朱维，高雷明，刘海霞，米荣升，李宗杰

1.滕州市动物疫病预防控制中心，山东 枣庄 277599；2.临沭县疾病预防控制中心；3.中国农业科学院上海兽医研究所

宿主体内数量庞大的细菌、真菌、病毒和寄生虫共同形成了复杂的微生态系统，这些共生或寄生的微生物可影响宿主的屏障功能和免疫功能，还可以调节宿主的营养物质吸收和生长发育等生理过程。哺乳动物体内的各种寄生虫为了完成自身的生命周期，往往会在宿主的不同组织和器官之间进行迁移[1]。寄生虫不仅会给宿主造成组织损伤，还可以引起营养不良和贫血等问题，因此，长期感染寄生虫会给宿主的健康带来极大的威胁[2]。由于寄生虫与宿主共同经历了长期的进化选择过程，一些寄生虫已经适应了宿主免疫系统的识别和清除作用，而且宿主对寄生虫长期的慢性感染也产生了一定程度的耐受[3]。随着第二代测序技术的快速发展，越来越多的研究发现肠道菌群在维持宿主健康和疾病的平衡中扮演着重要的角色[4]。多组学的研究数据表明，肠道菌群和肠道寄生虫可以通过相互作用来调节宿主的免疫功能，并可以作为免疫驱动者（immunological driver）为肠道菌群失衡相关的疾病诊断和治疗提供新思路[5]。

寄生虫、肠道菌群和宿主之间存在密切而又复杂的相互作用，三者在沿着“寄生-共生连续体”进化和转变的进程中建立了稳定的生存博弈关系[6]。宿主在长期的进化过程中逐渐形成了完整的应对病原生物造成的组织损伤和炎症反应的免疫应答策略。本文主要综述了寄生虫、肠道菌群和宿主三者之间的相互作用和相互关系，分析了寄生虫感染对肠道菌群多样性和群落结构的影响，并且探讨了寄生虫和肠道菌群相互作用对宿主免疫稳态和免疫性疾病的影响。

1 寄生虫感染对宿主肠道菌群多样性的影响

肠道寄生虫和肠道菌群在脊椎动物的胃肠道里享有共同的生存空间，肠道寄生虫的寄生部位、代谢活动以及与宿主免疫系统的相互作用会直接影响肠道菌群的多样性[7]。

蛔虫（Ascaris lumbricoides）是人类肠道中常见的寄生虫，寄生肠道组织后可分泌多种效应分子直接作用于宿主的肠道微生物，还可以通过诱导宿主的免疫细胞产生抗菌肽来改变肠道菌群的多样性[8]。另外，蛔虫甚至还能够从肠道组织迁移到肝脏和肺脏，对人类生命健康造成严重的威胁[8]。Kupritz等[9]对比分析了23项研究中关于感染和未感染寄生虫的人群肠道菌群多样性的变化，发现这些人群感染寄生虫后不仅改变了肠道菌群的个体内多样性（α多样性），而且肠道菌群的个体间多样性（β多样性）也发生了明显的改变。其中寄生在人类大肠中的蠕形住肠线虫（Enterobius vermicularis）和毛首鞭形线虫（Trichuris trichiura）对肠道菌群的影响最为明显，提示宿主肠道菌群的多样性变化与土源性蠕虫（soil-transmitted helminths,STH）的种类及其寄生部位有关。

美洲锥虫病（Chagas disease,CD）是由克氏锥虫（Trypanosoma cruzi）感染引起的，对克氏锥虫感染的小鼠模型进行微生物组学分析，发现持续感染具有明显的组织趋向性，主要集中于食管和大肠两个部位，而且持续感染也会引起肠道菌群的变化[10]。研究表明，不同的生活方式可显著影响寄生虫载量和肠道菌群的多样性。通过16S rRNA基因高通量测序技术和“鸟枪法”宏基因组测序（shotgun metagenomic sequencing）技术分析喀麦隆牧民、农牧民和狩猎者的肠道样本，发现狩猎者的寄生虫感染率最高，并存在蛔虫、美洲钩虫（Necator americanus）、毛首鞭形线虫（T.trichiura）和粪类圆线虫（Strongyloides stercoralis）四种土源性蠕虫混合感染现象，而且寄生虫感染率升高会导致肠道菌群多样性增加[11]。Nieves-Ramírez等[12]研究发现芽囊原虫（Blastocystis）感染可以引起宿主肠道菌群的α多样性升高，并导致宿主肠道菌群的β多样性也发生显著变化，其中真核微生物组的变化更为明显。Jenkins等[13]分析了斯里兰卡人群感染一种或多种寄生线虫后肠道菌群的多样性，发现感染者和未感染者肠道菌群的α多样性没有显著差异；但是他们肠道菌群的β多样性有显著差异，甚至经过驱虫治疗后感染者肠道菌群的β多样性仍明显有别于未感染者。

