适应性免疫在丙型肝炎病毒持续感染中的作用

《适应性免疫在丙型肝炎病毒持续感染中的作用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《适应性免疫在丙型肝炎病毒持续感染中的作用（12页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、适应性免疫在丙型肝炎病毒持续感染中的作用【关键词】 丙型肝炎病毒 适应性免疫 细胞免疫反应 体液免疫反应 逃逸突变 丙型肝炎病毒（hepatitis C virus, HCV）是一种黄病毒属的单股正链嗜肝RNA病毒, 是引起慢性肝病的主要病原体。机体在抗HCV感染免疫过程中, 固有免疫（innate immunity）与适应性免疫（adaptive immunity）相互依赖, 互相协作。固有免疫通过诱生各类干扰素、激活NK细胞, 在病毒感染早期限制病毒迅速繁殖与扩散, 并经内源性和外源性途径启动适应性免疫应答, 但很难将病毒从体内彻底清除。适应性免疫, 包括特异性体液免疫应答和特异性细胞免疫

2、应答, 在抗病毒感染过程中发挥更重要作用, 是最终清除HCV的主要因素。然而, 由于病毒生物学特点和宿主免疫功能等多方面因素, 适应性免疫往往难以有效地清除病毒, 致使约50%85% HCV感染者发展为慢性肝炎, 严重危害人类健康, 已成为全球性、严峻的公共卫生问题1。阐明适应性免疫在控制HCV感染过程中的作用及HCV持续感染的可能机制将为预防和控制丙型肝炎提供科学依据。1 体液免疫应答在HCV抗感染免疫中的作用 HCV感染可诱导体液和细胞免疫应答, B细胞抗原表位位于HCV包膜蛋白和核衣壳蛋白, 在接受Th2分泌的细胞因子（如IL4, IL6, IL13等）和第二信号后转化为浆细胞, 诱导中

3、和抗体的产生, 阻止病毒的吸附和进入。然而, 体液免疫尤其中和抗体在阻断HCV感染和免疫清除中的作用, 长期以来由于缺乏简易有效的检测和评价手段, 以及人们对抗HCV细胞免疫的偏爱而所知甚少, 有限的实验结果之间也彼此相左。有研究表明, 用真核载体表达的重组膜蛋白免疫黑猩猩, 可以保护动物免受同株病毒的攻击, 然而对异株病毒攻击却没有明显的保护作用。而且, HCV急性感染后的特异性抗体反应出现较晚, 甚至在感染后的2 m4 m都无法检测到。即便出现循环抗体, 检测到中和性抗体滴度低且寿命很短, 在HCV自限清除后, 抗体的滴度减弱甚至消失, 并不能保护机体免受相同病毒株的再次感染2。此外, P

4、ost等3报道, 部分自限性感染者的急性恢复与病毒清除可在未生成抗HCV抗体也未发生血清学转化的情况下由细胞免疫完成。至此, 中和抗体在HCV感染过程中的保护作用似乎非常有限。随后的研究发现, 在HCV编码的诸多抗原蛋白质中, 与机体保护性免疫关系最密切的中和抗原, 恰恰位于变异最大的高变区1（HRV1）。由于HRV1变异频率较高, 当机体针对新表位产生应答时, 使机体对原HVR1克隆产生的抗体失去对新表位的识别和有效中和, 不能有效地清除病毒准种或其他型别病毒株的感染4。HVR1还可以模拟免疫球蛋白IgG可变区结构, 伪装成宿主自身抗原, 从而达到逃逸体液免疫应答的目的。 与上述研究结果相反

5、, 在一项对于猿猴实验性HCV持续性感染的实验中, 却没有发现HVR1位点的突变, 缺失HVR1的重组HCV病毒也同样具有感染性, 虽然其毒力明显减弱而且是自限性的5。进一步研究还发现, 慢性HCV患者体内HVR1的变异速率明显低于急性HCV感染者, 在免疫功能较低的患者中HVR1的变异率也较低。这些研究结果使研究者们开始重新评价HVR1在介导体液免疫中的作用。令人振奋的是, 即便患者HVR1高变, 其部分位置的氨基酸残基仍具有一定的保守性, 具有相似保守性特征的HVR1之间还存在明显的交叉抗原性6。除HVR1之外, HCV包膜蛋白上还存在其他多个中和表位, 这些表位大多位于受体结合区等比较保

