综述 狂犬病病毒感染免疫反应研究进展*金宏丽1,2,王化磊2,齐瑛琳1,2,赵平森2,3,赵丽丽1,2,梁萌1,2,杨松涛2**,夏咸柱2**(1.吉林大学畜牧兽医学院,吉林长春130062;2.中国人民解放军军事医学科学院军事兽医研究所,吉林长春,130122;3.北京协和医学院医学实验动物研究所,北京100021)摘要 狂犬病病毒感染机体后可引起严重的脑炎,病死率几乎为100%。
暴露前预防免疫和及时的暴露后免疫可有效阻止脑炎的发生,一旦出现狂犬病临床症状后,几乎所有的治疗方法均无效。
病毒感染机体后,激发机体产生先天性和获得性免疫应答,而在病毒进入中枢神经系统前,机体产生的免疫应答不足可能是免疫保护失败的原因之一。
本文综述了机体对狂犬病病毒感染与疫苗免疫产生的免疫反应。
关键词 狂犬病病毒;免疫反应;免疫抑制;综述中图分类号 R373.9 文献标识码 A 文章编号 1673 5234(2011)08 0614 04[J our nal of Pathogen B iology.2011A ug;6(8):614-617.]The immune response to rabies virus infectionJIN H ong li1,2,WANG H ua lei2,QI Ying lin1,2,ZH AO Ping sen2,3,ZH AO Li li1,2,LIANG Meng1,2,YAN G Song tao2,XIA Xian zhu2 (1.College of A nimal Science and Veter inar y Medicine,J ilin Univ er sity,Changchun130062,China;2.I nstitute of M ilitar y Veter inar y M edicine,A cademy of M ilitar y M ed ical Sciences;3.I nstitute of L abo rator y A nimal Science,Chinese A cademy of M edical Sciences&Pek ing Union M ed ical Colleg e)Abstract Rabies vir us causes encephalit is in humans w ith a fata lity rate of almost100%.Encephalitis can be effect ively prev ented by pre ex po sur e vaccinatio n and pr ompt post ex po sur e vaccinatio n.H ow ever,almost all metho ds of treat ment are ineffect ive once the clinical sy mpto ms of rabies develop.Innate and adaptive immune responses are trigg ered oncethe body is infected with the pathog en.An inadequat e adaptive immune response trigg ered by the v irus,part icularly befo re the virus enters the CNS,may be one of the reasons fo r failed immunopro tection in humans.T his paper rev iews the immune r esponse to r abies infectio n and vaccinat ion.Key words Rabies virus;immune r espo nse;immunosuppr essio n;rev iew狂犬病病毒(rabies v ir us,RA BV)属于弹状病毒科狂犬病毒属,为单股负链不分节段的R NA病毒。
RA BV的基因组大小为12kb,可编码5种结构蛋白[1],依次为核蛋白(N)、磷蛋白(P)、基质蛋白(M)、糖蛋白(G)和RN A依赖的RN A聚合酶(L)。
RA BV具有高度嗜神经性,侵入感染部位的外周神经,逆轴突传输至背根神经节,此时此处可检测到病毒粒子。
病毒传播速度较快,通过足垫接种病毒感染小鼠,立即截肢或切断坐骨神经后,可阻断病毒传播,而感染数天后再用此方法将不能阻止病毒的传播。
人感染病毒后,潜伏期为数月甚至数年,其原因可能为病毒可在伤口附近的肌肉组织内持续的静止存在或以低量复制。
一旦病毒由外周神经轴突转运至脊髓,即以极快的速度上行至脑,此过程一般仅需数小时。
病毒侵入脑内后,即进行大量增殖并迅速扩散至全脑。
目前,一旦出现狂犬病临床症状,尚无有效的治疗方法,病人会在数天或数星期后死亡[2]。
1 RABV感染的免疫反应1.1 抗病毒作用的免疫反应 病毒侵入机体后,会诱导机体产生一系列的免疫应答过程,包括先天性免疫和获得性免疫反应。
宿主的先天性免疫是抵抗病毒感染的第一道防线,包括干扰素(inter fero n,IF N)、炎症反应的产生,巨噬细胞吞噬功能的增强等;获得性免疫包括特异性体液免疫和细胞免疫。
