HIV-1與CCR5受體關系研究概況*

宋娜麗

(云南省中醫(yī)中藥研究院， 云南 昆明 650223)

獲得性免疫缺陷綜合癥(Acquired Immunodeficency Syndrom，簡稱AIDS)流行30年以來，人類已經付出巨大的精力和財力試圖控制它的流行趨勢，但仍未能有效控制HIV的廣泛傳播，為了遏制這一世界性流行疾病的蔓延，各國科學家對艾滋病的發(fā)病機理、流行特點、遺傳易感性及治療方法與手段等各方面進行了詳細的研究，本文主要綜述近年艾滋病在趨化因子受體CCR5方面的研究概況，為以后研究CCR5在HIV-1疾病進程中的作用及開發(fā)防治艾滋病的有效藥物奠定基礎。

1 趨化因子受體CCR5

人類免疫缺陷病毒借助于易感細胞表面的受體進入HIV感染者或患者細胞，包括CD4受體以及CCR5、CCR2、CCR3和CXCR4等與HIV密切相關的趨化因子輔助受體。趨化因子受體(chemokine receptor)是G蛋白偶聯(lián)受體的超家族成員，此受體有7個跨膜區(qū)域，又稱7跨膜受體超家族。趨化因子受體大約由350個氨基酸組成，其中有些氨基酸構成一個很短的酸性胞外N-端和一個胞內C-端。N-端有酪氨酸的殘基和此端連接的糖基化位點；C-端具有能夠使趨化因子受體磷酸化的絲氫酸和蘇氨酸殘基，此端能與G-蛋白相連。此外，趨化因子受體還有與胞膜垂直的 7個a-螺旋跨膜結構(seven-transmembrane domain，7TM)，7 TM在胞膜兩側形成以親水氨基酸組成的3個細胞內環(huán)和3個細胞外環(huán)結構，能夠起到信息傳遞的作用。HIV利用CXCR4、CCR5和CCR3受體感染細胞的病毒稱為X4型病毒，通常只利用CCR5受體感染細胞表面的病毒稱為R5型病毒株[1～3]。

2 CCR5與HIV-1

CCR5基因位于人染色體3q21.3-24區(qū)，由1個啟動子、2個外顯子和 1個中間分隔的內含子組成。其中外顯子l含43bp的5’-非編碼區(qū)(5’-UTR)。外顯子2含lbp的5’-UTR及1個開放讀碼框(ORF)，其轉錄的mRNA長3.4kb，翻譯產物CCR5由352個氨基酸組成，分子量40.6kD[4]。目前已知CCR5為HIV-1毒株進入人體的最主要輔助受體，它在gp120與CD4識別后發(fā)生的構象變化中起到了至關重要的作用。幾乎所有的HIV-1病毒株都是利用其中的CCR5或CXCR4受體，或同時利用2種受體入侵細胞，主要在于CCR5和CXCR4的N-末端和第二胞外區(qū)對于它們與HIV-1gp120的結合起著關鍵的作用。近些年對CCR5基因的多態(tài)性研究及其對艾滋病感染者易感性和疾病進程的影響呈增多趨勢，較多的抗艾滋病藥物也以CCR5為作用靶點展開研究，CCR5基因存在多種突變(如 CCR5Delta32、CCR5m303及CCR5-59353.T/C等)，并且己證明，某些 CCR5自然突變在抵抗 HIV-1感染及延緩疾病進展中起到了積極的作用，但感染后，發(fā)生基因突變個體的自然病程較未發(fā)生突變者更短，出現(xiàn)機會性感染的幾率更大，而對基因編碼區(qū)突變體CCR5△32的研究較為廣泛。CCR5△32是指CCR5基因的32個堿基缺失，即在CCR5等位基因編碼區(qū)域第185位氨基酸密碼子以后發(fā)生了32個堿基缺失，導致讀碼框架錯位，缺失了與G蛋白信號通路相關的胞外第三環(huán)結構，就會在細胞膜表面產生截短的、無功能的穿膜蛋白質，從而使CCR5蛋白無法正常穿膜表達于細胞膜上，不能使HIV-1gp120與CCR5△32有效結合，導致嗜巨噬細胞HIV-1病毒不能進入宿主細胞，發(fā)展為艾滋病[5]。

CCR5△32突變有純合子和雜合子2種突變，純合子突變是指構成CCR5的2條鏈均發(fā)生了32個堿基缺失；雜合子則指其中一條鏈發(fā)生堿基缺失的現(xiàn)象[6]。純合子的個體能有效抵御HIV-1對人體的感染，原因主要是CCR5純合性的突變導致翻譯時讀碼框錯位，其產物CCR5發(fā)生第2胞外區(qū)域缺陷，使得7個跨膜結構中的后3個跨膜區(qū)消失，第3胞內環(huán)和胞內C末端區(qū)域缺失，在宿主細胞表面產生無功能的穿膜蛋白，從而造成HIV-1gp120和V3復合物不能與變異的CCR5結合，阻止了HIV-1對宿主細胞的感染。雜合子雖無抵抗HIV-l感染的作用，但可顯著推遲感染者疾病進程的時間，主要因為雜合子會減少CCR5在宿主細胞表面的表達，從而減少病毒的復制，降低血漿中病毒載量水平。再者，某些雜合子個體內CCR5配體(RANTES、MIP-1α和MIP-1β等)在血漿中的濃度明顯增加[7]，與HIV-1 競爭性結合CCR5，從而延緩疾病的進程，最后，與 CCR5△32翻譯后的受體僅含215個氨基酸、易被機體降解、且不表達在宿主細胞表面有關[8]。另外，一些研究發(fā)現(xiàn)在HIV感染者血漿中存在抗CCR5抗體，但這與HIV感染者機體CD4狀況和病毒載量水平無關，而健康人體內卻未檢測到，推測可能是感染HIV后，機體的免疫系統(tǒng)被異常激活導致[9]。

