原蟲感染可能對地方性Burkitt淋巴瘤的發(fā)生發(fā)展起到促進作用[3-4],是該腫瘤發(fā)生的主要病因之一[5-6]。瘧原蟲能使生發(fā)中心的B淋巴細(xì)胞處于一種長期的擴張狀態(tài),這增加了DNA損傷和MYC癌基因易位的時間和機會,最終導(dǎo)致Burkitt淋巴瘤的發(fā)生[7]。另外Eze等[8]也提出,瘧疾感染促進了機體活性氧(reactive oxygen species, ROS)的產(chǎn)生,ROS能激活癌基因,因此瘧原蟲可能通過ROS導(dǎo)致癌癥。由此可知,瘧原蟲感染不僅與瘧疾有關(guān),還與腫瘤有著重要的關(guān)系。

流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示,瘧疾對腫瘤有著雙向調(diào)節(jié)作用。一方面,瘧原蟲感染能促進Burkitt淋巴瘤的發(fā)生發(fā)展;另一方面,瘧原蟲與一些癌癥(如胃癌、乳腺癌、肺癌)的死亡率呈負(fù)相關(guān)[9-10]。而瘧原蟲的腫瘤抑制作用似乎更占主導(dǎo),因此對大多數(shù)腫瘤而言,瘧疾對機體起到了保護作用。格林特里于1981年提出了瘧疾感染可增強宿主的免疫能力這一觀點,并表示瘧原蟲可作為常規(guī)癌癥治療的輔助手段[11]。目前這一觀點也被科學(xué)家們普遍接受。在感染早期,寄生蟲可以刺激機體產(chǎn)生保護性免疫應(yīng)答以增強對寄生蟲的清除作用,但隨著感染的加重,免疫相關(guān)細(xì)胞和分子對機體的損害超過了病原體本身的損害時,機體便趨于耐受狀態(tài)以免遭受免疫損害,即免疫抑制或免疫耐受。其中免疫細(xì)胞功能受損,自身抗體等多種因素可能也參與其中,其具體機制尚需探究。寄生蟲的免疫逃避和天然免疫系統(tǒng)的抑制作用與癌癥類似,其目的都是維持自身在宿主體內(nèi)的長期生存和生長轉(zhuǎn)移。因此,寄生蟲很有可能通過對免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)來表達其抗腫瘤的作用[12]。瘧原蟲作為一種廣為流傳的寄生蟲,其感染過程可能通過未知途徑調(diào)節(jié)腫瘤的免疫反應(yīng),以達到治療腫瘤的作用。后續(xù)的研究也驗證了這一假設(shè)。

有研究將感染了瘧原蟲的雞血漿注入到雞RousⅠ型腫瘤個體中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)雞RousⅠ型腫瘤的生長明顯受到了抑制[13]。Angsubhakorn等[14]于1986年研究發(fā)現(xiàn),伯氏瘧原蟲促進黃曲霉毒素B1(AFB1)誘導(dǎo)的大鼠肝臟腫瘤的發(fā)展,提示伯氏瘧原蟲是腫瘤發(fā)生的高危因素。但其于1988年的研究結(jié)果顯示,伯氏瘧原蟲感染對AFB1誘導(dǎo)的雄性水牛肝腫瘤的發(fā)展起抑制作用,即伯氏瘧原蟲有抑制腫瘤生長的作用[15]。我國作為瘧原蟲和腫瘤的高發(fā)地區(qū),也在瘧原蟲和腫瘤方面進行了大量的研究。薛長貴等[16]研究發(fā)現(xiàn)瘧原蟲感染對小鼠體內(nèi)腫瘤有明顯的抑制作用。汪本凡等[17]研究也發(fā)現(xiàn)瘧原蟲感染可顯著抑制移植性小鼠肝癌的生長并有效地延長荷瘤小鼠的平均生存時間。對小鼠肺癌模型的研究也有同樣的結(jié)果[18]。因此,瘧原蟲很有可能對腫瘤生長起到抑制作用,深入研究其機制將是下一步研究的重點。

