人類免疫缺陷病毒感染與T淋巴細(xì)胞損傷

王 盟（綜述），劉保池（審校）

（上海市公共衛(wèi)生臨床中心外科，上海， 201508）

獲得性免疫缺陷綜合征（acquired immunodeficiency syndrome，AIDS）簡稱艾滋病，是由人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）引起的一種嚴(yán)重傳染性疾病。聯(lián)合國艾滋病規(guī)劃署和世界衛(wèi)生組織報(bào)告，截至2009年底，全球存活3330萬例HIV感染者;2009年，全球有260萬例新感染HIV，有180萬例因艾滋病死亡［1］。我國衛(wèi)生部公布，截至2009年底，估計(jì)中國存活HIV/AIDS約74萬例，2009年新發(fā)HIV感染者4.8萬例，因艾滋病相關(guān)死亡約2.6萬例，我國的艾滋病疫情仍然在持續(xù)上升［2］。

HIV以人體免疫系統(tǒng)中最重要的CD4+T淋巴細(xì)胞和表達(dá)CD4分子的單核-巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞作為感染和攻擊目標(biāo)，大量破壞、吞噬CD4

+T淋巴細(xì)胞，從而破壞人體免疫系統(tǒng)。此外，HIV感染還可以活化T細(xì)胞免疫反應(yīng)，但是被激活的免疫反應(yīng)僅對(duì)病毒有一定的抑制作用，卻不能清除病毒，從而導(dǎo)致慢性持續(xù)性感染，最終導(dǎo)致免疫系統(tǒng)崩潰，人體喪失對(duì)各種疾病的抵抗能力而發(fā)病和死亡［3］。現(xiàn)主要就HIV感染與人體T淋巴細(xì)胞損傷研究進(jìn)展?fàn)顩r予以綜述。

1 HⅠV結(jié)構(gòu)特征

HIV是具有包膜的正鏈RNA病毒，屬反轉(zhuǎn)錄病毒科慢病毒屬，以T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞為主要感染對(duì)象。HIV分為HIV-1和HIV-2型，兩者引起疾病的臨床癥狀相似，但其基因組結(jié)構(gòu)和抗原性不同。AIDS主要由HIV-1所致，約占95%。HIV除了具有反轉(zhuǎn)錄病毒的基本結(jié)構(gòu)基因LTR（長末端重復(fù)序列）、gag（衣殼蛋白）、pol（病毒復(fù)制酶）、env（外膜糖蛋白）外，基因組還含有 tat、rev、nef、vif、vpr、vpu 等非常復(fù)雜的調(diào)節(jié)基因，在轉(zhuǎn)錄、翻譯、裝配等各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)病毒的生長和繁殖起調(diào)節(jié)作用［4］。HIV可以感染非分裂期細(xì)胞，其結(jié)構(gòu)與復(fù)制的特性可能是免疫系統(tǒng)難以清除感染細(xì)胞的主要原因［5］。

成熟的HIV病毒顆粒由病毒核心和外膜組成。由p24蛋白構(gòu)成的核衣殼以及包裹其內(nèi)的病毒基因組、反轉(zhuǎn)錄酶、整合酶和蛋白酶共同構(gòu)成HIV病毒核心。外膜分為內(nèi)外二層，內(nèi)層由p17組成，外層是病毒從細(xì)胞膜芽生形成，為類脂雙分子層，鑲嵌有HIV糖蛋白，如gp120和gp41。gp120和gp41是HIV病毒侵入宿主細(xì)胞所必需的蛋白，也是誘導(dǎo)體液免疫應(yīng)答的主要抗原［3］。HIV-1通過病毒編碼的蛋白調(diào)節(jié)其自身的表達(dá)［6］，這一獨(dú)特性對(duì)于HIV-1與宿主間長期相互作用及產(chǎn)生慢性活動(dòng)性感染具有決定性作用。

2 T淋巴細(xì)胞及其亞群特征

T淋巴細(xì)胞是一群具有免疫活性的小淋巴細(xì)胞。由T細(xì)胞的前體干細(xì)胞經(jīng)血流輸送到胸腺，并在胸腺內(nèi)微環(huán)境中多種因素共同作用下分化、成熟，然后轉(zhuǎn)移到淋巴結(jié)、脾等外周淋巴組織，接受抗原遞呈細(xì)胞表面特異性抗原肽及其他信號(hào)的共同刺激，成為效應(yīng)性和記憶性T細(xì)胞，參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答和免疫記憶的維持［3］。

