病毒免疫逃逸防衛機制

崔奕杰，付艷梅，張秀豐

(衡水出入境檢驗檢疫局，河北衡水 053000)

機體的免疫系統執行免疫監視和防衛功能，免疫應答是機體免疫系統受抗原刺激后，引起抗原特異的免疫細胞克隆增殖，最終由抗體或效應細胞將抗原清除出去的過程。入侵的病原體首先被單核-巨噬細胞、粒細胞、B細胞及自然殺傷(NK)細胞等非特異免疫細胞識別而被直接清除。如非特異免疫細胞不足以清除病原體，則導致特異性免疫應答的T及B細胞克隆的活化，產生效應特異殺傷T細胞，殺傷病毒感染靶細胞，使病毒不能復制而死亡;或經B細胞產生中和抗體與病毒結合，使之失去毒力，而被吞噬細胞等吞噬清除。作為生物體，病毒在與宿主長期共進化的過程中也在進化生存，它們在遭受宿主免疫攻擊的同時針對在免疫應答過程中可以被“攻克”的所有成分，包括所有參與免疫應答的成分:抗原提呈細胞對外源性和內源性抗原的識別和處理、MHC-Ⅰ類和MHCⅡ類分子與抗原的結合、以及參與抗原信息傳遞的各種細胞因子和起免疫調節作用的補體系統，病毒使出各種“招數”去應對以逃避機體對自身的識別和清除，逃逸或拮抗宿主的免疫攻擊。

這些免疫逃逸機制可大致分為三類:(1)逃避體液免疫系統的識別;(2)抑制細胞免疫應答;(3)干擾免疫效應功能。

1 逃避體液免疫系統的識別

逃逸宿主體液免疫的一個機制是病毒抗原決定位點變異，使病毒突變株逃逸已有抗體的中和作用。例如在流感病毒感染中，機體可產生針對流感病毒表面蛋白血凝素(HA)的中和抗體以迅速清除病毒，獲得保護性免疫，而流感病毒可通過兩種形式的抗原變異來逃避宿主的免疫清除:(1)抗原漂移。編碼血凝素和神經氨酸酶基因的點突變可使抗體與表位結合部位的關鍵氨基酸發生改變，影響二者結合，從而使病毒突變株逃避抗體中和。以A型流感病毒為例，A型流感病毒(influenza A virus，IAV)是有囊膜負鏈RNA病毒，其基因組由8個節段的負鏈 RNA(HA、NA、NP、M、PB2、PB1、PA 和NS)組成，編碼11種蛋白質，其中血凝素(hemagglutinin，HA)是IAV最重要的表面糖蛋白，介導病毒吸附敏感細胞，針對HA的抗體具有中和活性，神經氨酸酶(neuraminidase，NA)是另外一種重要表面糖蛋白，它能水解細胞表面唾液酸，釋放病毒粒子，針對NA的抗體雖沒有中和活性，但可以抑制病毒復制，降低疾病的嚴重程度。IAV復制時由病毒的依賴于RNA的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase，RDRP)催化，由于RDRP缺乏校正活性，大約每合成104個核苷酸就會摻入一個突變，由于RNA病毒基因組復制時保真度較低，HA或/和NA的抗體結合位點內突變積累導致一些抗體結合能力喪失如抗原漂移，因此，針對早先毒株的抗體不能有效抑制突變病毒，從而導致突變病毒易于在部分免疫群體中傳播開來。在1943/1944和1944/1945流感季節有效的疫苗，在1947年完全喪失免疫預防作用，進一步研究發現，1943年病毒株和1947年病毒株在HA和NA抗原性及其氨基酸序列方面存在顯著差異[1]。(2)抗原轉變。還以流感病毒為例，是指通過不同毒株間的基因重排產生帶有“新”HA或/和NA亞型的流感毒株，這種抗原性變異較大的重組毒株甚至能引起全球性流感大流行，并且相關病死率顯著增加。在二級宿主中流感病毒株RNA片段發生交換，導致血凝素蛋白抗原發生較大變化，這種情況下原有抗體不能中和病毒[2-3]。HCV(丙型肝炎病毒)外膜蛋白有高度的遺傳變異性，尤其是在E2蛋白的N末端，有一個27個氨基酸的高變區(HVR1)。這個區域是HCV外膜結構的露出部分，也是表面抗原激發中和抗體最強的表位。研究表明，這個表位在宿主體內持續感染的過程中，經歷著快速的突變[4]。HCV抗原決定表位的高變異性使機體產生的抗體不能有效地中和病毒顆粒，使病毒顆粒在體內難以被及時清除，這是HCV能逃避宿主的免疫監視，得以持續復制的一個主要原因。HIV病毒對體液免疫應答的逃避可概括為以下兩個方面:一是包膜蛋白gp120 V1、V2、V3區的局部突變與糖基化偽裝導致中和抗體與病毒的親和力降低;二是遠端的突變導致構像更加球樣變，更加抵制抗體的中和作用。高度糖基化在隱蔽蛋白骨架上的中和性表位中發揮關鍵作用，即可以偽裝中和性抗體的識別位點[5]。

