文章轉(zhuǎn)載自：中國醫(yī)學(xué)文摘·皮膚科學(xué)2017年2月第34卷第1期
作者：陳娓，劉軍連
水痘帶狀皰疹病毒(varicella-zoster vi-rus, VZV)具有嗜神經(jīng)和皮膚的特征。病毒初次感染表現(xiàn)為水痘與潛伏狀態(tài)，當(dāng)在各種誘因刺激下，潛伏VZV再激活并大量復(fù)制，在周圍感覺神經(jīng)和該神經(jīng)所支配的單側(cè)皮節(jié)發(fā)生免疫反應(yīng)，引起紅斑、簇集性水皰以及神經(jīng)痛。帶狀皰疹(herpes zoster, Hz)作為水痘感染再激活的表現(xiàn)，可發(fā)生于約20 %的健康成人和50%的免疫低下人群。免疫系統(tǒng)健全的兒童和成年人HZ愈合后常無并發(fā)癥，細胞免疫功能低下患者容易并發(fā)系統(tǒng)受累，常見肺炎、肝炎、腦脊髓炎和血管病變等，出現(xiàn)的帶狀皰疹后遺神經(jīng)痛(postherpeticneuralgia, PHN)嚴重影響患者的身心健康和生活質(zhì)量。VZV感染神經(jīng)元細胞后病毒開始進行復(fù)制，當(dāng)神經(jīng)元細胞不再凋亡，此時潛伏感染建立。當(dāng)宿主受到外界誘因?qū)е旅庖吖δ艿拖聲r，VZV開始大量復(fù)制、激活，播散至皮膚或者其它的器官組織，引起HZ。目前研究發(fā)現(xiàn)VZV的開放式閱讀框(openreading frame, ORF)、微小RNA (miRNA)和模式識別受體等一些信號分子調(diào)控VZV復(fù)制，參與VZV的潛伏與激活;細胞免疫在VZV激活后的發(fā)病起著主導(dǎo)作用，根據(jù)VZV播散的程度及抗病毒免疫應(yīng)答強度來決定帶狀皰疹的發(fā)病類型、預(yù)后。深入闡述VZV潛伏、激活及發(fā)病后VZV特異性細胞免疫應(yīng)答，對全面理解HZ的發(fā)病機制尤為重要。
一、VZV分子生物學(xué)特征
VzV由雙鏈DNA、衣殼、皮層與囊膜組成，其中最內(nèi)層是包含有DNA基因組的核衣殼，最外層則是來自宿主細胞膜并含有病毒糖蛋白的囊膜，中間是皮層，主要由三種即刻早期蛋白(immediate earlyprotein，IE)組成，分別由ORF4，ORF62和ORF63編碼。VZV基因組可分為四個部分:長單一序列（UL）、短單一序列（US）、內(nèi)部重復(fù)序列(IR)和末端重復(fù)序列(TR)，包含71個ORF和啟動子相關(guān)序列。2/3的ORF和8種糖蛋白參與病毒DNA復(fù)制、剪切、包裝、代謝及核衣殼組裝。VZV大部分基因均參與病毒的復(fù)制，其編碼的產(chǎn)物按IE、早期蛋白和晚期蛋白順序進行表達。病毒潛伏感染時只表達早期蛋白基因編碼的IE62和IE63，晚期蛋白基因主要編碼一些衣殼和糖蛋白，潛伏感染時不表達。病毒糖蛋白介導(dǎo)病毒吸附、進入人宿主細胞，在被感染細胞的細胞膜上表達并促進病毒在細胞間的傳播。
二、VZV致病過程
原發(fā)性VZV感染時，病毒先接種于上呼吸道黏膜，然后在局部淋巴結(jié)內(nèi)復(fù)制再釋放入血形成首次病毒血癥。當(dāng)病毒運輸至在肝、脾等網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)器官時完成第二輪復(fù)制，形成了第二次病毒血癥，廣泛播散至全身。感染約14~16d后病毒可通過侵入毛細血管內(nèi)皮細胞到達表皮，之后沿著脊髓后根或三叉神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)纖維向中心移動，持久地潛伏于脊髓后根神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元中。
HZ發(fā)病通常分為三個階段:第一階段處于潛伏期，潛伏的VZV在神經(jīng)元中再激活和免疫監(jiān)視功能損傷;第二階段處于臨床發(fā)疹期，病毒從神經(jīng)節(jié)中沿神經(jīng)通路釋放到皮膚，此時宿主存在的記憶免疫應(yīng)答增強，VZV感染僅僅局限于初次發(fā)病的皮節(jié)處，一旦記憶免疫應(yīng)答減弱，則發(fā)展至第三個階段;第三個階段處于臨床播散期，病毒不僅累及至皮膚，而且播散至中樞神經(jīng)系統(tǒng)和其他的內(nèi)臟器官。
三、VZV潛伏機制
所有的皰疹病毒都有潛伏能力，而且潛伏幾乎是終身的，大部分皰疹病毒的潛伏是逃避免疫監(jiān)視的一種重要形式。研究發(fā)現(xiàn)病毒潛伏感染時，VZV DNA以游離基因形式存在于細胞中，并且存在病毒基因轉(zhuǎn)錄體和合成蛋白。VZV ORF和miRNA對維持VZV潛伏感染起著重要的作用。
3. 1 IE在VZV潛伏中的作用
