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1、HCV 慢性感染的分子免疫学机制研究进展 付秋霞 摘要丙型肝炎因其所具有的较高的慢性化程度而成为威胁人类健康的重要疾病。近年来报道了很 多丙型肝炎病毒 （Hepatitis C virus， HCV） 的转基因动物模型及细胞模型， 这些研究为探讨 HCV 慢性化 机制提供了一定的基础。该文主要讨论 HCV 慢性感染的分子免疫学机制， 包括由于基因突变导致的 免疫逃避及 HCV 蛋白影响机体免疫功能的机制。 关键词免疫逃避； 信号传导 文章编号1673 - 4394 （2006） 03 - 0133 - 03中图分类号R512.6文献标识码A The molecular immune mecha
2、nisms of HCV persist infection FU Qiu-xia （Beijing Institute of Transfusion Medicine， Beijing 100850， China） AbstractHepatitis C is a severe threaten to human life since its chronicity.Recent studies on hepatitis C virus （HCV）transgenic animal models and cell culture systems have provided new in- si
3、ghts into the mechanisms of HCV persistence.Here we discussed the molecular immune mecha- nisms of HCV persistence， including the immune evasion strategies evolved by this virus and the roles of HCV proteins in modulation of immune system. Key wordsImmune escaption； Signal transduction 基金项目： 国家自然科学基
4、金项目 （30300184） 作者单位： 100850， 北京输血医学研究所 审 校 者： 北京输血医学研究所王全立贾帅争 丙型肝炎病毒是慢性肝炎的主要致病因子， 目 前全世界约有 1.7 亿 HCV 感染者， 其中约有 50% 80%急性感染者转变为慢性， 进而发展为肝硬化和 肝细 胞 性 肝 癌， 成 为 威 胁 人 类 健 康 的 重 要 因 素。 HCV 为单股正链 RNA 病毒， 其基因组总长约 9.6kb， 包含一开放的阅读框 （ORF） ， 后者经翻译成一个大的 多蛋白前体 （约 3000 个氨基酸） ， 并在翻译的同时和 翻译后由宿主细胞的信号肽酶和 HCV 自身编码的 蛋白酶
5、加工成约 10 个成熟的 HCV 蛋白 （包括结构蛋 白及非结构蛋白） 1。HCV 导致慢性感染的机制是 近年来研究的热点， 该文主要讨论 HCV 慢性感染的 分子免疫学机制， 包括由于基因突变导致的免疫逃 避及 HCV 蛋白影响机体免疫功能的机制。 1基因突变 HCV 复制速度较快， 每日有近 10 10 10 12的新病 毒产生， 加之其聚合酶缺乏校对功能， 造成 HCV 基 因的高度变异性， 并由此产生一系列不同的抗原表 位。HCV 整 个 基 因 组 皆 存 在 变 异， 尤 其 高 变 区 （HVR） 1 是一个快速突变的蛋白区， 易发生抗原漂 移， 能逃避宿主的免疫攻击。 胞膜蛋白
6、 E2 的基因 N 端为 HVR， 其编码产生大 量突变的 B 细胞抗原表位， 病毒的包膜蛋白对于宿 主产生体液免疫反应很重要， 因为包膜蛋白的表达 水平较高， 且最先与宿主发生接触， 宿主的保护性免 疫常依赖于针对病毒表面蛋白的抗体， 该抗体能阻 断病毒与敏感细胞的结合， 也可能通过加强细胞免 疫清除病毒， 但是大量突变的抗原表位不能被抗体 有效的中和， 有利于 HCV 逃逸宿主的免疫监视功 能。在 HCV 慢性感染过程中， HCV 膜表面抗原 E2 基因的 HVR1 区出现进行性的异质化 2， 体液免疫 功能较低的丙型肝炎患者较免疫功能正常的患者体 内 HVR1 区突变率有所降低， 提示
