李曉領(lǐng), 張 青, 王李安, 鄭娟娟, 李 海
天津市西青醫(yī)院 消化內(nèi)科, 天津 300380
戊型肝炎病毒(HEV)感染是世界范圍內(nèi)急性肝炎的主要病因之一,主要通過糞口途徑傳播,據(jù)估計(jì)每年約有2000萬人感染,其中約330萬例為癥狀性肝炎[1]。HEV感染通常是自限性的,但孕婦群體可出現(xiàn)急性肝衰竭[2],尤其是妊娠晚期,這可能與其體內(nèi)激素失衡和免疫改變有關(guān)[3]。HEV最初被認(rèn)為只會(huì)引起急性感染,但目前確定HEV能引起免疫功能低下患者的慢性感染,如器官移植受者、HIV感染者和血液系統(tǒng)惡性腫瘤患者[4]。此外,在HEV感染過程中,也可引起肝外表現(xiàn),包括腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)和胰腺疾病[5-6]。
HEV是一種小型、無包膜、單股正鏈RNA病毒,具有多個(gè)基因型。目前已知至少有8種不同的基因型,其中能夠感染人類的有1、2、3、4、7型[7]?;?、2型HEV通常引起急性肝炎,而基因3、4型HEV感染可導(dǎo)致慢性肝炎或肝衰竭[8]。HEV的完整基因組長(zhǎng)度為7.2 kb,至少包含3個(gè)開放閱讀框(open readiing frame,ORF)(ORF1、ORF2和ORF3)。結(jié)合過去研究,在基因1型HEV中定義了一個(gè)新的ORF(ORF4)[9],所產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)蛋白有助于病毒在應(yīng)激條件下的有效復(fù)制,從而損傷靶器官。病毒在感染細(xì)胞過程中產(chǎn)生一個(gè)2.2 kb的亞基因組RNA,ORF2和ORF3編碼的結(jié)構(gòu)蛋白是由亞基因組RNA在宿主細(xì)胞核糖體內(nèi)翻譯而來的[10]。所以,在HEV感染的細(xì)胞中,病毒自身蛋白在HEV生命周期中發(fā)揮功能性作用。
宿主的免疫系統(tǒng)對(duì)入侵的病原體的發(fā)展和清除作用重大。其中,天然免疫是HEV感染過程中的第一道防線,在識(shí)別病毒的過程中產(chǎn)生抗病毒細(xì)胞因子,包括干擾素(IFN)和腫瘤壞死因子α(TNFα)[11]。這些天然的和非特異性的抗病毒免疫成分也能促進(jìn)適應(yīng)性免疫的發(fā)展,包括病毒特異性B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞反應(yīng),從而達(dá)到病毒的完全根除[12]?;贖EV細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型,以及患者研究的最新發(fā)展,對(duì)這個(gè)復(fù)雜的病毒宿主免疫發(fā)病機(jī)制有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。本文綜述了HEV感染過程中的免疫發(fā)病機(jī)制,并對(duì)急慢性感染的防治方法進(jìn)行展望。
1.1 天然免疫細(xì)胞 自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)在對(duì)病毒感染的天然免疫中似乎具有關(guān)鍵作用。在抵御病毒感染的過程中,NK細(xì)胞誘導(dǎo)天然細(xì)胞因子IFNα/β的產(chǎn)生,從而抑制病毒復(fù)制,增強(qiáng)NK細(xì)胞對(duì)靶細(xì)胞的毒性[13]。有研究[14]表明,在急性戊型肝炎患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中,NK細(xì)胞和NKT淋巴細(xì)胞出現(xiàn)的總數(shù)低于健康對(duì)照組,但激活的NK細(xì)胞、NKT淋巴細(xì)胞數(shù)量顯著高于健康對(duì)照組,提示激活的NK細(xì)胞、NKT淋巴細(xì)胞可從外周血遷移到肝臟,在肝臟中發(fā)揮抗病毒作用,而在急性戊型肝炎恢復(fù)期階段,NK細(xì)胞、NKT淋巴細(xì)胞數(shù)量及激活狀態(tài)變?yōu)檎!D壳皹渫粻罴?xì)胞(DC)、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞遷移到受感染的肝臟產(chǎn)生免疫效應(yīng)及發(fā)揮功能尚不清楚,因此,需要進(jìn)一步研究這些天然免疫細(xì)胞在HEV感染中的作用。
