病毒性心肌炎發(fā)病機制研究進(jìn)展

孫 鶴，于建才，赫嘉惠(綜述)，趙德超(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)八病房,哈爾濱 150001)

心肌炎是指由于各種原因引起的心肌的炎性病變。感染、自身免疫性疾病、物理化學(xué)因素等均可以引起心肌炎。心肌炎臨床表現(xiàn)各異，輕癥患者可無任何癥狀，而重癥患者可發(fā)生心力衰竭、心源性休克甚至猝死。心肌炎中病毒性心肌炎最常見，其中又以柯薩奇B組病毒(coxsackie virus B,CVB)最為常見。

CVB感染導(dǎo)致病毒性心肌炎、心肌病分為三個階段，即急性、亞急性和慢性階段。急性階段，病毒感染直接損傷心肌細(xì)胞，固有免疫細(xì)胞(如樹突細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等)浸潤心臟，限制病毒傳播。亞急性階段，由特異性T淋巴細(xì)胞組成的炎細(xì)胞浸潤心臟。CD8+T細(xì)胞識別病毒感染的心肌細(xì)胞，進(jìn)一步溶解心肌細(xì)胞，對抗病毒的抗體產(chǎn)生也在這個階段達(dá)到高峰。慢性階段，病毒感染和免疫反應(yīng)消失，自身免疫和(或)不明機制的低水平炎癥持續(xù)很多年，與急性、慢性階段心肌細(xì)胞損傷導(dǎo)致心肌重構(gòu)相結(jié)合，導(dǎo)致擴張型心肌病的發(fā)生。

1 病毒入侵

柯薩奇病毒和腺病毒感染心肌細(xì)胞共用一個受體，稱之為柯薩奇-腺病毒受體(coxsackie-adenovirus receptor，CAR)。CAR是CVB所有6個血清型(CVB1～CVB6)感染心肌細(xì)胞的主要受體。大部分柯薩奇病毒通過CAR和衰變加速因子(decay accelerating factor,DAF)兩種受體作為最初的感染，CAR是占主導(dǎo)地位的受體，在沒有DAF參與下可以導(dǎo)致組織細(xì)胞的感染[1]。研究顯示，幼鼠CAR主要表達(dá)在心肌細(xì)胞表面，成鼠CAR主要表達(dá)在閏盤中，幼鼠和成鼠的心臟都有CAR表達(dá)，幼鼠CAR表達(dá)水平顯著高于成鼠，表明CAR表達(dá)水平和定位很可能是新生兒和小兒易患病毒性心肌炎的決定性因素[2]。通過對小鼠心肌組織CAR基因剔除后，細(xì)胞因子產(chǎn)生顯著減少、心肌損傷減輕，這也證明了CAR對CVB感染至關(guān)重要的作用[3]。

DAF即CD55，為細(xì)胞表面補體調(diào)節(jié)蛋白，DAF能夠增加CAR作為復(fù)合體的感染效率,但DAF不能單獨導(dǎo)致CVB感染[4]。

2 免疫反應(yīng)

2.1固有免疫 固有免疫系統(tǒng)是抗病毒的第一道防線，對控制病毒感染至關(guān)重要。宿主通過模式識別受體感應(yīng)入侵的微生物，識別病原相關(guān)分子模式。固有免疫識別入侵的病毒，產(chǎn)生干擾素、細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)細(xì)胞活化和分化，發(fā)揮直接抗病毒效果。模式識別受體主要包括Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)、維甲酸誘導(dǎo)基因I樣受體等。

2.1.1TLR 研究發(fā)現(xiàn)，TLR是參與抗感染的一個跨膜分子家族[5]。在小鼠中發(fā)現(xiàn)了13種TLR,人類中已發(fā)現(xiàn)了10種。在人體的心臟組織中TLR-3、TLR-4表達(dá)相對豐富,表明在病毒性心肌炎的發(fā)病中，TLR起重要作用[6]。在TLR-3剔除的鼠與野生鼠相比，更易感染CVB3而形成心肌炎，有相對高的死亡率[7]。在TLR-3表達(dá)的轉(zhuǎn)基因鼠，早期感染階段毒血癥水平低，小鼠存活率高[7]。