7、HCV 较高的突变 率主要是在抗体的选择压力下形成的 3， 4。在 HCV 急性感染期， HVR1 突变率的高低将直接影响急性感 染的结果， 较低的突变率是清除病毒、 防止慢性感染 331国际免疫学杂志 2006 年 5 月第 29 卷第 3 期International Journal of Immunology， May 2006， Vol 29.No.3 的重要因素， 反之， 如果突变持续发展就将导致慢性 感染的发生。 在 HCV 蛋白表面还包括大量突变的细胞毒性 T 淋巴细胞 （CTL） 表位 （包括 HVR1 区） ， 对已清除病毒 的患者进行持续观察， 发现在其体内有针对各种抗 原
8、表位的强大的 T 细胞反应 5， 而在慢性感染者体 内， 虽然也有 CTL 的反应， 但外周血中仅有少量的 HCV 特异性的 CTL 细胞 6。 HCV 基因的高度变异性不仅使其逃避抗体及 T 细胞的识别而在宿主细胞内持续复制， 还能影响多肽 与主要组织相容性抗原 （MHC） 或 T 细胞受体 （TCR） 的 结合， 并在某种程度上抑制宿主的免疫功能。 2HCV 蛋白对机体免疫功能的影响 除了由于基因突变导致的免疫逃避外， HCV 蛋 白对机体免疫功能的影响也是造成 HCV 较高的慢 性感染率的主要原因， 近年来报道了很多表达一种 或多种 HCV 蛋白的转基因动物模型及细胞模型， 这 些研究表
9、明， HCV 蛋白对细胞的免疫功能具有抑制 作用， HCV 可以感染单核粒细胞， 尤其是 B 细胞、 T 细胞， 从而导致机体免疫功能的降低， 而且 HCV 蛋 白在免疫细胞增殖及凋亡的信号传导过程中具有潜 在的功能。以下介绍各种 HCV 蛋白的作用机制。 2.1核心蛋白在信号传导过程中的作用 核心蛋白定位于胞浆、 内质网、 细胞核内， 还分 布在感染者的血清中， 也存在于转染核心蛋白的细 胞培养上清中。核心蛋白通过两种途径调节宿主的 免疫反应 7： 其一， 在胞外作用于补体受体 （gC1qR） ； 其二， 在胞内作用于肿瘤坏死因子受体 （TNFR） 家族。 细胞外的核心蛋白可以降低 T 细胞
10、的凋亡阈 值， 并能结合于免疫细胞 （T 细胞、 树突状细胞、 巨噬 细胞） 表面的补体受体 （gC1qR） ， 抑制免疫细胞特别 是 T 细胞的活化、 增殖及细胞因子 （如 IL-2， IFN-） 的 产生， 并抑制其发挥细胞毒性， 从而抑制机体的免疫 功能。C1q 是 gC1qR 的天然配体， 是经典补体激活 途径的首要因子 C1 的组成部分， 在早期的免疫反应 中发挥重要作用。如同 HCV 核心蛋白， C1q 也能抑 制 T 细胞的增殖， 提示 HCV 可能利用 gC1qR 信号转 导途径达到其削弱宿主免疫功能的作用。HCV 核心 蛋白与 gC1qR 相互作用引起机体免疫功能降低仍然 存
11、在争论， 在急性感染期， 患者血清中的核心蛋白是 否能够促使 gC1qR 发挥其降低 T 细胞功能的作用还 不清楚， 因为在急性感染者与慢性感染者体内， 核心 蛋白的浓度都处于较低的水平， 与体外抑制 T 细胞 功能所需的核心蛋白浓度还有很大的差距。 表达在肝细胞及淋巴细胞内的核心蛋白通过影 响细胞内信号传导途径来削弱免疫系统。核心蛋白 可以削弱淋巴细胞毒素受体 （LT R） 及 TNFR1 信号 传导通路， 抑制细胞存活， 造成 HCV 的慢性感染。 LTR 及 TNFR1 信号传导途径对调节细胞的微环境 具有重要的作用， 可以促进淋巴细胞与抗原提呈细 胞间的相互作用， 促进 B 细胞迁移及
12、其向成熟的浆 细胞的分化， 在免疫系统特别在调节免疫细胞凋亡 的过程中具有重要作用， 已知可诱导活化大量的细 胞基因， 包括编码各种细胞因子、 生长因子、 受体、 细 胞黏附分子、 急性期蛋白和转录因子的基因。核心 蛋白可作用于 TNFR-1 的死亡域， 降低 TNFR 信号传 导通路中 TNFR-1 与 TRADD、 TRAF-2 的作用强度， 产 生促进凋亡的作用； 还可作用于胞浆内 LTR， 其氨 基端可以结合在 LTR 与其配体 TRAF-3 相作用的部 位， 形成的核心蛋白-LTR 复合物可调节细胞内信号 传导功能， 促进细胞对淋巴毒素- 及-干扰素所诱 导的凋亡的敏感性。此外， 核
13、心蛋白能结合于 Fas 的 胞浆区或者 Fas/FasL 的结合部位， 提高细胞对 Fas 介 导的凋亡作用的敏感性， 增强 PKR 诱导的细胞凋亡 作用， PKR 被激活后磷酸化其底物 eIF2-a 及 NF-kB 的抑制物 IkB 从而发挥抑制细胞的增殖、 促进细胞 凋亡的作用， 如果作用于免疫细胞则能够促进 HCV 的慢性感染 8。 2.2胞膜蛋白 E2 在先天性免疫中的作用 胞膜蛋白 E2 具有抑制 NK 细胞活性的作用。 NK 细胞在先天性免疫过程中发挥重要的作用， 其释 放的细胞毒素颗粒 （包括穿孔素与颗粒酶） 能直接导 致靶细胞的裂解， 或通过作用于靶细胞表面的凋亡 诱导受体促使