2.1 初始、效應(yīng)和記憶性 T細(xì)胞 初始 T細(xì)胞（naive T cells，Tn）是沒有接受過抗原刺激的成熟T細(xì)胞。研究顯示成人胸腺仍可合成和輸出Tn細(xì)胞［7，8］，通過檢測外周血 Tn 細(xì)胞數(shù)量，可以了解胸腺輸出功能及T細(xì)胞增殖能力［9］。

效應(yīng)T細(xì)胞是執(zhí)行機(jī)體免疫效應(yīng)功能的細(xì)胞，表達(dá)CD45RO分子和高水平的白細(xì)胞介素2（interleukin-2，IL-2）受體，不參與淋巴細(xì)胞再循環(huán)，而是向外周組織遷移。在接受相同刺激條件后，CD8+初始T細(xì)胞較CD4+初始T細(xì)胞容易分化成效應(yīng)/記憶T細(xì)胞，所以體內(nèi)抗原特異性CD8+效應(yīng)T細(xì)胞的頻率往往高于CD4+T效應(yīng)細(xì)胞。CD4

+T效應(yīng)T細(xì)胞可分為輔助性T淋巴細(xì)胞1（helper T lymphocyte，Th1）和Th2兩個(gè)亞群，Th1主要促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)感染的病原體清除，由IL-12誘導(dǎo)分化，產(chǎn)生的主要細(xì)胞因子是干擾素 γ（interferon-γ，IFN-γ），Th2 主要促進(jìn)寄生蟲感染的清除，由 IL-4誘導(dǎo)分化，主要產(chǎn)生 IL-4、IL-5、IL-13。最近有研究報(bào)道，從萊姆患者的炎癥關(guān)節(jié)中分離出能產(chǎn)生IL-17的CD4+T效應(yīng)細(xì)胞亞群，稱為Th17 細(xì)胞［10-12］。

當(dāng)抗原進(jìn)入機(jī)體1～2周后，T淋巴細(xì)胞的增殖達(dá)到高峰，T淋巴細(xì)胞開始進(jìn)入收縮期。絕大多數(shù)抗原特異性效應(yīng)T淋巴細(xì)胞凋亡，只有5%～10%細(xì)胞作為記憶細(xì)胞長期存活［13，14］。記憶性T細(xì)胞維持機(jī)體免疫記憶功能。記憶性T細(xì)胞與初始T細(xì)胞相似，處于細(xì)胞周期G0期，但其存活期很長，可達(dá)數(shù)十年，甚至幾十年［3］。記憶性T細(xì)胞介導(dǎo)再次免疫應(yīng)答，他們能在接受抗原刺激后迅速活化，分化成效應(yīng)T細(xì)胞和新生記憶性T細(xì)胞。影響記憶性T淋巴細(xì)胞數(shù)量的因素有抗原刺激、IL-12、IFN-γ、IL-10和Ⅰ型IFNs等［15-17］。最近發(fā)現(xiàn)，IL-10對(duì)記憶性 CD8+T細(xì)胞應(yīng)答有影響。在IL-10缺失的小鼠，即使在感染后24 h應(yīng)用抗生素，CD8+記憶 T細(xì)胞數(shù)量也下降［18］。相反地，IL-10的負(fù)調(diào)控作用也有報(bào)道，在將IL-10R缺失的抗原特異性CD8+T細(xì)胞轉(zhuǎn)輸后，在Listeria模型中發(fā)現(xiàn)高頻率的記憶細(xì)胞［19］。

2.2 輔助性、細(xì)胞毒性和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞 輔助性T細(xì)胞（helper T lymphocyte，Th）能夠輔助 T、B淋巴細(xì)胞應(yīng)答。在抗原刺激下，Th前體細(xì)胞Th0可分化成為Th1和Th2型細(xì)胞。Th1參與細(xì)胞免疫和遲發(fā)型超敏性炎性反應(yīng);Th2可輔助B細(xì)胞分化為抗體分泌細(xì)胞，與體液免疫應(yīng)答相關(guān)。Th1能合成IL-2、IFN-γ 和 LT 等，Th2 能合成 IL-4、IL-5、IL-6、IL-13 等。掌控CD4+Th細(xì)胞分化的機(jī)制尚不十分清楚。有研究顯示，細(xì)胞因子微環(huán)境的作用尤為重要，IL-10和IL-4升高及 IL-12生成減少在其中起著重要作用［20，21］。

