馮梓恒 許黎黎

呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus, RSV)是導致<5歲的兒童和老年人下呼吸道感染和死亡的重要病原體之一，給公共衛(wèi)生系統(tǒng)帶來了很大的疾病負擔[1-2]。目前為止，還沒有上市的RSV疫苗及RSV特異的抗病毒治療。RSV特異性單克隆抗體(帕麗珠單抗)等被動免疫，由于其高昂的價格和不確定的療效，目前僅應(yīng)用于RSV流行季節(jié)的高危人群[3]。尋找潛在的RSV治療靶點和開發(fā)RSV特異性的預防和治療手段是迫切需要的。

RSV是單股負鏈病毒目，肺病毒科，正肺病毒屬，帶纖毛包膜，不分段的單股負鏈RNA病毒[4]。包膜外側(cè)跨膜糖蛋白主要有糖蛋白(G)、融合蛋白(F)、小疏水蛋白(SH)，它們對RSV的黏附、入胞和融合十分重要[5]。目前已知影響RSV感染及致病過程的受體主要有CX3C趨化因子受體1(CX3CR1)[6]、核仁素[7]、胰島素樣生長因子1受體(insulin-like growth factor-1 receptor, IGF1R)[8]、表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)[9]、硫酸肝素蛋白聚糖(heparan sulfate proteoglycans, HSPG)[10]、細胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)[11]。

筆者主要對已知的RSV感染所需受體及其致病機制進行綜述，為未來RSV致病機制研究及潛在藥物靶點和疫苗開發(fā)提供相關(guān)的信息。

一、 CX3CR1

CX3CR1是一個7次跨膜G蛋白偶聯(lián)趨化因子受體，其表達在眾多的細胞上，包括自然殺傷細胞(NK細胞)、小膠質(zhì)細胞、巨噬細胞、單核細胞、神經(jīng)元、上皮細胞和內(nèi)皮細胞等[12-13]。在肺里面，它主要表達在纖毛支氣管上皮細胞的表面[14]。目前已知的CX3CR1的配體只有兩個，一個是其天然配體CX3CL1，另一個是RSV的G蛋白上的CX3C模體[6, 13]。CX3C模體(氨基酸位置169-191)是一個位于G蛋白上的胱氨酸環(huán)的結(jié)構(gòu)，與CX3CL1的趨化結(jié)構(gòu)域有42%的同源性[6]。CX3CR1和CX3CL1的相互作用介導白細胞的黏附、活化和游走[15]。有研究表明，CX3CR1-CX3CL1軸在腦與神經(jīng)退行性疾病(如阿茲海默癥等)的致病機制中起著重要的作用[16]。但CX3CR1-CX3CL1軸在呼吸系統(tǒng)疾病，特別是呼吸道感染疾病中的作用還不是很清楚。RSV可以通過其G蛋白上的CX3C模體與CX3CR1結(jié)合來啟動感染[14, 16-17]。因為CX3CR1的表達特點與RSV的組織嗜性相同，許多學者及研究認為在體內(nèi)感染中，CX3CR1對促進RSV的感染起到的作用比HSPGs更大[17-19]。

CX3CR1與RSV的相互作用在RSV的致病機制中起著重要作用。它可以促進多種細胞因子及趨化因子的分泌和釋放，如白細胞介素-8(IL-8)，γ-干擾素(IFN-γ)誘導的單核因子(MIG)和CX3CL1[20]。在嚴重的致死性的RSV感染引起的毛細支氣管炎的患者中，其肺部可以觀察到明顯的B細胞浸潤[21]。Zhivaki等[22]證實RSV可以通過F蛋白與BCR結(jié)合，激活新生兒調(diào)節(jié)性B細胞(nBreg)，上調(diào)CX3CR1在nBreg細胞上的表達。RSV通過G蛋白和nBreg細胞上的CX3CR1結(jié)合，介導RSV的黏附和入胞，從而促進IL-10的分泌，同時抑制Th1細胞極化反應(yīng)，從而導致更高的病毒載量和嚴重的毛細支氣管炎。Harcourt等[15]證明G蛋白的CX3C模體可以通過抑制IFN-γ分泌型CX3CR1+T細胞遷移到肺組織，從而抑制機體的T細胞抗病毒反應(yīng)。但是，他們還發(fā)現(xiàn)，在RSV感染中，CX3CR1+細胞毒性T細胞被大量募集到肺組織[15]。Chirkova等[23]提出CX3C模體可以抑制固有免疫和適應(yīng)性免疫的抗病毒活性。CX3C模體可以抑制Ⅰ型和Ⅲ型干擾素的產(chǎn)生和釋放，同時抑制分泌IFN-α和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)分泌型漿細胞樣樹突狀細胞和TNF-α分泌型單核細胞的成熟分化。Th1細胞大量表達CX3CR1，CX3CR1-CX3CL1的相互作用會對Th1極化免疫反應(yīng)有放大作用[24]。CX3CR1的變異會降低其與CX3CL1的親和力，導致更差的臨床結(jié)局[25]。因此，CX3C模體可能與CX3CL11競爭性結(jié)合CX3CR1，從而抑制了CX3CL1介導的Th1極化免疫反應(yīng)，降低了機體抗病毒的能力[23]。除此之外，CX3C模體結(jié)合CX3CR1之后會抑制纖毛相關(guān)基因的表達，如CC2D2A和CFAP221。感染RSV后，纖毛細胞的數(shù)量相較于非感染的細胞培養(yǎng)皿來說明顯下降[26]。G蛋白也可以通過結(jié)合CX3CR1來提高核仁素的表達，促進RSV的內(nèi)化入胞，但這其中的信號傳導通路還不清楚。

