人巨細胞病毒與心血管疾病研究進展

楊曦艷，蔡軍，楊新春

在自然界存在的數(shù)千種病毒中，已知至少數(shù)十種病毒與人類疾病相關，其中人屬巨細胞病毒（Human cytomegalovirus，HCMV）結構極其復雜，并可表現(xiàn)多種感染形式，引起多種病理生理效應。近些年發(fā)現(xiàn)HCMV與心血管病、動脈粥樣硬化、高血壓等疾病具有相關性，現(xiàn)將此類文獻做一綜述。

1 HCMV的概況與分子生物學特征

HCMV是由核酸和蛋白質以特定的組合方式形成以雙鏈DNA作為基因組的病毒顆粒，屬皰疹病毒屬，在皰疹病毒屬中具有最大基因組，長度超過230kb，由US和UL兩部分構成，編碼200多個病毒蛋白[1]。HCMV所具有的基因組，與最小的DNA病毒HBV的基因組（3.4kb）相比較，大約是其的60余倍。而與小RNA病毒，如脊髓灰質炎病毒（7.4kb）相比，也大約是其30倍。這種差異，不僅提示HCMV所編碼的病毒蛋白在結構上具有多樣性，也意味著在調控機制上具有復雜性。

皰疹病毒感染到達靶細胞后，通過其膜糖蛋白與多種細胞受體、輔助受體的結合，完成病毒囊膜與細胞膜融合使病毒進入細胞。這一過程遵從結構動力學規(guī)律，病毒體通過變構向細胞內導入相應信號。

對HCMV的研究表明，許多細胞表面的受體成分都可被該病毒利用作為結合受體，包括趨化因子受體、血小板生長因子受體（PDGFR）、成纖維細胞生長因子受體（FGFR）、腫瘤壞死因子受體家族（TNFR）、表皮生長因子受體（EGFR）等，其中又以EGFR的作用最為關鍵[2]。HCMV在結合上述細胞受體的同時也能夠激活受體信號通路，通過向細胞內導入特定的信號引起相應的生物學反應。HCMV進入細胞后，依賴其核衣殼體的特定蛋白分子與細胞內某些分子，如微管蛋白的相互作用，移至細胞核膜，將其基因組DNA經(jīng)核膜孔注入細胞核，經(jīng)由宿主細胞RNA聚合酶Ⅱ復合體介導，通過病毒即刻早期蛋白、啟動子啟動DNA線性轉錄程序。

HCMV在轉錄和翻譯等過程中，都與真核細胞有著極其相似的機理。具有pre-mRNA→成熟RNA、pri-miRNA→miRNA（小RNA，microRNA）的過程。miRNA是一種內源性非編碼的小RNA，約21～23個核酸長度[3]，是動物種系中的保守序列，部分具有組織特異性[4]。miRNA結合于靶mRNA的3’非轉錄區(qū)（3’UTRs），如果miRNA與靶mRNA完全匹配，則降解靶mRNA；如兩者序列部分匹配，則通過抑制靶mRNA翻譯來沉默該基因[5]。它作為一種基因表達的負性調節(jié)因子，參與了許多疾病的進程，具有重要作用[6]。其中一些已證實參與了心力衰竭[7]、心肌細胞分化及凋亡[8,9]、心室重塑[10,11]、血管生成[12]、心律失常[13]、冠心病[14]。在HCMV中共發(fā)現(xiàn)400余個可能的miRNA結構，多數(shù)能夠調控病毒基因或是細胞基因表達。

2 HCMV與心血管疾病的關系

2.1 HCMV與血管內皮細胞增殖及粥樣硬化 HCMV在自然界普遍存在，全球超過50%人群有潛伏性感染，在HIV攜帶者或免疫缺陷者或器官移植患者中可有90%機會感染[15,16]。研究發(fā)現(xiàn)，單純皰疹病毒-1（HSV-1）、單純皰疹病毒-2（HSV-2）、HCMV[17]、皰疹病毒8型（HHV-8）均能感染人的血管內皮細胞和血管平滑肌細胞，但在患心臟、血管疾病患者的組織中，檢出最多、比例最高的是HCMV[18,19]。

