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疥疮疫苗：目前现状和面临的挑战

生物制品圈 · 公众号 · 生物 · 2024-10-13 00:02

正文

摘要:疥疮是由掘洞螨Sarcoptes scabiei引起的一种瘙痒性皮肤病。在其生命周期中，雌螨侵入角质层并创建隧道，它们在其中居住、移动、进食、排泄粪便并产卵。全球每年估计有超过2亿人受到疥疮的影响。目前，使用杀疥螨剂是治疗疥疮唯一获批的方法。然而，已观察到疥疮螨对常用的杀疥螨剂如氯菊酯和伊维菌素产生抗性。因此，开发疥疮疫苗，无论是作为预防措施还是治疗方法，对于控制这类被忽视的疾病至关重要。由于宿主可以进化出能够防止疥疮螨再感染的保护性免疫反应，疫苗开发在理论上是可能的。本综述旨在提供对当前疥疮控制措施所面临的持续挑战的全面概述。它还探索了疥疮疫苗开发的有前景的道路，强调了研究的当前状态以及需要解决的挑战，以开发新的和创新的措施，用于治疗和预防疥疮感染。

1.背景

疥疮是由一种名为Sarcoptes scabiei（S. scabiei）的掘洞螨引起的瘙痒性皮肤病。它现在已被列入世界卫生组织2021-2030年被忽视的热带疾病路线图。全球估计任何时候都有超过2亿人受到影响，每年累计有超过4亿人受到影响（WHO 2024）。虽然疥疮可以影响任何年龄的个体，但在低资源地区的儿童和老年人中尤为普遍。尽管疥疮在热带国家更常见，但由于直接个人接触增加和螨的生存率提高，它也可以在寒冷天气的其他地区发生。疥疮更有可能在拥挤的环境中传播，并不一定是由不良卫生习惯引起的。这就是为什么它在监狱、军营和寄宿学校等地方很常见。

Sarcoptes scabiei在其生命周期中经历了五个发育阶段，包括卵、幼虫、前若虫、后若虫和成虫。成年疥疮螨具有特征性的龟形身体，前部有颚体，后部有躯体。颚体是围绕口开的头状结构，而躯体是螨的椭圆形身体，腹面肥胖，背拱，有四对腿从其腹面伸出。躯体的背表面不光滑，因为它显示了横向排列的脊、鳞片、刚毛和刺（图1）。

图 1 疥疮螨的活动阶段的显微镜下外观（×100）

在其寿命（4-6周）期间，受精的雌螨在角质层形成的隧道内产卵。孵化后，释放的幼虫挖掘新的囊状隧道，并在宿主身体的表面游荡直到成熟。继发性细菌感染可能导致严重的健康问题，如败血症、肾小球肾炎和风湿热。因此，许多国家已将疥疮视为需要有效干预的公共卫生问题。

2.免疫与疥疮螨之间的错综复杂之舞

对疥疮螨的免疫反应涉及不同免疫系统组分之间的协调反应，如自然杀伤细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞、淋巴细胞、抗体、补体系统和不同的细胞因子。尽管这些组分的确切角色和理想平衡以实现完全保护尚未完全理解，但现在已确立，疾病的临床严重程度取决于相关的细胞和体液免疫反应的类型和幅度。

通常有两种主要形式的疥疮：普通疥疮（OS）和结痂性疥疮（CS）。普通疥疮的特征是保护性局部免疫反应，主要由CD4+ T淋巴细胞和T辅助1型（Th1）细胞因子谱系主导，包括干扰素-γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白介素-2（IL-2），而CS的免疫反应是非保护性的，主要由CD8+ T淋巴细胞和Th2细胞因子谱系主导，包括IL-4、IL-5和IL-13。Th17细胞是T细胞的一个关键亚群，通过在炎症部位招募和激活中性粒细胞，以及刺激内皮细胞、角质形成细胞和成纤维细胞产生IL-1、IL-6和TNF-α等炎症细胞因子，有助于CS的局部免疫反应。它们在CS中的作用得到了IL-17和IL-23高水平的支持。

