鸡球虫感染与宿主细胞凋亡的研究进展

    栾艳+崔小珍+刘胜+郝攀

    摘要：鸡球虫感染引起的细胞凋亡是球虫与宿主细胞之间的相互作用，球虫感染宿主细胞后，可引发局部炎症进而诱发宿主细胞凋亡，也可抑制宿主细胞凋亡，维持细胞完整性。

    关键词：鸡球虫病；宿主细胞；凋亡

    中图分类号：S858.31 文献标识码：B 文章编号：1007-273X（2017）05-0012-02

    凋亡，是在一定的生理和病理情况下，为维护机体内环境稳定，通过基因调控而使细胞自动消亡的过程，在维持组织、器官的正常形态和功能方面具有重要作用。除此之外，凋亡是宿主机体抑制侵入细胞内的病原生物的增殖，保护未感染细胞并减少宿主细胞损伤的一种重要性质，在宿主对抗病原感染中具有重要作用。然而许多胞内病原生物，如细菌、病毒、细胞内寄生原虫（包括弓形虫）已经进化，通过各种途径来抑制细胞凋亡。现对鸡球虫感染宿主细胞后造成的细胞凋亡效果进行阐述。

    1 鸡球虫病的危害

    鸡球虫病是一种普遍发生的、危害十分严重的疾病。该病的发病率为50%～70%，死亡率为20%～30%，严重时高达80%。可以说，几乎所有养鸡的地方都有鸡球虫病发生。成年鸡多半带虫，严重影响增重和产蛋量，“耐过”的病鸡长期不能康复，增重率下降，生长发育严重受阻，给养鸡业带来巨大的经济损失，据报道世界各地每年仅球虫病造成的经济损失就达80亿美元[1]。

    2 鸡球虫感染与宿主细胞凋亡

    2.1 鸡球虫感染诱发宿主细胞凋亡

    研究发现鸡感染E.tenella后，宿主细胞凋亡增多，而且第二代裂殖生殖期宿主细胞的凋亡数较第一代裂殖生殖期更明显。体外试验也发现，感染E.tenella子孢子29 h的MDCK细胞凋亡率（6.05%）高于不接种组细胞（3.23%）。据研究证实堆型艾美耳球虫感染鸡后0.5 d和第5天十二指肠黏膜细胞凋亡率最高。E.tenella子孢子无法入侵诱导凋亡的细胞，有E.tenella子孢子入侵的MDCK细胞不易被诱导凋亡。堆型艾美耳球虫具有丝氨酸蛋白酶抑制剂（Serpin）基因。Serpin能抑制颗粒蛋白酶B所致的靶细胞DNA断裂而阻断其诱导的细胞凋亡。E.tenella的肌动蛋白解聚合因子（ADF）在子孢子和裂殖子中的表达量均高于孢子化卵囊和未孢子化卵囊。ADF影响细胞生长、运动、凋亡及胚胎发育等重要生理功能。Yang等[2]研究表明，线粒体在球虫感染的宿主细胞凋亡中起关键作用。

    球虫感染宿主细胞后，细胞受到凋亡信号刺激后，线粒体发生肿胀，位于线粒体内外膜之间的线粒体通透性转变孔道（MPTP）开放，进而导致线粒体外膜膜电位降低，外膜破裂，线粒体内细胞色素C（CytC）、凋亡诱导因子（AIF）、Ca2+以及活性氧自由基（ROS）等释放到细胞质中，它们或激活胱冬肽酶（Caspase），或独立地破坏核内染色质，或作用于其他Ca2+依赖蛋白，从而引起细胞凋亡。

    寄生虫感染后，对宿主细胞产生不同程度的损害，杀伤宿主细胞或诱导宿主细胞发生凋亡。尤其是胞内寄生虫感染后，宿主感染细胞的凋亡可同时消除胞内寄生虫，降低虫负荷。因此，宿主细胞凋亡也是宿主自我保护作用的表现之一，是调节寄生虫诱导的宿主免疫反应的重要因素。其机制可能通过以下3种：（1）粒酶B介导的通路；（2）Fas（CD95）配体、受体结合触发的死亡通路；（3）线粒体释放细胞色素C入细胞质所介导的通路。寄生虫感染致使宿主细胞凋亡后， 机体需在无炎症的情况下将凋亡细胞清除。作为凋亡细胞表达的配体之一的磷脂酰丝氨酸（PS），参与了凋亡细胞被邻近巨噬细胞识别后的无炎症下的清除作用。PS配体的结合可引起转化生长因子-β（TNF-β）的释放；而后者作为一种抗炎症细胞因子，能够抑制巨噬细胞介导的炎症反应。PS正常情况下存在于细胞膜内侧，而在细胞凋亡时则暴露于细胞表面，从而刺激细胞吞噬作用。在该吞噬作用中，PS受体（PSR）介导了PS的识别。秀丽隐杆线虫PSR-1在由细胞内信号分子CED2、CED5、CED10、CED12介导的信号通路中，作为识别PS的受体，在细胞吞噬作用中起着重要的作用。

