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人巨细胞病毒潜伏感染机制的研究进展

人巨细胞病毒潜伏感染机制的研究进展中南大学湘雅医学院病毒研究室李艺谭泽明综述罗敏华审校摘要人巨细胞病毒可通过原发感染或者潜伏感染再激活而广泛传播。基于对人巨细胞病毒ADl69株和Towne株基因测序的完成,以及人巨细胞病毒的基因功能研究及其相关动物模型如小鼠模型、猪模型、恒河猴模型等的研究,人巨细胞病毒感染的潜伏机制研究取得了一定进展。本文从人巨细胞病毒的感染机制、免疫应答和免疫逃避三方面对人巨细胞病毒潜伏感染机制的研究现状进行简要综述。

人巨细胞病毒(HCMV)属8.疱疹病毒科,在世界范围内广泛分布。它不仅是造成先天畸形的主要病原,也是免疫功能低下者,如器官移植受者和艾滋病(AIDS)患者等最重要的并发感染死亡原因。HCMV可编码多种蛋白质,从多个水平干扰宿主的免疫应答,也可调节HCMV—DNA的复制,影响细胞周期,致使HCMV可长期、持续地存在人体,造成潜伏感染。本文将从HCMV的感染与传播、宿主的免疫应答、HCMV的免疫逃避三方面介绍HCMV潜伏感染机制的研究现状。一、HCMV的感染与传播HCMV主要经由呼吸道、上消化道、泌尿生殖道或输液及器官移植等进行传播。免疫系统受抑制的病人,如AIDS病人、器官移植受者可因潜伏的HCMV被激活而呈活动陛感染。HCMV感染能经吞噬细胞在体内扩散,实验证实在清除中性粒细胞的小鼠中HCMV抗原的传递可受阻…1。同时内皮细胞也起着重要作用,因HCMV可通过gB与内皮生长因子(EGFR)受体结合进入宿主细胞怛J。这些细胞可以相互作用:受感染的单核/巨噬细胞不仅可以直接穿过血管壁播散到其他组织,同时也可以通过与相应的细胞受体结合,进而感染内皮细胞和成纤维细胞,或通过细胞融合而扩散到邻近组织。被感染的内皮细胞发生病变,脱落入血,大部分被清除;少量残留在毛细血管,游走穿过内皮层,感染更多的组织细胞。CMV可在多种类型细胞中增殖,如内皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞、肝细胞、神经细胞和神经胶质细胞,并在组织学上引起特征性的“鹰眼”样病变。HCMV感染细胞与吞噬细胞、内皮细胞相互作用,一方面可引起炎症反应,另一方面加速了HCMV感染的扩散。HCMV感染内皮细胞使许多黏附分子的表达上调,如细胞间黏附分子3l、细胞间黏附分子32、白细胞黏附分子31和血管黏附分子31,导致中性粒细胞、单核细胞和T细胞之问的黏附以及穿入内皮细胞的游走。同时内皮细胞和成纤维细胞等的细胞因子表达上调,可趋化中性粒细胞和单核/巨噬细胞,有利于复制的起始和HCMV的播散。例如白细胞介素8(IL.8)可以进一步促进白细胞穿过血.脑屏障。二、HCMV感染诱导的免疫应答(一)细胞免疫细胞免疫在控制病毒复制和清除病毒感染中起着重要作用。病毒蛋白被降解成不同肽段后,通过转运因子将其运输到内质网,与主要组织相容性复合物(MHC)一工类分子相互作用,形成肽段一MIC复合体,经由高尔基复合体运输到细胞表面,从而激活细胞毒性T淋巴细胞(CTL)。HCMV的ppl50(u硷2)、pp71(UL82)、pp28(UL99)、pp65(UL83)等可以引起CTL应答,其中pr,65是主要的靶抗原。在鼠模型中发现CD8+T细胞的成熟要依赖于CD4+T细胞的作用,但从肝和脾脏中清除其他MHC单一型(C57BL/10和CBA/CaH)并不需要CD4+T细胞和CD8+T细胞。自然杀伤(NK)细胞能识别和消灭缺乏MHC—1分子的细胞,使被感染的细胞裂解。选择性去除NK细胞的小鼠模型中HCMV感染的程度较正常小鼠要严重得多。NK细胞在不同类型的组织中引起的效应不同,如在肝细胞中是依赖7干扰素(IFN.7)途径,在脾脏中为依赖穿孔素途径。这提示NK细胞可以通过多条途径清除HCMV感染的细胞。(二)体液免疫HCMV至少有6种包膜糖蛋白,其中gB为体液免疫产物——中和抗体的主要靶物质。gB不仅免

