HIV超感染防御研究進展

熊 競，叢 喆，魏 強

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，醫(yī)學(xué)實驗動物研究所，衛(wèi)生部人類疾病比較醫(yī)學(xué)重點實驗室，國家中醫(yī)藥管理局人類疾病動物模型三級實驗室，北京 100021)

1 感染細胞表面CD4受體及共受體CCR5、CXCR4下調(diào)介導(dǎo)的超感染抵抗

細胞實驗研究表明，HIV/SIV感染后，Vpu、Env、Nef三種HIV蛋白通過不同下調(diào)細胞表面CD4受體表達［6］，從而抑制了二次攻擊毒株感染細胞。

Benson等［7］將 SIV的nef基因穩(wěn)定轉(zhuǎn)染至CD4+T細胞，檢測發(fā)現(xiàn)Nef蛋白表達強烈抑制了細胞表面表達CD4受體，而對細胞內(nèi)CD4的整體表達水平?jīng)]有顯著影響。然后使用等量HIV感染5個表達Nef蛋白的細胞株及3個Nef蛋白表達陰性的細胞株，結(jié)果表明 Nef蛋白陰性的細胞株感染效率遠遠高于Nef蛋白陽性細胞。從中可推斷超感染抵抗與表面CD4表達的下降有關(guān)。W ildum等［8］使用表達紅色熒光蛋白的vpu、env、nef某一基因突變株感染T細胞然后用帶有綠色熒光蛋白的野生毒株再次感染。發(fā)現(xiàn)感染表達Nef蛋白的HIV的T細胞從病毒基因表達的一開始就下調(diào)CD4；而Vpu、Env兩種蛋白下調(diào) CD4的強度相對于Nef蛋白而言較弱，對于超感染的抵抗強度也較弱，再次反映了CD4下調(diào)與超感染抵抗正相關(guān)。除了能夠下調(diào)感染細胞表面的CD4，病毒Nef蛋白也可以下調(diào)細胞表面CCR5［9］以及 CXCR4受體［10］，因此 CCR5、CXCR4表達下調(diào)對超感染也有一定抑制作用。

另使用的共受體不同的HIV-1毒株研究發(fā)現(xiàn)，感染早期出現(xiàn)的CCR5嗜性病毒不能使CD4下調(diào)，但感染晚期出現(xiàn)的CXCR4或CXCR4/CCR5雙嗜性病毒可明顯地下調(diào) CD4表面表達［11］。與此一致，Lusso等［12］發(fā)現(xiàn)HIV-1巨噬細胞嗜性非細胞病變株不能下調(diào)CD4，因此也不能抵抗致病性HIV病毒株對易感T細胞克隆株的再次感染。從另一角度反映了CD4下調(diào)與超感染抵抗正相關(guān)。

然而HIV-1感染的T細胞中CD4下調(diào)動力學(xué)分析對該假說提出了疑問。CD4在感染兩天后開始下調(diào)，此時距細胞進入死亡階段僅有幾小時。在這么短的時間內(nèi)，T細胞發(fā)生超感染的幾率非常小，因此CD4的下調(diào)的作用也不大。而且，CD4的下調(diào)在初始T淋巴細胞中發(fā)生地更晚?；颊咧蠬IV感染的細胞半衰期預(yù)計為1～2d。Voldky等［13］已證實超感染抵抗早在HIV初次感染的4～24h以內(nèi)就已建立。因此CD4下調(diào)的動力學(xué)暗示HIV超感染抵抗的建立并不受CD4下調(diào)的控制。CD4下調(diào)最主要的目的不見得是抵抗超感染，而是提高病毒復(fù)制力并促進子代病毒的釋放。其次HIV抑制 CD4表達和二次感染可能是為了阻止未成熟的細胞死亡以增加病毒在細胞內(nèi)的有效復(fù)制。CD4下調(diào)等細胞水平上的也僅勉強用來解釋感染細胞如何抑制再次感染，但是如何抑制隨后的病毒感染動物體內(nèi)未感染細胞的仍無法解釋。

2 阻斷超感染病毒復(fù)制周期

部分研究顯示，細胞水平上存在與CD4下調(diào)不相關(guān)的來抵抗 HIV超感染。Volsky等［13］證明在受HIV感染的T細胞仍表達高水平的CD4分子，但其仍然可抵制 HIV超感染。這些可能由于初次感染的病毒蛋白表達抑制了二次攻擊毒株復(fù)制周期中的某一步，因而抑制了超感染。

有研究表明超感染病毒整合過程受抑制可抵抗超感染。Levin等［14，15］指出在新近感染的細胞內(nèi)整合頻率由Rev蛋白來調(diào)節(jié)。感染了rev基因缺失的目的細胞中的整合事件至少比野生毒株感染高出5倍。Rev蛋白對于第二株感染病毒的抑制作用在第一株病毒感染了4～8h以后可觀察到，這與Rev蛋白的表達相一致。

HIV病毒蛋白基因轉(zhuǎn)染進細胞后，發(fā)現(xiàn) F12-HIV的Gag、Vif、Nef蛋白都改變了超感染HIV毒株的復(fù)制［16］。此外，F(xiàn)ackler等發(fā)現(xiàn)Nef蛋白表達完全抑制了超感染HIV毒株，在其復(fù)制的晚期。Nef蛋白干擾了Gag蛋白p41前蛋白裂解成p17和p24從而抑制病毒復(fù)制［17］。

3 CD8+T、CD4+T細胞介導(dǎo)的特異性免疫反應(yīng)抵抗超感染

在動物體內(nèi)無論是初次感染或超感染都主要由免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)，同時二次攻擊病毒還可能感染體內(nèi)未感染細胞，這使動物超感染防御遠不止細胞水平上的SIR。

