淋巴細胞脈絡叢腦膜炎病毒研究進展

李曉慧 ， 劉紫嫣 ， 王 迪 ， 姬洪衛 ， 彭彥淳 ， 張 力 ， 魏 峰

(1. 吉林農業大學生命科學學院 ， 吉林 長春 130118 ； 2. 軍事醫學研究院軍事獸醫研究所 ， 吉林 長春 130122)

淋巴細胞脈絡叢腦膜炎病毒(Lymphatic choriomeningitis virus，LCMV)屬沙粒病毒科(Arenaviridae)哺乳動物沙粒病毒屬(Mammarenavirus，MARV)， MARV除1956年在牙買加果蝠發現的塔卡里伯病毒，其余病毒種以嚙齒動物為自然宿主，10余個種引起人類的腦膜炎及致命的病毒性出血熱等疾病[1]。LCMV是Armstrong和Lille于1933年發現，為沙粒病毒科最早發現的病毒[2]。到20世紀60年代，先后發現幾種與LCMV生化特征、形態學相似的病毒，它們在電鏡下極似沙粒，由此命名為沙粒病毒，建立了沙粒病毒科。沙粒病毒科在病毒學中分為兩類，分別是舊世界病毒和新世界病毒，其中LCMV屬于沙粒病毒科的舊世界病毒[1]。

LCMV分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型和Ⅳ型，其中Ⅰ～Ⅲ型與人類嚴重疾病相關，Ⅳ型僅在動物發現，Ⅰ型毒株分布廣泛[3]。LCMV不同毒株致病性不同，如Armstrong53b株可導致機體急性感染，病毒一般7～10 d被宿主清除，而Clone13株可造成慢性持續性感染，宿主終身攜帶病毒，2個毒株僅有5個核苷酸不同[4-5]。WE株和OQ28株可使部分小鼠死亡，相反BRC株則使小鼠無感染癥狀[6]。同一種屬病毒因基因組微小差異而引起感染巨大差別，雖然產生機理未完全闡明，但這已提供了很好的研究模型。

雌鼠可經子宮、卵巢感染胎鼠，將 LCMV垂直傳播給子代，也可通過乳汁、唾液、尿液、糞便、傷口或氣溶膠傳染其他動物和人[1]。鼠類感染一般無明顯癥狀，而通過非自然途徑感染的小鼠則可出現病毒血癥等癥狀[7]。

不同亞型不同株LCMV感染人臨床表現不一，可以是無癥狀的隱性感染，感染后有 7～12 d 潛伏期；或以急性發熱、頭痛、肌肉痛為主要表現的類流感樣；也可以呈淋巴細胞腦膜炎綜合征的典型表現，如劇烈頭痛、惡心嘔吐、意識障礙等，嚴重者可出現腦膜腦炎導致死亡，通常死亡率不會超過1%[8]。孕婦感染后有增加流產、引發嬰兒腦積水等危害[1,8]，器官移植患者感染嚴重可致死亡，人與人之間只通過母嬰和器官移植傳播LCMV[8-10]。LCMV感染呈世界性分布，美洲、歐洲、亞洲、非洲等地均有報道，1973年和1974年造成美國12個州181人感染[11-12]。LCMV多呈散發流行，感染無性別差異，與鼠類及其污染物接觸多、生活水平低、居住條件較差的居民以及林業工作者感染概率可能較高。

LCMV引發持續性感染與其他類型急慢性感染等，和腫瘤有相似之處，LCMV本身毒力不強、便于操作保存和管理，LCMV作為模式病毒研究免疫系統對急慢性感染的病理變化[13-14]。已利用LCMV闡釋并完善了諸如T細胞記憶、CD8+T細胞耗竭、T細胞介導的細胞毒作用、主要組織相容性復合體(MHC)限制性、免疫耐受等方面的基礎理論，為現代免疫學的發展起到舉足輕重的作用[14-16]。