狂犬病暴露后不一定能发病,可能因为病毒没有成功引起感染,或虽引起感染但却被机体产生的免疫反应控制在早期阶段。
以上两种情况可研究的病例极少。
此外,免疫反应抵抗病毒感染机制中,RA BV中和抗体(vir us neutra lizing ant ibody,V NA)起重要作用,而大多数病人在出现临床症状后几天才能检测到抗体[3]或一直检测不到抗体[4]。
2004年,美国一女孩在感染蝙蝠RA BV后存活[5],在其治疗过程中主要采用了诱导昏迷及抗病毒药物,此治疗方法被称为M ilwaukee法,然而仅有2例病人采用此法获得成功,大多数病例均以失败告终[6,9]。
此小女孩在入院时即在其脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)中检测到了VN A,因此狂犬病病人CSF内的中和抗体可能是有利于病人存活的主要因素。
研究表明,R ABV实验室致弱毒株能激活机体的先天性免疫反应,尤其是IF N / 信号通路[10]。
RA BV实验室致弱毒株***基金项目 国家重点基础研究发展计划(No.2011CB504706);公益性行业(农业)科研专项(No.201103032)。
通讯作者 杨松涛,E mail:Yst610223@yah 夏咸柱,E mail:xia_xzh@ 作者简介 金宏丽(1987-),女,黑龙江七台河人,硕士研究生,主要从事狂犬病病毒致病机理与新型疫苗研究。
E mail:jin8616771@感染后,若干I FN介导的信号通路和细胞转录活化过程中所参与的基因均发生上调,主要包括干扰素信号通路基因(Stat1, 2, 3和Jak 2)和干扰素调节因子(IRF 1, 2, 7)。
此外,IFN / 诱导蛋白可能在抗病毒过程(如mRN A翻译抑制、RN A降解、RN A编辑和细胞毒性T细胞)中发挥作用[10]。
除IFN / 通路外,RA BV实验室致弱毒株可同时刺激其他先天性免疫分子的表达,如细胞因子[11]、趋化因子[12]、T L Rs[13]和补体成分等。
先天性免疫分子表达的增多,可进一步引起严重的炎症反应及中枢神经系统炎性细胞浸润。
细胞免疫和体液免疫是分别由T、B淋巴细胞介导的免疫反应。
RA BV实验室致弱株感染基因敲除小鼠实验表明,T、B 细胞基因敲除小鼠或B细胞基因敲除小鼠对病毒的敏感性增加,而CD8+T细胞基因敲除小鼠对病毒不敏感[14]。
此外,B 细胞敲除但有功能性CD4+T和CD8+T细胞的JH D小鼠,在感染RA BV实验室致弱毒株(CV S F3)后,尽管不能完全清除中枢神经系统(central ner vous system,CN S)中的病毒,但其存活时间明显延长。
因此,B淋巴细胞及T淋巴细胞在控制RA BV感染过程中均具有重要作用。
可从CN S清除病毒的正常小鼠CNS中存在B细胞(CD19)和 轻链mRN A s[15],并可检测到抗体,从CN S分离的B细胞经体外培养后能产生RA BV特异性抗体。
因此,CN S中的特异性抗体可能是由渗入的B淋巴细胞产生,而不是外周循环抗体渗入[16]。
1.2 增强病毒致病性的免疫反应 中枢神经系统病毒的清除主要依赖于CD8+T淋巴细胞介导的病毒感染神经细胞的损坏,因此必然会伴随出现一些病理变化。
与出现脑炎症状的小鼠不同,瘫痪小鼠机体内常产生高水平的特异性中和抗体[17],有时感染可被清除,表明这种损伤与能清除感染的免疫反应密切相关。
然而,抗病毒免疫反应一定程度上可对机体产生负面作用,包括单核细胞家族产生的自由基和CD8+T细胞介导的细胞毒作用。
此外,RA BV的N蛋白有超抗原作用,可活化T淋巴细胞,并刺激机体产生针对无关抗原的免疫反应[18],这不仅可加重炎症反应,还可诱导自身免疫脑脊髓炎的产生。
因此,如果免疫反应产生的不恰当(如V N A水平低或CD8+T淋巴细胞介导高水平的细胞免疫反应),或在感染广泛传播后才产生,免疫反应介导的CN S组织损伤会十分严重,此时是免疫反应而不是病毒本身引起机体死亡。
若干R ABV毒株可在体外多种细胞中复制[19],免疫细胞可被RA BV感染的证据表明,这些细胞可将病毒从神经支配弱的区域运输至神经支配强的区域,如转移至淋巴结,进而有利于RA BV向CN S的传播。
由此看来,病毒本身是免疫病理损伤的促进者,并因毒株特性不同而不同[20]。
不充足免疫动物通常比未免疫动物死的更快的 早死 现象同样支持了免疫应答可增加致病性的观点[21]。
R ABV感染后,免疫缺陷小鼠比正常小鼠存活时间长,表明免疫应答可加速RA BV感染动物的死亡。
此外,感染R ABV的免疫缺陷小鼠注射免疫血清后,同样加速其发病与死亡,表明抗病毒免疫血清可增加病毒致病性。
因此,免疫效应物产生情况,病毒在CN S内浸润、复制和传播情况,以及抗病毒免疫反应活化所需时间等因素共同决定了免疫介导的CNS损伤程度。
因此不难理解RA BV感染动物存活后,常伴有严重的神经损伤后遗症,这主要是因清除CN S中的病毒所致。
2 疫苗接种的免疫反应疫苗在狂犬病暴露前免疫或暴露后紧急治疗中发挥重要作用。
Pasteur首次在1885年研制出神经组织疫苗并应用于狂犬病的暴露后治疗,但此类疫苗中含有大量的髓磷脂碱性蛋白,在一些病例中可引起致命性脑炎。