Ⅲ型干擾素抵抗寨卡病毒感染導(dǎo)致不良妊娠的機(jī)制

，，

寨卡病毒 (Zika virus, ZIKV)是一種由伊蚊叮咬傳播的單股正鏈RNA病毒，屬于黃病毒科黃病毒屬[1]。1947年，ZIKV首次發(fā)現(xiàn)于烏干達(dá)[2]，此后多年持續(xù)發(fā)現(xiàn)散在病例或小規(guī)模疫情。2015年ZIKV暴發(fā)，累及68個國家和地區(qū)，超過150萬人口受到ZIKV感染的威脅[1]。盡管ZIKV感染的病人，癥狀比較輕微，僅出現(xiàn)輕微發(fā)熱、皮疹、結(jié)膜炎、肌肉和關(guān)節(jié)疼痛及頭痛等癥狀。但是，妊娠早期婦女感染ZIKV，會導(dǎo)致胎兒發(fā)育異常，包括自發(fā)性流產(chǎn)、胎兒宮內(nèi)發(fā)育遲緩及小頭畸形[2]，因此，孕婦感染ZIKV受到極大的關(guān)注。此次暴發(fā)以來，僅在巴西就有4 100例新生兒小頭畸形病例報道[3]，且在患兒腦部檢測到ZIKV的mRNA，從而證實(shí)自發(fā)性流產(chǎn)及小頭畸形與ZIKV感染具有相關(guān)性[4-5]。盡管目前在中國僅有22例輸入病例[6]，但作為ZIKV的傳播媒介，埃及伊蚊在我國海南省、廣東省和云南省的部分區(qū)域和臺灣南部等地區(qū)均有分布。在我國蚊蟲密度較高的夏季，存在ZIKV本地傳播甚至引起局部聚集性病例的風(fēng)險。

1 寨卡病毒結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

成熟ZIKV粒子直徑大約40 nm至60 nm，是一個二十面體包膜，單股正鏈RNA病毒，基因組長約10.8 kb，含一條單一開放讀碼框，可編碼3 417～3 423個氨基酸。病毒蛋白由宿主蛋白酶和病毒蛋白酶切割而成，包括3個結(jié)構(gòu)蛋白：衣殼(Capsid，C)、前體膜(Premembrane, prM)、包膜蛋白(Envelope, E)，和7個非結(jié)構(gòu)蛋白(NS1，NS2A，NS2B，NS3，NS4A，NS4B和NS5)。ZIKV主要是通過一些細(xì)胞表面受體進(jìn)入細(xì)胞，如樹突狀細(xì)胞表面特異性非整合蛋白(DC-specific ICAM-3 grabbing nonintegrin, DC-SIGN)、受體酪氨酸激酶家族(Anexelekto, AXL)、蛋白酪氨酸激酶(TYRO3，又名Res、Dtk)受體、T細(xì)胞免疫球蛋白粘蛋白-3(T cells immunoglobulindomain and mucin domain protein-3, TIM-3)和熱休克蛋白。研究表明，在AXL基因敲除的情況下，神經(jīng)祖細(xì)胞、視網(wǎng)膜細(xì)胞和腦部對ZIKV的感染失去抵抗作用[7]。此外，ZIKV還可通過非受體依賴性方式進(jìn)入細(xì)胞，即外泌體和胞外囊泡。病毒進(jìn)入細(xì)胞后，病毒RNA的復(fù)制可以通過誘發(fā)Toll樣受體3(Toll-like receptor 3, TLR3)、維甲酸誘導(dǎo)基因1(Retinoic acid inducible-gene 1, RIG-1)、黑色素瘤分化相關(guān)蛋白(Melanoma differentiation-associated protein, MDA5)和OAS2(2′,5′-oligoadenylate synthetase 2)、ISG15(IFN-stimulated genes 15)及粘病毒抵抗蛋白(Myxovirus resistance protein, Mx)，引起強(qiáng)烈的抗病毒應(yīng)答[8]。