    2.2 鸡球虫感染抑制宿主细胞凋亡

    目前的研究表明，在其他类细胞内寄生虫中，细胞感染寄生虫也能被抑制凋亡。Lang等[3]证实，牛柔嫩艾美耳球虫子孢子感染VERO和BFGC細胞可抑制由放线菌素D、细胞松弛素B诱导的凋亡。刚地弓形虫（Toxoplasma gondii）感染小鼠脾细胞后，能抑制由放线菌素D诱导的凋亡。犬新孢子虫、泰勒虫、恶性疟原虫、微小隐孢子虫和利什曼原虫等也能抑制宿主细胞凋亡。在牛艾美尔球虫研究中，Lang等[3]证实牛艾美耳球虫子孢子入侵细胞后使抗凋亡因子CIAP1和c-FLIP高表达，从而抑制宿主细胞凋亡。

    Cacho等[4]在鸡活体试验中证实，堆型和柔嫩艾美耳球虫第二代裂殖体在发育完成之前可激活宿主细胞的NF-κB，抑制宿主细胞凋亡，完成之后，诱导宿主细胞凋亡。

    Sen等[5]从B淋巴细胞的核抽提物中检测到一种核蛋白因子，发现该物质能与免疫球蛋白κ链基因增强子κB序列特异结合，并促进κ链基因表达，他们将其称为NF-κB。NF-κB几乎存在于所有细胞中。未受刺激时，胞质中NF-κB的P65亚基与I κB蛋白结合，覆盖NF-κB P50亚基的核定位信号，使NF-κB与I κB形成三聚体复合物，处于未活化状态，不具备调节基因转录的能力。当细胞受到刺激时，蛋白激酶被激活，使得I κB磷酸化并发生裂解，解离出的NF-κB随即迅速由胞质位移进入细胞核。入核的NF-κB二聚体与基因上的κB的位点特异结合，直接上调细胞凋亡蛋白抑制剂（c-IAP1、c-IAP2和X-IAP1） [6，7]、TNF受体相关因子（TRAF1和TlRAF2）、Bc1-2同系物A1/Bf1-1h和Bcl-XL、锌指蛋白A20、超氧化物歧化酶等抗凋亡基因的表达，抑制细胞凋亡[8]。

    寄生蟲感染后并不全是诱导宿主细胞发生凋亡，有些寄生虫感染后，可抑制宿主细胞的凋亡。如弓形虫感染，既可诱导宿主的CD4+T细胞和巨噬细胞的凋亡，同时也可抑制宿主细胞的凋亡，以延长宿主细胞的存活时间，这将有利于弓形虫自身的存活，达到维持感染和虫荷的目的。据研究发现，克氏锥虫感染可抑制死亡受体Fas介导的凋亡过程中某一早期阶段。用抗Fas单克隆抗体刺激凋亡的发生，结果锥虫感染细胞的凋亡发生率明显低于正常对照细胞。Caspase-8活性在发生凋亡的正常对照细胞中明显增强，而在凋亡细胞中则完全被抑制。因此，Caspase-8活性的抑制可能参与了锥虫感染对宿主细胞凋亡的抑制作用。同时发现，肿瘤坏死因子（TNF）-α刺激后，感染细胞的凋亡发生率也明显低于正常对照细胞。

    3 小结

    鸡球虫感染引起的细胞凋亡是球虫与宿主细胞之间的相互作用，球虫感染宿主细胞后，一方面诱导凋亡破坏细胞，引发局部炎症；另一方面抑制凋亡维持细胞完整性，造成持续性感染，因此宿主细胞凋亡可以视为一种自卫反应。球虫抑制宿主细胞凋亡使细胞维持自身的完整性，逃避了宿主防御系统的杀灭作用，存活时间得以延长，为自身在细胞内的生长、增殖和体内扩散创造了条件。目前对球虫感染引发宿主细胞凋亡的研究尚处于初级阶段，大量的探索性研究有待下一步进行。

    参考文献：

    [1] 许青华.柔嫩艾美尔球虫研究概况[J].畜牧兽医科技信息，2005（11）：15-16.

    [2] YANG S S，ZHENG M X，XU H C，et al. The effect of mitochondrial ATP-sensitive potassium channels on apoptosis of chick embryo cecal cells by Eimeria tenella[J].Research in Veterinary Science，2015，99：188-195.

    [3] LANG M，MICHAEL K，HORST Z，et al. Inhibition of host cell apoptosis by Eimeria bovis sporozoites[J].Veterinary Parasitology，2009，160（1-2）： 25-33.

    [4] CACHO E D，GALLEGO M，LOPEZ-BERNAD F et al.Expression of antiapoptotic factors in cells parasitized by second-generation schizonts of Eimeria tenella and Eimeria necatrix[J].Veterinary Parasitology，2004，125（3-4）：287-300.

    [5] SEN R，BALTIMORE D.Multiple nuclear factors interact with the immunoglobulin enhancer sequences[J].Cell，1986，46（5）：705-716.

    [6] HEUSSLER V T，KUENZI P，ROTTENBERG S. Inhibition of apoptosis by intracellular parasites[J].Int J Parasitol，2001，31（11）：1166-1176.

    [7] CHU Z L，MCKINSEY T A，LIU L，et al. Suppression of tumor necrosis factor-induced cell death by inhibitor of apoptosis c-IAP2 is under NF-kappaB control[J].Proc Natl Acad Sci USA，1997，94（19）：10057-10062.

    [8] BILLEN L P，KOKOSKI C L，LOVELL J F，et al.Bcl-XL inhibits membrane permeabilization by competing with Bax[J].Plos Biology，2008，6（6）：147.