1.2 病毒感染后IFN應(yīng)答 病毒感染后先觸發(fā)天然免疫應(yīng)答,HEV可被RNA病毒特異性的一個(gè)或多種模式識(shí)別受體識(shí)別,包括維甲酸誘導(dǎo)基因1(retinoic acid inducible gene-1,RIG-1)樣受體(RIG-1-like receptors,RLR)、Toll樣受體(toll-like receptors,TLR)和核苷酸寡聚化域樣受體[15];它們分別在細(xì)胞質(zhì)和核內(nèi)識(shí)別病毒RNA產(chǎn)物。RLR的成員包括RIG-1(也稱為DDX58)、黑色素瘤分化相關(guān)基因5(melanoma differentiation associated gene 5,MDA5,也稱為IFIH1)和遺傳生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室蛋白2(laboratory of genetics and physiology 2,LGP2)[16]。其中LGP2是RLR信號(hào)的調(diào)控因子,對(duì)于RIG-1信號(hào)為負(fù)調(diào)控因子,而MDA5信號(hào)為正調(diào)控因子[16]。在過去的幾年里,通過TaqMan低密度陣列和RNA測(cè)序的轉(zhuǎn)錄組分析,研究了RIG-I和MDA5在HEV RNA應(yīng)答中的意義。結(jié)果表明,在人肝癌細(xì)胞系中這些RLR對(duì)于HEV感染反應(yīng)非常重要[17]。在13種已知的不同TLR中,TLR3、7和8是病毒來源RNA應(yīng)答的主要TLR[18]。RLR識(shí)別病毒,TLR可激活I(lǐng)FN調(diào)節(jié)因子3(interferon regulatory factor 3,IRF3)、IRF7和核因子κB(NF-κB)介導(dǎo)的下游信號(hào)通路,最終,導(dǎo)致IFN和其他促炎因子(炎癥細(xì)胞因子/趨化因子)的產(chǎn)生[11,18],從而啟動(dòng)抗病毒應(yīng)答。
其中,IFN由3種不同的類型組成,包括I型(IFNα、IFNβ、IFNδ和其他亞型)、Ⅱ型(IFNγ,唯一的成員)、Ⅲ型(IFNλ1、IFNλ2、INFλ3和INFλ4)[19]。IFN通過自分泌和旁分泌途徑發(fā)出信號(hào),以對(duì)抗體內(nèi)病毒。IFN與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合,激活它們共同的下游信號(hào)通路,包括經(jīng)典的Janus激酶(JAK)信號(hào)傳感器和轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)通路(JAK-STAT信號(hào)通路),引起IFN刺激基因(IFN-stimulated genes,ISG)轉(zhuǎn)錄[20]。雖然這三種類型的IFN都能抑制HEV復(fù)制,但體外實(shí)驗(yàn)表明,Ⅰ型IFN對(duì)HEV基因復(fù)制的抑制作用最強(qiáng)[21]。對(duì)于基因3型HEV感染的豬動(dòng)物模型觀察顯示,其Ⅲ型IFN誘導(dǎo)占主要優(yōu)勢(shì),且這種誘導(dǎo)是細(xì)胞依賴型,HEV感染的豬腸細(xì)胞中可發(fā)現(xiàn)Ⅱ型IFN的誘導(dǎo)[22]?;?型和3型HEV可以在原代人類腸道細(xì)胞中復(fù)制,并能誘導(dǎo)Ⅲ型IFN和Ⅰ型IFN[23]。ISG是抗病毒效應(yīng)直接作用分子,數(shù)百個(gè)ISG共同建立一個(gè)抗病毒的網(wǎng)絡(luò)起到清除病毒作用[24]。但HEV可能會(huì)破壞IFN誘導(dǎo)和激活的JAK-STAT信號(hào)通路,以減少ISG產(chǎn)生[7,21]。