2 Ⅲ型干擾素抗病毒作用

先天性免疫系統(tǒng)是宿主抑制病毒感染的主要防御機(jī)制，干擾素(Interferon, IFN)信號通路(IFN-I、IFN-II、IFN-III)通過產(chǎn)生干擾素刺激基因(IFN-stimulated genes, ISGs)來發(fā)揮抗病毒作用。IFN-III(Interferon-λs, IFN-λs)家族是最近發(fā)現(xiàn)的一組干擾素，主要分為4種類型: IFN-λ1(Interleukin-29, IL-29)、IFN-λ2 (IL-28A)、IFN-λ3 (IL-28B)[9]和最近發(fā)現(xiàn)的IFN-λ4[10]。IFN-λ主要產(chǎn)生于髓樣和漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(Dendritic cell, DCs)。IFN-λ與其特異性受體復(fù)合物(IL-28Rα/IL-10Rβ)結(jié)合，激活Jak-Stat信號通路，誘導(dǎo)多種ISGs表達(dá)，最終抑制病毒復(fù)制及傳播[11]。參與抗病毒的ISGs主要有：Mx、膽固醇-25-羥化酶(CH25H)、干擾素誘導(dǎo)的橫跨膜蛋白(IFITM)和TRIM蛋白(Tripartite motif protein)。Mx主要分為Mx1和Mx2。Mx1可以結(jié)合病毒核衣殼而阻止病毒進(jìn)入細(xì)胞；Mx2抑制病毒進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，使反向轉(zhuǎn)錄基因組到達(dá)其核目的地，從而抑制染色體整合，這是HIV-1復(fù)制周期的關(guān)鍵[12]。CH25H在感染的早期階段發(fā)揮抵抗病毒的作用，可能發(fā)生在病毒與宿主膜融合的時期[13]。IFITM在晚期胞內(nèi)體和溶酶體抑制病毒，但其具體機(jī)制還不清楚。TRIM5α直接與病毒衣殼蛋白結(jié)合，導(dǎo)致衣殼加速解聚(脫殼)和核蛋白復(fù)合物的過早暴露。翻譯是ISGs抵抗病毒的常見階段，如ISGs可以與mRNA的5′帽結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，增強(qiáng)其阻止翻譯起始的能力。

IFN-λ主要通過上調(diào)Mx1來抵抗ZIKV感染。在母體-胎兒界面，IFN-λ誘導(dǎo)的Mx1上調(diào)在細(xì)胞中建立抗病毒狀態(tài)。當(dāng)敲降Mx1的表達(dá)，ZIKV在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的水平顯著增加[14]。此外，人胎盤原代滋養(yǎng)細(xì)胞(Primary human trophoblasts,PHTs)以旁分泌的方式保護(hù)非胎盤細(xì)胞免受ZIKV感染，主要包括IFN-λs和組裝成微泡的miRNA[15]。PHTs細(xì)胞中分離的條件培養(yǎng)基可賦予非胎盤細(xì)胞抵抗ZIKV和登革熱病毒的能力。當(dāng)在病毒復(fù)制建立之后再加入條件培養(yǎng)基時，就不再有這種保護(hù)作用，可能是由于在亞基因復(fù)制子穩(wěn)定繁殖的登革熱病毒中，PHTs 條件培養(yǎng)基對病毒RNA的產(chǎn)生沒有抑制作用。

與IFN-α/β受體和IL-10Rβ廣泛表達(dá)于許多細(xì)胞和組織不同，IFN-λ受體IL-28Rα主要表達(dá)在上皮細(xì)胞的表面[16]。受體表達(dá)的局限性意味著，IFN-λ在某些組織(呼吸道，腸道及肝臟等)中發(fā)揮著相對獨(dú)立和特異性的抗病毒作用。將IFN-α/β及IFN-λ受體均敲除的小鼠與單獨(dú)敲除IFN-α/β受體的小鼠，同時感染呼吸道的合胞病毒，與僅敲除IFN-α/β受體小鼠相比，同時敲除2個受體的小鼠肺表現(xiàn)出更高的病毒滴度[17]，表明IFN-λ能在肺部參與抵抗合胞病毒感染。IFNLR1-/-小鼠(IFN-λ受體敲除) 經(jīng)口感染輪狀病毒后，小鼠抑制輪狀病毒復(fù)制的能力下調(diào)，而野生型及IFNAR-/-小鼠并未出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。野生型幼鼠在感染輪狀病毒前，皮下注射IFN-λ，結(jié)果發(fā)現(xiàn)IFN-λ能顯著抑制腸道中的輪狀病毒復(fù)制，而IFN-α無法保護(hù)幼鼠免受輪狀病毒感染[18]。西尼羅病毒(West Nile virus，WNV)同時感染野生型及IFNAR-/-小鼠, 兩者之間病毒載量并沒有顯著性差異。但在IFNLR1-/-小鼠體內(nèi)，WNV感染會導(dǎo)致小鼠血腦屏障通透率增加，而IFN-λ干預(yù)能逆轉(zhuǎn)WNV誘導(dǎo)的血腦屏障通透率的增加[19]。