14、其凋亡。在炎症反应中 NK 细胞还能 分泌很多细胞因子， 如 IFN-、 TNF 等。 HCV 的 E2 蛋白能与 NK 细胞膜表面的 CD81 分 子结合形成 CD81-E2 复合物 9， 可以作为 T 细胞的 协同刺激信号； 可抑制 NK 细胞的活性， 如抑制细胞 因子的产生、 阻断 NK 细胞介导的非 MHC 限制性细 胞毒作用、 细胞的增殖与分化等； E2 蛋白与 CD81 的 结合还能抑制由 CD16 介导的细胞外信号调节激酶 （ERK） 的激活， 抑制 NK 细胞内有丝分裂原活化蛋白 激酶 （MAPK） ， 如果 MAPK 缺陷， 在激酶信号转导链 下游的 JNK 和 AP-1 转
15、录因子活性就缺失， 从而抑制 细胞质信号到细胞核信号的传导， 导致 NK 细胞凋 亡。 E2 蛋白通过影响 IFN 信号传导途径使 HCV 逃 避宿主的先天性免疫应答， 并且导致 HCV 患者的 431国际免疫学杂志 2006 年 5 月第 29 卷第 3 期International Journal of Immunology， May 2006， Vol 29.No.3 IFN 抵抗 10。E2 包含了一 段 特 殊 的 氨 基 酸 序 列- PePHD， PePHD 与 PKR 自体磷酸化位点及 PKR 的作 用底物 eIF2a 的磷酸化位点具有高度的同源性。E2 依赖 PePHD 抑制
16、 PKR 的活性， 从而阻碍 eIF2a 的磷 酸化， 阻止 IFN 介导的翻译终止作用。PePHD 序列 因病毒的基因型而异， 其抑制 PKR 活性的强弱程度 与 IFN 抵抗程度有很强的相关性。 2.3NS3/4A 丝氨酸蛋白酶对机体免疫功能的影响 Foy 11报道了 HCV NS3/4A 丝氨酸蛋白酶对于干 扰素调节因子-3 （IRF-3） 的磷酸化及其功能的影响， IRF-3 是细胞抗病毒反应过程中的一个重要转录因 子， 它的活化可诱导 I 类 IFN 的转录和分泌， 并可直 接刺激一些干扰素效应基因转录。HCV 的丝氨酸蛋 白酶 NS3/4A 可能通过切割一个或多个未知的宿主 细胞
17、IRF-3 信号转导通路中的靶蛋白分子， 进而阻断 病毒感染所诱发的 IRF-3 的活化， 很多炎性细胞因子 和趋化因子的诱生均受 IRF-3 调控， 而这些炎性因子 对活化和吸引 T 细胞和 NK 细胞到病毒感染部位清 除感染至关重要。 2.4NS4A/B 前体蛋白抑制细胞内质网-高尔基体转 运 Konon 报道 12HCV NS4A/B 前体蛋白可抑制细 胞的分泌机制， 即从内质网到高尔基体的转运， 减少 主要组织相容性复合物类分子 （MHC-） 在细胞 表面的递呈和细胞因子的分泌， 从而抑制宿主对 HCV 的免疫反应。 2.5NS5A 蛋白对 IFN 及 IL-8 水平的影响 NS5A
18、蛋白的羧基端包含与干扰素抵抗相关的 一段 区 域，称 为 干 扰 素 敏 感 性 决 定 域（ ISDR） 。 HCV1a、 1b 型基因编码的 NS5A 蛋白的羧基端 ISDR 区可作用于 PKR 的中心区， 抑制 PKR 的活性， 造成 干扰素抵抗 13。ISDR 区碱基的突变能改变 HCV 患 者对干扰素治疗的敏感性变化， 但这种相关性仅在 日本的 HCV 患者体内发现， 在其他人群中没有发现 这种现象 14。由于绝大多数的报道采用的是不同的 病例对照及不同的治疗方式， 所以至今为止对 NS5A 的功能还没有达成共识， HCV 基因型、 干扰素的用 量、 治疗的先后及治疗时间的长短都是重
19、要的影响 因素。 近来的研究发现 NS5A 能诱导 IL-8 的产生 15， 而 IL-8 在体外能抑制干扰素诱导的抗病毒活性， 并 且， 对发生干扰素抵抗的 HCV 患者进行调查后发 现， 其血清中 IL-8 的水平均有不同程度的升高， 升高 的水平与干扰素抵抗程度相关， 提示 NS5A 可通过多 种途径干扰宿主的免疫反应。 2.6NS5B 对膜表面蛋白表达的影响 NS5B 能与其它的非结构蛋白一起结合于膜表 面形成 RNA 复制复合物， NS5B 所具有的膜锚定区域 使其定位在内质网膜或内质网膜样结构区， 从而可 以参与囊泡的转运影响蛋白的表达 16， 例如： 下调细 胞表面 MHC-分子
20、的表达， 降低 CTLs 对感染细胞 的细胞毒作用， 这与 HCV 的慢性感染相关。 总之， HCV 的结构蛋白、 非结构蛋白可直接或间 接影响宿主的免疫反应， 相信随着对 HCV 研究的不 断深入， 其慢性化的分子免疫学机制必将得到进一 步的阐明， 这将在 HCV 的防治方面发挥重要的作 用。 参考文献 1Pavio N， Lai MMC.The hepatitis C virus persistence： how to evade the im- mune system？ .J Biosci， 2003， 28 （3） ： 287-304. 2Farci P， Bukh J， Purcel
