丙型肝炎病毒(HCV)是
肝硬化和
肝癌的主要原因之一,目前全球超过1.7亿人感染HCV。在HCV感染的急性阶段,宿主调动起天然免疫和适应免疫系统以达到清除病毒的目的。但仍有约80%急性感染者最终会慢性化。很多因素参与急性丙型肝炎慢性化的过程,本文从天然免疫,细胞免疫以及病毒免疫逃逸性突变等在慢性化机制方面的研究进展综述如下。
一、 自然杀伤细胞与HCV感染慢性化
在丙型肝炎的发生机制中,天然免疫起到了重要作用。参与这类免疫反应的细胞类型很多,自然杀伤细胞(natural killer cell,NK)倍受关注。在外周血淋巴细胞中NK细胞占到了10%~20%,而在肝脏组织中切占到了肝内淋巴细胞的30%。同T淋巴细胞不同,NK不受主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)限制,也不需要先前的致敏作用,而是通过细胞表面受体活化,进一步分泌细胞因子及细胞酶作用来直接杀伤靶细胞。NK细胞表面受体主是天然细胞酶样受体(natural cytotoxicity receptors,NCR),例如NKp44、NKp30、NKp46以及杀伤细胞
免疫球蛋白样受体(killer csll Ig-like receptors,KIRs)、凝聚素样受体。其中KIRs与凝聚素样受体既属于活化型有属于抑制型,而天然细胞毒样受体均为活化型。KIRs的配体主要是人类主要组织相容性复合体I类分子(HLA-I).丙型肝炎感染时,表达杀伤细胞免疫球蛋白样受体2DL3(killer cell immuneglobulin-like receptor two domains long cytoplasmic tail 3,KIR2DL3)的NK细胞与表达HLA-C1型的靶细胞结合影响病毒感染的结局,表达这里受体的宿主能够自发的清除病毒,或是经抗病毒治疗更容易达到病毒的持续应答。对于这一现象的解释是相比其他的抑制性KIRs,KIR2DL3与HLA-C的亲和力较低,下调抑制性受体的活性,降低NK细胞激活的阈值,从而增强了KIR2DL2等活化型受体的功能,有利于NK细胞发挥抗病毒的作用。在HCV感染的早期阶段,表达NK细胞凝聚素样受体2A(natural killer cell lectin-like receptor 2A,NKG2A)的NK细胞百分比减少,而活化性受体的NKG2 DNK细胞的数量增加。能够清楚HCV的感染者,表达活化性受体的NK细胞的数量会逐渐下降,若一直保持高水平,会使感染易于慢性化。
但是随着疾病的慢性化,NK细胞数量及其功能也随着下降,其中的原因可能是患者体内白细胞介素15(IL-15)水平的降低。IL-15主要来源于树突状细胞(dendritic cells,DCs),对NK细胞生长、增值和功能发挥起到关键性调节的作用。HCV感染的病人丙型除体内IL-15的不足,是由于慢性HCV感染者体内干扰素 (IFN )不能有效的刺激DCs产生IL-15,IL-15的不足可能影响到NK细胞内环境的稳定,进而使NK细胞的增生降低。
探讨HCV抑制或消除NK细胞抗病毒作用的相关机制时发现,HCV的包膜糖蛋白E2能够与NK细胞表面的CD81结合,抑制INF 的产生。另外,NK细胞产生IL-8增多,后者有利于HCV的感染。HCV NS3/4A编码的蛋白酶能够下调NK细胞NKG2D活化性受体配体的表达,而且HCV NS5A蛋白酶能够通过toll样受体刺激单核细胞产生IL-10和转化生长因子 (TGF ), TGF 下调NK细胞NKG2D的表达,这些共同影响着NK细胞的活化。Yoon等将NK细胞与HCV感染细胞共同培养时发现,两者间的接触降低了NK细胞脱颗粒和裂解靶细胞的能力,且NK细胞脱颗粒能力的降低与活化性受体如NKG2D和NKP30的表达下调相关。同时,NK细胞产生和分泌IFN D的能力也降低,这与脱颗粒能力的降低相一致。概括起来,与HCV感染细胞的接触负向调节NK细胞的功能,而NK细胞功能受到抑制又与其表面活化性受体的下调相关。
二、 树突状细胞与HCV感染慢性化