細(xì)胞毒性T細(xì)胞（cytotoxic T cell，Tc）是具有免疫殺傷效應(yīng)的T細(xì)胞亞群，人Tc細(xì)胞的特征性表型為CD3+CD4－CD8+CD28+。在抗原刺激信號(hào)和抗原遞呈細(xì)胞釋放IL-1共同存在的條件下，Tc前體細(xì)胞被活化，并表達(dá)IL-2R、IL-4R、IL-6R等多種細(xì)胞因子受體，在 IL-2、IL-4、IL-6、IFN-γ 等細(xì)胞因子誘導(dǎo)下，迅速增殖，并分化為成熟的效應(yīng)性Tc，能特異地識(shí)別并殺傷被特定病毒感染的細(xì)胞。如從腫瘤組織周圍分離獲得的Tc，在體外加IL-2培養(yǎng)后，具有很高的殺傷腫瘤作用，目前已在臨床上用于腫瘤治療。

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cell，Tr）是具有免疫抑制功能，參與多種免疫性疾病發(fā)生的病理過程，成為近年來免疫學(xué)領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。Tr細(xì)胞可分為CD4+CD25+Tr細(xì)胞、Tr1和 Tr3等多種亞型。CD4+CD25+Tr細(xì)胞可高表達(dá)CD25分子和foxp3，具有免疫無能和免疫抑制兩大功能。Tr1也是CD4+T細(xì)胞，多在IL-10誘導(dǎo)下生成，增殖能力強(qiáng)，具有旁觀者抑制效應(yīng)和免疫記憶能力。Tr3型CD4+Tr細(xì)胞主要分泌 TGF-β，對(duì) Th1和 Th2都具有抑制作用。CD4+CD25+Tr淋巴細(xì)胞主要通過分泌IL-10、地諾前列酮等抑制性介質(zhì)對(duì)細(xì)胞免疫功能起到抑制作用。CD4+CD25+Tr淋巴細(xì)胞還可通過抑制p59fyn激酶活性進(jìn)而下調(diào)活化T淋巴細(xì)胞核因子和激活蛋白1的激活，使得T淋巴細(xì)胞的增殖受抑制、IL-2產(chǎn)生明顯減少［22］。研究顯示，嚴(yán)重創(chuàng)傷后患者循環(huán)中CD4+CD25+Tr淋巴細(xì)胞顯著升高，死亡患者CD4+CD25+Tr淋巴細(xì)胞升高更明顯，且嚴(yán)重創(chuàng)傷所致免疫功能障礙與患者不良預(yù)后明顯相關(guān)［23］。

3 HIV感染T淋巴細(xì)胞的機(jī)制

HIV的外膜蛋白gp120與宿主細(xì)胞表面CD4分子結(jié)合，誘導(dǎo)gp120的構(gòu)象和gp41的構(gòu)象改變，暴露其N-端側(cè)的HIV-融合肽，利用膜自身疏水作用介導(dǎo)病毒包膜與細(xì)胞膜融合，使病毒核心釋放入靶細(xì)胞內(nèi)。此外，表達(dá)于感染細(xì)胞表面的gp120和gp41也能介導(dǎo)已感染細(xì)胞與未感染細(xì)胞融合，使病毒顆粒直接進(jìn)入未感染細(xì)胞［3］。

進(jìn)入宿主細(xì)胞后，HIV病毒核心隨即解體。在病毒反轉(zhuǎn)錄酶作用下，HIV基因組RNA反轉(zhuǎn)錄成雙鏈DNA，在整合酶催化下，雙鏈DNA整合入宿主細(xì)胞基因組內(nèi)。被整合的病毒DNA稱為前病毒，可潛伏數(shù)月甚至多年不復(fù)制，這也是AIDS潛伏期長的原因。潛伏期HIV主要在淋巴結(jié)的巨噬細(xì)胞和濾泡樹突狀細(xì)胞內(nèi)繁殖。因此，這些細(xì)胞是體內(nèi)HIV儲(chǔ)存庫，感染CD4+T細(xì)胞的HIV主要來源于這些細(xì)胞。