调节性T淋巴细胞（Treg）可能通过分泌IL-10和抑制促炎细胞因子（如TNF-α、IFN-γ和IL-2）来抑制对螨的炎症反应，从而对抗Sarcoptes scabies螨的免疫反应。这可能部分解释了由S. scabiei引起的初次感染的潜伏期。此外，Treg细胞的活性与疥疮病变的严重程度之间存在负相关。这就是为什么在CS病例中，皮肤病理学严重，IL-10的产生显著减少，导致Th17细胞的扩张和涉及Treg/Th17细胞的功能障碍免疫反应。

据报道，Sarcoptes scabiei螨可以触发强烈的抗体介导的免疫反应，特别是在结痂形式的疥疮病例中，与普通形式相比，其抗原特异性IgG和IgE的水平极高。这种差异可以归因于CS中高水平的IL-4和IL-13，它们在B细胞类别转换和IgE和IgG4共表达的诱导中发挥关键作用。然而，抗体介导的免疫反应的时机及其在建立保护性免疫中的相对重要性仍然定义不清。

疥疮螨已经发展出多种逃避策略，以躲避宿主的免疫反应，使宿主难以抵抗螨虫。活疥疮螨诱导皮肤成纤维细胞和角质形成细胞（皮肤中的主要细胞类型）释放抗炎细胞因子白介素-1受体拮抗剂（IL-1ra）。该细胞因子与存在于多种细胞（包括T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、巨噬细胞和中性粒细胞）上的IL-1受体结合，从而抑制促炎细胞因子IL-1的活性。这使得螨虫能够在宿主的皮肤上生存，而不受免疫机制的损害。

还有报道称，疥疮螨提取物刺激人类调节性T细胞产生IL-10，这是一种强效的抗炎细胞因子。IL-10减少促炎细胞因子的释放以及抗原呈递细胞上MHC-II分子的表达，从而抑制或减少MHC-II-抗原复合物与T细胞受体之间的相互作用，这对于B细胞的激活和分化为抗体分泌的浆细胞是必要的。此外，接触活疥疮螨及其提取物已被报道可增加人类皮肤等效物和正常人类表皮角质形成细胞及真皮成纤维细胞的血管内皮生长因子的产生。这种生长因子可能促进血管生成和液体（血浆）向螨虫口器周围的隧道区域的流入，为螨虫提供来自本来干燥的角质层的必要水分和营养。

已知Sarcoptes scabiei利用肠道丝氨酸蛋白酶抑制剂附着于许多参与补体激活途径的血浆蛋白，从而阻断人类补体系统的经典、替代和凝集素途径。由于螨虫以血浆为食，抑制宿主的补体系统保护其肠道免受补体系统介导的损害。总体而言，螨虫与宿主免疫机制之间复杂的相互作用突显了寄生虫与宿主之间复杂的军备竞赛。理解这些机制对于开发有效的策略以对抗螨虫感染及相关皮肤病至关重要。

3.重新思考疥疮控制的时机：为什么疫苗应该是我们的首要任务？

3.1.关于诊断的挑战

目前，临床症状和皮肤刮片的显微评估用于疥疮的诊断，尽管经验表明这些传统方法的敏感性低于50%。由于可见病变常常被湿疹或脓疱病掩盖，或者表现为非典型，因此可能很难检测到。此外，疾病可以表现出不同的临床形式，包括经典疥疮、结痂性疥疮、结节性疥疮、水疱性疥疮、隐匿性疥疮和动物疥疮。这些形式很容易与其他皮肤病如湿疹、过敏性皮炎甚至昆虫叮咬混淆。

与其他疥疮患者的典型接触史、夜间加重的瘙痒以及炎性丘疹的分布都可以用于做出推测性诊断。推测性治疗有时用于诊断疥疮，但其可靠性不确定，因为对治疗的良好反应并不能明确确认疥疮，因为其他皮肤病也可能自发改善。相反，缺乏对治疗的反应并不一定排除疥疮，特别是在治疗抗药性螨虫的情况下。

