**再感染免疫限制罗氏丝虫生长但未能阻止再感染：基于BALB/c小鼠天然清除模型的复感免疫研究**

《Frontiers in Immunology》：Recall immunity limits Litomosoides sigmodontis growth without preventing reinfection

　　

**背景**：针对丝虫再感染的保护性免疫机制目前仍认识不足。因此，研究人员利用易感小鼠丝虫模型罗氏丝虫（Litomosoides sigmodontis），探讨自发性寄生虫清除后自然获得的免疫是否改变再感染结局。**方法**：野生型BALB/c小鼠在原发罗氏丝虫感染自然清除后接受再感染，并与原发感染显性期（patent infection）小鼠及寄生虫清除后小鼠进行比较。评估寄生虫学参数、局部免疫细胞应答、肺部病理及全身细胞因子水平。**结果**：仅在6只再感染小鼠中的3只检出成虫，提示寄生虫定植（parasite establishment）存在显著的个体间差异。在检出成虫的小鼠中，再感染导致成虫显著缩短，而微丝虫血症（microfilaremia）、胚胎发生（embryogenesis）及沃尔巴克氏体（Wolbachia）密度未见显著改变，提示在所检测时间点寄生虫发育受限，但未检出对寄生虫生殖能力或Wolbachia密度的影响。再感染小鼠还表现出胸腔中性粒细胞聚集及总体免疫细胞浸润显著增加，伴随轻度加重的肺部炎症及全身IFN-γ、IL-6、IL-10、IL-22和GM-CSF水平升高。**结论**：原发罗氏丝虫感染后自然获得的免疫不提供针对再感染的无菌性保护（sterilising protection），但与寄生虫定植的显著异质性以及检出成虫小鼠中受限的寄生虫发育相关，同时伴有选择性限制寄生虫生长的局部与全身回忆免疫应答（recall immune responses）。这些发现为天然获得性抗丝虫免疫及再感染期间塑造宿主-寄生虫相互作用的机制提供了新见解，从而反映了人类丝虫感染在流行区反复暴露的特征。

**一、研究背景与问题提出**

寄生蠕虫是进化上最为成功的病原体之一，其与宿主长期协同进化，形成了多种调控宿主生物学与免疫应答的策略。丝虫（filarial nematodes）为虫媒传播的寄生虫，主要流行于热带与亚热带地区，包括引起盘尾丝虫病（河盲症）的Onchocerca volvulus、引起淋巴丝虫病的Wuchereria bancrofti与Brugia spp.、引起罗阿丝虫病的Loa loa以及引起曼森虫病的Mansonella spp.，此外人偶可感染动物源性Dirofilaria属丝虫。丝虫感染通常诱导以TH2细胞因子为特征、并伴随IL-10、TGF-β、IgG4、调节性T细胞与B细胞及替代活化巨噬细胞（AAMs）的强调节网络所构成的修饰型2型免疫环境，从而促进寄生虫长期存活与慢性感染。然而，自然发生的丝虫感染是否诱导针对后续感染的保护性免疫仍存较大争议。流行病学观察提示流行区人群可能存在天然获得性免疫：仅部分流行区个体发生显性感染或临床疾病；许多感染者尽管持续存在微丝虫血症却临床无症状，而慢性表现患者常为无微丝虫血症；数学建模亦为暴露驱动的群体免疫提供了间接证据。这些观察提示反复暴露可能诱导部分保护性免疫，但此类保护并不完全且可能随时间衰退，对再感染的抵抗力并非"全或无"现象，而包含时间依赖成分，可能反映短寿命免疫记忆。然而，直接证明原发丝虫感染如何影响后续感染结局的实验证据仍十分匮乏。因此，实验动物模型不可或缺。易感啮齿类丝虫模型罗氏丝虫（Litomosoides sigmodontis）具有独特优势：免疫健全小鼠中原发感染可自然消退，从而可在受控实验条件下进行再感染，以探究原发感染产生的免疫应答是否提供无菌性保护、减少寄生虫定植，抑或改变再感染期间的寄生虫发育与宿主-寄生虫相互作用。既往研究多集中于原发感染或遗传抗性宿主，已证明免疫应答可影响寄生虫存活、发育与生殖输出，但自发性寄生虫清除后天然获得性免疫是否改变后续丝虫感染仍基本未知。为此，研究人员采用该模型，确定原发感染及寄生虫清除后天然获得的免疫是否改变再感染期间的寄生虫定植、寄生虫发育以及局部与全身宿主免疫应答。

**二、主要关键技术方法**

研究采用雌性野生型BALB/c小鼠（10–12周龄，购自Jackson Laboratories），经感染Ornithonyssus bacoti螨叮咬建立自然感染；共32只小鼠，20只同步感染，分别于感染后77天（显性期）、158天（清除期）分析，原发感染清除者于145天再感染并于二次感染后77天（222 dpi）分析，各时间点设年龄匹配的未感染对照。关键技术包括：胸腔灌洗回收虫体并评估虫荷、性别与长度；外周血微丝虫计数；雌虫胚胎图（embryogram）分析与Wolbachia FtsZ/宿主actin双重PCR定量；肺组织H&E染色病理评分（0–4分）；流式细胞术分析胸腔免疫细胞组成；Luminex多重检测血清细胞因子/趋化因子；ELISA检测L. sigmodontis特异性免疫球蛋白。