2.1.2維甲酸誘導(dǎo)基因I樣受體 維甲酸誘導(dǎo)基因I樣受體是細(xì)胞內(nèi)的模式識別受體,其中維甲酸誘導(dǎo)基因I和黑色素瘤差異化相關(guān)基因5是維甲酸誘導(dǎo)基因I樣受體家族中重要的成員。研究表明,黑色素瘤差異化相關(guān)基因5在調(diào)節(jié)病毒復(fù)制，提高宿主存活方面起重要作用[8]。維甲酸誘導(dǎo)基因I樣受體能識別進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的病毒成分,調(diào)節(jié)干擾素的分泌,發(fā)揮抗病毒效應(yīng)[9]。

2.2細(xì)胞免疫 研究證實感染小鼠的心肌組織存在不同類型的免疫細(xì)胞浸潤，其中以大量巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞為主，伴有少量B細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞等[10]。

自然殺傷細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞是浸潤心肌最早的細(xì)胞，有免疫浸潤的作用。T淋巴細(xì)胞能夠清除病毒，介導(dǎo)心臟炎癥。B細(xì)胞產(chǎn)生自身抗體，抗體介導(dǎo)免疫可以清除病毒，并導(dǎo)致自身免疫和慢性心臟衰竭。T細(xì)胞通過激活為細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞,釋放穿孔素/顆粒酶介導(dǎo)殺傷靶細(xì)胞及Fas/FasL誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[11]。

Th17亞群是一群新發(fā)現(xiàn)的由轉(zhuǎn)化生長因子和白細(xì)胞介素(interleukin,IL)6誘導(dǎo)分化,分泌IL-17和IL-6,介導(dǎo)自身免疫,且不同于Th1和Th2的T淋巴細(xì)胞亞群。研究表明，病毒性心肌炎小鼠心肌IL-17表達(dá)水平與病毒復(fù)制有顯著相關(guān)性[12]。Th17細(xì)胞在慢性心肌炎中起作用，Th17細(xì)胞的抑制治療有利于患者預(yù)防自身免疫，并可能成為心肌炎預(yù)后評價的診斷指標(biāo)[13]。

2.3細(xì)胞因子 在病毒感染的急性階段，在心臟可以檢測到多種細(xì)胞因子和趨化因子，如IL-1、IL-2、IL-6、IL-10、腫瘤壞死因子α、γ干擾素。這些細(xì)胞因子在炎性細(xì)胞浸潤前升高。心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞以及固有免疫細(xì)胞對細(xì)胞因子表達(dá)起著重要作用。IL-2、腫瘤壞死因子α、干擾素γ等細(xì)胞因子對招募、激活免疫細(xì)胞至關(guān)重要。炎性反應(yīng)時,細(xì)胞因子之間通過協(xié)同作用,促成炎癥的發(fā)生、發(fā)展。

酪氨酸激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(janus protein tyrosine kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT)途徑是細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要途徑,與炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激、細(xì)胞損傷、凋亡密切相關(guān)[14]。細(xì)胞因子信號傳送阻抑物(suppressor of cytokine signaling,SOCS)是新近發(fā)現(xiàn)的一類與細(xì)胞因子JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑有關(guān)的負(fù)性調(diào)節(jié)因子。很多已知的細(xì)胞因子通過細(xì)胞膜上的細(xì)胞因子受體結(jié)合激活JAK/STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，進(jìn)一步激活細(xì)胞因子基因轉(zhuǎn)錄。SOCS蛋白通過綁定JAK或其受體，阻止JAK介導(dǎo)的細(xì)胞因子受體磷酸化，導(dǎo)致隨后激活STAT分子的關(guān)閉。

CVB3感染心臟與心臟JAK/STAT信號激活和SOCS-1、SCOS-3表達(dá)有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，與同窩出生的野生鼠相比，表達(dá)SOCS-1、SCOS-3轉(zhuǎn)基因鼠增加CVB3感染的易患性[15]。細(xì)胞因子導(dǎo)致JAK/STAT信號激活，抵抗CVB，介導(dǎo)心肌保護(hù)，驅(qū)動心肌炎中抗病毒機制。