6、守的部位。对这些保守性中和表位进行研究意义重大, 可能为诱导交叉反应性的、 能抵抗不同毒株的中和抗体带来希冀。 从目前有限的数据来看, 中和抗体在HCV清除中可能并不起主要作用, 但很难给出合理的解释, 可能与B细胞表位突变和免疫选择压力有关, 也可能是HCV利用自身分子损坏了固有免疫, 延缓了中和抗体的产生7。对这些机制进行更深入的研究, 无疑有助于我们公正地认识中和抗体在免疫清除中的作用, 不应一贯地认为特异性抗体中和无能, 毕竟对一个好的、完全有效的HCV疫苗来说, 广谱交叉保护性中和抗体不可或缺。而且, 在了解抗体中和作用的同时, 我们还应该对抗体中和作用之外的功能进行探索。Netsk

7、i 等8研究发现, 特异性抗体除中和病毒颗粒外, 还有锚定补体（fix complement）、调理吞噬（opsonize particles for phagocytosis）、增强抗原提呈与清除（enhance clearance and antigen presentation）等功能。探明中和抗体在控制HCV感染中的具体作用, 将为合理设计疫苗, 诱导早期、 持久、 广泛的机体免疫提供理论基础, 同时也为预防和控制其他逆转录病毒（如HIV）感染提供有益启示。2 细胞免疫应答在HCV持续感染中的作用 由于体液免疫不能清除进入细胞的病毒, 细胞免疫在抗HCV感染中可能起主要作用。然而事实上

8、, HCV常能逃逸机体的免疫识别, 致使超过80%的急性感染者不能清除HCV。迄今, 细胞免疫失效的免疫学和病毒学基础尚未阐明, 可能与病毒逃逸突变和破坏宿主细胞的免疫能力有关。2.1 病毒逃逸性突变HCV RNA编码的RNA聚合酶缺乏核酸外切酶校正功能, 致使病毒复制的忠实性低, 易发生“错误倾向”的复制, 使HCV基因组具有高度异质性, HCV序列变异伴随的T细胞识别表位的改变可能会起到易化持续性感染的作用。业已证实, 病毒氨基酸置换可以抑制CD4+和CD8+T细胞的识别。Erickson等9动态研究黑猩猩急性感染模型T细胞与病毒在感染早期的相互作用, 结果3只黑猩猩发展为慢性感染, 并在

9、感染开始的16 周以内发现了病毒的多表位变异, 变异的表位可以拮抗迅速出现的特异性CTL反应。研究还发现, 慢性丙肝患者的Th表位也存在或多或少的变异, 变异的表位失去刺激T细胞增殖分化的能力, 与CTL表位不同, Th表位的变异可直接导致该表位丧失对特异性细胞和体液免疫的辅助和调节作用, 其机制可能是通过拮抗T细胞受体（TCR）, 抑制信号转导, 从而使HCV得以逃逸宿主的免疫监视10。然而, 是病毒逃逸突变造就了持续感染, 还是逃逸突变是持续感染压力下的自然选择, 目前还不清楚。逃逸突变似乎不能完全解释病毒的持续感染, 可能还有其他机制在HCV持续感染中发挥重要作用, 我们还需要进行更深入

10、的研究。2.2 T细胞耗竭近年来, 运用特异性的酶联免疫斑点试验（Elispot）方法观察CD4+和CD8+T细胞介导的免疫反应, 动态观察发现, 随着感染的持续, 初期强大的HCV特异性CD4+和CD8+T细胞应答均消弱, 取而代之的则是血清HCV RNA的再现。但是, T细胞的这种耗竭并非完全意义上的彻底消失, 而是伴随IL2和IFN的分泌减少、增殖分化障碍、细胞毒作用降低的“部分”耗竭（partial exhausted）, 在加入病毒特异性抗原和IL2后, 处于耗竭状态的CD8+T细胞可以恢复至“健康状态”11。 T细胞耗竭的机制目前有3种解释7: HCV感染破坏了树突状细胞（DC）和

