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这篇综述聚焦恶性疟原虫感染红细胞的两个表面蛋白家族。PfEMP1 可将感染红细胞黏附到组织和血管表面，逃避脾脏清除；RIFINs 则与免疫受体相互作用，调节免疫反应。文章探讨其结构、功能及与免疫系统的相互作用，为疟疾研究提供新思路。
引言：两个家族的故事
疟疾是一种严重的传染病，当被感染蚊子叮咬后，疟原虫（Plasmodium）进入人体，在肝脏中无症状地复制，随后进入血液。其中，恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）引发的疟疾最为致命，它会侵入红细胞并在其中分裂繁殖。
红细胞缺乏抗原呈递机制，为疟原虫提供了良好的生存环境。然而，脾脏对感染的红细胞构成挑战，健康红细胞直径约 8μm，需挤过仅 0.3μm 宽的脾窦狭缝 ，而感染疟原虫后，红细胞无法通过。因此，恶性疟原虫进化出了 PfEMP1 蛋白家族，它能将感染的红细胞黏附到血管和组织表面，不仅保护了疟原虫免受脾脏清除，还导致了严重的病理变化，如脑型疟疾的脑肿胀、妊娠相关疟疾的胎盘寄生虫积累等。
但 PfEMP1 的存在使疟原虫易被免疫系统检测到，人体产生的许多抗体都针对 PfEMP1，自然杀伤细胞可通过抗体依赖的细胞毒性作用破坏感染的红细胞。这时，RIFINs 蛋白家族登场，它与自然杀伤细胞上的免疫受体相互作用，调节免疫反应，抑制感染红细胞的破坏，与 PfEMP1 在疟疾血液阶段共同协助疟原虫生存。那么，它们是如何在保持功能的同时多样化以逃避免疫检测的？人体免疫系统又如何用抗体反击？这成为后续研究的关键问题。
PfEMP1 蛋白：模块化的内皮连接蛋白家族
每个恶性疟原虫基因组包含约 60 个编码 PfEMP1 蛋白的基因，感染个体中的大多数红细胞会产生大量单一类型的 PfEMP1。这形成了一种抗原变异系统，当表达原始 PfEMP1 的寄生虫因抗体识别而被破坏时，寄生虫群体可切换表达的 PfEMP1 来生存。由于重组，PfEMP1 在不同寄生虫菌株间差异很大。
PfEMP1 蛋白是模块化的，主要由 DBL 和 CIDR 两种结构域的多个拷贝组成。通常，单个结构域结合单个人类内皮受体，通过系统发育学分类，同一进化枝的结构域结合相同的人类受体。比如，有两组 DBLβ 结构域可结合人类 ICAM - 1，两组 CIDRα 结构域分别与人类 CD36 或 EPCR 相互作用。
PfEMP1 的结构多样，有线性排列，也有多个结构域组合的形式。其中，含有特定结构域组合（如结合 EPCR 的 CIDRα 结构域和结合 ICAM - 1 的 DBLβ 结构域）的 PfEMP1 与脑型疟疾相关；而 VAR2CSA PfEMP1 可导致感染红细胞在胎盘积累，它的六个 DBL 结构域折叠形成紧凑结构，产生结合硫酸软骨素的凹槽。PfEMP1 通过保留 DBL 和 CIDR 结构域的基本分子架构，同时使环结构和序列多样化，构建出多种 PfEMP1 来介导与不同受体的相互作用。
PfEMP1 的多样性与广泛抑制性抗体的诱导
PfEMP1 面临着平衡的挑战，它既要保留结合人类内皮受体的能力，使感染的红细胞能够黏附，又要充分多样化以实现抗原切换。结构研究表明，PfEMP1 在结合受体时，虽没有可预测结合的保守序列基序，但保留了受体结合表面的整体形状和化学性质，同时允许序列变化。这使得 PfEMP1 既能多样化以减少抗体介导的检测，又能维持结合受体和内皮黏附所需的化学性质。
然而，这种保守的表面形状和化学性质也为寄生虫带来了弱点。研究预测，配体结合位点最有可能成为可作用于针对特定受体的 PfEMP1 结构域家族的抗体的靶点。事实也确实如此，虽然针对 PfEMP1 蛋白的抗体在不同变体之间通常表现出低交叉反应性，但最近发现的针对 EPCR 结合的广泛抑制性单克隆抗体，可靶向大多数 EPCR 结合的 CIDRα 结构域亚类。这些抗体靶向 PfEMP1 结构域与受体 EPCR 结合的相同表面。尽管这些位点高度可变，但由于其保留受体结合特性的需求，存在足够的表面保守性，使其易被单一的广泛相互作用抗体靶向。这种识别可能促使寄生虫在感染过程中，从表达具有最大毒力的 PfEMP1，切换到与其他受体结合的 PfEMP1，但这类抗体的普遍程度和预防严重疾病的有效性仍有待研究。
RIFINs：免疫受体调节剂
除了 PfEMP1，感染的红细胞表面还装饰有小的变异表面抗原，在恶性疟原虫及其近亲中，这些抗原是 RIFINs 和 STEVORs。RIFINs 由一个小的可变结构域（包含受体结合功能）和一个结构未知的保守区域组成，两者都与感染的红细胞膜相连。