3 干擾素λ保護(hù)胎兒免受ZIKV的感染

IFN-λ除了在呼吸道、腸道以及血腦屏障能抑制病毒感染以外，有研究表明，在胎盤組織中IFN-λ同樣發(fā)揮著重要的作用。僅表達(dá)在以上皮細(xì)胞來源的組織及細(xì)胞中的IFN-λ特異性的受體IL-28Rα，同樣能在胎盤的滋養(yǎng)層細(xì)胞上表達(dá)[15]。妊娠期感染ZIKV后，ZIKV需要以某種特定方式感染胎兒并復(fù)制其病毒RNA。Bayer等研究表明ZIKV可能并不通過直接在胎盤合胞體滋養(yǎng)層復(fù)制的方式感染胎兒，至少不會在妊娠后期，除非ZIKV能夠繞開IFN-λ及其他合胞體滋養(yǎng)層產(chǎn)生的抗病毒通路[15]。體外實(shí)驗(yàn)表明， PHTs可以通過釋放IFN-λ抵抗ZIKV和登革熱病毒的感染。釋放的IFN-λ通過自分泌及旁分泌的方式保護(hù)其他胎盤細(xì)胞免受ZIKV的感染。在ZIKV誘導(dǎo)的胎兒死亡的人類病例中，霍夫鮑爾巨噬細(xì)胞(Hofbauer macrophages)中檢測到ZIKV RNA[20-21]，而在合胞體滋養(yǎng)層中未檢測到相應(yīng)的RNA[22]，進(jìn)一步證實(shí)合胞體滋養(yǎng)層細(xì)胞對ZIKV不易感。

大多數(shù)細(xì)胞主要是通過釋放Ⅰ型干擾素(IFN-α/β)來抵抗病毒感染。然而，強(qiáng)烈的IFN-I應(yīng)答常常伴隨著嗜中性粒細(xì)胞、炎性單核細(xì)胞、自然殺傷(Natural Killer, NK)細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的募集，導(dǎo)致組織和免疫病理學(xué)損傷[23]。同時，IFN-α的上升可使胎盤血管生成失調(diào)，顯著提高了患先兆子癇的風(fēng)險[24]。相比之下，上皮來源細(xì)胞主要通過IFN-λ(包括IFN-λ1-4)來應(yīng)答病毒感染[25]，可以避免誘發(fā)炎癥反應(yīng)。研究表明IFN-λ和IFN-Ⅰ通過激活一系列抗病毒基因來發(fā)揮抗病毒作用，只有當(dāng)病毒感染逃避IFN-λ的抵抗作用，IFN-Ⅰ才可以進(jìn)一步發(fā)揮其抗病毒作用。ZIKV感染小鼠模型顯示，缺乏IFN-Ⅰ信號通路的幼鼠對ZIKV高度敏感[26]。然而，在免疫系統(tǒng)發(fā)育成熟的成年小鼠，它們對ZIKV的抵抗作用逐漸增加，這表明抗病毒應(yīng)答中有其他通路發(fā)揮抗病毒作用[27-28]。

用聚乙二醇化IFN-λ2處理孕鼠，在妊娠晚期ZIKV復(fù)制減少，且IFN-λ受體缺陷的胎鼠容易感染ZIKV。體外實(shí)驗(yàn)表明，懷孕中期人體蛻膜和胎盤組織外植體可對外源性IFN-λ產(chǎn)生應(yīng)答并抑制ZIKV感染[29]。陳等研究表明，用IFN-λ處理感染ZIKV的孕鼠，在妊娠中期可抑制母體和胎兒中ZIKV的復(fù)制，并可以明顯改善宮內(nèi)發(fā)育遲緩的程度。此外，其研究表明原代的人羊膜腔細(xì)胞對ZIKV易感[14]。這些體內(nèi)及體外的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，IFN-λ保護(hù)胎兒免受ZIKV的感染。IFN-λ在呼吸道和消化道上皮細(xì)胞及肝細(xì)胞、血-腦屏障內(nèi)皮細(xì)胞中通過刺激ISGs的表達(dá)抵抗病毒感染。與這些細(xì)胞不同，合胞體滋養(yǎng)層細(xì)胞不需要先天性抗病毒免疫信號通路的誘導(dǎo)來產(chǎn)生IFN-λ[15]。

