【doc】病毒潜伏感染的免疫应答特点

【doc】病毒潜伏感染的免疫应答特点 病毒潜伏感染的免疫应答特点 病毒潜伏感染的免疫应答特点 复旦大学上海医学院余传霖编译 摘要在儿童的早期,单纯疱疹病毒1型能在感觉性神经元中形成潜伏性感染,然后成为复发 性疾病的储存场所.在感觉神经元中消灭潜伏的单纯疱疹病毒1型目前尚不可能,但现代研究发 现,宿主免疫在维持该病毒潜伏状态上起一定的作用.本文提出证据,证实CD8T细胞调节潜伏状 态时单纯疱疹病毒1型基因的表达. 单纯疱疹病毒1型(HSV一1)在皮肤或黏膜形成 原发性感染后,可侵入感觉神经元,并通过退行性轴 索传导方式转运至感觉神经节中的神经细胞,形成 潜伏性感染.此时病毒基因组保留于感觉性神经元 中,但不产生有感染性的病毒体.病毒由潜伏状态 再活化,即可导致顺行性传导和有感染性病毒体释 放至神经元所支配的组织中.虽然HSV一般在由 潜伏状态再活化后以顺行方式转移至周围部位,但 有时也可以转移至中枢神经系统,引起可能致死的 脑炎.眼角膜的复发性HSV一1疾病多伴有免疫病理 变化,从而引起进行性结疤和角膜组织失去透明度. 一 ,HSV-1潜伏状态是否为免疫系统所忽视的 沉默感染 20世纪80年代中期以前,一般认为潜伏HSV 基因组多以沉默方式转录.潜伏性相关转录物 (LAT)家族的发现,提示了只有在病毒潜伏状态时 方可独特地和主要表达病毒蛋白的可能性.但是 LAT并非为稳定的内含子,而且至今尚未发现LAT 转译产物.近期的研究发现已对这一概念提出了疑 问,并在分子生物学水平上提出了HSV潜伏性在定 义上的不确切之处. (一)潜伏状态中病毒基因的表达 小鼠中的实验研究表明,在潜伏性感染的小鼠 神经元内可以发现有来源于立即早期(a),早期(G), 甚至晚期(y1)病毒基因的转录物存在,而病毒抗原 则可见于体内潜伏感染的三叉神经节(TG),以及来 自体内潜伏性感染神经元的TG培养物之中.可见 认为病毒能”隐藏”于免疫系统中的概念是不确切 的. (二)HSV一1潜伏性感染的感觉神经节中存在持 续性免疫监视 HSV一1只是在神经元中形成潜伏性感染的事实 提示,这些细胞可能具有限制病毒基因表达的固有 能力.然而HSV一1如同其他疱疹病毒家族成员一 样,只能产生有限的病毒蛋白,却能维持潜伏性.这 就提出了免疫系统有调节和阻抑潜伏感染神经元中 HSV基因表达的可能性.如此就改变了潜伏过程的 病毒与神经元之间的双重相互关系,成为病毒,神经 元和1种或多种宿主免疫组分之间的三重相互关 系. 早期研究中发现,在HSV—l角膜感染中T细胞 潜伏浸润于感染家兔的TG.这种CD8T细胞在病 毒潜伏性形成之际,多浸润于TG的眼支,而且主要 在紧靠神经元细胞体之处发现.最近在潜伏感染 HSV一1人类神经节中也发现极为相似的CD8T细 胞浸润,并发现这类细胞定位于带有潜伏性病毒的 神经元.这种CD8T细胞在潜伏性感染神经节中 有规则地靠近神经元细胞的事实提示有2种可能 性:?CD8T细胞对HSV由潜伏性的周期性再活化 以及病毒体的形成产生快速反应;?更为可能的是, CD8T细胞能调节和抑制潜伏状病毒基因的表达 (即防止完全的再活化,而不是仅仅简单地对其发生 反应而已).所有潜伏感染小鼠TG中均含有CD8 T细胞,而且自发性HSV一1再活化而形成病毒体极 少发现或不发生,说明CD8T细胞在调节感觉性神 经元中的HSV一1潜伏性中发挥作用. 二,潜伏感染TG中细胞因子的持续产生 潜伏状态时恒定的T细胞调节HSV—l基因表达 的概念,进一步支持来自几家实验室对潜伏感染TG 中能吸引T细胞趋化因子(如RANTES)以及来源于 T细胞的细胞因子[如7干扰素(IFN一7)和肿瘤坏死 因子a(TNF—Ot)]所进行的观察.这些T细胞产生的 细胞因子表达受到严密调节,并且在刺激物去除后 的2h内消失.可见潜伏感染TG中IFN一7和TNF’a 的恒定表达,提示存在产生这些细胞因子的T细胞 持续性刺激.RAN1(对CD8T细胞的强趋化吸 15 引剂)和IFN-T及TNF-~(为活化的CD8T细胞产 生)的存在,以及CD8T细胞与神经元细胞体在潜 伏感染TG中的并列存在都可说明CD8T细胞在潜 伏状态下调节单纯疱疹病毒1型(HSV一1)基因的表 达中起作用. 三,回8T细胞能阻止HSV.1由潜伏状态的 再活化 “u等证实CD8T细胞在TG中已形成潜伏状 态后,能防止来自体内TG细胞培养中病毒的再活 化.如果CD8T能经常地调节和阻抑体内HSV一1 基因的表达,则在所有潜伏感染的TG中,都可发现 在靠近神经元细胞体处有活化的HSV一1特异性 CD8T细胞.