上述逆轉錄病毒的共同特性是病毒RNA基因組要逆轉錄為雙鏈脫氧核糖核酸(DNA)分子，此過程是由病毒的逆轉錄酶(RT)介導的，RT在病毒組裝過程中摻入病毒體。病毒只有當逆轉錄成DNA前病毒并插入宿主染色體后，其編碼基因方開始表達。逆轉錄病毒的極端適應功能部分歸因于RT缺乏校正能力，其錯譯率遠高于細胞DNA多聚酶，因此幾乎在病毒復制的每一周期中均會發生變異。RT在DNA合成過程中，其固有的在模板間“跳躍”的能力，可導致在共同組裝的基因組間、病毒和細胞RNAs間以及病毒基因組不同區域間高發的基因重組。在逆轉錄病毒復制的過程中，基因序列的轉換(堿基替代)、點突變、插入、缺失、重疊等各環節出現的錯誤均會導致基因變異。慢性HIV感染者體內每天均有數以億計的細胞被感染，所以每天都可能會有數以千萬計的點突變發生[6]。

2 抑制細胞免疫應答

2.1 病毒抗原的加工和呈遞 病毒抗原的加工和呈遞在免疫應答過程中起中樞作用。病毒感染導致特異性T細胞的應答，首先是產生T細胞活化所需要的雙信號條件:病毒的抗原(Ag)肽結合于組織相容抗原MHC-Ⅰ類或MHCⅡ類分子的溝內，形成Ag肽-MHC分子復合物，表達于抗原提呈細胞(APC)表面，經APC攜帶至T細胞處，被T細胞表面的抗原識別受體(TCR)特異識別并結合Ag肽-MHC分子，產生信號1;T細胞與APC表面的輔佐分子及受體(CD28-B7，CD40-CD40L)的配對結合，產生信號2，分別活化CD8+殺傷T細胞(CTL)及CD4+輔助性T淋巴細胞(HTL，Helper T Lymphocyte)，CTL分化為效應CTL，直接殺傷病毒感染靶細胞或HTL分泌細胞因子，支持CTL增殖及分化為效應CTL。B細胞雖能直接識別病毒抗原，但需要HTL產生的細胞因子才能進行增殖并分化為漿細胞，分泌IgG類中和抗體，間接消除病毒。

2.2 病毒編碼蛋白的拮抗作用 病毒基因可編碼某些蛋白作用于抗原呈遞過程，進而逃避免疫系統的識別和清除。例如CTL關鍵表位的改變;多肽抗原與MHC的結合表位的突變;多肽抗原與MHC的結合受到抑制，或TCR的識別過程受到影響，都影響免疫應答過程而導致病毒逃避現象的產生。

在依靠MHC-Ⅰ類分子限制的CD8+細胞毒T細胞來清除被病毒感染的細胞這一過程中，病毒編碼了一些蛋白產物來影響抗原呈遞過程的各個環節，從而逃避免疫系統的清除。

2.2.1 病毒編碼蛋白影響蛋白酶酶解作用，阻礙Ag肽的產生;當EB病毒感染細胞后，病毒基因所編碼的EBNA-1包含有一個Gly-Ala的重復區域，此區域可通過抑制泛素/蛋白酶體的分解途徑而影響抗原多肽的產生[7]。而病毒蛋白需在胞漿被蛋白酶降解成8～12個氨基酸的小肽后才能被MHC-I類分子呈遞。

2.2.2 病毒基因組編碼蛋白抑制抗原多肽原運輸:蛋白被酶解成抗原性多肽后，必須經TAP(抗原加工相關轉運蛋白)轉運至內質網腔才能與MHC-Ⅰ類分子結合。單純皰疹病毒(HSV)感染細胞后，其即刻早期基因的表達產物ICP47能有效抑制抗原肽轉運者TAP對抗原性多肽的轉運作用，從而阻礙了抗原多肽和MHCⅡ類分子在內質網內的結合，使CTL不能有效地識別HSV感染的細胞[8]。ICP47對 TAP的抑制作用，可能是由于ICP47能以較抗原多肽更強的親和力同TAP上的殘基結合。