2 瘧原蟲抑制腫瘤的機制

史西保[19]對肺癌的研究結(jié)果顯示,約氏瘧原蟲感染能抑制肺癌生長,具體機制可能與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T,Treg)水平的下調(diào)、腫瘤特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic T-lymphocyte,CTL)對腫瘤細(xì)胞反應(yīng)性的增強以及腫瘤組織中磷酸化的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子1(pSTAT1)與轉(zhuǎn)錄活化因子1(pSTAT3)比值的升高有關(guān)。肝癌也是我國高發(fā)癌癥。有研究發(fā)現(xiàn)瘧原蟲感染可顯著抑制移植性小鼠肝癌的生長并有效延長荷瘤小鼠的平均生存時間[17]。約氏瘧原蟲的環(huán)子孢子蛋白(circumsporozoiteprotein,CSP)可以抑制腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)對人肝癌細(xì)胞株HepG2核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor kappaB, NF-κB)的活化過程。NF-κB的持續(xù)活化是腫瘤細(xì)胞存活、增殖和遷移的重要機制,抑制NF-κB活性則是腫瘤治療的重要策略之一。因此,瘧原蟲CSP也可能通過阻斷NF-κB的活化而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和存活[20]。除此之外,對腫瘤內(nèi)血管生成的抑制也在抗癌過程中發(fā)揮著重要作用。汪本凡等[17]研究發(fā)現(xiàn),瘧原蟲可以通過下調(diào)腫瘤中的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages, TAMs)的浸潤和基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloprotein-9, MMP-9)的表達水平來發(fā)揮其抑癌作用,其中胰島素樣生長因子-1/絲裂原活化蛋白激酶/脂酰肌醇-3-激酶 (IGF-1/MAPK/P13-K)信號途徑可能參與了MMP-9的下調(diào)。

進一步研究發(fā)現(xiàn),瘧原蟲感染對腫瘤的抑制主要與固有免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的激活有關(guān)。瘧疾感染可抑制小鼠Lewis肺癌細(xì)胞(lewis lung carcinoma, LLC)的生長和轉(zhuǎn)移,明顯延長荷瘤小鼠的存活時間[21]。一方面,瘧原蟲作為一個病原體能在感染后快速激活機體天然免疫系統(tǒng),產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子[干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)和TNF-α等],并活化自然殺傷(natural killer,NK)細(xì)胞以增強其殺傷活性。另一方面,瘧原蟲感染誘導(dǎo)機體產(chǎn)生局部及全身性的腫瘤特異性免疫反應(yīng),其中包括細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic lymphocyte, CTL)的增殖和CD8+T細(xì)胞活性的增加。因此,瘧原蟲感染很有可能通過激活天然免疫和特異性免疫反應(yīng)來抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移[21-22]。還有研究發(fā)現(xiàn)部分瘧原蟲抗原如糖基磷脂酰肌醇(GPI)、微粒子(MP)和血凝素(HZ)等能與免疫細(xì)胞上的Toll樣受體(TLR)-2、TLR-4和TLR-9結(jié)合,繼而誘導(dǎo)天然免疫反應(yīng)和抗原特異性免疫反應(yīng)[23-25]。細(xì)胞外小泡是細(xì)胞分泌的一些蛋白質(zhì)物質(zhì),其不僅參與了正常細(xì)胞的細(xì)胞-細(xì)胞通訊過程,也在疾病的傳播過程中發(fā)揮了重要作用。瘧原蟲感染使細(xì)胞的分泌物發(fā)生了變化。瘧原蟲感染細(xì)胞產(chǎn)生的胞外體在腫瘤生長、進展和血管生成中發(fā)揮了重要作用。有研究者提取感染小鼠血漿中的胞外體,并將其注射到Lewis肺癌小鼠體內(nèi),發(fā)現(xiàn)肺癌的生長受到了抑制,這可能與血管內(nèi)皮細(xì)胞中miRNA 16/322/497/17表達的升高和血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子受體(VEGFR)-2表達的降低有關(guān)[26]。除此之外,研究還發(fā)現(xiàn)高熱能抑制腫瘤的生長,對其起到治療作用[27]。而瘧疾作為一種寄生蟲感染,在急性期表現(xiàn)出典型的高熱發(fā)作。因此,研究者們提出用瘧原蟲的熱療法抑制腫瘤生長[21]。