11、巨噬细胞的抗原提呈功能, 抗原难以活化T细胞。与此相反, 有些详细评价慢性HCV感染者DC的表型和功能的研究, 并未发现DC的功能障碍; T细胞被病毒过量的逃逸突变性表位俘获, 阻止T细胞的激活; 缺乏共刺激分子及CD4+Th的辅助而增殖分化障碍。总之, T细胞耗竭可能与病毒持续感染有关, 多种不同的机制有待进一步证实。2.3 CD4+Th细胞失能CD4+辅助性T细胞（CD4+Th）, 根据其分泌的细胞因子, 可分为Th1和Th2两大类。Th1具有直接杀伤病毒感染的靶细胞和通过分泌TNF促进Tc前体细胞分化Tc1发挥细胞毒作用；Th2主要通过分泌细胞因子（如IL4、 IL10等）辅助B细胞分泌

12、抗体, 激发体液免疫应答。因此CD4+Th细胞在抗病毒免疫反应中起重要作用。在早期激发强烈Th 免疫反应的患者, 病毒检查阴转后, 若Th 免疫反应下降, 病毒血症又可复发。如缺乏持续性的CD4+T细胞的辅助, CD8+T细胞的增殖分化能力明显降低, 所识别的MHCI限制性表位抗原也将不断发生变异, 可抑制CTL的活性12。HCV特异性免疫反应的测定表明, HCV感染者的CD4+Th失去辅助效能, 难以对抗体的产生、 CTLs的激活和增生进行调控11。诱导广度的CD4+Th反应可能是解决HCV持续感染的重要途径。2.4 CD4+CD25+Treg细胞调节障碍天然产生的CD4+CD25+Treg

13、通过分泌IL4, IL10和转化生长因子（TGF）抑制效应性T淋巴细胞的功能来维持机体的自身耐受。Bolttler等13通过缺失研究和共培养实验发现, CD4+CD25+Treg细胞以剂量依赖性的方式抑制HCV特异性CD8+T淋巴细胞的增殖和IFN及穿孔素的产生。而且, 这种抑制作用只需细胞与细胞间直接接触, 不依赖于IL10和TGF。大家知道, 一个低表达、 表型不成熟的特异性CD8+T细胞难以对不同毒株的抗原产生应答！Fields等14的研究结果显示, 在Th1/Th2的辅助下, 体内B细胞在过继转移后的第8天开始分泌抗体, 当有CD4+CD25+Treg存在时, Th细胞的活化及定位不受

14、影响, 而抗体的生成受到明显抑制。耗竭CD4+CD25+Treg能促进HCV特异性T细胞的增生活化, 而且CD4+CD25+Treg的数量与HCV RNA的滴度呈正相关, 与肝脏炎症程度呈反相关。相反, 在丙型肝炎康复者与健康献血者中, CD4+CD25+Treg的抑制活性明显降低。这一现象提示, CD4+CD25+Treg细胞可能促进了HCV感染的持续化。3 肝脏自身微环境与HCV感染的持续化 HCV侵入人体后, 主要引起肝组织的免疫损害, 表现出很强的嗜肝性。尽管肝内富含T细胞、 NK细胞、 B细胞, 具有激发固有免疫和适应性免疫的先决条件, 但对肝内感染细胞的清除还是依赖于外周T细胞,

15、而肝内T细胞往往表现为功能性沉默7（functional silence）。功能性T细胞研究和肝活检分子生物学分析证实, 肝内HCV特异性T细胞应答与肝脏病变的严重程度呈负相关, 肝脏快速清除自身T细胞也可能是病毒持续感染的原因。HCV有效逃逸肝内T细胞清除的机制目前还不清楚, 可能与肝脏微环境介导的T细胞免疫耐受有关。肝脏的血液供应主要来自消化道的门脉系统, 肝内T细胞可能会长时间暴露于来自食物和消化道病原微生物的病源相关分子, 逐渐丧失了识别“非己”的能力, 产生了免疫耐受。另外, 由于肝窦狭小、血流缓慢, 肝窦内皮细胞（LSNC）缺乏基膜保护, 肝内T细胞大多数情况下与LSNC紧密接触,