虽然通过识别来自皮肤病变的刮片中的螨虫、卵、卵壳碎片或螨虫粪便颗粒可以获得疥疮的确诊，但由于在经典疥疮病例中螨虫数量有限，这种方法的敏感性较低。诊断的准确性还可能受到皮肤病变的临床表现（未抓挠的病变更有用）、取样部位的数量以及采样人员的专业知识等因素的影响。阴性测试结果并不一定排除疥疮，尤其是在未从活动隧道进行刮取的情况下。

如果在组织病理学评估中发现螨虫或其部分，皮肤活检也可以确认疥疮的诊断。然而，检测螨虫可能很困难，即使专家的阴性测试也不能排除疥疮，因为选择合适的取样部位至关重要。皮肤活检是一种侵入性程序，且耗时（可能需要2-7天才能获得结果）。在许多情况下，组织学表现是非特异性的，通常显示出延迟超敏反应，伴有浅表和深层的血管周围炎性嗜酸性和单核细胞浸润、乳头水肿和表皮水肿。因此，它不作为常规检测疥疮的测试，而是保留用于确认具有挑战性或非典型病例。

尽管皮肤镜在诊断疥疮中可能有帮助，但也存在一些限制，特别是对于经验不足的操作者。一大缺点是低放大率可能使得难以区分疥疮的皮肤镜征象和抓挠、结痂、出血或微小污垢颗粒造成的伪影。此外，低放大率不允许检测卵和粪便，这些有时是唯一的诊断标志。此外，疥疮的皮肤镜征象在深色皮肤上几乎不可见，限制了皮肤镜在许多国家的有效性，以及在多毛部位，皮肤的清晰可视化可能受到限制。最后，在生殖器等敏感区域使用手持皮肤镜可能会给患者和医疗提供者带来不适。

为疥疮开发诊断性血清学血液检测是复杂的，因为存在与无处不在的家尘螨（如Dermatophagoides farinae、Dermatophagoides pteronyssinus和Euroglyphus maynei）的抗原共同致敏或交叉反应的问题。据报道，家尘螨能产生超过25种抗原蛋白，其中许多与疥疮螨的抗原发生交叉反应，如Chan等人（2015）所报道的。在Arlian等人进行的一项研究中，对91名普通疥疮患者的血清中存在的疥疮螨特异性抗体进行分析，除了一名患者外，所有患者都显示出对所有三种家尘螨提取物的循环Ig、IgG和/或IgM，并且没有疥疮患者仅对疥疮螨有抗体。由于通常有相当比例的人对无处不在的家尘螨过敏，因此，识别一组有限且定义明确的疥疮蛋白（或蛋白片段），它们不与家尘螨蛋白上的交叉反应表位共享，对于开发具有特异性和敏感性的诊断测试至关重要。为了实现这一目标，需要对疥疮螨进行详细和全面的蛋白质组和基因组分析。

其他较新的诊断测试，如聚合酶链反应或等温扩增技术正在探索中；然而，这些测试尚未广泛可用或确定。到目前为止，疥疮的诊断在很大程度上依赖于高度怀疑、仔细检查、利用各种诊断工具以及咨询有经验的皮肤科医生。

3.2.关于治疗的挑战

疥疮的治疗应包括药物消除螨虫、防止感染传播给接触者和管理可能出现的任何并发症（例如，继发细菌感染）。从理论上讲，由于它们在其生命周期中没有自由生活阶段或中间宿主，因此可以使用单一疗法有效针对Sarcoptes scabiei螨。然而，目前大多数可用的杀疥螨剂不杀卵，允许生命周期继续并可能恶化感染。此外，表皮细胞生长将卵从真皮宿主防御系统和/或从真皮扩散的系统性杀螨剂移开，使得杀死螨虫变得困难。

除非给定的非杀卵杀疥螨剂具有跨越螨整个周期的长半衰期，或者在适当的时间给予多剂，否则卵和新孵化的幼虫将不会受到影响，允许感染进展。因此，迫切需要新的杀疥螨剂，特别是那些能够杀死疥疮螨所有发育阶段的药物。这些药物的可用性将改善控制策略并降低疥疮复发率。