CD8+T細胞介導(dǎo)的細胞毒作用是宿主體內(nèi)適應(yīng)性免疫反應(yīng)的重要組成部分。初次感染或接種減毒活疫苗后通常產(chǎn)生顯著的病毒特異性 CD8+CTL反應(yīng)［18，19］。初次感染時產(chǎn)生病毒特異性 CD8+CTL反應(yīng)與病毒血癥的清除和病毒復(fù)制的抑制情況相符，而且CD8+T能控制初次感染病毒的致病性。然而以上只是病毒特異性 CD8+CTL在控制初次HIV感染時的作用［20］。雖然一些研究者稱減毒活疫苗所誘導(dǎo)的病毒特異性CD8+CTL與其后的超感染抵抗相關(guān)，另一些研究則沒有觀察到相應(yīng)現(xiàn)象并對病毒特異性CD8+CTL反應(yīng)在超感染抵抗中的作用產(chǎn)生質(zhì)疑。

為了明確病毒特異性CD8+CTL反應(yīng)在超感染抵抗中的作用，Stebbings等［21］研究結(jié)果顯示所有CD8+T細胞敲除的免疫猴均對野生毒株產(chǎn)生抵抗，這說明CTL在接種35周后的超感染抵抗作用中并不起主要作用。隨后Stebbings等又進一步驗證了，對照組及CD8+T細胞敲除的實驗組在攻毒后均沒有可檢測到的超感染，這表明病毒特異性CD8+CTL反應(yīng)不是介導(dǎo)抵抗急性超感染的主要因素。以上說明CD8+T細胞對于控制初始SIV病毒血癥十分重要，但是在接種減毒活疫苗后對抗超感染中不起關(guān)鍵作用。

CD4+T細胞是特異性免疫反應(yīng)的重要組成部分同時也是HIV攻擊的目的細胞，由于其特殊性，對該部分功能的研究較局限，有深入挖掘的必要。就目前的研究結(jié)果來看限制性CD4+T細胞反應(yīng)對超感染有一定抑制作用。Salha等［22］使用SIVmacC8和SIVmacJ5減毒活疫苗對恒河猴進行感染或假感染后再攻入SHIV89.6，然后通過HTA技術(shù)長期跟蹤監(jiān)測其CD4細胞受體庫。在所有抵御病毒攻擊的恒河猴中，其早期感染時CD4受體庫中TRBV(受體β可變區(qū))多樣性減少且有一些優(yōu)勢 CD4+T細胞克隆。而未受保護的恒河猴T細胞庫中TRBV多樣性仍較高。這些結(jié)果強調(diào)急性感染期時維持CD4+T細胞受體庫成熟的重要性，并指出限制性CD4+T細胞與超感染抵抗作用相關(guān)。

4 中和抗體在超感染保護中的作用

宿主對病毒感染的常規(guī)反應(yīng)時產(chǎn)生特異性中和抗體，與病毒結(jié)合使之失活。然而在HIV感染后宿主體內(nèi)中和抗體反應(yīng)對超感染發(fā)生的抑制作用還存在爭議。

研究表明在感染過程中感染者能夠產(chǎn)生具有交叉保護作用的中和抗體。有效的中和抗體用在動物模型中，能夠完全阻止 SHIV感染［23］。Smith等［24］研究發(fā)現(xiàn)3個HIV-1二次感染的患者的交叉保護和自身的中和抗體應(yīng)答都要弱于沒有發(fā)生HIV-1二次感染的患者。

而另一些研究卻顯示，中和抗體反應(yīng)不是超感染抵抗的關(guān)鍵因素。Blish等［25］發(fā)現(xiàn)盡管有相對強烈的中和抗體反應(yīng)HIV-1超感染仍然發(fā)生。研究者測定了6名在初次感染后的1～5年中再次感染了HIV的女性體內(nèi)中和抗體反應(yīng)，并與18名未再次感染的女性作對比。再次感染之前超感染組的中和抗體反應(yīng)的幅度和效能與對照組相比沒有明顯差別，并且超感染組還產(chǎn)生了相對廣泛和有效地中和抗體反應(yīng)。此外，大部分超感染個體在再次感染前，體中存在中和抗體可以中和第二感染毒株。超感染個體與未發(fā)生超感染個體的中和抗體水平無顯著差異，另一些實驗也有類似結(jié)論得出［5］。

還有研究指出自身中和抗體在那些病毒載量較高者體內(nèi)是無效的，因為病毒會持續(xù)產(chǎn)生中和抗體逃逸株，但在病毒載量較低者體內(nèi)可能有一定作用［26］。有動物模型的研究表明，需要高濃度的中和抗體才能保護動物不被感染［27］。

從以上各種研究中可推測，中和抗體可能在超感染抵抗中發(fā)揮一定的作用，但并不是核心。

5 小結(jié)

超感染及超感染防御現(xiàn)象的出現(xiàn)，反映了機體不完全的免疫保護反應(yīng)，對目前的疫苗研究策略也提出了重要的警示。HIV超感染抵抗的研究亟待闡明，其對HIV的治療、行為干預(yù)和疾病控制等一系列策略將產(chǎn)生重要影響。但無論是CD4受體下調(diào)、CD8+T、CD4+T細胞介導(dǎo)的特異性免疫反應(yīng)、還是中和抗體，都不能被充分證實，超感染保護更可能是細胞水平上的超感染抵抗與特異性免疫反應(yīng)共同作用的結(jié)果。此外，固有免疫的作用也應(yīng)引起足夠的重視。

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