2.2.3 病毒編碼蛋白阻止或破壞多肽/MHC-I類分子復合體的形成:MHC-I類分子與肽正確組裝成MHC-I類分子/肽復合物后必須從內質網轉運到細胞表面才能被CTL細胞識別，而一些病毒蛋白可使MHC-I類分子偏離其正常途徑。如人巨細胞病毒(HCMV)蛋白有 US2、US3、US6、US11，其中HCMV基因組中US(unique short)區域內的即刻早期基因能編碼一個內質網殘基蛋白US3，US3能同MHC-I類分子結合，使MHC-I類分子不能移出內質網腔，使感染細胞表面不能呈現抗原多肽/MHC-I類分子復合體[9]。US2和 US3可選擇性影響HLA-A和HLA-B，而不影響HLA-C和HLA-E，因為 HLA-A和HLA-B可有效誘導CTL介導的免疫應答。

2.2.4 抗原提呈細胞功能失調:病毒可能通過隔離它們于免疫系統作用不到的場所而逃避免疫識別。DC(樹突狀細胞)是目前發現的功能最強的抗原提呈細胞(antigen presenting cell，APC)，也是唯一能獨立刺激活化初始型T細胞(naive T cell)，誘發初級免疫應答的抗原提呈細胞，其攝取的外源性抗原既可通過MHC-II類途徑呈遞給CD4+T細胞，也能通過MHC-I類途徑呈遞給CD8+T細胞。乙肝病毒(HBV)在肝細胞復制增殖釋放的過程中，在肝細胞表面形成了特異性的病毒抗原。進入循環系統的各種病毒顆粒通過肝臟樹突狀細胞的提呈激活初始型 T細胞，產生的細胞毒性T細胞(CTL)通過殺傷感染的肝細胞而清除HBV，產生Th2細胞則通過激活B細胞產生抗體來清除血液循環系統中的病毒顆粒。DC對HBV的提呈作用在大部分個體能夠起到保護作用。慢性HBV感染者的HBV-DNA通過編碼一種逆轉錄酶而使病毒DNA與宿主肝細胞基因組發生整合，從而使免疫系統不能識別。病程越長，整合的機會越多。慢性乙型肝炎患者外周血單個核細胞來源的DC表型缺陷和功能障礙主要包括以下表現形式:(1)誘導CTL不足;(2)產生IL-12不足;(3)混合淋巴細胞反應(MLR)中DC刺激T細胞增殖及產生細胞因子(IFN-γ等)的能力下降;(4)DC成熟的表面標志(CD80、CD86、HLA II類分子等)表達下降;(5)在對HBsAg或HBcAg應答中，刺激特異性T細胞增殖能力下降。上述都是受HBV感染的DC抗原提呈功能失調的表現[10]。HBV一般認為傳統的免疫特權場所的例子是少量淋巴細胞聚集的組織如眼睛、大腦和睪丸。已經證實HBV除微血管屏障外，幾乎在全身組織中都可以找到(肝內缺少這種微血管屏障)，微血管屏障可以阻止HBsAg特異性細胞毒性T細胞進入，雖然這些免疫特權場所不會因此而受到免疫介導的器官損傷，它們卻可以提供潛在的可能引起再感染的病毒殘留[11]。

2.3 限制NK細胞介導的殺傷作用 限制NK細胞介導的殺傷作用也是病毒逃避細胞免疫應答的一個重要的機制。NK細胞是固有免疫系統的主要成分并在針對某些病毒的防御中起關鍵作用，為了能在宿主中長期存活，病毒發展了許多特異性機制以避免NK細胞的監視和激活。例如病毒蛋白可對NK細胞激活受體和配體之間的相互作用進行拮抗，HCMV UL16可與ULBP結合，競爭性抑制其與NK細胞表面激活受體NKG2D的結合，從而抑制NK細胞的細胞毒性作用[12]。