目前，人类疥疮的治疗选择很少。由于其低成本，传统的广谱药物，如氯菊酯和伊维菌素（IVR），仍然被广泛使用。目前，伊维菌素是唯一用于人类使用的口服杀疥螨剂，主要用于治疗结痂性疥疮。不幸的是，伊维菌素在皮肤中的半衰期很短，通常需要多剂才能有效管理疥疮。此外，它不适用于15公斤以下的婴儿和儿童。此外，其对孕妇的安全性仍然不确定，因此建议在怀孕期间避免使用。在这种情况下，应考虑使用局部杀疥螨剂作为首选选项。IVR的另一个持续问题是，尽管给予多剂，仍有治疗失败的证据，以及体外抗性。因此，不推荐IVR单药治疗结痂性疥疮。建议在这种情况下使用IVR与局部杀螨剂如氯菊酯和角质溶解补充剂的组合。

尽管有多种局部杀螨剂可用于治疗人类疥疮（例如，5%氯菊酯霜、10-25%苄氯菊酯洗剂或乳膏、10%克罗他米通霜和沉淀硫磺霜或洗剂），但它们必须全身涂抹，特别注意某些区域，如头皮、腹股沟、指间空间、指甲和耳后。此外，通常指示重复应用以有效管理疥疮。这种方法是累人的、耗时的，大多数患者不首选。因此，尤其是在疥疮爆发期间进行大规模药物管理时，这并不理想。此外，已报道对各种局部杀疥螨剂，包括氯菊酯、林丹和克罗他米通的抗性。分子工具的使用可以帮助及早准确地识别药物抗性，以及检测与抗性相关的遗传变化。

与人类的情况相反，杀螨剂很少，用于治疗家畜和宠物动物的螨病的杀螨剂更多。此外，人类使用的绝大多数药物都来自兽医武器库。人类和动物疥疮治疗可用性之间的明显差距主要是由于宠物和家畜健康部门是公司比被忽视的热带疾病部门更有利可图的市场。最近，家畜（特别是猫和狗）的螨病治疗已转向莫西克丁和新的异噁唑啉家族，这是一个包括afoxolaner、furalaner、sarolaner和lotilaner在内的新型杀螨剂类别，由于其记录的安全性、有效性和对动物的长期保护。因此，这些药物可能是人类疥疮研究的一个有希望的目标。

4.疥疮疫苗之谜：我们最终能摆脱瘙痒吗？

如前所述，到目前为止，使用杀疥螨剂是治疗疥疮的唯一获批方法，已经观察到疥疮螨对常用的杀疥螨剂如氯菊酯和伊维菌素产生了抗性。因此，开发疥疮疫苗，无论是作为预防措施还是治疗方法，对于控制这类被忽视的疾病至关重要。由于宿主可以进化出针对疥疮螨的保护性免疫反应，疫苗开发在理论上是可能的。

不幸的是，由于疥疮中宿主-寄生虫相互作用的复杂性、缺乏关于宿主使用的保护性免疫机制的充分知识，以及寄生虫编码的蛋白质种类繁多，这使得识别能够诱导保护性免疫的蛋白质变得具有挑战性，因此直到现在还没有可用的获批的有效疥疮疫苗。设计和开发针对Sarcoptes scabiei螨的成功的疫苗目前是广泛研究的主题。

已经进行了各种研究来开发针对疥疮螨的疫苗，包括全身提取物疫苗、DNA疫苗和重组蛋白疫苗。对于像Sarcoptes scabiei这样的复杂寄生虫，用疥疮螨的总提取物进行免疫会比重组蛋白更有利，因为疫苗中展示了所有原生于螨虫的结构和免疫原性特征。然而，直到现在，螨虫的体外培养还不可行，使得以所需的数量提供原生蛋白质变得具有挑战性。因此，重组蛋白亚单位疫苗是容易获得的候选疫苗，用于测试螨虫各种免疫优势抗原的保护潜力。