7 万方数据疫原性良好,并且有着表达上的优势nJ。最近证实,HCIVIV感染时经由gB与EGFR结合进入细胞,因此尤为重要。另外病毒的包膜蛋白如pp28(UL99)、pp65(UL83)和ppl50(UL32)也能引发强而持久的抗原抗体反应,但不能作用于病毒表面,所以其保护性效应有限[3|。动物模型和临床研究证明,体液免疫对宿主有_二定的保护作用。在HEMV原发感染病人中,在早期便能检测到高水平针对HCMV一邸抗体者大多无明显临床表现;而HCMV—gB抗体阴性者临床表现为单核细胞增多症,提示感染HCMV后早期引起中和反应的强度决定了HCMV原发感染的严重程度。三、HCMV的免疫逃避作用HCMV通过一系列机制逃避宿主的免疫应答和调节自身基因的复制,从而导致潜伏感染或持续感染。(一)HCMV编码产物对MHC一工和MHC一1T类抗原呈递途径的影响改变MHC.工类抗原呈递过程是病毒免疫逃避的主要机制。HCMV通过表达多种蛋白质阻止MHC分子的组装过程,或阻止HCMV特异性T细胞抗原决定簇的呈递,以及与抗原呈递相关的转运过程,使MHC—I类分子滞留于内质网内,不能激活CTL,从而逃避细胞免疫应答。与免疫逃避相关的HCMV基因产物有以下几种。1.gp32/33(US3)US3在ADl69和Towne株的感染上都发挥着免疫逃避作用,它并没有株的特异性。US3与MHC—I的重链结合,令MHC—I滞留在内质网内,阻止其成熟,使HCMV感染的细胞不被CIZ识别而逃避免疫。US3在病毒感染早期表达,能编码3.5×103、17X103和22×103的蛋白质。三者表达水平不同,但都与病毒的增殖周期有关Hj。US3编码的22×103蛋白质半寿期很短,在感染后lh可检测到,6h左右数量便开始下降,是唯一能够使MHC—I滞留在内质网的rIE基因产物,因此它在HCMV感染的免疫逃避机制中尤为重要。它发挥作用的关键在于其内质网腔内的免疫球蛋白样结构域正确折叠,并锚定于内质网膜上。此外,跨膜区和胞质内的C端也影响US3蛋白与MHC—1分子的相互作用引5。但通过检测US3内质网结构域的二级和三级结构发现,US3并不像US2一样直接与MHC—1分子相互作用,说明US3与MHC.I作用的具体机制不同于US2l6|。US3编码的17×103蛋白质是一种分泌型蛋白。通过RNase的检测表明它在病毒感染时表达,并通过EGFP标记US3基因片段发现其定位于高尔基复合体内一J。它与22×103蛋白质高度相关,两者有134个共同氨基酸序列,其不同点在于c端的差异以及17×103蛋白质缺乏跨膜结构域,且不能使MHC一工分子滞留在内质网内降解。这提示C端的52个氨基酸和蛋白的跨膜段是22X103蛋白质滞留

MHC—工分子于内质网必需的1个结构域…8。此外,US3还可以影响MHC一11而发挥免疫逃避作用。它在内质网可以与MHC一Ⅱ∥j3复合体结合,减少它们与Ii链的交联。在表达US3的细胞中,iVIHC.Ⅱ类分子通常只从内质网移至高尔基复合体,但不能被有效地分拣至MHC1I类分子的区域化分

布部位,相当于没有实现真正意义上的靶向输送,从而使能与肽段有效结合的MHC一11表达减少。US3可与US2协同作用,阻止MHC—II介导的将内源性HCMV抗原呈递给CIM+T细胞,从而逃避CD4+T的识jjjjeg!。