在患有慢性戊型肝炎的腎移植受者中,橫斷面微陣列研究證實(shí)了在血液樣品中25種ISG上調(diào),這些ISG的高表達(dá)可能與病毒的持續(xù)感染有關(guān)[25]。ISG F3復(fù)合物會(huì)使ISG發(fā)生結(jié)構(gòu)改變,從而抑制HEV的復(fù)制,并對(duì)入侵的HEV病原體提供快速和及時(shí)的免疫應(yīng)答[26]。抑制JAK1及ISGF3復(fù)合物會(huì)促進(jìn)HEV的復(fù)制[26-27]。但STAT1、STAT2和IRF9抑制ISG的抗病毒作用,也會(huì)導(dǎo)致HEV復(fù)制的增加[27]。單個(gè)ISG在調(diào)節(jié)HEV感染中的抗病毒作用尚不清楚,基因3型HEV細(xì)胞培養(yǎng)模型中25個(gè)ISG的異位表達(dá)中發(fā)現(xiàn)RIG-1、MDA5和IRF1是抑制HEV復(fù)制的主要ISG,其中,IRF1和RIG-1都在不誘導(dǎo)IFN產(chǎn)生的情況下激活一組ISG[28-29]。因此,這些ISG很可能會(huì)激活宿主免疫防御機(jī)制而間接對(duì)抗HEV感染。也有研究[30]證實(shí)MDA5在HEV感染性和亞基因組復(fù)制子模型中具有直接抑制HEV復(fù)制的作用,其作用是通過部分激活JAK-STAT信號(hào)通路,誘導(dǎo)一系列不依賴于IFN產(chǎn)生的ISG來介導(dǎo)其抗病毒作用(圖1)。
注:病毒感染后,被模式識(shí)別受體識(shí)別,產(chǎn)生IFN。IFN與其相應(yīng)受體結(jié)合,導(dǎo)致STAT磷酸化,磷酸化的STAT與IRF9形成復(fù)合物,易位到細(xì)胞核中,通過基因轉(zhuǎn)錄,誘導(dǎo)ISG(RIG-1、IRF1、STAT1、STAT2、MDA5)表達(dá),從而抑制病毒復(fù)制,這是通常的抗病毒反應(yīng)。HEV在細(xì)胞內(nèi)的基因及產(chǎn)物也可通過抑制STAT磷酸化等多處信號(hào)通路而阻止IFN應(yīng)答,因此降低IFN抗病毒效應(yīng),有利于HEV在人體生存。
HEV可能具有控制IFN產(chǎn)生平衡功能,以利于其在受感染的宿主細(xì)胞中生存,且這種作用具有基因型特異性。但這也是HEV感染者利用IFN治療效果不佳的原因,臨床應(yīng)該考慮聯(lián)合治療或新型免疫治療策略。
1.3 HEV誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)過程中相關(guān)信號(hào)通路 HEV感染的肺上皮細(xì)胞系的轉(zhuǎn)錄分析顯示,促炎細(xì)胞因子上調(diào),包括IL-6、IL-8和TNFα[31],TNFα通過誘導(dǎo)包括ISG15和MDA5在內(nèi)的ISG,從而中度抑制HEV的復(fù)制[32]。TNFα與IFNα可以聯(lián)合產(chǎn)生協(xié)同抗HEV作用[32]。但在HEV感染的孕婦中發(fā)現(xiàn)TNFα水平顯著升高,這可能與其重癥化傾向有關(guān)[33]。
HEV ORF3可以干擾TLR信號(hào)傳導(dǎo)。在體外人肺上皮A549細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中,基因1型HEV ORF3可抑制TNFα誘導(dǎo)的NF-κB信號(hào)通路[34]。在HEV ORF3表達(dá)的細(xì)胞中,應(yīng)用TNFα、IFNγ和異體霉素刺激時(shí),NF-κB、JAK/STAT和JNK/MAPK等多種信號(hào)通路顯著下調(diào)[35],進(jìn)一步研究[36]提示,HEV ORF3通過抑制JAK-STAT信號(hào)通路,下調(diào)吞噬受體CD14和CD64來損害免疫細(xì)胞吞噬作用。HEV ORF3的P2結(jié)構(gòu)域通過干擾NF-κB信號(hào)可導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生顯著減少,包括TNFα、IL-8和IL-1β[37]。此外,ORF2蛋白通過阻止IκBα的降解來阻礙NF-κB信號(hào)通路[38]。因此,以上研究結(jié)論表明,對(duì)相關(guān)信號(hào)通路的抑制有利于病毒的復(fù)制,并為抗病毒治療提供相關(guān)思路。
天然免疫是抗HEV重要屏障,但HEV也能影響天然免疫細(xì)胞因子的信號(hào)通路,從而導(dǎo)致疾病發(fā)生。