几丁质酶样蛋白（CLPs）和丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpins）被报道参与了螨虫的多种基本生理功能，并且也参与了宿主-寄生虫相互作用。在最近一项关于癞皮病兔的研究中，Shen等人报告说，用重组S. scabiei几丁质酶样蛋白5（rSs-CLP5）免疫，诱导了保护性免疫反应，证据是高水平的特异性抗体和减少的螨虫负担。在另一项关于癞皮病兔的研究中，Shen等人使用rSs-CLP5和rSs-CLP12的混合物进行免疫。有趣的是，作者报告说，兔子的免疫保护率和螨虫减少率提高了，并得出结论，不同候选疫苗分子的组合可以增强疫苗提供的免疫保护水平。同样，Shen等人使用三种重组疫苗候选分子的混合物，rSsCLP5、rSsCLP12和rSs serpin，对癞皮病兔进行免疫，并报告说保护率高于rSsCLP5和rSsCLP12联合使用的效果。

令人惊讶的是，Casais等人报告说，当使用两种重组抗原Ssλ15和Ssλ20∆B3的混合物对癞皮病兔进行免疫时，并没有诱导出显著的保护反应，尽管在疫苗接种后注意到了高水平的抗体。相反，免疫兔子表现出更高的病变评分，表明疫苗诱导的加剧的免疫反应与这些病变的发病机制共享。疫苗接种缺乏保护可能与候选重组蛋白产生的特定抗体的类型和水平有关。不同的重组疫苗可以诱导不同水平的保护性抗体，其中一些在提供免疫保护方面是有效的，而其他则不是。Shen等人建议，保护反应可能与免疫后产生的特异性IgE抗体的水平有关。此外，IgG和IgE的协调对于实现这种保护反应至关重要。因此，用特定S. scabiei重组蛋白分数免疫的宿主，如果只诱导高水平的特异性IgG抗体而不诱导特异性IgE，通常无法引起对疥疮螨的保护反应。同样，用rSsCLP5和rSsCLP12的混合物对兔子进行免疫，诱导了高水平的IgG和IgE抗体，并随后对疥疮螨产生了保护反应。

多表位肽疫苗是诱导特定免疫反应的另一个有吸引力的选择，它具有成本效益，易于合成和使用，抗原诱导的过敏性休克的风险最小。由于单独的肽本身在刺激免疫反应方面不是很有效，因此通常添加佐剂以增强其免疫原性。GPGPG链接子常用于呈现表位给免疫系统并增强有效的免疫处理。此外，它们保持表位分开，不允许它们折叠。

副肌球蛋白是一种仅在无脊椎动物肌肉中发现的结构蛋白，参与免疫调节，是另一个有希望的疫苗候选。Naz等人利用免疫信息学工具开发了一种针对疥疮的疫苗设计计算协议，其中使用了S. scabiei var. hominis的副肌球蛋白氨基酸序列来设计一种多表位肽疫苗，该疫苗具有不同长度的表位，用于潜在的B细胞和T细胞受体激活。该疫苗还包括β-防御素-3佐剂。然而，需要额外的体外和体内研究来验证并进一步探索这种计算疫苗模型。

值得注意的是，Shen等人在癞皮病兔上使用了一种多表位疫苗，该疫苗包含一个重组融合蛋白，该融合蛋白包含Ss-serpin、Ss-CLP5和Ss-CLP12三种蛋白的表位。不幸的是，报告的保护性免疫反应远低于用三种重组疫苗候选分子混合物免疫的兔子。作者强调了为多表位疫苗选择正确的佐剂以有效触发针对S. scabiei的保护性免疫反应的重要性。他们还强调了筛选疫苗候选分子、优化疫苗以及确定融合蛋白的适当免疫剂量以增强疥疮疫苗有效性的重要性。

5.结论

虽然现有的杀疥螨剂治疗方法提供了缓解，但这些方法的局限性突出了对疥疮疫苗的迫切需求。针对疥疮疫苗的持续研究为未来描绘了一个充满希望的图景。科学家们正在积极探索潜在的抗原和传递方法，并克服与大规模螨虫培养和动物模型相关的挑战。动物研究已经在进行中，这是向可用疫苗迈出的关键一步。

研究人员、公共卫生机构和资助机构之间的全球合作对于确保成功开发、实施和在所有地区公平获取疫苗至关重要。随着研究的持续和国际合作，疥疮疫苗有潜力彻底改变疥疮控制策略，使我们走向一个瘙痒敌人成为过去的遗迹的未来。

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