RIFINs 功能的发现源于一些特殊抗体的意外鉴定。在肯尼亚捐赠者的血清中，研究人员发现了一些免疫球蛋白，其 Fab 片段中直接插入了抑制性免疫受体的胞外结构域。例如，第一种此类抗体在重链的第三个高变环中插入了 LAIR1 免疫受体的胞外结构域，并带有减少其与内源性人类受体胶原蛋白结合的突变。结构显示，这种抗体的抗原结合表面完全被该胞外结构域插入物占据，表明 LAIR1 用于抗原识别。后续研究还发现了其他类似抗体，如插入 LAIR1 或 LILRB1 的 3、4 结构域的抗体，这些抗体仅在疟疾流行地区人群中发现，且能与 RIFINs 结合 。
这些奇特抗体的发现，使人们推测 RIFINs 的主要功能可能是与抑制性免疫受体结合并通过其发出信号。已发现的与免疫受体结合的 RIFINs 中，一组可与 LILRB1 相互作用。比较结合 LILRB1 的 RIFINs 和 LILRB1 与其人类受体 MHC I 类分子结合的结构，发现 RIFINs 和 MHC I 类分子虽结构差异很大，但它们与 LILRB1 结合在同一表面。RIFINs 能像 MHC I 类分子一样，通过 LILRB1 发出信号，抑制自然杀伤细胞的功能。与 PfEMP1 类似，结合 LILRB1 的 RIFINs 序列高度多样，但保留了 LILRB1 结合表面的形状和化学性质，使其在多样化的同时仍能结合并通过人类受体发出信号。此外，还有结合 LAIR1、LILRB2 的 RIFINs，表明庞大的 RIFINs 家族（每个恶性疟原虫基因组约有 150 个 RIFINs）似乎是一组免疫受体调节剂，不同进化枝的 RIFINs 作用于不同的抑制性受体。
近年来，又发现了一组与杀伤性免疫受体（KIRs）结合的 RIFINs。KIRs 是成对的受体，每对由一个抑制性和一个激活性免疫受体组成，它们胞外结构域相似，但在自然杀伤细胞内引发相反的信号结果。结合抑制性 KIR2DL1 的 RIFINs，作用与结合其他抑制性受体的 RIFINs 类似，可减少自然杀伤细胞中穿孔素的沉积。有趣的是，这些 RIFINs 也能被同源激活性免疫受体 KIR2DS1 识别，并激活表达该受体的自然杀伤细胞。这表明这些结合 KIRs 的 RIFINs 可能是为帮助寄生虫生存而进化出与抑制性受体结合的能力，而激活性 KIRs 则在进化中被选择以识别相同的 RIFINs，帮助宿主杀死寄生虫。
结论
PfEMP1 和 RIFINs 这两个表面蛋白家族虽功能不同，但有许多相似之处。它们都形成了庞大的、抗原多样化的蛋白质家族，通过结合不同的人类蛋白质配体来发挥保守功能，PfEMP1 作为连接蛋白，RIFINs 作为免疫调节剂。通过系统发育学分类，同一进化枝的 PfEMP1 或 RIFINs 往往结合相同的人类配体，这使得基于系统发育相似性可预测配体结合。不过，除少数例外，它们保留与特定配体结合的能力并非由保守序列基序决定，而是源于保守的结构和表面化学性质。这种特性使蛋白质家族成员在多样化以减少免疫检测的同时维持功能，实现抗原变异。
针对 PfEMP1 和 RIFINs，人体产生了不同类型的抗体。针对 EPCR 结合的 PfEMP1，在疟疾流行地区志愿者中发现的抗体可结合 CIDR 结构域的 EPCR 结合表面，通过靶向这些保留结构和化学性质以维持结合人类受体能力的结构域表面特征，可作用于许多（但并非全部）EPCR 结合的 PfEMP1。而针对 RIFINs 的抗体更进一步，它利用了 RIFINs 进化所结合的相同抑制性免疫受体胞外结构域，使 RIFINs 难以在不丧失主要功能的情况下逃避抗体识别。
这些针对 PfEMP1 和 RIFINs 的广泛抑制性抗体是否能作为治疗策略呢？可能性不大。目前，其他疟疾控制策略已取得成功，如针对子孢子表面 PfCSP 蛋白的单克隆抗体可完全预防疟疾，首批两种疟疾疫苗 RTS,S 和 R21 也已获批使用，且计划将这些红细胞前期疫苗与其他免疫原结合以提高疗效。这些旨在产生无菌免疫的方法，比针对 PfEMP1 和 RIFINs 预防疾病的方法更具应用前景。尽管如此，这两个蛋白家族仍有许多未知之处，超过一半的 RIFINs 功能未知，且仅从序列往往难以预测其功能，推测这些未知功能的 RIFINs 可能也与不同免疫受体相互作用。深入了解这些迷人的蛋白家族与人体免疫系统的共同进化，将有助于揭示免疫受体的功能及调节机制，为生命科学和医学研究带来更多启示。
