埃博拉病毒感染及免疫逃逸機制研究進展

楊松濤，金宏麗，高玉偉，王化磊，夏咸柱

埃博拉病毒感染及免疫逃逸機制研究進展

楊松濤，金宏麗，高玉偉，王化磊，夏咸柱

埃博拉病毒（EBOV）可引起嚴重的埃博拉出血熱，在靈長類中死亡率接近90%。EBOV感染機體后，可干擾宿主的免疫反應，從而有利于病毒的復制和傳播。本文針對EBOV感染機體過程、EBOV免疫逃逸機制和治療策略等進行綜述。

埃博拉病毒；病毒感染；免疫逃逸；治療策略；綜述

埃博拉出血熱是由埃博拉病毒（EBOV）感染引起的一種烈性的人獸共患傳染病，其致死率高、臨床治療能力薄弱。2014年爆發的埃博拉疫情引起全球關注，截止到2015年11月8日，共引起全球28 635例感染、11 314例死亡，成為人類最大的一次埃博拉暴發疫情。WHO已將西非埃博拉病毒病疫情列為“國際突發公共衛生緊急事件”。

EBOV是對人類危害最嚴重的病毒之一，目前尚無有效的治療藥物和疫苗。由于EBOV存在生物安全隱患；疫區主要在缺少現代先進設施的偏遠地帶；疫情暴發具有散在、不可預知性和病毒監視不足等原因[1]，以致許多關于病毒致病性的研究都是在動物模型和體外實驗中進行的[2]，而關于人體的相關實驗很少。病毒感染機體的每個階段，從病毒進入細胞、局部復制、傳播（病毒血癥）、在靶器官內繁殖、患者康復（但仍帶毒）或死亡，均存在兩種因素的相互制約：病毒感染和宿主免疫防御。EBOV可利用多種機制逃逸宿主的免疫應答，從而有利于病毒的復制和快速傳播。研究EBOV對人類的致病機理和免疫逃逸機制，進而根據這些關鍵步驟，確定新型靶標位點，研發治療藥物，對于埃博拉出血熱的綜合防控具有重要意義。

1 病毒感染過程

EBOV感染性很強，可通過接觸感染者的分泌物、血液、排泄物、皮膚傷口和被污染的物品等多種途徑傳播。EBOV病毒基因組外側由脂質膜包裹，有利于病毒進入宿主細胞，并且EBOV可在多種人類細胞中復制，包括免疫細胞、內皮細胞、成纖維細胞、肝細胞和腎上腺細胞[3]。病毒外膜與宿主細胞膜的受體結合和融合過程中，病毒膜蛋白（GP）起重要作用[3]。此外，EBOV主要靶向巨噬細胞和樹突狀細胞，隨后通過GP的黏液素樣區域感染內皮細胞[4-5]。因此，病毒首先廢除免疫系統，然后影響血管系統，導致彌散性血管內凝血、出血、休克和死亡。病毒也會影響其他器官和組織，導致多器官的衰竭，包括肝（多病灶壞死、凝血因子產量減少）、腎上腺（甾類產生的停止、惡化血壓的調節）和胃腸（腹瀉）[6]。所有的臨床癥狀均與病毒不可控的傳播和復制有關，但具體的機制尚不完全明確。目前認為的病毒感染機體有3個階段：（1）在感染早期，巨噬細胞和樹突狀細胞是EBOV最早的靶細胞。這些細胞被大量感染后，導致炎癥介質和炎癥趨化因子（如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α、單核細胞趨化蛋白-1和嗜酸細胞活化趨化因子）的過表達。這種“細胞因子風暴”可吸引炎癥細胞（中性粒細胞、嗜酸性粒細胞）至感染組織，導致凝血異常并增加內皮通透性[7]。（2）病毒進入二級淋巴器官和肝臟，進行大量復制并感染其他細胞。此階段發生彌散性血管內凝血，導致凝血因子的消耗、血纖蛋白沉積和血凝塊的產生，最終導致全身出血[6]。（3）細胞病變和宿主反應引起肝細胞多病灶壞死和其他組織損傷，最終導致多器官衰竭，患者休克并死亡。

