人免疫缺陷病毒1感染非特異性免疫研究進展

張美，李群輝，李寧，張宏偉

（首都醫科大學附屬北京佑安醫院，北京100069）

人免疫缺陷病毒1感染非特異性免疫研究進展

張美，李群輝，李寧，張宏偉

（首都醫科大學附屬北京佑安醫院，北京100069）

在急性人免疫缺陷病毒1（HIV-1）感染時，病毒的病原體相關分子模式被感染細胞的病原體識別受體所識別，從而觸發信號級聯反應，啟動非特異性抗病毒機制，發揮抗病毒作用。本文對病原體感知、病毒限制性因子、自然殺傷（NK）細胞的抗病毒作用以及病毒逃逸策略作一綜述。

人免疫缺陷病毒1；非特異性免疫；信號傳導

病毒感染的免疫應答始于對病原體的感知和非特異性免疫信號的傳導。病毒產物中的病原體相關分子模式（PAMP）被宿主細胞的病原體識別受體（PRR）所感知，從而啟動細胞的非特異性免疫應答，以發揮防御和限制病毒的作用［1］。在應答過程中產生一些可溶性因子，募集并激活非特異性免疫細胞，以控制病毒傳播并激活和調節適應性免疫應答［2］。對于人免疫缺陷病毒1（HIV-1）感染，病原體感知和非特異性免疫誘導通常發生在感染的CD4+靶細胞，包括非特異性免疫細胞和CD4+T細胞。本文對HIV-1感染非特異性免疫的研究進展作一綜述。

1　感知HIV-1的受體

1.1干擾素誘導蛋白16（IFI16） 已確定的HIV PAMP識別受體包括各種Toll樣受體和視黃酸誘導基因蛋白Ⅰ樣受體，在HIV非特異性免疫應答和免疫激活方面具有誘導、擴增或分化的作用。有關HIV感染和復制周期的最新研究顯示，在HIV復制周期的早期，感染的細胞可通過至少兩種胞內PRR識別病毒逆轉錄酶產物而感知HIV感染，其中一種是IFI16，另一種為環磷鳥嘌呤核苷-腺核苷單磷酸（cGAMP）合成酶（cGAS）［3，4］。

IFI16是數百種干擾素刺激基因之一，存在于核內和胞質，通過pyrin域介導蛋白-蛋白相互作用，并可以通過hin域與DNA結合［5］。IFI16可識別和結合HIV逆轉錄DNA產物。異位表達和上位效應研究表明［3］，IFI16與HIV-1 DNA共定位于轉染細胞中，并通過干擾素刺激DNA應答元件進行信號轉導，這些應答元件依賴于銜接因子干擾素刺激因子（STING）、TANK結合激酶1（TBK1）以及轉錄因子干擾素調節因子3（IRF-3）和IRF7。IFI16可促進產毒性HIV-1非容許性CD4+T細胞的炎性小體活化和炎性細胞死亡。其他研究顯示，成纖維細胞和上皮細胞的巨細胞感染中，IFI16具有感知DNA和抗病毒作用［6］。因此，IFI16是HIV的PRR和病毒限制因子。

1.2cGAS cGAS是胞內DNA結合蛋白，是感知HIV和其他逆轉錄病毒的PRR。cGAS是一種雙功能基團蛋白，含有氨基末端DNA結合結構域和核苷酸轉移酶結構域。在與雙鏈DNA（dsDNA）結合的過程中，cGAS產生一種二核苷酸產物，即cGAMP。cGAS與雙鏈DNA結合，誘導產生cGAMP，cGAMP作為第二信使與STING結合，從而激活TBK1和下游的IRF3和IRF7以啟動細胞非特異性免疫應答［7］。此外，cGAMP可以通過間隙連接進入鄰近細胞，以旁分泌信號傳導方式激活旁觀細胞。HIV-1復制周期早期以逆轉錄酶抑制劑處理細胞可抑制cGAMP的產生，而在復制周期后期則無該作用，這說明HIV-1逆轉錄酶的DNA產物作為PAMP與cGAS結合并產生活性［8］。然而，與cGAS結合的特異性HIV-1 DNA配體目前尚不明確。