VZV基因組內(nèi)大多IE在病毒復(fù)制中起著重要的作用，主要通過沉默相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄與表達來維持潛伏。ORF61能誘導(dǎo)宿主體內(nèi)具有促進病毒復(fù)制作用的ND-10結(jié)構(gòu)分散。對VZV在神經(jīng)系統(tǒng)中潛伏與激活機制的研究中發(fā)現(xiàn)，IE4，IE62與IE63能夠在VZV潛伏感染的神經(jīng)細胞內(nèi)表達并且主要分布在細胞質(zhì)內(nèi)，推測這些IE可能在VZV潛伏期間由于某種原因限制入核，限制了它們對基因的反式激活功能并影響VZV自身復(fù)制。研究發(fā)現(xiàn)ORF66通過磷酸化阻止IE62進入細胞核發(fā)揮反式激活作用，同時通過下調(diào)細胞表面主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex MHC)-I表達，參與病毒免疫逃逸。IE4與IE63對VZV潛伏感染的建立是必不可少的。有學(xué)者利用SCID人鼠嵌合感染模型對IE進行了研究，發(fā)現(xiàn)潛伏感染時IE62和IE63表達下調(diào)，究其原因是IE具有抗神經(jīng)元細胞凋亡的能力，使得病毒初次入侵時能存活于神經(jīng)元細胞，病毒得以在宿主細胞內(nèi)大量復(fù)制。
3. 2 miRNA在VZV潛伏中的作用
miRNA是一種由22個核苷酸構(gòu)成的非編碼單鏈RNA，通過與靶向信使RNA互補結(jié)合，導(dǎo)致mR-NA降解或抑制蛋白質(zhì)的翻譯過程。研究發(fā)現(xiàn)VZV miRNA缺乏與潛伏相關(guān)同源區(qū)基因結(jié)合的靶向位點，使得潛伏相關(guān)ORF編碼mRNA不被降解，維持病毒潛伏。miRNA有上百種，不同miRNA發(fā)揮不同的調(diào)控作用，研究發(fā)現(xiàn)其中miR-190b，571，1276，1303，943和661這七種miRNA分子水平的變化可作為HZ發(fā)病的潛在標志。有學(xué)者認為，HZ患者循環(huán)系統(tǒng)中的miRNA能調(diào)控多種信號通路途徑誘導(dǎo)病毒的復(fù)制，參與到疾病的炎癥反應(yīng)和神經(jīng)損害中。例如當(dāng)miRNA21表達上調(diào)時，通過激活信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3 ( signal transducer-sand activators of transcription，STAT3)信號通路促進VZV的復(fù)制，進一步研究發(fā)現(xiàn)VZV編碼的miR-NA能通過調(diào)控核因子-κB通路抑制IL-6和IL-10等抗病毒細胞因子表達，逃避宿主免疫監(jiān)視。
四、VZV 激活機制
神經(jīng)元細胞和角質(zhì)形成細胞不僅作為VZV感染的靶細胞，同時也作為抗原提呈細胞介導(dǎo)免疫應(yīng)答。VZV 通過免疫調(diào)節(jié)機制使靶細胞表面 MHC-Ⅰ，MHC-Ⅱ和細胞間黏附分子-1(intercellular adhe-sion molecule1，ICAM-1)等免疫分子表達下調(diào)，降低T細胞活化相關(guān)信號分子表達，導(dǎo)致T淋巴細胞活化、增殖能力下降，使得VZV感染的靶細胞逃避T細胞的免疫識別，病毒被再次激活。VZV 激活是發(fā)生HZ的關(guān)鍵，隨之相繼發(fā)生模式識別受體識別病毒、免疫細胞的浸潤、細胞因子的釋放及T淋巴細胞亞群的相互作用，最后導(dǎo)致神經(jīng)、皮膚組織的損害。
4．1 模式識別受體
VZV 激活后，固有免疫系統(tǒng)作為保護宿主免受病原體侵害的第一道防線，通過模式識別受體識別、結(jié)合VZV病原相關(guān)分子模式，激活下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，分泌細胞因子產(chǎn)生免疫應(yīng)答。模式識別受體包括Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs) 、C型凝集素樣受體、NOD樣受體和視黃酸誘導(dǎo)基因Ⅰ樣受體，其中 TLRs是研究最為深入的模式識別受體，識別多種病原體來激活機體的免疫應(yīng)答反應(yīng)，是連接非特異性免疫和特異性免疫的橋梁。研究發(fā)現(xiàn)TLR9作為VZV 細胞信號“傳感器”，識別VZV誘導(dǎo)Ⅰ型干擾素介導(dǎo)非特異性免疫答;此外TLR9通過依賴MYD88信號傳導(dǎo)通路介導(dǎo)IFN-α釋放，輔助Th1細胞發(fā)生特異性免疫應(yīng)答。
4 . 2 CD4+T 細胞與 CD8+T 細胞