3 瘧原蟲治療腫瘤的前景

胎盤是母體內(nèi)胎兒發(fā)育的主要場所。胎盤生長和腫瘤生長有很多的相似之處。首先,他們都能在一個相對陌生的場所積極生長并消耗大量能量;其次,兩種細(xì)胞類型都表達同一種糖分子即硫酸軟骨素(chondroitin sulfate,CS)。眾所周知,在妊娠過程中孕婦尤其是初孕婦女對惡性瘧原蟲往往呈現(xiàn)急性感染狀態(tài),嚴(yán)重者可能危及孕婦和胎兒的生命[28]。其原因在于,被瘧原蟲感染的紅細(xì)胞能表達具有特殊生物活性和抗原的瘧疾蛋白VAR2CSA(RVAR2),而RVAR2可特異性地與子宮黏膜上的硫酸軟骨素A(chondroitin sulfate A,CSA)結(jié)合[29]。因此,孕婦感染瘧原蟲后更易受到損傷。既然腫瘤細(xì)胞也表達CS,那么RVAR2是否也能特異性結(jié)合腫瘤細(xì)胞呢?研究發(fā)現(xiàn),重組RVAR2對腫瘤細(xì)胞有特異性靶向作用,能抑制腫瘤細(xì)胞的遷移、侵襲和不依賴錨定生長。在腫瘤中,胎盤樣CS鏈主要與一些癌癥相關(guān)蛋白多糖進行連接,比如歸巢細(xì)胞黏附分子(homing cell adhesion molecule,HCAM)和硫酸軟骨素蛋白聚糖-4(chondroitin sulphate proteoglycan-4,CSPG-4)[30-31]。RVAR2與腫瘤細(xì)胞的結(jié)合抑制了細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的相互作用,這主要與Src激酶磷酸化水平的降低有關(guān);另外,高濃度的RVAR2還能抑制腫瘤細(xì)胞中如整合素-β1(integrin-β1)和整合素-α4(integrin-α4)等整合蛋白的表達[32]?；赗VAR2的特異性靶向作用使得RVAR2蛋白能在體內(nèi)較好的定位腫瘤,這為藥物的靶向作用提供了重要的理論基礎(chǔ)。此外,RVAR2與白喉毒素或與半乳糖苷類化合物的結(jié)合還能抑制腫瘤細(xì)胞的生長轉(zhuǎn)移[29,32]。由此,許多研究者都探討了重組RVAR2蛋白靶向人癌細(xì)胞的可行性,但其療效仍需進一步的研究[29]。

CSP是瘧原蟲子孢子上的主要表面蛋白,也是子孢子疫苗的重要組成部分[33-34]。研究顯示,重組CSP作為原發(fā)性肝癌基因治療的靶向分子具有一定的潛在應(yīng)用價值[35]。此外,瘧原蟲遺傳減毒子孢子也能抑制小鼠腫瘤細(xì)胞的增殖、腫瘤內(nèi)血管的生成并促進腫瘤細(xì)胞的凋亡;使小鼠血清中細(xì)胞因子如IFN-γ、白介素-6/12(interleukin-6/12, IL-6/12)和TNF-α水平的明顯升高,并且增加CD8+T細(xì)胞的數(shù)量[36-37]。說明瘧原蟲遺傳減毒子孢子可能是一種新的治療策略,或能成為一種有效的載體介導(dǎo)肺癌的免疫治療方法。

除此之外,瘧原蟲感染還能增強肺癌DNA疫苗的抗腫瘤作用。李欽艷等[38]構(gòu)建了表達腫瘤相關(guān)抗原MUC1的重組瘧原蟲,結(jié)果顯示Py17XAZ瘧原蟲感染促進肺癌DNA疫苗的抗腫瘤作用,增強機體的特異性抗腫瘤免疫反應(yīng)。其他實驗研究也發(fā)現(xiàn)瘧原蟲感染可增強肺癌DNA疫苗pcDNA3.1-hMUC1的免疫應(yīng)答,并產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤作用[21-22]。

4 結(jié)語

瘧原蟲治療腫瘤是腫瘤治療領(lǐng)域的熱點。目前,陳小平研究員團隊與鐘南山院士團隊等已經(jīng)合作開展了瘧原蟲免疫療法治療晚期實體腫瘤的臨床實驗,結(jié)果顯示,在最初的10例患者中,5例有效,其中2例(1例肺癌,1例前列腺癌)可能已經(jīng)被治愈,但具體結(jié)果仍需大量的臨床資料和實踐證明。雖然很多動物實驗研究已經(jīng)表明瘧原蟲感染能夠抑制腫瘤的生長過程,但將其運用到人體中仍然有很多問題需要解決。在對成人實體瘤合并瘧原蟲感染患者抗腫瘤治療的回顧性分析發(fā)現(xiàn),瘧疾可導(dǎo)致多種并發(fā)癥,并延誤治療過程[39]。這與預(yù)期存在著差別。此外,瘧原蟲免疫療法仍存在很多疑問，比如,瘧原蟲免疫療法的適應(yīng)腫瘤類別,適用于哪種分期的腫瘤,瘧原蟲的注射劑量,注射瘧原蟲產(chǎn)生的不良反應(yīng)及處理辦法,這些都是目前急需解決的問題,需要科學(xué)家們進一步研究。