在對HIV-1和HIV-2的對比和突變研究中，cGAS對HIV-1的識別作用得到進一步證實。HIV-2類似于HIV-1，但比HIV-1的致病性更弱。HIV-2易感染和激活樹突細胞，而HIV-1則不易［9］。在樹突狀細胞中，宿主細胞限制性因子不育-α-基序結構域和組氨酸／天冬氨酸殘基雙聯體結構域包涵蛋白1（SAMHD1）可消耗三磷酸脫氧核苷以抑制HIV-1逆轉錄，但只有HIV-2可編碼病毒蛋白X以降解SAMHD1。這使得樹突狀細胞和其他髓樣細胞對HIV-2的容許性增加，但對HIV-1無影響。這種容許性可促進細胞PRR對HIV-2 PAMP的識別，并啟動PRR信號以激活樹突狀細胞［10］。然而，PRR對病毒的感知在HIV-1和HIV-2之間有差異，因為病毒衣殼蛋白與細胞親環素A（CypA）蛋白的親和力不同。HIV-1和HIV-2的衣殼與CypA形成復合體，HIV-1衣殼蛋白與CypA相互作用可阻止病毒核酸與PRR相互作用。相反，HIV-2衣殼與CypA相互作用則容許cGAS感知胞質中整合前的病毒PAMP。HIV-1衣殼的突變可引起CypA結合結構和親和力的改變，導致在樹突狀細胞胞質中HIV-1互補DNA（cDNA）整合前也以cGAS依賴的方式進行識別［11］。在這些情況下，cGAS而非IFI16的敲除可防止樹突狀細胞感知HIV-1。因此，HIV-1和HIV-2衣殼結合CypA親和力的差異是調節cGAS介導的HIV PAMP感知的主要決定因素。

在感知HIV感染時，cGAS和IFI16可能發生在不同的時間段，一個感知早期或特定的逆轉錄產物，而另一個感知堆積的cDNA產物，或許出現在逆轉錄過程的后期。編碼cGAS和IFI16的基因本身就是干擾素刺激基因，PAMP誘導的PRR信號傳導后，這些基因在干擾素誘導下表達蛋白。在dsDNA轉染細胞的研究中發現，cGAS感知的是dsDNA而非病毒感染［12］。因此，除了感知病毒cDNA，cGAS可能有助于識別胞質中異常出現的自身DNA配體。

與此相關，細胞DNA三引物修復外切核酸酶1（TREX1）是一種3′-5′DNA核酸外切酶，是主要的dsDNA應答負調控因子。TREX1的失活突變與一種嚴重的神經炎癥疾病艾卡迪綜合征（AGS）相關，而TREX1的正常活性對于處理內源性逆轉錄因子的DNA片段以及防止自身免疫疾病和AGS的發生至關重要。由于具有DNA核酸外切酶活性，TREX1敲除可增強CD4+細胞中HIV-1 PAMP的識別［13］。雖然TREX1通過清除胞質DNA介導對識別自身DNA PAMP的抑制，但其核酸外切酶活性也能夠清除HIV DNA PAMP，防止宿主細胞識別這些病毒產物。HIV DNA PAMP所誘導的cGAS和IFI16信號傳導可間接被TREX1調控。

2　抑制HIV-1復制和傳播的限制因子

PRR信號傳導激活下游的核因子（如IRF3、 IRF7），以啟動抗病毒和炎性效應基因的表達，其中包括編碼干擾素的基因。IRF3和IRF7的激活誘導許多抗病毒效應基因的直接表達，Ⅰ型干擾素的信號傳導進一步誘導數百種干擾素刺激基因（ISG）的表達，其中包括具有抗病毒作用的基因。在這些抗病毒基因或“限制因子”編碼的蛋白質中APOBEC3、TRIM5a、SAMHD1和tetherin可抑制HIV復制和傳播［12］。這些抗病毒基因可直接作用于IRF3和ISG。研究認為，HIV限制因子包括蛋白SLFN11、IFITM和MX2，這些蛋白在靜止的細胞中表達量極低或根本不表達，而在干擾素應答時大量表達［14］。SLFN11是一種結構與RNA解旋酶相似的蛋白質家族成員，在HIV感染后期抑制病毒蛋白的產生，具有抗病毒作用。在HIV-1產毒性細胞表達時，IFITM與HIV-1蛋白env和gag共定位，并被納入新的病毒顆粒，從而限制HIV-1進入新的靶細胞。MX2是一種GTP酶，在原病毒整合到宿主細胞染色體之前抑制靈長類慢病毒復制。MX2的HIV限制活性是CypA依賴性，通過MX2-CypA相互作用抑制病毒復制［12］。