DCs是目前认为宿主最有效的抗原提呈细胞。体内的DCs处于未成熟状态,表达低水平的共刺激分子和粘附分子。当摄取抗原后,分化为成熟的DCs,后者高表达共刺激分子和粘附分子。成熟的DCs能诱导特异性的细胞毒性T淋巴细胞生成,激发适应免疫。人体主要有随样DC(myeloid dendritic cells,mDC)和浆细胞样DC(plasmacytoid dendritic cells,pDC),成熟的mDC能够产生IL-12和IL-10以及少量的INF,而pDC主要能够产生I型IFN。
急性丙型肝炎病毒感染者体内mDC表达共刺激分子水平的降低,可增加发展成慢性感染的可能性。反之,体内pDC的数量增加,会增加病毒的清除率。但由于只有少数急性感染者在感染早期被发现,所以DCs在急性阶段的功能发挥还有待于进一步的全面研究。
慢性病毒感染者体内,mDC保持了抗原摄取能力,正常表达DC的表面标志,但产生IL-12的水平降低,IL-10的水平增高。IL-10能够抑制mDC分泌IL-12,促进2类辅助性T细胞的免疫功能,参与丙型肝炎的慢性化过程。mDC共刺激分子的表达水平也有所降低。pDC在慢性丙型肝炎患者的体内数量下降,且CD3 造血肝细胞的数量也降低。pDC共刺激能力、产生I型IFN的能力及患者清除HCV的能力均降低。而所有这些功能的不足目前归结于DCs细胞中HCV RNA的出现,HCV能通过树突状细胞表面特异性细胞间黏附分子3和肝淋巴结特异性细胞间黏附分子3结合非整合素分子感染于DCs。但HCV对DCs细胞功能的影响机制有待进一步研究。Shen等的研究认为在HCV感染的患者体内,DCs的功能损伤与程序性细胞死亡受体1(progrommed death-1,PD-1)的表达和PD-1/CD86的比率增加有关。
三、 CD T淋巴细胞功能障碍
HCV慢性感染阶段仍能检测到HCV特异性CD T淋巴细胞,但他们在抗病毒细胞因子的产生,细胞毒性和增值等方面表现为功能损伤。影响到CD T淋巴细胞功能的因素有以下几个方面。
1、CD T淋巴细胞抑制性受体的影响:研究表明CD T淋巴细胞功能受损是由于其表达的抑制性受体所介导。
(1)PD-1:PD-1是在功能障碍性T淋巴细胞中第一个被识别的抑制性受体。PD-1通过与2个配体PD-L1和PD-L1结合,抑制细胞表面的的活性因子及效应细胞功能相关的转录因子的表达。Golden-Mason等实验表明在慢性HCV感染者中,HCV特异性CD T淋巴细胞高表达PD-1,但在清除病毒的患者中HCV特异性CD T淋巴细胞低表达或不表达PD-1。一些实验表明应用抗体阻断PD-1/ PD-L1通路能够恢复T淋巴细胞的功能,包括增值、细胞毒性、细胞因子的产生等;但也有一些研究与之存在矛盾之处。研究发现急性HCV感染者,无论HCV感染的最终转归如何,HCV特异性CD 和CD 淋巴细胞上都高表达PD-1。也有研究显示,阻断PD-1/ PD-L1通路并不能完全恢复T淋巴细胞的功能。实际上,PD-1并不是T淋巴细胞表达的唯一抑制性受体。其他的抑制性受体,例如细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)、T淋巴细胞免疫球蛋白-粘蛋白3(T cell immunoglobulin and mucin domain containing 3,Tim-3)、自然杀伤细胞受体2B4(natural killer cell receptor 2B4,NKR2B4),CD160和KIRG1也与HCV慢性感染中T淋巴细胞的功能障碍相关。
(2)CTLA-4:为T淋巴细胞的一种跨膜受体,能与B7分子结合诱导T淋巴细胞无应答。在慢性HCV感染患者中,CTLA-4在来源于肝脏而不是外周血的PD- T淋巴细胞中优先上调。肝内T淋巴细胞PD-1和CTLA-4的共同表达与HCV特异性CD T淋巴细胞功能的失调有着重大的关系,通过阻断PD-1和CTLA-4能够协调逆转T细胞的功能,而不是不是靠单独阻断PD-1和CTLA-4。
(3)Tim-3:HCV慢性感染者CD4和CD T淋巴细胞表面Tim-3表达增加,阻断Tim-3与其配体的作用能够增强T淋巴细胞的增值能力和促进IFN 的生成。