4 HIV損傷T淋巴細(xì)胞的機(jī)制

在HIV感染急性期，患者外周血CD4+T細(xì)胞一過性減少，而后迅速恢復(fù)至接近正常水平。在無癥狀期，CD4+T細(xì)胞數(shù)持續(xù)性下降。其機(jī)制包括HIV感染直接、間接殺傷CD+T細(xì)胞，以及誘導(dǎo)CD+T細(xì)44胞凋亡。HIV感染直接殺傷CD4+T細(xì)胞表現(xiàn)在細(xì)胞膜gp41表達(dá)及病毒顆粒芽生可導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷和通透性增加，鈣離子大量涌入細(xì)胞內(nèi)，損傷細(xì)胞;HIV病毒在細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制，干擾細(xì)胞自身蛋白合成表達(dá);細(xì)胞質(zhì)內(nèi)未整合的病毒DNA對(duì)CD4+T細(xì)胞具有毒性;gp120和gp41介導(dǎo)的細(xì)胞融合也導(dǎo)致細(xì)胞加速感染和死亡;HIV感染間接殺傷CD4+T細(xì)胞的機(jī)制包括HIV誘導(dǎo)感染細(xì)胞生成某些細(xì)胞因子，誘導(dǎo)未感染CD4+T細(xì)胞慢性活化及凋亡;通過CTL特異性細(xì)胞毒作用殺傷CD4+T細(xì)胞;HIV編碼的超抗原可引起表達(dá)某些型別的T細(xì)胞受體β鏈的CD+T細(xì)4胞死亡。HIV病毒誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞凋亡的原因有g(shù)p120與CD4分子交聯(lián)，誘導(dǎo)靶細(xì)胞表達(dá)Fas分子，通過Fas途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡;HIV的tat基因編碼的蛋白可增強(qiáng) CD4+T細(xì)胞對(duì)Fas/FasL效應(yīng)的敏感性［3］。

有研究表明，HIV感染后，在CD4+T細(xì)胞數(shù)量發(fā)生顯著減少前，患者就已經(jīng)存在免疫功能的缺陷，表現(xiàn)在對(duì)抗原誘導(dǎo)的記憶性T細(xì)胞應(yīng)答、CTL應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答的缺陷。其機(jī)制可能是:可溶性gp120與T細(xì)胞的CD4分子結(jié)合，干擾CD4+T細(xì)胞與抗原遞呈細(xì)胞相互作用或形成抑制Th細(xì)胞功能信號(hào);抑制Th1細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致Th1/Th2細(xì)胞失衡，使Th1細(xì)胞因子（IL-2、IFN-γ）生成減少，Th2細(xì)胞因子（IL-4、IL-10）生成增加;在感染的T細(xì)胞內(nèi)，Tat蛋白能與轉(zhuǎn)錄協(xié)同活化分子p300等多種調(diào)節(jié)蛋白作用，干擾T細(xì)胞功能。

5 結(jié)語

在HIV感染狀態(tài)下，機(jī)體T淋巴細(xì)胞亞群的免疫反應(yīng)并非是單一細(xì)胞類型和單一功能的變化，而是多類細(xì)胞、多種細(xì)胞因子相互作用，發(fā)揮極其復(fù)雜的免疫功效，作用于HIV病毒的免疫攻擊與免疫逃逸。因此，只有通過開展多時(shí)相、多功能群交叉研究，鎖定不同時(shí)相真正具有免疫保護(hù)作用的T淋巴細(xì)胞功能群，探索相應(yīng)的抗原表位及其免疫逃逸的發(fā)生特點(diǎn)，才能為未來更好地開展HIV預(yù)防與治療提供有益的借鑒。

［1］UNAIDS and WHO.AIDS epidemic update［R］.December 2010，Geneva:UNAIDS and WHO，2010.

［2］中華人民共和國衛(wèi)生部.我國艾滋病防治工作取得顯著成效［EB/OL］.http:/www.moh.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/mohbgt/s3582/201011/49893.htm.2010-11-29.

［3］何維.醫(yī)學(xué)免疫學(xué)［M］.北京:人民衛(wèi)生出版社，2005:1-491.