2.9024(us2)和gp33(USll)US2从感染早期到晚期持续表达。US2主要编码一种24×103的内源性糖化酶Ⅱ抗性糖蛋白,它在内质网的结构域构型与免疫球蛋白相似。与US3编码的蛋白产物不同的是它可以直接与MHC.工的重链结合,使其从内质网转移到胞质中后降解,减弱与其相关的免疫反应。有研究表明,去除其尾段或改变尾段的结构并不会影响US2蛋白的功能【10J。US2介导的降解对表达HLA.A和l札A—G以及多数表达ⅧA—B基因的细胞敏感。单核/巨噬细胞系统和内皮细胞、神经胶质细胞等能够表达MHC.Ⅱ分子,并且可以向CD4+T淋巴细胞呈递抗原,而表达US2的细胞向CD4+T细胞抗原呈递的能力会减弱或遭破坏111J。研究表明US2编码的蛋白产物可以和MHC—11分子DRa链和DMa链结合,而后被蛋白酶降解。此外,当转染表达缺乏D邴链、保守结构域、DMp链的MHC—11分子DRa链和DMa链时,US2也可以导致DRa链和DMa链的降解112J。所以US2在MHC.1IDRa和8/Ii链或DM链和8链没有形成的情况下也可引发内质网部位的相关反应,表明US2可通过与MHC.工和MHC.11分子的广泛作用影响其免疫反应。USll与MHC.工作用的机制和US2有着相似之处,在阻止MHC.工的正常抗原呈递起着重要作用。但是US2与MHC.I类分子的重链结合后相对分子质量增加,形成被单克隆抗体W6/32识别的独特构

 万方数据型,而这种构型在USll表达的细胞中不能被检测到[10I。3.g#l(US6)HCMV—US6基因编码的糖蛋白gp21可以阻止肽段从胞质转运到内质网,并通过阻碍抗原加工相关转运体来防止肽段与MHC—I类分子的结合。有研究表明,仅gp21在内质网腔内的结构域就能发挥以上的作用。另外还发现gp21通过与ATP结合,阻断由肽段激活的ATP酶反应,使ATP水解受阻,从而阻碍NK细胞介导的杀细胞效应[13]。4.USl0USl0编码的糖蛋白可与MHC—I蛋白分子的重链结合,并延缓MHC—I从内质网转运的过程。不过并未发现USl0的这种作用对其他2种HC/VIV基因US2、US3编码的MHC—I结合蛋白有促进或阻滞的影响【14J。(二)HCMv对巨噬细胞作用的影响巨噬细胞在HCMV感染的传播和潜伏中起着重要作用。单核/巨噬细胞系统是HCMV重要的储存细胞和播散载体,它能够表达MHC—II类分子向CD4+T细胞呈递抗原,并能分泌许多细胞因子,其中肿瘤坏死因子a(,INF—a)可以诱导巨噬细胞和其他细胞处于抗病毒状态。研究发现MCMV的感染可以使TNF—a介导的NF.KB的核移位过程受阻。这些TNF—a介导的信号传导途径受抑制主要是由于TNFRl和TNFR2相关的mRNA表达减少,从而TNFRl和TNFR2的表达减少所导致。这可能是CMV逃避巨噬细胞因子作用的一条重要途径【15|。(三)HCMV对NK细胞作用的影响MHC一工可通过各条途径向NK细胞传递抑制信息,如HLA—E可以通过与CD94/NKG2A受体结合,从而抑制NK细胞介导的溶解作用。HCMV的gpUIA0与MHC—I有着相同的肽段,可使mA—E表达上调,令HCMV感染细胞免受NK细胞的攻击,这可能是HCMV逃避NK细胞免疫反应的机制之一[16]16。但UL40基因敲除后,NK细胞介导的溶解作用并没有显著下降,这说明由gpUL40肽段介导的HIA.E表达上调引起的免疫逃避并不足以保护被感染的细胞。US2-USll基因表达产物在感染后早期和晚期降低了MHC分子的同时,也使NK细胞介导的溶解作用增强,因此也有学者认为NK细胞的激活是靠US2一USll的一系列活动引起的㈣。此外,最近发现HCMV感染的细胞可引起ULl6结合蛋白(uIJ3P).1、ULBP.2的表达,并对NK细胞激活受体NKG2D即ULBP-1、ULBP-2、MHC—I相关B链的易感性增加,但ULl6编码的糖蛋白可以阻止UI_BP在细胞表面的表达,从而使HCMV感染的宿主细胞逃避NK细胞的清除【18J。(四)HCMV分泌趋化因子受体类似物HCMV通过产生趋化因子受体类似物而逃避细胞免疫,这可能与US27、US28、UL33和UL78这4个基因的产物相关。它们编码的产物为G蛋白偶联受体的类似物,通过隔绝趋化因子,阻止白细胞迁移到感染部位发挥功效。其中US28基因虽在组织培养中并不是病毒生长所必需的,但编码功能性8趋化因子的受体。HCMV感染使成纤维细胞的McP-1表达下调,并可以与巨噬细胞炎症蛋白(mierophageinflammationprotein,M口)一l、MIP—la、MIP-1[3、MCP一1和

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