HEV的適應(yīng)性免疫反應(yīng)包括抗原呈遞、淋巴細(xì)胞活化、免疫分子形成和免疫效應(yīng)的發(fā)生。在抗原識(shí)別階段,B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞分別可以通過B淋巴細(xì)胞受體和T淋巴細(xì)胞受體準(zhǔn)確識(shí)別抗原,而T淋巴細(xì)胞只有在抗原提呈細(xì)胞呈遞抗原后才能完成隨后的活化和增殖,并產(chǎn)生對(duì)HEV的細(xì)胞殺傷效應(yīng)。
2.1 B淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的HEV免疫反應(yīng) 在感染早期,HEV感染可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性抗體——抗HEV-IgM[39]。在典型的急性HEV感染者中,癥狀出現(xiàn)的1周后就會(huì)出現(xiàn)抗HEV-IgM,隨后逐漸下降,其后的12個(gè)月內(nèi),約40%仍可檢測(cè)到抗HEV-IgM,而當(dāng)患者就診時(shí),病毒RNA可能已經(jīng)無法檢測(cè)到[40]。IgG的產(chǎn)生通常在感染后20周達(dá)到峰值,約37%的病例在2年后仍可檢測(cè)到[2]。在急性期和恢復(fù)期,抗HEV-IgG逐漸增加,并可能長(zhǎng)期存在[41]。也有其他研究中觀察到感染者抗HEV-IgG也能逐漸消失[42]。提示流行區(qū)中反復(fù)暴露于自然感染環(huán)境下HEV可能維持抗體陽性,并維持HEV的群體免疫。但HEV 特異性抗體的逐漸下降也可能是導(dǎo)致同一地區(qū)的反復(fù)暴發(fā)流行的原因[43]。
2.2 T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的HEV免疫反應(yīng) 在HEV的急、慢性肝炎和急性肝衰竭患者中檢測(cè)到HEV特異性CD4+和 CD8+T淋巴細(xì)胞反應(yīng),這些HEV特異性T淋巴細(xì)胞反應(yīng)可增殖和產(chǎn)生細(xì)胞因子(包括TNFα和IFNγ)[44]。免疫組化結(jié)果顯示,急性HEV感染者肝臟中CD4+T淋巴細(xì)胞數(shù)量高于健康組,其可通過細(xì)胞因子促進(jìn)CD8+T淋巴細(xì)胞分化為細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞,后者可直接殺死被感染的肝細(xì)胞,導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷的同時(shí)清除病毒;而HEV特異性T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)到肝臟也可能由于其細(xì)胞毒性(穿孔素和顆粒酶)而導(dǎo)致肝損傷[14]。CD8+T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫在HEV導(dǎo)致肝炎的進(jìn)展中以及HEV清除中可能起關(guān)鍵作用。
HEV感染過程中的一個(gè)最重要的細(xì)胞因子是肝臟中的IFNγ,其可由多種類型的細(xì)胞產(chǎn)生,包括單核細(xì)胞、DC、NK細(xì)胞和NKT細(xì)胞,但主要來源于NK細(xì)胞和NKT細(xì)胞,其在免疫抑制劑治療的器官移植患者減少,可繼發(fā)導(dǎo)致CD8+T淋巴細(xì)胞、CD4+T淋巴細(xì)胞及其產(chǎn)生的細(xì)胞因子減少,從而導(dǎo)致HEV發(fā)展為慢性疾病[7]。通常,研究[38]使用HEV ORF2蛋白(pORF2) 和HEV ORF3蛋白(pORF3)刺激患者來源的淋巴細(xì)胞或轉(zhuǎn)染肝癌細(xì)胞,其中ORF2具有高免疫原性,可以在體外有效刺激特定的T淋巴細(xì)胞反應(yīng)。持續(xù)高抗原(HEV RNA)刺激會(huì)產(chǎn)生細(xì)胞因子,并損傷細(xì)胞毒活性,也有可能導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞衰竭。這種現(xiàn)象在幾種慢性病毒感染,包括HBV、HCV和HIV中也有類似表現(xiàn)[45]。T淋巴細(xì)胞衰竭可限制感染宿主的免疫病理機(jī)制,有利于病毒的復(fù)制并促進(jìn)病毒的持久生存[46]。