2 寄生虫感染对宿主肠道菌群群落结构的影响

寄生虫感染不仅可以影响宿主肠道菌群的物种多样性，而且还可以影响宿主肠道菌群的群落结构。Duarte等[14]研究发现猫感染了猫弓首蛔虫（Toxocara cati）可明显增加粪便中肠球菌（Enterococcus）和多尔氏菌（Dorea）的丰度。当患者感染芽囊原虫（Blastocystis）和脆弱双核阿米巴（Dientamoeba fragilis）这两种单细胞寄生虫之后，肠道菌群中的6种拟杆菌（Bacteroides）和产丁酸盐的梭菌（Clostridial clusterXIVa）的丰度都下降，但是普氏菌（Prevotella）的丰度却升高[15-16]。Nieves-Ramírez等[12]分析了156名墨西哥成年人感染芽囊原虫后的肠道菌群，发现这些无症状感染者肠道菌群中的粪源普氏菌（Prevotella copri）和布氏瘤胃球菌（Ruminococcus bromii）的丰度明显升高[12]。另外，研究发现钩虫、鞭虫等蠕虫或原虫感染者肠道内的疣微菌科（Verrucomicrobiaceae）和肠杆菌科（Enterobacteriaceae）的丰度呈上升趋势，而明串珠菌科（Leuconostocaceae）和拟杆菌科（Bacteroidaceae）的丰度则呈下降趋势[13]。环纹背带线虫（Teladorsagia circumcincta）感染绵羊后可导致肠胃炎，引起绵羊的肠道菌群紊乱，主要表现为普氏菌（Prevotella）、卟啉单胞菌（Porphyromonas）和萨特氏菌（Sutterella）的丰度升高[17]。Walker等[18]研究发现，约氏疟原虫（Plasmodium yoelii）感染小鼠后可引起胃酸分泌减少和胃液pH值升高，并且会导致鼠伤寒沙门菌（Salmonella entericaserovar Typhimurium）等肠道病原菌的丰度升高。此外，小鼠感染多形螺旋线虫（Heligmosomoides polygyrus）后会引起氧化应激反应和T细胞介导的炎症反应，并导致肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和乳酸杆菌科（Lactobacillaceae）等的丰度升高[19]。此外，非工业化社会的人群在感染内阿米巴原虫（Entamoeba）后肠道菌群中的拟杆菌（Bacteroides）的丰度会发生显著变化，而感染芽囊原虫（Blastocystis）后肠道菌群中的瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）、共球菌属（Coprococcus）和丁酸弧菌属（Butyrivibrio）的丰度会发生明显变化[20-21]。

3 寄生虫与宿主免疫系统的相互作用

寄生虫感染可通过诱导宿主的巨噬细胞和嗜酸性粒细胞释放2型细胞因子引起2型免疫反应[22]。具体来说，寄生虫产生的多糖几丁质首先将信号传递给宿主的先天性免疫细胞，然后通过产生IL-25和IL-33激活2型天然淋巴细胞（type 2 innate lymphoid cells,ILC2s），随后引起杯状细胞和簇细胞的增殖来激活宿主的适应性免疫，最后通过杯状细胞分泌的黏液和粒细胞释放的中和蛋白等物质清除入侵的寄生虫[23]。三毛滴虫（Tritrichomonas foetus）、巴西日圆线虫（Nippostrongylus brasiliensis）和其他蠕虫等肠道寄生虫可通过产生琥珀酸等代谢产物激活宿主的簇细胞，从而引起宿主的2型免疫反应[24]。宿主体内被激活的簇细胞可以进一步激活ILC2s，从而形成免疫应答的信号回路抵御寄生虫的入侵[25]。Russler-Germain等[26]研究发现，野生型小鼠感染隐孢子虫（Cryptosporidium parvum）后并没有明显的症状，但是1型经典树突细胞缺陷的小鼠（conventional type 1 dendritic cell-deficient mice）感染隐孢子虫后可以发病。通常情况下，隐孢子虫感染可以诱导野生小鼠的肠道免疫系统的Th1细胞增殖并引起Th1免疫应答。但是，隐孢子虫感染1型经典树突细胞缺陷的小鼠后却可以导致CD4+T细胞向Th17细胞及Treg细胞分化，从而可以引起宿主的肠道炎症反应。

肠道上皮细胞产生的IL-27可特异性诱导CD8αα+CD4+上皮内淋巴细胞（intraepithelial lymphocyte，IEL）发生分化；经典树突细胞和髓系细胞产生的IL-27也可以促进T-bet+调节性T细胞（regulatory T cell）和IL-10的产生[27]。不同类型肠道免疫细胞产生的IL-27对于维持宿主肠道免疫稳态和抵抗刚地弓形虫（Toxoplasma gondii）感染有重要意义[28]。Chang等[29]研究发现肿瘤抑制因子p53对鼠三毛滴虫（Tritrichomonas muris）和巴西日圆线虫（N.brasiliensis）等寄生虫引起的感染有重要调节作用，p53可通过诱导簇细胞产生IL-25增强小鼠肠道的2型免疫应答。