3 干擾免疫效應功能

3.1 抑制或調節細胞因子和趨化因子 免疫系統細胞因子和趨化因子由細胞分泌的多肽組成，能夠起始、協調和調控免疫細胞激活、增殖趨化和炎癥過程。作為病毒靶目標的細胞因子或趨化因子包括 IFN-α、β、γ(immunoreactive fibronectin);IL-1、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、IL-16、IL-18(白細胞介素);集落刺激因子;TNF(Tumor necrosis factor)等。病毒可以阻斷細胞因子的產生，如干擾細胞因子和趨化因子合成或延遲細胞因子成熟;病毒還可以干擾細胞因子信號轉導過程，如編碼細胞因子和趨化因子受體同源物，或者病毒編碼蛋白受體提供虛假信號和干擾趨化因子轉運，或者病毒分子中和細胞因子和失活細胞受體等;最后，病毒可干擾細胞因子效應功能，如抑制或改變細胞因子轉導通路。在丙型肝炎病毒(HCV)感染過程中，IFN調節因子3(interferon regulatory factor 3，IRF-3)是細胞抗病毒反應過程中的一個重要轉錄因子，它的活化可誘導IFN-α轉錄和分泌，并可直接刺激一些IFN效應基因轉錄。當病毒感染細胞時，病毒的復制產物如雙鏈 RNA中間體誘發細胞的一系列激酶鏈鎖反應，導致IRF-3羧基端特異性磷酸化。磷酸化使IRF-3的空間構象發生改變，IRF-3形成二聚體并轉運到細胞核內，與一些轉錄共激活因子相互作用，激活IFN-α和一些抗病毒效應基因的轉錄。HCV的絲氨酸蛋白酶NS3/4A可能通過切割一個或多個未知的宿主細胞IRF-3信號轉導通路中的靶蛋白分子，進而阻斷病毒感染所誘發的IRF-3活化，抑制宿主的免疫反應[4]。在EB病毒感染過程中，涉及一系列細胞因子的變化，包括IL-10的產生和IL-2的水平下調。在病毒的增殖期，由 EB病毒基因BCRF1編碼了一個胞內IL-10的同系物，稱為病毒IL-10(vIL-10)，vIL-10不但抑制淋巴細胞和NK細胞合成干擾素，抑制巨噬細胞IL-1、IL-12和TNF，而且可以抑制巨噬細胞依賴性T細胞增殖[10]。EB病毒編碼的BARF1蛋白可以抑制單核細胞分泌α干擾素。上述這些細胞因子在抗感染免疫中具有重要的作用。因此，它們水平的下調，有利于病毒對新的B淋巴細胞的再次感染和轉化。

3.2 干擾補體系統 補體反應是宿主抵御微生物感染的一種重要的非特異性反應，該反應通過經典途徑和替代途徑來激活，最后形成攻膜復合體，破壞病毒的囊膜或感染細胞的細胞膜。每條途徑都由補體調節因子嚴格的調控。一些病毒如痘病毒、皰疹病毒編碼的一些蛋白，其氨基酸序列與補體系統的調控蛋白有序列相似性，這些蛋白或通過結合補體調控因子來阻斷補體激活，或者直接或間接地結合到補體上，介導病毒進入宿主細胞。牛痘病毒編碼的兩種SCR(short consensus repeat)蛋白是典型的補體調控蛋白。其中一種是病毒感染細胞分泌的35KD的蛋白(編碼基因為C21L)，該蛋白與C4b結合蛋白的序列極為相似，能結合到C3b、C4b上，從而阻斷補體激活的經典途徑和替代途徑，保護胞內病毒免受補體介導的中和作用[13]。

3.3 抑制靶細胞凋亡 凋亡，即程序性細胞死亡，是T、B細胞成熟和免疫效應階段殺傷感染細胞的一個正常機制。病毒感染可直接誘導凋亡，被病毒感染的細胞的死亡將嚴重限制病毒的復制和病毒蛋白的表達，子代病毒顆粒釋放之前免疫系統通過殺死宿主細胞而限制病毒感染，而且病毒在復制和繁殖時需要細胞蛋白，因此，在漫長的進化過程中，病毒發展了各種機制在感染時期延遲或抑制細胞的死亡，抗拮凋亡的發生，以便進行病毒蛋白的合成、裝配和復制。EB病毒編碼的LMP-1蛋白可誘導細胞表達Bcl-2蛋白。Bcl-2蛋白是細胞內與膜相關的多肽，可抑制許多類型細胞的凋亡[12]。病毒DNA復制的進行需依賴宿主細胞代謝提供足夠的dNTPs，而HCMV有其獨特的調節宿主細胞dNTPs生物合成機制。病毒通過特定方式刺激細胞中相關酶的表達，使細胞感染HCMV后不能進行有絲分裂，抵抗了宿主細胞的凋亡[14]。