16、 通常会优先接受LSNC提呈的抗原信息, 然而, 由LSNC提呈的抗原信息大多诱导免疫耐受15。即便不受LSNC提呈信息的影响, CD8+T细胞在不经过淋巴结而首先在肝脏活化, 它们对靶细胞的效应功能也将受到损害16。上述结果提示, 由HCV感染的肝细胞提呈的抗原信息将损害T细胞的功能, 肝内特异性T细胞应答功能低下可能是感染持续化的又一原因。4 展望 HCV发现至今已近20年, 致力于其致病机制方面的研究仍未取得实质性突破, 各种可能的机制有待于进一步证实。HCV感染的免疫学和病毒学机制尚有许多亟待解决的问题, 在体液免疫方面, 寻找交叉反应性的HVR1或通过优势组合设计广谱交叉中和表位,

17、有望解决免疫原的选择困难。在细胞免疫方面, 筛选和组合高保守、 高覆盖、 高活性的T细胞表位, 可克服细胞免疫研究的障碍。有机地结合体液免疫和细胞免疫, 仍是发展HCV疫苗的理想方向。此外, 建立实用性的HCV动物模型, 发展新型高效的免疫佐剂, 也是研究丙型肝炎预防策略需要高度关注的问题。【参考文献】 1Shepared CW, Finelli L, Alter MJ. Global epidemiology of hepatitis C virus infectionJ. Lancent Infect Dis, 2005, 190(5): 558-567.2Heo TH, Chang JH

18、, Lee JW, et al. Incomplete humoral immunity against hepatitis C virus is linked with distinct recognition of putative multiple receptor by E2 envelope glycoproteinJ. J Immunol, 2004, 173(5): 446-455.3Post JJ, Pan Y, Freeman AJ, et al. Clearance of hepatitis C viremia associated with cellular immuni

19、ty in the absence of seroconversion in the hepatitis C incidence and transmission in prisons study cohortJ. J Infect Dis, 2004, 189(10): 1846-1855. 4Tarr AW, Owsianka AM, Timms JM, et al. Characterization of the hepatitis C virus E2 epitope defined by the broadly neutralizing monoclonal antibody AP3

20、3J. Hepatology, 2006, 43(3): 592-601.5Ray SC, Mao Q, Lanford RE, et al. Hypervariable region 1 sequence stability during hepatitis C virus replication in chimpanzeesJ. J Virol, 2000, 74(6): 3058-3066.6Penin F, Combet C, Genmanidis G, et al. Conservation of the conformation and psositive charges of h

21、epatitis C virus E2 envelope glycoprtein hypervariable region I points to a role in cell attachmentJ. J Virol, 2001, 75(5): 5703-5710.7Bustin LB, Rice CM. Flying under the radar: The immunobiology of hepatitis CJ. Annu Rev Immunol, 2007, 25(1): 71-99.8Netski DM, Mosbruger T, Depla E, et al. Humoral

22、immune response in acute hepatitis C virus infectionJ. Clin Infect Dis, 2005, 41(1): 667-675.9Bowen DG, Walker CM. Adaptive immune responses in acute and chronice hepatitis C virus infectionJ. Nature, 2005, 436(10): 946-952.10Hahn YS. Subversion of immune responses by hepatitis C virus:immunomodulat

23、ory strategies beyond evasionJ. Curr Opin Immunol, 2003, 15(2): 443-449.11Klenerman P, Semmo N. Cellular immune responses against persistent hepatitis C virus: gone but not forgottenJ. Gut, 2006, 55(4): 914-916.12De Franeesco R, Migliaceio G. Challenges and successes in developing therapies for epat

24、itis CJ. Nature, 2005, 436(9): 953-960.13Boettler T, Spangenberg HC, NeumannHaefelin C, et al. T cell with a CD4+CD8+regulatory phenotype supress in vitro proliferation of virusspecific CD8+T cells during chronic hepatitis C virus infectionJ. J Virol, 2005, 79(10): 7860-7867.14Fields ML, Hondowics B

25、D, Metzgar MH, et al. CD4+CD25+Regulatory T cell inhibit the Maturation but not the initiation of an Antoantibody responseJ. Immunol, 2005, 175(7): 4255-4264.15Racanelli V, Rehermann B. The liver as an immunological organJ. Hepatology, 2006, 43(5): 54-62.16Longman RS, Talal AH, Jacobson IM, et al. Normal functional capacity in circulating myeloid and plasmacytoid dendriticcells in patients with chronic hepatitis CJ. J Infect Dis, 2005, 192(3): 497-503.ISSN1007-8738