細胞免疫功能低下是VZV再激活發(fā)展為HZ的主要原因。在組織學(xué)上，HZ發(fā)病主要表現(xiàn)為皮損和神經(jīng)元周圍淋巴細胞為主的炎癥細胞浸潤，主要以T淋巴細胞為主。其中CD4+T細胞和CD8+T細胞被認為是決定VZV再激活、播散最重要的細胞亞群，其細胞數(shù)量和免疫功能在HZ潛伏感染期、發(fā)疹期、病毒播散期分別起著不同作用。VZV激活后，CD4+T細胞的比例升高;當(dāng)CD4+T細胞極度缺乏時，皮損范圍擴散、體內(nèi)病毒載量升高及病毒血癥時間延長，出現(xiàn)全身泛發(fā)性皮損。CD8+T細胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答在HZ患者中起重要的免疫防御作用，Steain等研究發(fā)現(xiàn)HZ患者背根神經(jīng)節(jié)周圍有大量記憶CD8+T細胞浸潤，因抗原提呈細胞表面信號分子表達低下導(dǎo)致CD8+T細胞失去細胞毒性的能力。
CD4+/CD8+T細胞比例失衡使機體免疫水平處于異常狀態(tài)誘導(dǎo)HZ的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，VZV激活后至出現(xiàn)典型皮疹前，CD4+T和CD8+T細胞的比值顯著下降;當(dāng)開始出現(xiàn)皮疹時，CD4+T/CD8+T比值開始逐漸增高，直至皮損消退后比值恢復(fù)到正常范圍。此外，學(xué)者發(fā)現(xiàn)HZ急性期CD4T/CD8+T比值與PHN的發(fā)生呈負相關(guān)。因此有學(xué)者認為，CD4+T/CD8+T比值倒置可以作為HZ患者和高危人群的免疫監(jiān)視指標。
4.3 CD4 輔助性T淋巴細胞亞群
CD4輔助性細胞包括Th1，Th2，Th17和調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell，Treg)。目前HZ發(fā)生的原因之一是免疫系統(tǒng)的平衡被打破，Th細胞發(fā)生偏移。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)HZ患者血清中Th1與Th2型細胞因子分泌水平增高，而Zhang等抽取HZ患者皰液進行檢測得出不一樣的結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Th1型細胞因子IL-2和TNF-α低表達，Th2型細胞因子IL-4和IL-10高表達，Th1/Th2比值發(fā)生偏移。以上結(jié)論說明Th1和Th2細胞在HZ患者不同部位介導(dǎo)的免疫反應(yīng)機制是相似的，但其介導(dǎo)免疫應(yīng)答的強度不同，Th1 細胞介導(dǎo)免疫防御作用強于Th2 細胞免疫引起局部皮膚和神經(jīng)組織病理損傷作用。
Th17是不同于Th1和Th2細胞獨特的CD4+T細胞亞群。Th2細胞分泌的IL-4，IL-10和IL-13等細胞因子能抑制Th17細胞分化、發(fā)育。但 Agata等研究發(fā)現(xiàn)，HZ患者血清中Th17型細胞因子IL-17，IL-23，IL-21和Th2型細胞因子IL-4和IL-12表達水平均增高。由此說明HZ發(fā)病中占明顯優(yōu)勢的Th2對Th17的抑制作用下降，表現(xiàn)出Th2型和Th17型的細胞因子高表達，機體處于免疫耐受狀態(tài)。
近來Treg細胞備受大家的關(guān)注，它在自身免疫性疾病、炎癥性疾病、器官移植、腫瘤和各種感染性疾病中均起著重要的作用，同時與Th17一起在病毒感染性疾病中相互調(diào)節(jié)共同維持機體免疫平衡。Treg細胞通過調(diào)節(jié)CD4+T細胞的功能間接參與HZ的發(fā)生、發(fā)展。Xing等選取 76 例急性期HZ患者，按照病情嚴重程度分為輕度、中度和重度組，分別檢測各組患者T淋巴細胞亞群分布情況。結(jié)果顯示，與健康對照組比較，HZ組的CD4+T細胞降低，Treg細胞顯著升高，CD4+T細胞與Treg細胞呈負相關(guān); 與其他兩組相比，重度組CD4+CD25+T細胞內(nèi)Foxp3+表達顯著增強。由此說明，HZ患者體內(nèi)Treg細胞大量地被激活從而抑制了CD4+T細胞的增殖、活化，且病情嚴重程度與Treg細胞抑制強度呈正相關(guān)。
五、結(jié)語
HZ的預(yù)防和治療是基于對該病發(fā)病機理研究的深入而不斷發(fā)展的，近來對 HZ免疫學(xué)發(fā)病機制的研究，提供了HZ預(yù)防和治療新的切入點。研究VZV基因和蛋白結(jié)構(gòu)與功能有助于研發(fā)具有抗病毒作用和阻止皰疹后神經(jīng)痛發(fā)生的小分子抑制劑，從細胞與分子水平深入了解HZ發(fā)病機制能為預(yù)防和治療HZ提供更加有效的治療方法和藥物。
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