3 細(xì)胞凋亡

心肌細(xì)胞凋亡在病毒性心肌炎的發(fā)病中起重要作用,凋亡信號通路被激活。細(xì)胞程序性死亡發(fā)生可能是由于激活死亡受體介導(dǎo)的凋亡途徑(外在途徑)或線粒體介導(dǎo)凋亡途徑(內(nèi)在途經(jīng))。

3.1死亡受體信號途徑 死亡受體是細(xì)胞表面受體，屬于腫瘤壞死因子受體蛋白家族。典型的死亡受體有凋亡相關(guān)因子、腫瘤壞死因子受體1、腫瘤壞死因子誘導(dǎo)凋亡受體1和腫瘤壞死因子誘導(dǎo)凋亡受體2。這些受體被激活后綁定它們的同源性配體即FasL、腫瘤壞死因子、腫瘤壞死因子誘導(dǎo)凋亡配體。死亡受體胞質(zhì)含有一段結(jié)構(gòu)稱死亡域。它能與同型銜接蛋白的死亡域結(jié)合。FAS相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域是Fas的銜接蛋白，與胱天蛋白酶前體一起激活受體，形成死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物，激活胱天蛋白酶8，進(jìn)而激活下游胱天蛋白酶系統(tǒng)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[16]。

3.2線粒體信號途徑 線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑是細(xì)胞凋亡分子細(xì)胞色素C、第2個線粒體衍生的胱天蛋白酶激活劑、凋亡誘導(dǎo)因子從線粒體里釋放，產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)誘發(fā)細(xì)胞凋亡。各種凋亡誘導(dǎo)因素可導(dǎo)致線粒體膜上通透性轉(zhuǎn)換孔不可逆開放，細(xì)胞色素C通過線粒體膜上通透性轉(zhuǎn)換孔釋放到細(xì)胞質(zhì)中。釋放到細(xì)胞質(zhì)中的細(xì)胞色素C與胞質(zhì)中的凋亡蛋白酶激活因子1和胱天蛋白酶9的酶原相結(jié)合形成凋亡酶體，生成有活性的胱天蛋白酶9而觸發(fā)凋亡蛋白酶的級聯(lián)反應(yīng),激活下游的胱天蛋白酶3和胱天蛋白酶7，引起細(xì)胞凋亡。在線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡調(diào)控中B淋巴細(xì)胞瘤/白血病2基因家族蛋白發(fā)揮著重要的作用，其中Bax可以促進(jìn)線粒體促凋亡因子的釋放,從而加速細(xì)胞凋亡[17]。有實驗證明,在體外病毒感染心肌細(xì)胞后有胱天蛋白酶3的激活,體外用胱天蛋白酶抑制劑可以有效抑制細(xì)胞死亡，敲除胱天蛋白酶3基因可顯著提高小鼠的生存率[18]。

4 活性氧類

心肌代謝會產(chǎn)生活性氧類(reactive oxygen species,ROS),而正常心肌組織含有許多抗氧化物質(zhì)可以清除或協(xié)助清除ROS,使心肌細(xì)胞免受ROS損害。ROS在CVB3介導(dǎo)的病毒性心肌炎發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用[19]。生物體內(nèi)一些重要的ROS包括超氧陰離子自由基、過氧化氫、羥自由基等。氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生是由于體內(nèi)ROS的生成超過體內(nèi)抗氧化的能力。研究表明，在病毒性心肌炎中，有效的活性氧清除劑可以抵抗ROS破壞心肌細(xì)胞、減少細(xì)胞凋亡，為病毒性心肌炎的治療提供新的思路[20]。

5 小 結(jié)

病毒性心肌炎的發(fā)生、發(fā)展是病毒與機體相互作用的復(fù)雜過程,目前免疫治療和特定的抗病毒治療還沒有展示明確的臨床療效。深入研究免疫反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激在病毒性心肌炎發(fā)病機制中的作用以及彼此間的關(guān)系，尋找各因素之間上下游關(guān)系，對進(jìn)一步探索病毒性心肌炎發(fā)病機制及臨床治療靶點尤為重要，將為臨床治療提供新思路，對改善患者預(yù)后具有重要意義。

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