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30、特性决定了肝脏具有独特的免疫机制。一方 面需要强大的免疫应答能力抗感染， 另一方面需要强有力的调节机制避免不必要的免疫激活， 而后者 主要通过免疫耐受来实现。在肝脏的免疫防御系统中， 肝窦状内皮细胞通过抗原特异性的免疫耐受 诱导以及 T 淋巴细胞的凋亡诱导与清除， 从而在肝脏的局部免疫以及全身免疫调控、 器官移植耐受以 及病毒感染的慢性化等生理病理过程中发挥着关键作用。 关键词肝脏； 免疫耐受； 肝窦状内皮细胞 文章编号1673 - 4394 （2006） 03 - 0136 - 03中图分类号R392.11文献标识码A Liver sinusoidal endothelial cells a
31、nd liver immune tolerance TANG Li （Department of Systemic Biology， Beijing Institute of Radiation， Beijing 100850， China） AbstractAs an important immune organ， liver has specific immune response because of its ana- tomic and functional characterization.On the one hand， it needs strong immune respons
32、e to resist infection， on the other hand， powerful regulation is required to avoid unnecessary immune activa- tion， which is achieved through immunotolerance. In the safeguard of liver， liver sinusoidal endo- thelial cells play great roles in the local and systemic immune regulation， transplantation
33、 tolerance and chronic virus infection through inducing immunotolerance and apoptosis of T lymphocytes. Key wordsLiver； Immune tolerance； Liver sinusoidal endothelial cell 基金项目： 国家自然科学基金资助 （30400398， 30270659） 作者单位： 100850， 北京放射与辐射医学研究所系统生物学实验 室 审 校 者： 北京放射与辐射医学研究所系统生物学实验室张 令强贺福初 肝脏是人体最大的消化和代谢器官， 也是
34、机体 非常重要的免疫器官。由于肝脏的解剖部位和功能 特性所决定， 它也是机体最容易受到伤害的器官之 一， 因此肝脏必须具备一个完善的免疫防御体系， 以 保证肝脏生理功能系统的正常运转。肝脏的免疫防 御系统是由围绕肝细胞的一个非常复杂的细胞群体 所组成， 肝细胞是一种特殊分化的上皮细胞， 构成肝 脏的实质部分； 其它各类细胞， 如 LSEC、 Kupffer 细 胞、 星状细胞、 胆管上皮细胞， 树突状细胞和肝相关 淋巴细胞等， 构成了肝脏的非实质部分， 这些细胞连 同肝细胞一起， 执行复杂的局部和全身免疫调节功 能， 文章就肝窦状内皮细胞的免疫功能做一综述。 1肝脏免疫调控的双重性 肝脏的双重血液供应和强大代谢功能特性决定 了肝脏具有独特的局部免疫。肝脏接收来自门静脉 和肝动脉的两条血液供应， 是来自胃肠道和系统免 疫两方面抗原的汇合地点， 因此肝脏可能担负着外 周与系统免疫平衡的监视和调节功能。一方面需要 拥有强大的免疫应答能力以防止肝脏局部感染和全 身的慢性感染。另一方面需要强有力的调节机制以 避免不必要的免疫激活导致肝脏和机体损伤或引起 631国际免疫学杂志 2006 年 5 月第 29 卷第 3 期International Journal of Immunology， May 2006， Vol 29.No.3