研究發(fā)現(xiàn)，公認的能對HIV感染和AIDS進程有影響的只有CCR5△32和CCR5m-303 2種受體[10～12]，CCR5m- 303(101半胱氨酸變成終止密碼)是指在CCR5讀碼框內303位堿基由A→T的點突變。突變使讀碼框內形成一個終止子，導致CCR5的翻譯提前完成而產生無功能的CCR5穿膜蛋白，其作用與CCR5純合突變一樣也有抵抗HIV-1感染的作用。如果同一個體內2條染色體同時發(fā)生CCR5△32和CCR5m303突變，將導致CCR5功能的全部喪失，這些個體對CCR5依賴病毒有著極強的抵抗力[14]。CCR5△32基因突變在我國不同的民族中，突變頻率有顯著性差異，其中維族最高為3.48%，漢族和藏族最低，分別為0.16%和0%[13～14]。CCR5m303在人群中的突變率較低，Quillent等人報道意大利人為0.2%[15]，我國未見報道[16～18]。而對中醫(yī)藥治療有效的HIV-1感染者基因變異情況及表達尚未見報道。

目前有關CCR5受體表達方面的研究，對經HAART治療后的HIV感染者進行了許多有意義的嘗試。很有意思的是，采用HAART療法治療的HIV-1感染者，CCR5和CXCR4顯示不同的表達水平[19]。另有研究顯示，經HAART治療后，病情有效控制的HIV感染者(病毒載量log值≤4)病毒載量水平越低，CCR5受體表達水平越高，但病情控制不理想者(病毒載量log值≥4)，CCR5受體也有可能有著較低的表達水平[20]；相反，經HAART治療后，隨著HIV感染者CD4計數(shù)水平的上升，CCR5受體表達水平增高[21]。另有研究發(fā)現(xiàn)，CCR5密度與HIV病毒載量有關，CD4+T細胞表面CCR5密度是HIV-1感染者體內病毒載量水平高低的決定性因素，CCR5越高，體內病毒載量越高[22]。同時，法國學者發(fā)現(xiàn)CD4+T細胞表面表達的CCR5協(xié)同受體的數(shù)量，決定HIV感染者體內CD4+細胞下降的程度，抗病毒治療的目標應是降低功能性CCR5的密度。另外，HAART治療后，HIV-1感染者CCR5-△32雜合子突變表達變化較CCR5純合子表達更敏感[23]。從這些研究我們發(fā)現(xiàn)，機體感染HIV病毒后，可能由于機體CCR5基因數(shù)量及表達水平的不同，或者藥物對機體的作用狀況的差別，會導致感染者或者患者免疫狀況或者病毒載量水平的不同。

3 CCR5拮抗劑的研究情況

目前對于艾滋病的藥物治療，主要是基于抑制病毒的復制，減緩艾滋病病程的進展，但不能完全殺滅病毒，一旦機體免疫系統(tǒng)嚴重受損，將大大增加機會性感染的發(fā)生率。以CCR5為靶點的抗艾滋病藥物的研究也是該領域關注的熱點，主要有以下幾種：日本Takeda制藥公司開發(fā)的CCR5拮抗劑TAK-779，仍處于臨床前開發(fā)階段，可以阻滯HIV膜融合階段gp120與細胞膜上CCR5的結合，其作用位點在受體的細胞外側面跨膜α螺旋1、2、3、7形成的袋狀結構內[24]；由Pfizer公司開發(fā)的化合物UK-427857目前處于Ⅱ期臨床階段，主要通過阻滯HIV膜融合階段gp120與細胞膜上CCR5受體的結合，而使病毒不能進入宿主細胞[25]；由Schering-Plough公司開發(fā)的小分子Sch-C正處于Ⅰ/Ⅱ期臨床研究階段，它與CCR5的結合比TAK-779更具有特異性，能有效地拮抗RANTES的誘導作用，但本身并不誘導鈣離子釋放；該公司開發(fā)的Sch-D也處于Ⅰ期臨床研究階段，它的抗病毒活性比Sch-C高近10倍，它對R5 HIV-1鏈的A、B、C和E亞型都具有廣泛活性[26]；其它正在開發(fā)的藥物如E-913也處于Ⅱ期臨床研究階段[27，28]。研究表明，隨著對艾滋病認識及對CCR5靶點研究的深入，更多治療艾滋病的有效藥物將會進入臨床，并最終會應用于臨床。

4 小結

由于CCR5是HIV-1非合胞體形成株感染和進入靶細胞的主要輔助受體，它參與HIV-1感染過程中的一些關鍵性區(qū)域，由于其配體在病毒進入細胞的水平上阻止感染，而且，CCR5△32突變純合子個體對HIV-1非合胞體形成株的感染有保護作用[29，30]。因此，趨化因子受體CCR5與HIV-1相關性的研究已經越來越深入，這為人類治療艾滋病提供了理論和實驗基礎，開發(fā)治療艾滋病的與CCR5相關的拮抗劑，雖然速度緩慢但已有很大進展。本文旨在闡述CCR5受體應作為開發(fā)預防及治療艾滋病藥物的重要考慮因素，并應對其進行深入研究，這將非常有益于抗艾滋病藥物的研制、艾滋病的預防及艾滋病患者的預后治療。

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