近年研究表明，LCMV可感染人和大多數嚙齒類動物，且犬、猴、雞、馬、兔、貓科類動物也可感染[17]。Morita等[18]發現，在吉林省、河北省、四川省、重慶市、海南省野生家鼠有LCMV感染。2015年王吉等[19]發現，浙江省嚙齒類動物LCMV抗體陽性率為6.3%。2018年和2019年，李爽等[20]、張力等[21-22]發現蜱可攜帶與人類嚴重疾病相關的Ⅰ型LCMV，蜱或為LCMV傳播媒介；利用間接 ELISA法檢測呼倫貝爾市牛羊血清，陽性率分別為2.56%和4.52%，RT-qPCR方法檢測陽性率分別為21.0%和19.9%，表明牛羊在近期感染LCMV，且存在持續性感染。

目前，我國關于LCMV的發生及流行研究較少，本文通過檢索中外文獻就LCMV的結構特征、致病機制、免疫機制進行綜述，為LCMV的進一步研究提供理論依據。

1 結構特征

LCMV大小為40～200 nm，是帶有包膜的單股負鏈雙義RNA病毒(病毒結構和基因組結構見圖1、圖2)。LCMV基因組含有S和L兩個節段，摩爾比為2∶1， 每個節段以相反方向合成2個多肽鏈[1]。S段長3 375 bp，編碼糖蛋白前體(GPC蛋白)和核衣殼蛋白(NP蛋白)；L段長7 235～7 241 bp，編碼RNA依賴性RNA聚合酶(L蛋白)和小鋅指蛋白(Z蛋白)[6,20]。LCMV表面的糖蛋白由致密的脂質包膜和等間距的尖峰狀結構構成，糖蛋白及其下方的Z蛋白與NP蛋白一起在病毒表面形成二維晶格結構[1]。糖蛋白由GP1和GP2兩個亞基組成，GP1為附著蛋白，介導病毒與宿主細胞表面受體的相互作用，GP2是將GP1錨定到病毒表面的跨膜蛋白，GP1/GP2同源三聚體形成了病毒的尖刺[1]。NP蛋白包裹病毒基因組RNA與L蛋白一起形成病毒核糖核蛋白(vRNP)，指導病毒RNA的復制和轉錄[23]。L蛋白在感染細胞中的表達水平很低，N-末端的196個殘基(NL1)區域能夠結合和切割RNA，是mRNA轉錄所必需的RNA內切酶[24]。Z蛋白指導感染性病毒子代包裝成出芽顆粒[23]。但目前對LCMV相關蛋白的報道并不多，因此，深入了解LCMV結構蛋白及其在病毒復制中與宿主的相互作用，將為揭示LCMV的致病機制提供基礎。

圖1 LCMV結構[1]

圖2 LCMV基因組結構[2]

2 致病機制

LCMV表面的包膜糖蛋白通過識別α-DG(alpha-Dystroglycan)受體侵入細胞，Dystroglycan編碼基因序列高度保守，在大多數發育中和成人組織中表達，致使感染LCMV的宿主范圍廣泛[25]。LCMV感染后可通過細胞間接觸在宿主體內傳播，逃離免疫系統和中和抗體控制。研究最多的是MX株，利用肌動蛋白將病毒推向鄰近的細胞、以隧穿納米管傳播、在連接2個細胞的不同突起的膜表面傳播，但MX株感染的細胞比未感染的細胞或不同株LCMV感染的細胞遷移速度更快[26]。2017年Iwasaki等[27]發現，人源漿細胞樣樹突狀細胞(pDC)可通過接觸感染LCMV的細胞而感染，而對游離的LCMV有抵抗性。以往研究認為，LCMV主要通過3種途徑感染宿主，一是以霧化的形式進入機體并在肺中復制，然后通過血液到達腦膜、脈絡膜叢和室管膜內膜并產生腦膜炎等炎癥反應；二是通過胎盤感染胎兒，LCMV對胎兒大腦有強烈的趨向性并誘導其發生多種病理改變，包括嬰兒腦積水、小頭畸形等[8]；三是器官移植感染，因患者術后長期、大量使用免疫抑制藥物抑制了抗病毒能力，同時造成CD8+T細胞耗竭進而感染全身，嚴重者導致死亡[10]。2018年Trapecar等[28]發現，LCMV也可通過黏膜傳播，如直腸感染，經淋巴細胞循環感染B細胞并在脾臟內傳播進而感染全身，但是否還有其他黏膜傳播途徑還需進一步研究和驗證。綜上表明，LCMV可通過多種途徑感染宿主，并以細胞接觸方式在宿主體內傳播從而逃離機體控制加速感染，進而深入了解LCMV在宿主體內傳播及發病機制，可有效防止LCMV對機體的傷害。