從20世紀80年代開始，人們開始對HCMV與心血管疾病進行探索。一項納入157例患者的研究將所納入病例依據(jù)病情輕重程度分為需手術組和非需手術組后發(fā)現(xiàn)，在血脂水平和其他危險因素相當?shù)那闆r下，需手術組患者HCMV抗體陽性占90%，高滴度抗體比例57%，而非需手術組患者HCMV抗體陽性占74%，高滴度抗體比例僅26%[20]。隨后利用超聲發(fā)現(xiàn)340對配對患者中HCMV抗體陽性率與無癥狀頸動脈壁增厚、早期動脈粥樣硬化相關[21]。

80年代后期，一項由Stanford大學醫(yī)學院對301位心臟移植并使用大量免疫抑制劑患者進行的較大規(guī)模研究發(fā)現(xiàn)，共有91位患者發(fā)生HCMV感染，該研究解釋為HCMV在普通人群中感染率較高，而應用免疫抑制劑可使?jié)摲腍CMV再激活；5年后，HCMV感染陽性組的患者有69%由于移植心臟加速出現(xiàn)了嚴重的冠狀動脈粥樣硬化而導致移植失敗，而無發(fā)生HCMV感染組中這一比例為27%[22]。其后，美國Minnesota進行的一項稍小規(guī)模的實驗亦證實了這一結果，該研究納入了102位接受心臟移植并接受大量免疫抑制劑的患者，移植術后2年有HCMV感染的患者有32%出現(xiàn)了冠狀動脈粥樣硬化，而無HCMV感染者的冠狀動脈粥樣硬化發(fā)生率僅為10%[23]。類似的發(fā)現(xiàn)還包括，感染HCMV的冠狀動脈疾病患者行血管擴張成型術后血管再狹窄的發(fā)生率較無HCMV感染者更高[24]。此外，動物實驗也證實，CMV感染后大鼠的血管組織出現(xiàn)了明顯的炎癥反應，其中轉化生長因子-β（TGF-β）和血小板生長因子（PDGF）表達亦明顯上調[25]。

目前已知HCMV的US28可編碼TGF-β，其與受體的激活及PDGF與受體激活均能促進血管平滑肌的增殖和遷移，導致血管內膜層增生和血管壁損傷[26]，也可增加血管平滑肌氧化型低密度脂蛋白（oxLDL）攝取以及清道夫受體表達，促進動脈粥樣硬化斑塊形成[27]；PDGF還可通過上調組織金屬蛋白酶抑制劑而抑制膠原酶作用，以減少細胞外基質的降解；HCMV編碼的IE84蛋白可與細胞內P53蛋白結合并抑制其功能，使P53蛋白不能發(fā)揮正常的凋亡調控作用，導致凋亡過程出現(xiàn)異常，從而引起細胞增生過度，引發(fā)血管再狹窄[28,29]；此外HCMV還可通過抑制細胞凋亡因子caspase-8的表達阻止受感染細胞凋亡[30]。

一項截至2006年、總結了14153例觀察對象的研究發(fā)現(xiàn)，HCMV抗體陽性和高水平的需心肺復蘇（CRP）的患者較HCMV抗體陰性和低水平CRP的患者，其全因死亡率增高30.1%，同時心血管相關死亡率也增高29.5%[31]。