3　HIV-1對NF-κB和IRF3激活的調控

PRR信號傳導的一個主要特征是轉錄因子κB（NF-κB）和IRF3轉錄激活通路的匯聚，其中每個通路具有多種靶基因［1］，而HIV差異調節NF-κB和IRF3的能力是逃逸策略的基礎。HIV-1病毒Vpu通過溶酶體和半胱天冬酶途徑介導IRF3的裂解和失活，HIV-1病毒Vpr誘導IRF3的泛素化，以易于蛋白酶體的降解［15］。Vpr與未知功能綜合致死因子4復合物（SLX4com）結合，該復合體是結構特異性內切核酸酶調節因子，可破壞位點特異性DNA元件，以促進在復制或同源重組期間發生的DNA斷裂的修復［16］。體外HIV-1感染后，Vpr活化SLX4com導致人急性單核細胞白血病細胞非特異性免疫活性降低，從而使HIV-1逃避識別，并防止非特異性免疫應答的觸發。HIV-1缺乏Vpu或Vpr可誘導宿主細胞ISG的高表達，增強HIV限制作用［17］。以上研究結果表明，影響PRR信號傳導的病毒-宿主相互作用為增強PRR-IRF3軸和控制HIV感染提供治療靶標。

4　自然殺傷（NK）細胞的非特異性抗病毒效應

NK細胞是非特異性抗病毒效應細胞，具有細胞毒性和免疫調節功能。NK細胞表達數種激活受體，包括自然殺傷細胞2組D分子（NKG2D）受體和非特異性細胞毒性受體。NKG2D受體可感知病毒感染細胞表面的應激配體，而非特異性細胞毒性受體可直接感知表達于感染細胞的病毒肽段。除了調節NK細胞對抗HIV-1感染細胞的活性以外，高度多態性的活化和抑制殺傷免疫球蛋白樣受體（KIR）在決定NK細胞功能方面也具有重要作用，在NK細胞發育的過程中，KIR可以與不同家族的人類白細胞抗原（HLA）Ⅰ類分子產生相互作用［18］。

在NK細胞發育過程中，每個獲得許可的NK細胞表達至少一種抑制性KIR，從而阻止NK細胞殺傷這些細胞。在體外，獲得許可的NK細胞具有較強的抗病毒效應，包括抗體依賴性細胞毒作用介導的殺傷和直接殺傷感染細胞的能力［12］。最近體外研究表明［19］，在同一個體中，與沒有獲得許可的殺傷細胞免疫球蛋白受體2DL（KIR2DL）1、KIR2DL2或KIR2DL3陽性的NK細胞相比，獲得許可的細胞在原發HIV-1感染中優先增殖。這些數據與最近的一項研究［20］結果相一致，與沒有攜帶高表達HLA-C的HIV-1感染者相比，攜帶此種基因的個體疾病進展較慢。需要進一步研究在HIV感染應答中調節NK細胞亞群增殖的分子機制，以及這些細胞控制HIV-1感染的抗病毒活性。

綜上所述，HIV-1感染后，病毒產物中的PAMP被宿主細胞的PRR所感知，從而啟動非特異性免疫應答，其中包括非特異性細胞因子和NK細胞，在控制HIV-1感染中發揮重要作用。

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10.3969／j.issn.1002-266X.2016.21.039

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1002-266X（2016）21-0095-03

北京市科技計劃資助項目（D131100005313005）。

張宏偉（E-mail：hongwei9988＠sina.com）

（2015-10-31）