3.4 病毒自身產生調節因子逃避免疫監視 病毒負性調節因子(negative regulate factor，Nef)是HIV的調節蛋白之一，其生物學活性在不同靈長類慢病毒中高度保守，可以通過調節宿主細胞膜表面的受體，結合多種重要的信號轉導分子，影響DC細胞、巨噬細胞、T細胞和B細胞及NK細胞等的免疫活性，破壞機體的免疫功能，逃避免疫監視，使HIV病毒不能被機體清除，從而在獲得性免疫缺陷綜合征(acquired immunodeficiency syndrome，AIDS)的發病中具有重要的作用[15]。HBV-DNA復制過程中存在校讀偏差，這是HBV-DNA序列異質性存在的內因，其次HBV還要受到機體的免疫系統及抗病毒藥物的選擇壓力等外因的影響。

3.5 潛伏病原體逃避免疫監視 潛伏病原體是逃避免疫監視的一種重要形式。幾乎所有的皰疹病毒都有潛伏能力，而且潛伏幾乎是終身的。VZV(水痘-帶狀皰疹病毒)潛伏時，轉錄和表達都被盡可能的抑制，其DNA沒有整合到細胞的DNA中而是以游離基因形式存在于細胞中[16]，但具體的病毒與細胞如何相互作用維持潛伏狀態尚不清楚。

病毒逃避機體抗感染反應的機制還有很多，如表達Fc受體、分子粘附素以及超抗原、合成類固醇相似物等機制。這些機制是病毒在宿主體內能有效復制和賴以生存的條件，同時也是共同進化的結果。通過研究病毒基因編碼的與其免疫逃避相關的蛋白，使病毒學研究有了一個新的范疇，將有助于闡明病毒病理學機理，為研制出新的病毒疫苗和抗病毒藥物打下了堅實的基礎。

[1]趙 樸，鄭玉姝，喬傳玲，等.A型流感病毒逃避免疫應答的策略[J].生物化學與生物物理進展，2008，35(10):1137-1140.

[2]程玉興.病毒免疫逃逸機制研究進展[J].國外醫學病毒學分冊，2005，12(5):151-152.

[3]吳曉東，張海濤.人感染禽流感病毒的研究進展[J].現代預防醫學，2007，34(8):1459-1460.

[4]謝 華.丙型肝炎病毒準種與病毒的免疫逃避[J].重慶醫學，2004，33(7):1104-1105.

[5]韓根成，白 云，朱錫華，等.人類免疫缺陷病毒免疫逃避機制研究進展[J].中華傳染病雜志，2005，23(1):64-65.

[6]盧洪洲，翁心華.HIV的免疫逃逸機制[J].中國艾滋病性病，2003，9(5):318-319.

[7]鄭 慧.EBV編碼產物與免疫逃避[J].國外醫學免疫學分冊，2003，26(5):246-247.

[8]洪 敏，李衛中，李琦涵.單純皰疹病毒Ι型免疫逃避機制——ICP47抑制抗原加工相關轉運蛋白[J].病毒學報，2007，23(1):72-73.

[9]周玉峰.HCMV免疫逃避分子機制研究進展[J].國外醫學病毒學分冊，2004，11(2):43-44.

[10]葛長勇，孫茂盛.乙型肝炎病毒免疫逃避機制研究進展[C].北京:中華醫學會第七次全國醫學病毒學學術會議，2007.

[11]姜玉杰.慢性乙型肝炎患者體內病毒免疫逃逸機制的研究進展[J].國外醫學臨床生物化學與檢驗學分冊，2004，25(3):220-221.

[12]儲衛華，陸承平.病毒免疫逃避機制[J].中國預防獸醫學報，2000，22(4):319-320.

[13]趙 瑋.病毒對宿主免疫系統的逃避機制[J].國外醫學流行病學傳染病學分冊，2000，27(3):126-127.

[14]張欣文，韓 蕾，李 芬.母胎界面人巨細胞病毒免疫逃逸機制研究進展[J].中國婦幼健康研究，2006，17(4):303-304.

[15]楊 凡，劉朝奇.病毒負性調節因子引起免疫逃逸的機制[J].廣東醫學，2008，29(11):1925-1927.

[16]黃 永.水痘——帶狀皰疹病毒免疫逃避機制的研究進展[J].國外醫學免疫學分冊，2005，28(5):305-308.