寄生虫产生的虫卵和代谢产物（如几丁质等）还可以直接作用于宿主的肠道菌群，并且通过改变肠道pH值、影响肠道上皮的通透性和调节肠道黏液分泌等方式影响宿主肠道的免疫和消化功能[30-31]。多形螺旋线虫（H.polygyrus）、鼠鞭虫（Trichuris muris）和巴西日圆线虫（N.brasiliensis）等寄生虫除了可以通过分泌物或排泄物作用于宿主的免疫系统外，还可以通过调节肠道菌群影响宿主的肠道免疫功能[32-33]。Newbold等[34]研究了欧鸬鹚（Phalacrocorax aristotelis）的前胃、泄殖腔和粪便的样本，发现寄生虫感染造成的肠道菌群失调和胃肠道炎症与欧鸬鹚的免疫功能失衡有关。此外，肠道菌群还可以作用于宿主的远端免疫系统，并通过动态调节脾脏生发中心的大小和质量而影响宿主对疟原虫的易感性[35]。

4 寄生虫与肠道菌群对宿主炎症反应、营养状态和免疫性疾病的影响

寄生虫和肠道菌群的相互作用可以调节宿主的炎症反应和营养物质代谢，从而进一步影响宿主的哮喘、结肠炎、多发性硬化和1型糖尿病等免疫性疾病的发生和发展[36]。

蓝氏贾第鞭毛虫（Giardia lamblia）和凝聚性大肠杆菌（enteroaggregativeEscherichia coli,EAEC）混合感染可引起小鼠的蛋白质代谢紊乱，其中蓝氏贾第鞭毛虫感染扰乱了菌群-宿主对蛋白质水解的共同代谢，而凝聚性大肠杆菌则抑制了宿主髓系细胞的活化和能量代谢，因此，二者同时感染可加剧宿主的营养不良[37]。利用扭转毛圆线虫（Trichostrongylus retortaeformis）感染的兔子模型研究十二指肠菌群的多样性和丰度，发现寄生虫感染可显著影响十二指肠菌群的物种组成和宿主的免疫反应[38]。微小膜壳绦虫（Hymenolepis nana）和人免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus,HIV）混合感染不仅严重破坏宿主的免疫功能，还可以在淋巴结和肺组织中引发肿瘤[39]。

寄生虫与肠道菌群的相互作用不仅会导致宿主的营养不良和炎症反应，还会加剧一些免疫相关性疾病的进程[40]。研究表明，小鼠感染多形螺旋线虫（Heligmosomoides polygyrusbakeri）后可以通过改变肠道菌群增加短链脂肪酸（short chain fatty acid,SCFA）的产量,然后通过激活G蛋白偶联受体缓解过敏性哮喘[41]。有些寄生虫感染可以通过诱导宿主的2型免疫反应降低炎症性肠病的发病率[42]。长膜壳绦虫（Hymenolepis diminuta）感染小鼠后可以升高粪便中的乙酸盐和丁酸盐浓度，通过作用于游离脂肪酸受体2（free fatty-acid receptor-2,FFAR2）和IL-2之间的前馈信号环路来抑制结肠炎[43]。多发性硬化症患者感染美洲钩虫（Necator americanus）后可抑制肠道菌群α多样性，并且通过维持肠道菌群的稳定性来调节免疫功能[44]。细粒棘球绦虫（Echinococcus granulosus）幼虫产生的排泄分泌产物（excretory-secretory products,ESPs）可以改善高脂饮食导致的宿主肠道菌群紊乱，并进一步通过降低炎症反应来缓解认知功能损伤[45]。肠道多形螺旋线虫（Heligmosomoides polygyrus）产生的海藻糖可以增加宿主肠道菌群中瘤胃球菌属的丰度，然后通过诱导CD8+调节性T细胞治疗1型糖尿病[46]。寄生虫分泌产生的多种蛋白和小分子物质也可以保护肠道屏障和调节免疫平衡，并通过减少Th1/Th17免疫应答来降低宿主免疫性疾病的发病率[47-48]。

5 展望

微生物在宿主和环境间切换的双相生命周期很可能塑造了微生物-宿主关联的起源，微生物在其整个生命周期中的综合适性可能是驱动共生的一个关键[49-50]。随着第二代测序技术的不断进步，寄生虫感染对肠道菌群的物种多样性和群落结构的影响越来越受关注[51]。寄生虫感染对宿主的免疫系统功能和免疫性疾病的影响也与肠道菌群密切相关，通过调控肠道菌群防控寄生虫病已经成为新的研究热点，对于治疗免疫性疾病有借鉴意义。由于肠道菌群可以影响多种寄生虫的生存和感染结果，益生菌干预措施可以用来降低寄生虫感染的致病性[52]。通过研究寄生虫与肠道微生物之间的共生和竞争关系，对于研发靶向肠道菌群的驱虫产品有重要意义。