**三、研究结果**

**1. 再感染限制L. sigmodontis虫体生长而不影响虫荷或生殖能力**：实验期间感染小鼠持续增重，无体重下降或行为、毛发及结缔组织异常，提示再感染动物健康状况良好。已清除感染的小鼠未检出虫体。原发显性感染与再感染小鼠总虫荷无显著差异，但仅6只再感染小鼠中的3只在胸腔检出成虫。此3只小鼠中，雌、雄成虫均显著短于原发显性感染小鼠。外周微丝虫负荷在显性感染与再感染间相当，雌虫内各胚胎发育阶段分布无差异，Wolbachia密度（FtsZ/宿主actin拷贝比）亦无显著差异。上述结果提示既往暴露不降低再感染后的寄生虫定植或生殖能力，而是选择性限制寄生虫生长，即原发感染产生的免疫记忆似乎影响寄生虫发育而非虫荷或生殖力。

**2. 再感染与胸腔免疫细胞浸润增加相关**：未感染小鼠胸腔免疫细胞浸润极少，与自然清除原发感染者相当；显性感染与再感染小鼠胸腔总细胞数均显著高于清除者，再感染动物呈高于显性感染的倾向。中性粒细胞数在显性与再感染小鼠中均显著高于清除者，再感染高于显性感染但未达统计学显著。巨噬细胞数仅在显性感染小鼠显著升高，再感染动物与清除者相近。嗜酸性粒细胞与T辅助细胞数各组间均无显著差异。与胸腔细胞浸润增强一致，再感染小鼠肺部炎症较其他组轻度增加。上述结果提示再感染引发更显著的局部炎症应答，主要表现为总体细胞浸润增加及中性粒细胞募集增强趋势；结合成虫缩短，提示原发感染产生的回忆免疫应答改变局部炎症微环境，从而限制寄生虫生长而不降低定植或生殖能力。

**3. 再感染后全身细胞因子、趋化因子及L. sigmodontis特异性免疫球蛋白应答增强**：多数检测的细胞因子/趋化因子（IL-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-9、IL-13、IL-17A、IL-18、IL-23、IL-27、TNF-α）低于检测限或组间无显著差异。再感染小鼠全身IFN-γ、IL-6、IL-10、IL-22与GM-CSF水平较显性感染显著升高；IL-12p70在清除者中显著升高，再感染者较显性感染呈类似趋势。ELISA显示再感染小鼠L. sigmodontis特异性IgG1较显性感染显著升高，IgG2a/2b与IgE亦升高但未达显著，IgM组间无差异而清除者略低；清除者IgG1、IgG2a/2b与IgE亦高于显性感染者但无显著差异。综合可见，再感染伴随包含局部细胞募集与全身细胞因子、趋化因子及特异性免疫球蛋白应答的改变；尽管免疫应答改变，再感染未显著降低总成虫负荷或生殖能力，而与异质性定植及所检测时间点受限的寄生虫发育相关，提示原发感染后天然获得的免疫可能影响寄生虫定植与后续发育，但不提供无菌性保护。

**四、讨论与结论**

本研究回答了自然消退的原发丝虫感染是否赋予针对再感染的保护性免疫这一长期问题：天然获得性免疫不提供无菌性保护，也不降低再感染后的寄生虫定植，而是伴随虫荷不变条件下受限的虫体生长，微丝虫产生、胚胎发生与Wolbachia密度均无改变；该表型与胸腔免疫细胞浸润增强、中性粒细胞聚集增加及全身细胞因子应答增强相伴随，且效应大小存在个体间差异。这些结果为人类丝虫病中反复暴露可诱导部分而非无菌性免疫的流行病学观察提供了实验支持。研究进一步讨论了中性粒细胞作为抗丝虫一线防御的作用（氧化爆发、中性粒细胞胞外诱捕网、S100A8/A9、NOD2等证据），并指出再感染与显性感染间中性粒细胞差异未达显著，故不能确立其因果作用。巨噬细胞浸润仅在显性感染者显著升高，未来需表征其表型以明确AAMs减少是否促成再感染后虫体生长受限。全身IFN-γ、IL-6、IL-10、IL-22、GM-CSF升高而经典TH2细胞因子未变，提示再感染并非简单放大2型环境；既往过继转移感染经历CD4⁺T细胞可降低虫荷并使残存虫体缩短，为再感染后改变的宿主应答提供潜在细胞基础。IFN-γ与IL-22可能通过促进中性粒细胞活化及上皮细胞产生CXCL1/CXCL2参与局部中性粒细胞募集；IL-6与早期限制幼虫迁移定植的保护相关；IL-22与GM-CSF分别与组织保护、免疫调节及髓系细胞活化相关。再感染后IgG1升高提示体液应答可能参与异质性定植与生长受限，但未检测胸腔局部抗体。研究亦指出局限：缺乏再感染时点的年龄匹配原发感染组（未获动物伦理批准），故炎症细胞浸润增加不能确证为加速的记忆驱动回忆应答；年龄相关研究不支持宿主年龄解释虫体定植减少或发育受限。本研究提示天然获得性抗丝虫免疫可调节寄生虫发育与局部免疫活化而非诱导无菌性免疫，为反复暴露如何塑造流行区丝虫感染结局提供了新见解。

**结论部分译文**：原发L. sigmodontis感染后自然获得的免疫不赋予针对再感染的无菌性保护，但与寄生虫定植的显著异质性以及检出成虫小鼠中受限的寄生虫发育相关，同时伴有选择性限制寄生虫生长的局部与全身回忆免疫应答。这些发现为天然获得性抗丝虫免疫及再感染期间塑造宿主-寄生虫相互作用的机制提供了新见解，从而反映了人类丝虫感染在流行区反复暴露的特征。