(4)NKR2B4:NKR2B4属于免疫球蛋白超家族,分布于特异性CD T淋巴细胞,以及所有的NK细胞表面,对NK细胞活性发挥具有双向调节的作用。Schlaphoff等发现在急性和慢性HCV感染者中,病毒特异性CD T淋巴细胞表达NKR2B4, NKR2B4既能刺激也能抑制病毒特异性CD T淋巴细胞的功能,NKR2B4的作用可能抵消了通过阻断PD-1所产生的促CD T淋巴细胞增值的作用。对于NKR2B4是如何发挥不同作用的还是很不清楚。总之,细胞不同的刺激信号和抑制信号,是如何通过细胞表面的受体转入细胞内,并影响CD T淋巴细胞的功能,具体的机制需要进一步研究。
2、调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs)的影响:Tregs是一类具有抑制性作用的T淋巴细胞亚群,能通过细胞蛋白介导 的细胞与细胞之间的直接接触或是产生TGF- 和IL-10方式发挥抑制作用。Tregs对CD T淋巴细胞活性的发挥有着重要的作用。有研究发现,HCV感染患者外周血CD CD T淋巴细胞的数量增加,并且与病毒载量成正相关。Boettler等的实验表明在慢性HCV感染者,CD CD T淋巴细胞增加并能抑制CD T淋巴细胞的反应,在剔除调节性T淋巴细胞后可促使患者特异性T淋巴细胞的数量增加和产生IFN 。目前,在Tregs和CD T淋巴细胞间的相互相互作用,以及其在CD T淋巴细胞功能不全方面起到的作用等方面仍存在很多的疑惑。
四、病毒逃逸性突变与HCV感染慢性化
HCV相关抗原具有高度可变性,病毒动力学的数字模型表明,在慢性病毒感染的个体中每天产生高达 IU/ml的HCV病毒颗粒,高水平病毒粒子的更新加上HCV RNA聚合酶缺乏有效的校正功能,导致病毒基因组频繁突变。这种变异不仅仅发生在个体之间,而且在感染个体内部也随时发生,致使HCV在个体中以准种的形式存在。这种突变可能是有害的,也可能是无用的,又或许使突变的病毒种株成为优势病毒群,而后者取决于宿主C D 和CD T淋巴细胞反应。HCV能够逃避诱导出的CD T淋巴细胞的作用,这一机制虽然还不是很清楚,但病毒的逃逸性突变与病毒持续的感染有着密切的关系。这些突变既能发生在于HLA结合的表位,阻止表位与HLA分子的结合进而抑制表位的提呈;也能发生在T淋巴细胞受体(T cell receptor,TCR)结合位点,导致细胞毒性T细胞不能有效的发挥作用。但不同的研究结果显示,在多个慢性感染者中,T淋巴细胞表位氨基酸的置换并没有减少MHC的结合或者损伤抗原的提呈,发生在TCR接触性残基上的突变只能引起短暂的逃避,因为具有免疫能力的宿主,T淋巴细胞能够产生新的TCR去识别突变的表位。Wolfl等任务在T淋巴细胞的组成成分中可能存在一个“洞”,不能对发生在TCR接触性残基上的突变进行识别。也有人认为可能是对这一突变,机体缺乏具有特异性高亲和力TCR的T淋巴细胞有关。
五、 非肝细胞中病毒的存在与HCV感染慢性化
传统上认为HCV仅仅感染肝细胞,进而引起肝脏的炎症,实际上许多研究发现HCV同样感染气其他细胞。Castillo等研究证实,HCV能感染外周血单个核细胞并且能在其中复制,而外周血单个核细胞成为病毒体的来源。Muller等最早提出B淋巴细胞充当HCV的储存库。记忆性B淋巴细胞被认为是病毒主要的储存细胞,主要是因位它的寿命长,但HCV如何感染B淋巴细胞的机制还不是很清楚。最近Ito等研究显示,慢性HCV感染者肝脏的炎症部位能够产生大量CXC趋化因子受体3的配体,CD CD B淋巴细胞表达大量的CXC趋化因子受体3,被募集到炎症部位,这可能是病炉中病毒持续存在的一个原因之一。Fletcher等研究结果显示,人的大脑内皮细胞能够表达支持HCV进入和感染的功能性受体,这是否是肝脏内病毒持续存在的另一原因还需要进一步的研究。
综上所述,丙型肝炎慢性化的机制非常复杂,是由多个因素决定的,包括病毒的生物学特点、宿主的免疫功能及遗传易感性等方面,它们共同影响着HCV感染后的结局。目前的研究深入推动了人们对HCV感染性慢性机制的了解,例如深入研究NK细胞和CD T淋巴细胞功能障碍的相关因素,可能有助于发现慢性丙型肝炎防治的新靶点。
以上来源:任艳,郑素军,段钟平。《
丙型肝炎慢性化的免疫机制研究发展》。《中华肝脏病杂志》。
2013年2月 第21卷 第21期