在几乎所有潜伏感染TG的眼支中, 都可用原位四聚体染色法证实有对HSV.1糖蛋白B (gB498.505)特异的CD8T细胞.然而所有的 gB498.505特异性CD8T细胞都表达有CD69活化标 记,而且很多显示与神经元连接的T细胞受体 (TCR)极化现象(虽尚不能排除与密切相关的神经 胶质细胞的相互作用),提示这是一种成熟的免疫学 联会.这些发现与gBCD8T细胞能直接调节潜伏 感染神经元中病毒基因活性的概念是一致的.此外 尚发现CD8T细胞也能与71基因产物gB发生反 应,并可在基因产物gH表达以前阻抑再活化;而 基因的表达则需要有病毒DNA合成,提示CD8 T细胞有可能阻抑病毒DNA合成机制. 四,IlSV.1潜伏和再活化的免疫监视 通过诱导凋亡而破坏病毒感染细胞已成为 CD8T细胞的一种重要保护机制.CD8T细胞可 以通过释放含有粒酶A和B(能活化caspase一非依赖 性和依赖性途径的丝氨酸蛋白酶)的溶细胞颗粒,或 者通过诱发Fas死亡途径而诱导凋亡.它也可产生 细胞因子,如IFN一7,TNF—a及其他能阻抑病毒复制 而无损于宿主细胞的可溶性介质. 近年来的体内研究表明,IFN.7和TNF-a缺陷小 鼠中诱发HSV一1再活化的频率增加.虽然这些发现 似可提示这些细胞因子在抑制由潜伏状态HSV一1再 活化中有直接作用,但是也不能排除野生型和基因 剔除小鼠神经节中HSV一1基因组拷贝数目之间差异 的可能作用.在来自体内的细胞培养中,IFN.7主 要由CD8T细胞产生,并且在这些培养中能直接阻 抑由HSV一1潜伏状态的再活化.IFN.7的这种功效 只有当神经元受到阿昔洛韦的短期治疗而形成恒定 的潜伏状态,而且需在阿昔洛韦去除后的24h内将 IFN一7加入TG培养中方可观察得到.这些发现提 示IFN一7如在再活化过程早期存在,即可阻抑潜伏 性的HSV一1再活化. HSV—la基因产物——感染细胞蛋白0(mPo)能 阻抑IFN诱导HSV一1复制的抑制.这种观察可以说 明ICP0在潜伏性再活化中的必需作用,以及IFN一7 在短暂阻抑再活化的能力.在新近制备TG细胞培 养的神经元中,HSV一1可以形成一种在IFN一7的调 节作用不能发挥效果的状况(可能是由于IcPo的聚 集),这时需要有阿昔洛韦的治疗.然而HSV一1特 异性CD8T细胞则可在阿昔洛韦的TG细胞培养中 阻抑潜伏性的再活化.由此可见,当IFN一7不能控 制HSV一1由潜伏性的再活化时,CD8T细胞即可成 为抑制潜伏性再活化的另一机制.这是因为这种效 应细胞能在病毒到达再活化的晚期时,通过裂解机 制而阻止病毒体的形成. 表位密度是非裂解性(即IFN一7)或细胞毒性(即 裂解性颗粒释放)CD8T细胞表达效应机制的鉴别 信号.潜伏感染TG中CD8T细胞和神经元之间的 明显免疫性联会形成,提示神经元能表达gB49~.505 表位,这种表位可为这些细胞上的TCR识别.神经 元在裂解性HSV一1的裂解性感染时上调主要组织相 容性复合物(MHC)一I类表达,但当病毒进入潜伏状 态时,则MHC—I类表达下降到不可检出的水平,提 示在神经元中存在MHC—I类表达与病毒基因表达 之间的协调性调节.当病毒基因组能从沉默状态下 表露时,MHC—I类表达即可协调性地被启动.因 此,在再活化过程早期表达的病毒蛋白即被处理并 与MHC—I类分子在神经元上起始低毒的情况下共 同被呈递.当再活化过程进展时,表位密度可以增 加.近期研究证明,gB49~.505表位在裂解性感染发生 后的极早期(2h内)即可在细胞上表,同时它也可 在再活化过程的早期表达.当gB498.505特异性 CD8T细胞在再活化过程的早期接触神经元时, gB498,505的表位密度可能较低.此时可诱发CD8T 细胞的IFN-T产生,但无裂解颗粒释放.与之不同 的是,如果CD8T细胞在再活化的晚期与神经元 相会,这时gB498,505的表位密度甚高,则可诱导 CD8T细胞的整个功能活性,包括裂解性颗粒释 放.神经元对裂解性颗粒所致凋亡诱导的易感性可 以由病毒LAT聚集水平或由能抑制凋亡的蛋白质, 如US3和US5决定. 有人证明,潜伏感染TG中的多数HSV一1特异 性CD8T细胞呈活化表型,而神经元均为健康,说 明CD8T细胞在正常情况下能通过非裂解性阻抑 HSV.1在神经元中的再活化,并能杀死已进入HSV. 1再活化晚期的少量神经元. 五,在发展疫苗中的意义 因为HSV疾病的复发是由于潜伏病毒再活化 的结果,故凡是能作用于潜伏感染感觉神经节中 CD8T细胞的疫苗必将能有效地防止复发性疱疹 性疾病.在小鼠中已证实,对HSV.1的有效CD8T 细胞应答可以防止自发性HSV-1再活化的发生.有 1种含有能在HSV.1再活化早期时表达表位的治疗 性疫苗,能增强CD8T细胞防止病毒再活化的能 力,且可减少对感觉神经元的破坏.