除了慢性化之外,孕婦感染HEV后常會(huì)引起重癥化,目前考慮也和T淋巴細(xì)胞免疫相關(guān),根據(jù)孕婦的免疫生理變化提示在孕后期,Th2和Treg的數(shù)量和比例逐漸升高,Th1數(shù)量和比例逐漸降低,從而呈現(xiàn)一種叫Th2漂移現(xiàn)象,可能與HEV孕婦重癥化相關(guān)[2]。
對(duì)于HEV感染的預(yù)防,除了常見的公共衛(wèi)生預(yù)防以外,還可以應(yīng)用疫苗進(jìn)行免疫預(yù)防。疫苗開發(fā)的基礎(chǔ)是利用HEV特異性抗體的保護(hù)作用。目前在我國只有一種獲得許可的抗HEV疫苗—病毒樣顆粒HEV239疫苗(Hecolin?)(廈門創(chuàng)新生物技術(shù)),主要誘導(dǎo)體液反應(yīng)。在臨床試驗(yàn)[47-48]中已成功證明了抗HEV抗體可以通過疫苗接種來誘導(dǎo)。其免疫保護(hù)的有效性、安全性和持久性均得到了很多研究的支持,且這種疫苗已經(jīng)得到我國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)上市。目前還在研制的疫苗包括基因1型重組蛋白、基因4型衍生肽疫苗等,都還在上市前研究階段[49]。尚不清楚HEV疫苗能否在HEV感染暴發(fā)期間為暴露人群提供快速保護(hù)的作用,也沒有充分證據(jù)提示其對(duì)HEV的基因2型或3型有效,所以,一些專家反對(duì)在HEV暴發(fā)期間進(jìn)行大規(guī)模疫苗接種[50]。應(yīng)用T淋巴細(xì)胞基礎(chǔ)的疫苗來誘導(dǎo)特異性T淋巴細(xì)胞反應(yīng)是有效果的,其中包括基于肽的CD8+T淋巴細(xì)胞疫苗或CD4+輔助性T淋巴細(xì)胞靶向疫苗,具有良好療效,它們已應(yīng)用于癌癥和慢性HEV感染的治療中[51-52]。目前仍然需要對(duì)目標(biāo)表位的確定和優(yōu)化上繼續(xù)研究[53]。但其在臨床上應(yīng)用仍然具有挑戰(zhàn),其未來目標(biāo)可能是慢性HEV感染者人群,這種人群的IFN傳統(tǒng)治療效果有限。
針對(duì)HEV的抗病毒治療尚無特異性的療法。抗病毒藥物利巴韋林和聚乙二醇化IFN是目前用于治療急性和慢性HEV感染的常用方法,但根據(jù)其免疫發(fā)病機(jī)理及藥物本身局限性,效果不佳。更多有效的治療,尤其對(duì)孕婦安全有效的治療還需要進(jìn)一步開發(fā)。
HEV感染是廣泛影響發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家的一種傳染病,可導(dǎo)致世界各地(主要是發(fā)展中國家)大規(guī)模肝炎暴發(fā)。近些年研究提示HEV感染的天然和適應(yīng)性免疫方面取得了一定進(jìn)展,其特異性的特點(diǎn)包括可以通過多信號(hào)通路較強(qiáng)阻止IFN的抗病毒作用,病毒T淋巴細(xì)胞免疫及某些細(xì)胞因子在HEV控制及慢性化中至關(guān)重要。開展進(jìn)一步研究將提高對(duì) HEV免疫發(fā)病機(jī)制與HEV清除過程和不同臨床結(jié)果的了解,從而制訂針對(duì)性抗病毒方案及措施,比如IFN聯(lián)合方案或新型免疫治療方案。天然免疫細(xì)胞,包括NK細(xì)胞、DC和巨噬細(xì)胞功能尚不清楚,但這些細(xì)胞是啟動(dòng)對(duì)HEV的天然免疫反應(yīng)和控制抗病毒B、T淋巴細(xì)胞免疫建立的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞。因此,應(yīng)該全面研究HEV在肝臟的免疫應(yīng)答。
盡管目前有針對(duì)抗HEV藥物及疫苗,但因其供應(yīng)量較少及在特殊(孕婦及免疫抑制或低下)人群中的副作用,以及價(jià)格較昂貴,認(rèn)知較差,限制了其在減少全球HEV感染負(fù)擔(dān)中的作用。因此,需要進(jìn)一步研究病毒與宿主之間的相互作用,開發(fā)新的抗病毒策略和HEV疫苗,從而對(duì)更好地控制該病起到關(guān)鍵作用。
利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。
作者貢獻(xiàn)聲明:李曉領(lǐng)負(fù)責(zé)資料分析,撰寫文章;張青、王李安、鄭娟娟參與收集、分析資料;李海負(fù)責(zé)擬定寫作思路,指導(dǎo)撰寫文章并最后定稿。