針對RSV-G蛋白上的CX3C模體進行藥物開發(fā)是很有臨床治療前景的。在CX4C的RSV突變株感染中，Th1極化反應(yīng)明顯強于CX3C-RSV株[23]?？笹蛋白單克隆抗體131-2G、3G12和3D3可以特異性結(jié)合CX3C模體附近的1個位點，抑制CX3C與CX3CR1的結(jié)合，從而減少肺中RSV的病毒滴度，肺部的炎癥反應(yīng)也明顯減輕[27]。

二、核仁素

核仁素是在核仁中大量表達的一種蛋白質(zhì)，它也表達在真核細胞的不同細胞亞結(jié)構(gòu)中，包括核漿、胞漿、細胞膜等[28-29]。許多實驗表明，核仁素在人呼吸道上皮細胞的上層近氣道側(cè)也有表達[7-8]。核仁素包含3個結(jié)構(gòu)域：N-末端結(jié)構(gòu)域富含谷氨酸和天冬氨酸，主要參與細胞分化的調(diào)控；中部結(jié)構(gòu)域/RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(RBDs)主要參與RNA結(jié)合；C-末端結(jié)構(gòu)域主要占核苷酸相互作用促進RNA與RBDs的結(jié)合[28-29]。核仁素的轉(zhuǎn)運特性可以協(xié)助與其結(jié)合的物質(zhì)入胞(如病毒)[30]。核仁素已經(jīng)被證實可協(xié)助部分病毒感染細胞，如單純皰疹病毒[31]、狂犬病病毒[32]、流感病毒[33]、呼吸道合胞病毒[7]等。核仁素的RBDs結(jié)構(gòu)域可以結(jié)合RSV的F蛋白來介導RSV的內(nèi)化[34]。盡管核仁素在細胞膜上的表達量較低，但是它有極其高效的轉(zhuǎn)換動力學，半衰期不足1 h[8, 35]。細胞膜上的核仁素不斷更新?lián)Q代，所以可以提供足夠的NCL來結(jié)合F蛋白。

三、IGF1R

IGF1R是一個跨膜的糖蛋白二聚體，它的胞外部分參與和配體的結(jié)合，胞內(nèi)部分有一個酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域。IGF1R和它的天然配體IGF結(jié)合后主要激活兩條信號通路，即PI3K-AKT/mTOR通路和MAPK通路[36]。IGF1R和RSV的F蛋白相互作用介導蛋白激酶Cζ(PKCζ)，促進胞質(zhì)和核中的核仁素轉(zhuǎn)移到細胞膜上，從而促進RSV的內(nèi)化[8]。

四、EGFR

EGRF由富含胱氨酸的胞外受體部分、單鏈α螺旋跨膜結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)的激酶結(jié)構(gòu)域3部分組成[37]。EGFR的下游信號通路可以通過激活PAK1來改變細胞膜和細胞骨架的動力學，從而促進巨胞飲[38-39]。在RSV感染后，可以觀察到EGFR的活化和其下游效應(yīng)分子(如Cdc42和PAK1)的激活，并且可以觀察到細胞外液的吸收也升高了，這提示RSV的感染可以促進巨胞飲[40]。除此之外，F(xiàn)蛋白可以通過結(jié)合EGFR來促進細胞融合和氣道粘液分泌，在RSV的致病過程中起著一定作用[9]。