此外,神经元中 病毒的周期性活化和病毒的释放也可增强外周部的 免疫,从而防止再次感染.因此,有效的疫苗还应作 用于感觉神经节中潜伏病毒的再活化以及外周部的 裂解性感染. 参考文献 1.KhannaKM,LepistohJ,HendrieksRL.TrendsIm一 —? 卜一—?卜-—?卜-—?卜”—?卜一—?卜一 (上接第9页) Philadelphia:Lippineott.WiUia?lsandWilkins,2001; 2675,27050 2.WangX,HuongSM,ChiuML,eta1.Nature,2003;424 (6947):456,461 3.LandolfoS,GariglioM,GribaudoG,eta1.Pharmaeol Ther,2003;98(3):269,297 4.?uWZ,ZhaoY,BiegalkeBJ.Vimlogy,2002;301 (1):32,42 5.ZhaoY,BiegalkeBJ.Vrology,2003;315(2):353, 361 6.MisaghiS,SunZY,StemP,eta1.JViml,2004;78 (1):413,423 7.LeeS,YoonJ,ParkB,eta1.JViml,2000;(74): ll262,ll269 8.negaeNR,TomazinRA,WisnerTW,eta1.JViral, 2002;76(21):10929,10941 9.FurmanMH,LoumimJ,PloeghHL.JBiolChem, 2o03;278(37):34804,348ll 10.JohnsonDC,HegdeNR.CurtTopMiembiolIm— munol,2002;(269):101,ll5 murlol,2004;25(5):230,234 2.FeldmanLT,EllisonAR,VoytekCC,eta1.ProcNail AcadSciUSA,2002;99(2):978,983 3.”uT,KhannaKM,ChenXP,eta1.JExpMed,2000; 19(9):1459,14|56 4.eilD,DerfussT,PanpovieI,eta1.AmJPathol, 2003;163(6):2179,2184 5.MinamiM,KitaM,YanXQ,eta1.JInterferonCy— tokineRes,2002;22(6):671,676. 6.”uT,KhannaKM,CarriereBN,eta1.JViml,2o01; 75(22):ll178,ll184 7.HaffordWP,SchafferPA,JVirol,2001;75(7):3240 , 3249 8.JeromeKR,FoxR,ChenZ,eta1.JViral,1999;73 (11):8950,8957 9.KaeehSM,HembyS,KershE,eta1.Cell,2002;ll1 (13):837,851 (2004年8月16日收稿) l1.HegdeNR,JohnsonDC.JViml,2o03;77(17):9287 , 9294 12.UlbreehtM,HofmeisterV,YuksekdagG,eta1.Hum Lrntnanol,2003;64(2):231,237 13.PopkinDL,VirginHW.JViml,2003;77(18):10125 .. 10130 14.FurmanMH,DeyN,TortorellaD,eta1.JViml, 2o02;76(22):11753,11756 15.TomasecP,BraudVM,RiekardsC,eta1.Science, 2000;287(5455):1031 16.CS,MachM,SchendelDJ,eta1.JLrnrnunol, 20O2;169(6):3257,3266 17.RoUeA,Mousavi.JaziM,ErikssonM,eta1.JIm— munol,2003;171(2):902,9o8 18.DumaW,ChouC,LiH,eta1.ProcNatlAcadSci USA,2003;100(24):14223,14228 19.AdairR,DouglasER,MacleanJB.eta1.JGenviml, 2o02;83(6):1315,1324 20.ScottGM,BarrellBG,OramJ,eta1.VirusGenes, ;24(1):39,48 (2oo4年7月31日收稿;2oo5年1月24日修回) ?