2 病毒逃逸免疫反應機制

EBOV感染的每個階段，均可激活機體產生先天性免疫反應和特異的體液和細胞免疫反應，宿主的存亡與體內特異性抗體的產生有直接聯系[8-9]。如果患者體內較早產生高水平的體液免疫反應，常會存活下來[6,10]。然而，大多數EBOV感染會導致宿主的死亡[7]，臨床上瀕死患者體內無特異性IgG，也幾乎檢測不到IgM的產生。已有研究表明，EBOV可通過多種機制影響并逃逸宿主產生的免疫反應。

2.1 通過VP35和VP24蛋白阻斷干擾素反應 I型干擾素（IFN-α/β）的產生可阻止病毒進入細胞并抑制病毒在局部復制[11]。EBOV編碼的兩種核蛋白VP24、VP35，可阻斷干擾素的產生和信號通路的活化。VP35通過多種機制抑制IFN-α/β的產生[5,11]，包括抑制ERF-3的磷酸化作用、使IRF-7失活、抑制IFN可誘導的dsRNA和Dicer依賴蛋白激酶R的活化。另外，VP35還可與dsRNA結合，使其不被視黃酸誘導基因蛋白I（RIG-I）識別，抑制一系列協同刺激分子（包括CD40、CD80、CD86、MHC-Ⅱ類分子）的上調和樹突狀細胞的成熟。VP24通過阻止兩面神激酶-1（JAK-1）的同源二聚化和酪氨酸激酶-2（TYK-2）的異源二聚化，阻止轉錄因子的核定位，減少或抑制干擾素刺激基因的轉錄，使細胞對IFN-α/β/γ的作用不敏感。這種通過VP35和VP24蛋白阻斷干擾素反應的現象與絲狀病毒毒力增強有密切關系。

2.2 通過sGP調節宿主的免疫反應 EBOV的GP基因通過mRNA剪輯，可編碼一種跨膜蛋白GP1,2和兩種分泌的非結構蛋白：可溶性的糖蛋白sGP和小可溶性糖蛋白ssGP。GP1,2是病毒表面唯一的蛋白，是抗體產生的靶標[12-13]，但GP1,2產生比例不高，sGP與GP1,2在轉錄水平上的比例是2.8∶1，在蛋白質水平比例是4.4∶1[14]。同GP1,2相比，sGP在血清中含量較多，且sGP與GP1,2有相同的N端，因此sGP既可作為誘餌抗原，與抗GP1,2抗體結合，控制宿主的體液免疫反應[15]，也可抑制GP抗血清的中和活性[16]。因此，在被感染的患者和非人靈長類血液內均可檢測到sGP的存在[17]，且幸存者血液中的抗體與sGP發生交叉反應的程度大于同GP1,2反應的程度[18]。

sGP還可轉移免疫反應。研究者提出[19]，宿主感染EBOV后再次面對感染時，機體動員可識別GP1,2和sGP的記憶B細胞。但由于sGP含量多，B細胞識別sGP表位的幾率明顯提高。此外，如果對小鼠首免GP1,2，當再使用sGP進行加強免疫時，會發現抗GP1,2的反應對sGP的存在很敏感。一種可能的解釋是：即使在這些動物體內，活化的B細胞主要針對GP1,2獨有的表位（sGP沒有），但仍有少部分B細胞可針對sGP。當使用sGP加強免疫時，這些少量的針對sGP的B細胞會大量增加，干擾針對GP1,2的B細胞發揮作用。在實際應用中，大部分EBOV疫苗都以GP1,2為靶標，然而當機體免疫疫苗后再感染EBOV時，如果抗體水平不夠而不能快速清除病毒，病毒就會通過復制產生sGP，sGP將逐漸轉移抗體反應使其針對自己，從而表現出免疫失敗。

sGP有長刺突，含有非常大的、高免疫原性的黏蛋白樣區域，此區域可導致受感染細胞的分離與死亡。sGP還可通過減少由腫瘤壞死因子-α（TNF-α）引起的內皮細胞通透性增加，阻止白細胞接近感染部位[20]，進而有利于病毒的增殖。

