沃爾巴克氏體誘導(dǎo)的絲蟲感染致病機制

沃爾巴克氏體誘導(dǎo)的絲蟲感染致病機制

絲蟲病是一種嚴重的危害人類和動物健康的疾病，全世界約有1500億人受感染。人類的絲蟲病主要是由馬來絲蟲(Brugiamalayi)和班氏絲蟲(Wuchereriabancrofti)引起的淋巴絲蟲病和由盤尾絲蟲(Onchocercavolvulus)引起的盤尾絲蟲病。淋巴絲蟲病又稱象皮病或血絲蟲病;盤尾絲蟲病又稱河盲癥或瞎眼絲蟲病。動物絲蟲病主要是由犬惡絲蟲(Dirofilariaimmitis)成蟲寄生于犬和貓等動物的右心室及肺動脈內(nèi)引起的人獸共患絲蟲病。目前尚無商業(yè)化的疫苗可供使用,在絲蟲病防治中主要采用藥物預(yù)防,預(yù)防藥物包括伊維菌素(ivermectin)、多拉菌素(doramectin)和海群生(hetrazan)等,主要作用于微絲蚴,而對成蟲無殺滅作用,從而導(dǎo)致絲蟲病病程的延續(xù)和服藥時間的延長。沃爾巴克氏菌又稱為沃爾巴克氏體(Wolbachia,Wb),由Hertig和Wolbach在尖音庫蚊(Culexpipiens)的生殖器官組織里首次發(fā)現(xiàn),12年后官方命名為Wolbachiapipientis。Wb的主要宿主為節(jié)肢動物,直到20世紀70年代,人們通過透射電鏡,絲蟲體內(nèi)的共生菌———Wb才被發(fā)現(xiàn),此后人們采用透射電鏡、免疫組織化學(xué)染色和PCR等已證實Wb可以感染絕大部分種類的絲蟲以及部分其他線蟲(如細薄雙瓣線蟲Dipetalonemagracile和胎生網(wǎng)尾線蟲Dictyocaulusviviparus)1wb基因序列Wb在分類學(xué)上屬于變形菌綱(Proteobacteria)的α亞群,立克次體目(Rickettsiales),立克次體科(Rickettsiaceae),沃爾巴克體屬(Wolbachia)。目前Wb在系統(tǒng)發(fā)育分類中采用的是16SrDNA、絲狀溫度敏感蛋白Z(filamentingtemperature-sensitiveproteinZ,ftsZ)、dnaA、伴侶蛋白(groEL)、以及細胞色素C氧化酶第Ⅰ亞基(coxA)基因序列分析方法。Wb主要分為11個超群(A~J),其中A、B、E、H、I、K超群共生于節(jié)肢動物,C、D超群共生于絲蟲,J超群共生于線蟲,F超群共生于節(jié)肢動物和絲蟲(部分其他線蟲)2脂質(zhì)基因型聚糖苷酶Wb為革蘭陰性菌,但已失去大部分常見的較為典型的革蘭陰性菌的細胞壁結(jié)構(gòu)。研究馬來絲蟲Wb基因組發(fā)現(xiàn)沒有可靠的檢測到編碼肽聚糖的基因和Wb缺乏催化肽聚糖形成線性多糖鏈的轉(zhuǎn)糖苷酶,但發(fā)現(xiàn)有脂質(zhì)Ⅱ生物合成所需的基因,脂質(zhì)Ⅱ是沃爾巴克氏體屬細胞分裂所必需的,是聚合成肽聚糖的單體。脂蛋白是細菌必不可少的結(jié)構(gòu)和功能成分,因此可能是Wb至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)。Wb肽聚糖相關(guān)的脂蛋白,在細胞膜大量表達,它是一個重要的先天和適應(yīng)性炎癥反應(yīng)與絲蟲的發(fā)病機理有關(guān)的刺激物,可能在膜結(jié)構(gòu)的完整性中扮演著重要的角色Wb形態(tài)是多形的,大小為0.2μm~4μm,并駐留在專性細胞內(nèi)適當位置,如宿主衍生的液泡內(nèi),液泡內(nèi)可以有一個或多個Wb3裂生殖方式Wb生殖方式復(fù)雜,在絲蟲體內(nèi)包括二分裂生殖和類似于衣原體的生殖方式。與二分裂方式相比,衣原體樣方式為Wb提供更強大的生存能力產(chǎn)生更多的后代4犬惡絲蟲wb基因組絲蟲的Wb基因組很小,只有0.9Mb~1.1Mb。其中,馬來絲蟲Wb基因組大小為1.1Mb;犬惡絲蟲Wb基因組為0.92Mb,比馬來絲蟲小16%,包含823個基因。它們有538個共同的基因,馬來絲蟲含有259個特有的基因,而犬惡絲蟲含有329個特有的基因。馬來絲蟲Wb不能進行葉酸合成,因為缺乏二氫葉酸還原酶和二氫新蝶呤醛縮酶,但犬惡絲蟲具有葉酸合成能力5沃爾克身體和絲綢蟲之間的相互作用5.1絲蟲回復(fù)突變體的活性成分在絲蟲體內(nèi),Wb可能是絲蟲從胚胎形成及幼蟲發(fā)育到成蟲所必需的一類共生菌,但其共生機制尚不清楚。