寄生虫悖论:蠕虫可以改善我们的免疫系统吗?

寄生虫悖论:蠕虫可以改善我们的免疫系统吗?

全球疾病负担已经转移。不到一个世纪前,医疗系统和人类生命都受到细菌、病毒和寄生虫引起的传染病的困扰。随着高效疫苗和抗生素的发展,人类已经从很大程度上受微生物的支配,转变为可以控制其中的许多微生物。当然,传染病仍然对人类健康构成重大风险,特别是在医疗服务仍然有限的地区。尽管传染病的持续存在主要是由于政治和经济障碍,而不是科学障碍,但现代医学仍在努力理解的一种新疾病类别已经出现:免疫介导的炎症性疾病。

免疫介导的炎症性疾病 (IMID) 包括哮喘、过敏、类风湿性关节炎、炎症性肠病 (IBD)、牛皮癣等。尽管这些病症在临床上表现不同,但它们有一个共同的特征:对花生、尘螨甚至人体自身组织等无害刺激的过度活跃的免疫反应。这种免疫反应会引发炎症,炎症可能会突然发生(如哮喘发作),也可能长期持续(如许多自身免疫性疾病)。

复杂的炎症性疾病可以比作处于压力下的生态系统。通过喷洒杀虫剂(或者在医学上使用免疫抑制剂)进行破坏可能会暂时解决眼前的问题,但无法恢复失调系统的平衡。药物绝非有害:药物治疗极大地改善了 IMID 患者的预后。例如,通过 EpiPens 注射肾上腺素可以防止因过敏性过敏而导致的无数死亡,而日益完善的疗法有助于控制自身免疫性疾病的疼痛。然而,IMID 的患病率仍在持续上升,并且基本上仍然无法治愈。最终,治疗的目标是恢复免疫稳态——这就是寄生虫的用武之地。

“蠕虫分泌与宿主免疫系统相互作用的因子,软化或重定向免疫反应以避免对寄生虫造成损害”

蠕虫通常被称为寄生蠕虫,是一种形似蠕虫的无脊椎动物,它们在活体动物宿主体内生存并以它们为食。它们通常栖息在肠道中,可以持续存在数年,并可能通过损害营养吸收而引起疾病。然而,疾病的严重程度取决于“蠕虫负担”——感染宿主的寄生虫数量。较低的蠕虫负担通常是无症状的,而较高的蠕虫负担可能导致营养不良、虚弱和生长受损,对儿童和免疫功能低下的人造成特别严重的后果。

但在感染无症状的情况下,一个有趣的问题出现了:大型多细胞生物体如何在人体内生存多年而不受到免疫系统的攻击?检测和消灭入侵者不正是免疫系统进化的目的吗?

答案在于免疫调节。蠕虫分泌与宿主免疫系统相互作用的因子,软化或改变免疫反应以避免对寄生虫造成损害。这些分泌物抑制通常针对细胞外寄生虫的 CD4+ T 辅助免疫细胞的增殖,同时促进抑制炎症反应的调节性 T 细胞。蠕虫衍生的分子还会干扰细胞因子(免疫系统的化学信使)的产生。

实际上,蠕虫将免疫系统从 Th2 介导的反应转变为 Th1 介导的反应,本质上是鼓励免疫细胞专注于细胞内细菌和病毒,以分散对寄生虫的注意力。至关重要的是,寄生虫不“希望”宿主死亡,甚至不希望宿主患上重病。尽管蠕虫和宿主争夺营养,但寄生虫最终依赖宿主的生存来繁殖和传播其卵。

“虽然蠕虫和宿主争夺营养,但寄生虫最终取决于宿主的生存”

在人类历史的大部分时间里,蠕虫感染几乎是一种普遍的经历。一旦科学家确定大量蠕虫是导致疾病的原因,就会采取广泛的努力来根除它们。这个问题及其解决方案似乎很简单:蠕虫感染会导致疾病,因此消除它们应该会改善健康。

卫生条件的改善减少了寄生虫通过受污染的食物和水的传播,而驱虫药物则可以快速有效地清除寄生虫。今天,全球驱虫运动仍在资源匮乏的地区继续进行,以减少蠕虫感染引起的显着发病率。 然而,一个有趣的模式已经出现:蠕虫的根除与 IMID 患病率的激增密切相关。

从进化的角度来看,人类的免疫系统仍然不习惯没有寄生虫的生活。人类与这些蠕虫协同进化,在一定程度上依赖于它们分泌因子的抑制来控制炎症。蠕虫还可能在免疫“训练”中发挥作用,帮助防止免疫细胞攻击人体自身组织或无害的环境刺激。

“从进化的角度来看,人类的免疫系统仍然不习惯没有寄生虫的生活”

研究还表明,蠕虫与肠道微生物组中的生物体相互作用,从而减少炎症。越来越多的证据表明,健康的免疫功能并不依赖于单一生物体,而是依赖于复杂的生物生态系统。

从这个意义上说,我们与蠕虫的关系反映了与细菌的关系。当微生物首次被发现时,它们在很大程度上被视为人类健康的敌人。直到后来,科学家们才认识到许多细菌对于正常的生理功能至关重要。如今,微生物组被认为在消化、免疫和疾病预防方面发挥着关键作用。

皮肤或肠道中完全没有微生物的人类将难以维持正常的生理功能,而且实际上会更容易受到感染,因为空的生态位允许有害微生物定植。因此,现代关于健康的讨论越来越强调通过饮食、益生菌和谨慎使用抗生素来维持多样化的微生物组。也许现在是时候以类似的角度重新考虑寄生虫了。

目前的医学研究表明,基于蠕虫的 IMID 疗法可能即将出现。接种蠕虫,例如 美洲板口线虫 或者 猪鞭虫 已被证明可以减轻炎症性肠病患者的症状。蠕虫还可以影响肠道细胞分泌,促进有益肠道细菌的生长,从而支持抗炎状态。

在哮喘中,感染以下物种 曼氏血吸虫、Heligmosomoides polyrus、 旋毛虫 已显示出减少过敏性炎症的希望,但功效参差不齐。用寄生虫活体接种来治疗炎症性疾病的方法是反复无常的——寄生虫是复杂的多细胞生物,生物学家仍在对其进行解码。

“医学面临着平衡感染负担与免疫介导的炎症性疾病负担的挑战”

更安全的替代方案可能是分离蠕虫用于调节免疫系统的分子,并将其开发为靶向疗法。然而,在实验室中研究蠕虫具有挑战性,因为许多物种需要活宿主才能生存。此外,将寄生虫、微生物和免疫系统之间复杂的生态相互作用简化为少数孤立的分子可能会过度简化更加复杂的生物系统。因此,蠕虫最终可能在预防而不是治疗炎症性疾病方面更有用。

蠕虫接触减少的后果提出了一个重要问题:这些生物体真的只能被归类为病原体吗?无可否认,高寄生虫负担会导致严重疾病,特别是影响儿童发育并可能导致终身残疾。但完全根除蠕虫显然也不是一个完美的解决方案,因为它可能导致免疫失调以及自身免疫性疾病和过敏的患病率上升。而且,根据这些信息,医学面临着平衡感染负担与免疫介导炎症疾病负担的挑战。

因此,虽然故意用蠕虫感染自己当然是不可取的,但有一天,低蠕虫负荷可能会正常化,我们从古代同伴治疗疾病的方法中获得灵感。

Měilíng Lǐ
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