［4］DeZazzo JD，Scott JM.Relative roles of signals upstream of AAUAAA and promoter proximity in regulation of human immunodeficiency virus type 1 mRNA 3'end formation［J］.Mol Cell Biol，1992，12（12）:5555-5562.

［5］Moenner M，Hatzi E，Badet J.Secretion of ribonucleases by normal and immortalized cells grown in serum-free culture conditions［J］.In Vitro Cell Dev Biol Anim，1997，33（7）:553-561.

［6］Myers G，MacInnes K，Korber B.The emergence of simian/human immunodeficiency viruses［J］.AIDS Res Hum Retroviruses，1992，8（3）:373-386.

［7］李揚(yáng)秋，韓素芳，楊力建.胸腺輸出功能的評(píng)價(jià)手段-T細(xì)胞受體重排刪除環(huán)的定量分析［J］.中國實(shí)驗(yàn)血液學(xué)雜志，2003，11（6）:667-668.

［8］Douek DC，Mcfarland RD，Keiser PH，et al.Change in thymic function with age and during the treatment of HIV infection［J］.Nature，1998，396（6712）:690-696.

［9］岑東芝，楊力建，陳少華，等.PML-RARα-HIL-2 DNA疫苗免疫BALB/c小鼠后胸腺初始T細(xì)胞水平變化［J］.癌癥進(jìn)展雜志，2008，6（4）:371-375.

［10］Infante-Duarte C，Horton HF，Byrne MC，et al.Microbial lipopeptides induce the production of IL-17 in Th cells［J］.J Immunol，2000，165（11）:6107-6115.

［11］Harrington LE，Hatton RD，Mangan PR，et al.Interleukin 17-producing CD4+effector T cells develop via a lineage distinct from the T helper type 1 and 2 lineages［J］.Nat Immunol，2005，6（11）:1123-1132.

［12］Langrish CL，Chen Y，Blumenschein WM，et al.IL-23 drives a pathogenic T cell population that induces autoimmune inflammation［J］.J Exp Med，2005，201（2）:233-240.

［13］Lanzavecchia A，Sallusto F.Progressive differentiation and selection of the fittest in the immune response［J］.Nat Rev Immunol，2002，2（12）:982-987.

［14］Masopust D，Kaech SM，Wherry EJ，et al.The role of programming in memory T-cell development［J］.Curr Opin Immunol，2004，16（2）:217-225.

［15］Hou S，Hyland L，Ryan KW，et al.Virus-specific CD8+T cell memory determined by clonal burst size［J］.Nature，1994，369（6482）:652-654.

［16］Schmidt CS，Mescher MF.Adjuvant effect of IL-12:conversion of peptide antigen administration from tolerizing to immunizing for CD8+T cells in vivo［J］.J Immunol，1999，163（5）:2561-2567.

［17］Valenzuela JO，Hammerbeck CD，Mescher MF.Cutting edge:Bcl-3 up-regulation by signal 3 cytokine（IL-12）prolongssurvival of antigen-activated CD8T cells［J］.J Immunol，2005，174（2）:600-604.

［18］Biswas PS，Pedicord V，Ploss A，et al.Pathogen-specific CD8T cell responses are directly inhibited by IL-10［J］.J Immunol，2007，179（7）:4520-4528.

［19］Kondrack RM，Harbertson J，Tan JT，et al.Interleukin 7 regulates the survival and generation of memory CD4cells［J］.J Exp Med，2003，198（12）:1797-1780.

［20］Spolarics Z，Sidiqi M，Siegel JH，et al.Depressed interleukin-12-producing activity by monocytes correlates with adverse clinical course and a shift toward Th2-type lymphocyte pattern in severely injured male trauma patients［J］.Crit Care Med，2003，31（6）:1722-1729.

［21］Gogos CA，Drosou E，Bassaris HP，et al.Pro-versus anti-inflammatory cytokine profile in patients with severe sepsis:a marker for prognosis and future therapeutic options［J］.J Infect Dis，2000，181（1）:176-180.

［22］Choudhry MA，Mao H，Haque F，et al.Role of NFATp and AP-1 in PGE2-mediated T cell suppression in burn injury［J］.Shock，2002（18）:212-216.

［23］Monneret G，Debard AL，Venet F，et al.Marked elevation of human circulating CD4+CD25+regulatory T cells in sepsis-induced immunoparalysis［J］.Crit Care Med，2003，31（7）:2068-2071.