2.3 GP1,2蛋白的作用 GP1,2蛋白可刺激機體產生先天性免疫和早期的獲得性免疫反應，快速清除受感染的細胞。病毒通過對GP1,2蛋白的嚴重糖基化，將表位隱藏，從而出現病毒屏蔽[21-22]。此外，EBOV還可能通過mRNA剪輯，減少GP1,2的產生，在保證病毒可進行有效復制的同時，降低GP1,2對受感染細胞的影響。

一些針對GP1的抗體還可能通過補體成分C1q的抗體依賴性增強作用增強EBOV的感染。在感染初始階段，EBOV GP1與細胞表面的特異性受體結合，而C1q可增強病毒-抗體復合物與細胞表面的C1q配體之間的結合，從而促進EBOV和其受體的相互作用。這種可增強病毒感染能力的抗體具有病毒特異性，且主要與免疫球蛋白IgG2a和IgM水平有關，與IgG1水平無關[23-24]。以GP為基礎制備的EBOV疫苗進行主動免疫，或使用針對GP的抗體進行被動預防或治療時，抗體增強病毒感染的現象給人們對疫苗的有效性帶來疑慮[25-26]。

2.4 其他方面 EBOV還通過影響其他途徑的體液和細胞免疫，從而逃逸宿主的免疫反應[5,27]。病毒感染巨噬細胞和樹突狀細胞（主要的抗原提呈細胞）后，會導致大量T細胞（輔助性T細胞和毒性T細胞）和NK細胞的凋亡[10]，并抑制特異性抗體的產生[27]。

3 治療藥物作用機制

許多暴露后治療方法或預防策略都已被研究，主要集中在以下方面：直接抗病毒作用的藥物（可抑制病毒聚合酶的小分子、阻止病毒蛋白產生的寡核苷酸類、沉默病毒基因的小干擾RNAs）、可作用于病毒復制和傳播相關蛋白的化合物（可阻止病毒進入細胞的多離子通道抑制劑和腎上腺素受體拮抗劑、可控制晚期病毒進入細胞的選擇性雌激素受體調節劑）、促進宿主防御和調節宿主免疫反應的免疫調節藥物（有凝血因子和細胞因子活性的化合物、多重干擾素、抗阿片肽）、單克隆或多克隆抗體、使用康復患者血漿進行被動免疫、維持并重建患者的機體功能[28-30]。

以上藥物靶標和治療策略均以EBOV致病機理或免疫逃逸機制為基礎開發的，例如，兩種抗體類藥物MB-003和Zmapp是針對GP的單克隆抗體混合物[31-32]。由加拿大Tekmira生物制藥公司研制的TKM-Ebola是一種siRNA化合物，專門針對EBOV的VP24和VP35基因。由日本富士公司制造的法匹拉韋（favipiravir，T-705）是一種聚合酶抑制劑，可抑制感染細胞內病毒基因復制和病毒顆粒的釋放，防止病毒擴散到其他未感染細胞。磷酰二胺嗎啉代寡核苷酸（PMOs）是可滲透入細胞的核苷酸類似物，以VP24、VP35 mRNAs為靶標[33]。廣譜的核苷酸類似物BCX4430可抑制病毒聚合酶活性，作為非專性的RNA鏈終結者[34]。腺苷類似物可能通過封閉S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶的活性，直接限制病毒mRNA 5′端甲基化[35]。

4 結語

關于EBOV的病原學、生物學和免疫學等特征已取得了重要的研究進展，疫苗研制也進入臨床試驗階段，但仍有許多科學問題尚不完全明確。同其它動物相比，EBOV對人類的致病性更強，而蝙蝠的免疫系統可阻止EBOV的致死性感染[36]。因此，研究蝙蝠體免疫系統阻止EBOV的免疫逃逸的機制很重要。VP24和VP35在干擾IFN活性方面的分子機制已被研究的較為詳盡，但分泌蛋白（如sGP、GP1、VP40）的功能也應被研究清楚，特別是sGP在病毒的生命周期和對機體的致病性方面研究的不是很透徹。此外，雖然我們對EBOV病原學研究的較多，但對病毒的生態學仍較缺乏，而生態學可能與選擇壓力相關，影響著病毒的致病性和免疫逃逸策略。

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（收稿：2015-11-01 修回：2015-11-16 編校：丁艷玲）

R 512.8

A

2095-3496（2015）04-0203-04

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