眾多研究已顯示HCMV是動脈粥樣硬化的獨立危險因素，在冠心病、移植物血管硬化的發(fā)生發(fā)展中均具有一定的作用[32]。

2.2 CMV與高血壓 近年一項針對（24～39）歲，共計1931例（其中男性857例，女性1074例）的研究發(fā)現(xiàn)，年輕女性中高滴度的HCMV抗體多于男性，但與血壓無明顯相關性；而男性高滴度HCMV抗體則與其年齡、收縮壓、舒張壓均相關，是血壓升高的獨立因素，并推測感染造成的免疫反應對年輕人的血管功能造成了損傷[33]。美國一項為期4年，共納入6610例高血壓合并HCMV IgG抗體陽性患者的研究表明，HCMV抗體陽性在女性患者中隨年齡增大而增多，HCMV抗體陽性和年齡的增加均與高血壓的發(fā)生有關，而在男性則HCMV直接與舒張壓升高相關[34]。另有一項研究發(fā)現(xiàn)，HCMV感染可造成血管內皮功能不良及對一氧化氮（NO）反應下降，并可造成冠脈粥樣硬化負擔增加（P=0.09）[35]。內皮一氧化氮合成酶（eNOS）的表達或功能下降是動脈粥樣硬化早期事件。在主動脈內皮細胞中，HCMV可抑制eNOS及其上游信使Akt 和PDK1的功能[36]。

綜上所述，HCMV能夠導致血壓升高的原因包括：損傷血管內皮功能、減少內皮細胞NO合成、削弱血管擴張功能、激活免疫防御功能和炎癥反應以及腎素-血管緊張素系統(tǒng)等[37]。

用鼠CMV感染小鼠6周后，主動脈粥樣斑塊的發(fā)生率升高，血壓亦出現(xiàn)顯著上升；同時，血清炎癥因子白細胞介素6（IL-6）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、腎素以及血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）表達均增加，上述因素共同促進了血壓升高[38]。因此，CMV感染是高血壓的危險因素，同時也是動脈粥樣硬化的協(xié)同因素[39]。

最新研究發(fā)現(xiàn)，在原發(fā)性高血壓患者中，其血清HCMV表達滴度是健康對照的30余倍，基因芯片結果也發(fā)現(xiàn)高血壓患者HCMV編碼的miRNA-UL112較健康對照組上調3倍。已知干擾素調節(jié)因子（IRF-1）和組織相容性復合體（MICB）均為HCMV-miRNA-UL112 的下游靶基因[40]，其中IRF-1是一氧化氮合酶（NOS）的關鍵轉錄因子，該因子可通過調節(jié)NO的合成發(fā)揮其調節(jié)血管張力及血管平滑肌細胞增殖的作用，同時IRF-1還能增加AngⅡ受體（ATGR2）的表達，拮抗血管緊張素Ⅰ受體（ATGR1）激活導致的血壓升高[41]；而MICB是重要的免疫炎癥信號分子，與自然殺傷（NK）細胞的成熟、免疫識別、病毒感染細胞的吞噬功能密切相關[42]。因此，HCMV-miRNA-UL112能夠通過抑制IRF-1表達減少NO合成和AGTR2表達導致血壓升高，并通過抑制MICB表達導致NK細胞免疫識別障礙。上述結果提示，HCMV-miRNAUL112可能是介導HCMV感染導致血管損傷和血壓異常的關鍵因子。

總結HCMV與高血壓的關系如下：①HCMV感染可導致氧化應激及內皮功能障礙[35,36,43-45]，而內皮功能障礙和炎癥反應是高血壓發(fā)生發(fā)展的關鍵機制[46,47]；②HCMV感染可激活免疫反應[48,49]，參與AngⅡ介導的高血壓形成過程[50]；③HCMV可激活AngⅡ過表達[39]，參與高血壓形成。

3 總結與展望

隨著20世紀免疫學、微生物學、分子生物學等理論及技術的發(fā)展，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)抗HCMV藥物更昔洛韋能夠降低心臟移植后動脈粥樣硬化的發(fā)生率[51]，而且還可用于預防和治療器官移植相關的HCMV感染。

希望未來能夠繼續(xù)研發(fā)針對HCMV的基因工程藥物，如miRNA類似物或拮抗劑，以預防和治療心血管疾病、動脈粥樣硬化、高血壓等疾病，為維護人類健康做出貢獻。

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