五、HSPG

HSPG在大多數(shù)哺乳動物的基底側(cè)細胞膜和細胞外基質(zhì)中廣泛表達。它們在眾多的細胞活動中扮演著重要的角色，如為細胞遷移提供基質(zhì)支持、包裝顆粒樣物質(zhì)、保護細胞因子和趨化因子免受蛋白酶溶解、促進細胞-細胞外基質(zhì)黏附、細胞-細胞相互作用等[41]。許多病毒利用HSPG來黏附細胞和啟動感染，包括皰疹病毒[42]、HIV[43]、小RNA病毒[44]等。

RSV的G蛋白在保守的胱氨酸環(huán)附近有一個肝素結(jié)合結(jié)構(gòu)域(HBD)，一些研究已經(jīng)證實HSPG對于RSV體外感染永生細胞系十分重要[10, 45-47]。RSV的F蛋白可以與HSPG結(jié)合促進病毒黏附和感染[48]。用肝素預處理細胞后或者降低硫酸肝素在細胞表面的表達可以明顯降低RSV的感染。然而，HSPG在人支氣管上皮細胞的頂端僅低表達，這表明HSPG對于RSV引起的體內(nèi)感染并不是很重要[17-18]。

六、ICAM-1

ICAM-1也叫CD54，屬于免疫球蛋白超家族的成員，它由5個相互連接細胞外免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域組成[49-50]。ICAM-1主要在免疫細胞、上皮細胞和內(nèi)皮細胞的細胞膜表面表達，但它在這些位置的表達量并不高。然而在炎癥刺激下，IL-1、IFN-γ、TNF-α等可以上調(diào)其表達[51-52]。ICAM-1通過與LFA-1結(jié)合介導眾多的細胞功能，包括白細胞黏附、遷移、信號轉(zhuǎn)導、免疫反應(yīng)等[53-55]。ICAM-1是大部分鼻病毒的主要受體，包括全部的B組鼻病毒和大部分A組鼻病毒[56]。RSV可以通過F蛋白與ICAM-1結(jié)合來啟動感染[11]。用ICAM-1特異性抗體預處理細胞，可以明顯降低RSV的感染。許多體外實驗已經(jīng)證明，RSV可以通過促進核因子激活的B細胞的κ-輕鏈(NF-κB)、 CAAT區(qū)/增強子結(jié)合蛋白(C/EBP)和白細胞介素-1的表達來上調(diào)ICAM-1的表達水平[57-60]。F蛋白與ICAM-1的相互作用參與到RSV的致病機制中。被RSV感染后的呼吸道上皮細胞ICAM-1表達上調(diào)，這可以促進中性粒細胞、嗜酸性粒細胞的黏附，導致氣道炎癥、損傷和阻塞[61]。

七、總結(jié)與展望

RSV目前依然是引起兒童和老年人下呼吸道感染及死亡的主要病因之一。主流的治療方式依然受限于支持性治療，且至今還沒有獲批上市的RSV疫苗，而RSV特異性單克隆抗體帕麗珠單抗因其不確切的臨床應(yīng)用價值和高昂的價格，主要應(yīng)用在RSV高發(fā)季節(jié)的高危人群。新的RSV疫苗和RSV特異性治療的開發(fā)主要受限于對RSV的完整致病機制了解不明確。目前已知RSV可以通過結(jié)合CX3CR1、核仁素、IGF1R、EGFR、HSPG和ICAM-1來啟動感染，在這些受體里，CX3CR1由于其表達特點符合RSV的組織感染嗜性，是最具有研究前景的RSV受體之一。對于明確RSV的受體及探究其對RSV生命周期所起到的作用，對于我們研發(fā)RSV疫苗、治療靶點都是具有重要意義的。目前關(guān)于RSV受體相關(guān)研究的局限性是大多研究僅關(guān)注單個受體在病毒感染過程的影響，至于RSV如何調(diào)動不同受體協(xié)同作用來促進感染的綜合研究較少；而且目前的研究僅限于關(guān)注在病毒黏附、入胞等過程中的影響，對于病毒-受體結(jié)合后下游通路、對固有免疫的影響等研究較少。所以，未來的研究方向建議關(guān)注于不同受體之間的相互作用及病毒-受體結(jié)合后所觸發(fā)的下游信號通路的變化。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻馮梓恒：撰寫文章、檢索文獻；許黎黎：提出設(shè)想、指導論文修改