3 免疫機制

LCMV自發現以來已經為病毒學和免疫學的發展做出了突出貢獻，而近幾年對LCMV與免疫系統相互作用的深入研究也為抗病毒藥物研發及疫苗接種的保護性免疫提供了依據。在LCMV急性感染期間，感染人群中存在LCMV特異性CD8+T細胞和CD4+T細胞，且CD8+T細胞的整體反應似乎隨著疾病嚴重程度的增加而增強，而病毒特異性CD4+T細胞被分化為Tfh細胞(濾泡輔助T細胞)或Th1細胞[29-30]。2015年Hale等[31]發現，帶有CXCR5+獨特表型的記憶CD4+T細胞亞群可使Tfh細胞具有潛在的特異性記憶功能，記憶Tfh細胞在被激活時仍具有特異性效應的能力，并為B細胞反應提供幫助。2016年，Kim等[32]發現LCMV感染期間過表達的Bcl-2家族抗凋亡成員Mcl-1對CD8+T細胞的凋亡或增殖影響最小，并以損害中央記憶CD8+T細胞為代價促進效應記憶CD8+T細胞的發育。2019年Son等[33]發現CD8+T細胞可通過外源獲取CD80分子調節急性LCMV感染的記憶免疫應答。

慢性感染期間，病毒利用負性免疫調節因子抑制抗病毒CD4+T細胞和CD8+T細胞應答。2015年，Clouthier等[34]整理總結了腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族成員在LCMV的慢性持續性感染中發揮的作用，OX40、GITR和4-1BB通過其配體少量的瞬時表達以及4-1BB信號通路的脫敏，控制LCMV感染，CD70在淋巴細胞上的持續表達會導致Th1細胞過度反應，γ 干擾素和 β 腫瘤壞死因子大量產生等。2018年，Labudová等[35]發現LCMV感染會促進角蛋白1的表達，角蛋白1通過與NP蛋白相互作用促進病毒在細胞間傳播，同時也影響LCMV在上皮細胞的細胞間傳遞，因此角蛋白1的表達對LCMV的感染有著重要意義。2019年，Zander等[36]發現表達趨化因子受體1抗體(CX3CE1)的CD8+T細胞亞群具有強大的細胞溶解功能，是控制病毒所必需的，而CD4+T細胞調節CD8+T細胞的分化，同時CD4+T細胞的完全缺乏會導致LCMV的終生感染，并伴有CD8+T細胞衰竭和抗體應答受損[37-39]。上述研究表明，Mcl-1和記憶Tfh細胞可加強LCMV感染時機體的自我保護，而深入了解腫瘤壞死因子受體超家族成員、角蛋白1與LCMV的相互作用關系則為有效的抗病毒藥物研發提供參考。

4 展望

目前，雖然對LCMV結構蛋白、發病機制、免疫機制有了一定認識，但部分機制尚不明確，特別是在LCMV的感染、病毒與宿主相互作用、如何以細胞接觸方式在宿主體內傳播并引發疾病等基礎研究較少,這嚴重限制了人們對LCMV的認識。因此，揭示LCMV致病機制和相關作用途徑，深入了解腫瘤壞死因子受體超家族成員、角蛋白1與LCMV 的相互作用關系是尋找安全有效抗病毒治療靶點的有力依據，同時目前還未見LCMV疫苗產品上市，Mcl-1和記憶Tfh細胞對機體的保護也為疫苗接種的保護性免疫提供方向和參考，而加快疫苗研發則對LCMV防控有重要意義。