Wb包含完整的代謝途徑,可提供核黃素、黃素腺嘌呤二核苷酸、血紅素和核苷酸給絲蟲,對促進絲蟲的繁殖力非常重要。除Wb能合成的唯一氨基酸-內(nèi)消旋二氨基庚二酸(meso-diaminopimelate)外,其生長所需的其他氨基酸均由絲蟲提供5.2成蟲成蟲產(chǎn)卵的變化在絲蟲體內(nèi),Wb有助于絲蟲的胚胎形成、生長發(fā)育和生殖。當使用四環(huán)素清除絲蟲體內(nèi)的Wb后,發(fā)現(xiàn)成蟲子宮內(nèi)沒有胚胎形成或只有發(fā)育到桑葚期的胚胎,成蟲明顯發(fā)育遲緩,其卵巢發(fā)生明顯退化。當使用強力霉素清除絲蟲體內(nèi)的Wb后,雌蟲成蟲子宮內(nèi)的胚胎發(fā)生明顯變性,導(dǎo)致雌蟲長期不育,在雄蟲生殖系統(tǒng)中殺滅Wb后影響精子的形成5.3體的炎癥反應(yīng)機制絲蟲感染人和動物后表現(xiàn)為特征性的慢性和急性炎癥。近年來研究表明,絲蟲致病的原因是由于Wb誘導(dǎo)的免疫病理反應(yīng)所致而非絲蟲本身,Wb在淋巴絲蟲病、盤尾絲蟲病和犬惡絲蟲病的病理生理過程中發(fā)揮重要作用。Wb誘導(dǎo)機體的炎癥反應(yīng)機制復(fù)雜,和體液免疫及細胞免疫都有關(guān)系。從絲蟲體內(nèi)獲得的含Wb的可溶性提取物可刺激絲蟲宿主體內(nèi)產(chǎn)生固有的炎癥反應(yīng),而使用抗菌藥物清除Wb或沒有Wb存在時,此提取物刺激機體時則不引發(fā)炎癥反應(yīng),且Wb的DNA與絲蟲核DNA的比值越高的引起宿主病理變化越嚴重,說明Wb的存在對絲蟲致病有重要作用Wb引發(fā)的炎癥反應(yīng)是通過與單核細胞/巨噬細胞、樹突細胞和中性粒細胞相互作用產(chǎn)生在盤尾絲蟲病中,Wb刺激中性粒細胞是其致病的重要機制,微絲蚴侵入角膜死亡后,釋放的Wb刺激角膜處的免疫細胞(樹突狀細胞和巨噬細胞)產(chǎn)生趨化因子,使外周血管的中性粒細胞聚集在角膜附近,最后引起角膜炎,在病變結(jié)節(jié)中有大量中性粒細胞聚集5.4抗絲蟲藥物的使用Wb為革蘭陰性菌,對絲蟲生長發(fā)育和生殖有促進作用,是主要致病絲蟲必需的共生菌,是急性絲蟲病產(chǎn)生的主要原因,引發(fā)的累積性炎癥病變是慢性絲蟲病產(chǎn)生的病理學(xué)基礎(chǔ)。因此,針對Wb的藥物用于絲蟲病的治療,可能是治療絲蟲病的有效方法之一。在過去十多年中,主要研究了抗菌藥物(四環(huán)素、強力霉素、土霉素和利福平等)及輻射(γ射線)對絲蟲體內(nèi)Wb的作用,從而觀察對絲蟲的影響。其中四環(huán)素、強力霉素和利福平對殺滅絲蟲有較好的效果,但是在使用方面存在一定的局限性,如強力霉素被推薦用于治療淋巴絲蟲病和盤尾絲蟲病的個體患者,但不能用于大規(guī)模治療,且強力霉素對兒童和孕婦或哺乳期的婦女是禁忌的;四環(huán)素還不能用于人類治療;利福平可能使分支桿菌屬產(chǎn)生耐藥性。由于抗菌藥物使用的局限性及治療周期較長,且γ射線照射后不能殺死成蟲,因此研究其他藥物具有重要作用隨著絲蟲物種的基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的研究,通過有無Wb以及清除Wb前后的比較分析,有助于了解關(guān)于Wb和絲蟲之間共生的分子/代謝基礎(chǔ)關(guān)系,可以發(fā)現(xiàn)一些新藥物靶點其次,Wb提供血紅素給絲蟲,針對Wb血紅素合成途徑為靶點研究了新的抗絲蟲藥物。如以5′氨基酮戊酸脫水酶(5′-aminolevulinicaciddehydratase,ALAD)為靶點發(fā)現(xiàn)的藥物琥珀酰丙酮(succinylacetone)、苯并咪唑混合物(WolbachiaALADinhibitor1,wALADin1)和三環(huán)喹啉衍生物(wALADin2),其中琥珀酰丙酮阻礙血紅素生物合成途徑,使馬來絲蟲不孕及運動性降低;wALADin1抑制血紅素生物合成的膽色素原合成酶活性,使棉鼠絲蟲運動性和生存能力降低;wALADin2是wALADin1的不同化學(xué)型6絲蟲沃爾巴克氏體的藥物治療沃爾巴克氏體是多種絲蟲特別是對人類和動物危害嚴重的絲蟲的一類共生菌,在絲蟲發(fā)育的各個階段均存在。沃爾巴