4 干擾素λ對于ZIKV導(dǎo)致不良妊娠的保護(hù)作用具有階段特異性

研究數(shù)據(jù)表明，ZIKV感染相關(guān)的先天性小頭畸形多發(fā)生在妊娠早期和中期感染的孕婦，這可能反映出胎兒腦部在發(fā)育早期對病毒感染和損傷更加敏感[30]。陳等在IFN-α受體缺陷小鼠(IFNAR-/-)的妊娠中期(Embryonic day 10.5, E10.5)感染ZIKV，在母體和胎兒組織中發(fā)現(xiàn)高病毒載量、胎盤中性粒細(xì)胞過度浸潤和滋養(yǎng)層細(xì)胞壞死。IFN-λ注射入ZIKV感染的孕鼠，IFN-λ干擾能減輕胎盤水腫、壞死和炎癥、自發(fā)性流產(chǎn)和胎兒生長受限[14]，但I(xiàn)FN-λ在妊娠早期(E5.5)對孕鼠和胎鼠沒有保護(hù)作用。此外，Brett等構(gòu)建的小鼠模型表明，在E6期感染ZIKV導(dǎo)致胎盤缺陷和胎兒死亡；E9期感染導(dǎo)致胎盤和胎兒形態(tài)異常；E12期感染沒有導(dǎo)致明顯的胎兒異常[29]。缺乏IFN-λ受體的小鼠和胎鼠更容易感染ZIKV，尤其是在妊娠早期。這一結(jié)果與ZIKV感染的妊娠期婦女的研究相一致[31-32]，這些研究都表明在妊娠第1個階段或第2個階段感染ZIKV，發(fā)生胎兒異常的風(fēng)險更大。其他病原體(如弓形蟲、風(fēng)疹病毒、巨細(xì)胞病毒和單純皰疹病毒)在妊娠早期也更容易導(dǎo)致先天性畸形和死胎[30]。在人妊娠早期和晚期胎盤會發(fā)生很大變化，晚期胎盤絨毛間充滿母體血液，胎盤絨毛完全形成[33]。在小鼠胎盤發(fā)育過程中，絨毛膜尿囊附著直到E8.5才發(fā)生；在這個階段，滋養(yǎng)層細(xì)胞絨毛膜板的中胚層細(xì)胞和尿囊膜開始交叉產(chǎn)生絨毛[34]并形成絨毛外植體，從而能抵抗病毒感染[35]。IFN-λ在妊娠早期對感染ZIKV的母體和胎兒沒有保護(hù)作用，可能是由于在E8.5之前絨毛膜尿囊附著體和胎盤還未形成所致。胎兒腦部在妊娠早期對感染和損傷敏感[30]，但是胎盤屏障隨著時間逐漸成熟，在妊娠的第3個月之后胎盤形態(tài)發(fā)生顯著變化，特別是血性絨毛膜胎盤的形成使胎盤逐漸可以獨(dú)立抵抗病毒感染并改善預(yù)后。

5 展 望

已經(jīng)證實(shí)ZIKV是導(dǎo)致胎兒和新生兒小頭畸形及其他神經(jīng)發(fā)育失調(diào)等的致畸因素。某些細(xì)胞表面受體可以促進(jìn)ZIKV進(jìn)入細(xì)胞，如DC-SIGN、 AXL、 TYRO3、 TIM-1和熱休克蛋白，表達(dá)這些受體的細(xì)胞更容易受ZIKV的感染。原代胎盤滋養(yǎng)層可以表達(dá)多種介導(dǎo)ZIKV進(jìn)入細(xì)胞的受體而感染ZIKV。胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞在不同的妊娠階段不斷的釋放IFN-λ以自分泌和旁分泌的方式保護(hù)胎盤細(xì)胞免受ZIKV的感染。不表達(dá)IFN-λ受體或者對IFN-λ應(yīng)答不夠強(qiáng)烈的細(xì)胞更容易感染ZIKV。IFN-λ可以刺激ISGs的表達(dá)從而在細(xì)胞中發(fā)揮抗病毒的作用。而且，IFN-λ抗ZIKV作用具有階段特異性。IFN-λ在妊娠中期和晚期可以抑制ZIKV的復(fù)制保護(hù)胎兒免受ZIKV感染，而在妊娠早期沒有這種保護(hù)作用。隨著胎盤的發(fā)育成熟，胎盤絨毛和尿囊附著體逐漸形成，這可能是IFN-λ在妊娠中晚期對胎兒才具有保護(hù)作用的原因。IFN-λ對抗ZIKV的機(jī)制還需要更多的研究進(jìn)一步闡明。

利益沖突：無