人免疫缺陷病毒1感染非特異性免疫研究進(jìn)展

張美，李群輝，李寧，張宏偉

（首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京佑安醫(yī)院，北京100069）

人免疫缺陷病毒1感染非特異性免疫研究進(jìn)展

張美，李群輝，李寧，張宏偉

（首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京佑安醫(yī)院，北京100069）

在急性人免疫缺陷病毒1（HIV-1）感染時(shí)，病毒的病原體相關(guān)分子模式被感染細(xì)胞的病原體識(shí)別受體所識(shí)別，從而觸發(fā)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，啟動(dòng)非特異性抗病毒機(jī)制，發(fā)揮抗病毒作用。本文對(duì)病原體感知、病毒限制性因子、自然殺傷（NK）細(xì)胞的抗病毒作用以及病毒逃逸策略作一綜述。

人免疫缺陷病毒1；非特異性免疫；信號(hào)傳導(dǎo)

病毒感染的免疫應(yīng)答始于對(duì)病原體的感知和非特異性免疫信號(hào)的傳導(dǎo)。病毒產(chǎn)物中的病原體相關(guān)分子模式（PAMP）被宿主細(xì)胞的病原體識(shí)別受體（PRR）所感知，從而啟動(dòng)細(xì)胞的非特異性免疫應(yīng)答，以發(fā)揮防御和限制病毒的作用［1］。在應(yīng)答過(guò)程中產(chǎn)生一些可溶性因子，募集并激活非特異性免疫細(xì)胞，以控制病毒傳播并激活和調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫應(yīng)答［2］。對(duì)于人免疫缺陷病毒1（HIV-1）感染，病原體感知和非特異性免疫誘導(dǎo)通常發(fā)生在感染的CD4+靶細(xì)胞，包括非特異性免疫細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞。本文對(duì)HIV-1感染非特異性免疫的研究進(jìn)展作一綜述。

1　感知HIV-1的受體

1.1干擾素誘導(dǎo)蛋白16（IFI16） 已確定的HIV PAMP識(shí)別受體包括各種Toll樣受體和視黃酸誘導(dǎo)基因蛋白Ⅰ樣受體，在HIV非特異性免疫應(yīng)答和免疫激活方面具有誘導(dǎo)、擴(kuò)增或分化的作用。有關(guān)HIV感染和復(fù)制周期的最新研究顯示，在HIV復(fù)制周期的早期，感染的細(xì)胞可通過(guò)至少兩種胞內(nèi)PRR識(shí)別病毒逆轉(zhuǎn)錄酶產(chǎn)物而感知HIV感染，其中一種是IFI16，另一種為環(huán)磷鳥(niǎo)嘌呤核苷-腺核苷單磷酸（cGAMP）合成酶（cGAS）［3，4］。

IFI16是數(shù)百種干擾素刺激基因之一，存在于核內(nèi)和胞質(zhì)，通過(guò)pyrin域介導(dǎo)蛋白-蛋白相互作用，并可以通過(guò)hin域與DNA結(jié)合［5］。IFI16可識(shí)別和結(jié)合HIV逆轉(zhuǎn)錄DNA產(chǎn)物。異位表達(dá)和上位效應(yīng)研究表明［3］，IFI16與HIV-1 DNA共定位于轉(zhuǎn)染細(xì)胞中，并通過(guò)干擾素刺激DNA應(yīng)答元件進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，這些應(yīng)答元件依賴于銜接因子干擾素刺激因子（STING）、TANK結(jié)合激酶1（TBK1）以及轉(zhuǎn)錄因子干擾素調(diào)節(jié)因子3（IRF-3）和IRF7。IFI16可促進(jìn)產(chǎn)毒性HIV-1非容許性CD4+T細(xì)胞的炎性小體活化和炎性細(xì)胞死亡。其他研究顯示，成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞的巨細(xì)胞感染中，IFI16具有感知DNA和抗病毒作用［6］。因此，IFI16是HIV的PRR和病毒限制因子。

1.2cGAS cGAS是胞內(nèi)DNA結(jié)合蛋白，是感知HIV和其他逆轉(zhuǎn)錄病毒的PRR。cGAS是一種雙功能基團(tuán)蛋白，含有氨基末端DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和核苷酸轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域。在與雙鏈DNA（dsDNA）結(jié)合的過(guò)程中，cGAS產(chǎn)生一種二核苷酸產(chǎn)物，即cGAMP。cGAS與雙鏈DNA結(jié)合，誘導(dǎo)產(chǎn)生cGAMP，cGAMP作為第二信使與STING結(jié)合，從而激活TBK1和下游的IRF3和IRF7以啟動(dòng)細(xì)胞非特異性免疫應(yīng)答［7］。此外，cGAMP可以通過(guò)間隙連接進(jìn)入鄰近細(xì)胞，以旁分泌信號(hào)傳導(dǎo)方式激活旁觀細(xì)胞。HIV-1復(fù)制周期早期以逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑處理細(xì)胞可抑制cGAMP的產(chǎn)生，而在復(fù)制周期后期則無(wú)該作用，這說(shuō)明HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶的DNA產(chǎn)物作為PAMP與cGAS結(jié)合并產(chǎn)生活性［8］。然而，與cGAS結(jié)合的特異性HIV-1 DNA配體目前尚不明確。

在對(duì)HIV-1和HIV-2的對(duì)比和突變研究中，cGAS對(duì)HIV-1的識(shí)別作用得到進(jìn)一步證實(shí)。HIV-2類(lèi)似于HIV-1，但比HIV-1的致病性更弱。HIV-2易感染和激活樹(shù)突細(xì)胞，而HIV-1則不易［9］。在樹(shù)突狀細(xì)胞中，宿主細(xì)胞限制性因子不育-α-基序結(jié)構(gòu)域和組氨酸／天冬氨酸殘基雙聯(lián)體結(jié)構(gòu)域包涵蛋白1（SAMHD1）可消耗三磷酸脫氧核苷以抑制HIV-1逆轉(zhuǎn)錄，但只有HIV-2可編碼病毒蛋白X以降解SAMHD1。這使得樹(shù)突狀細(xì)胞和其他髓樣細(xì)胞對(duì)HIV-2的容許性增加，但對(duì)HIV-1無(wú)影響。這種容許性可促進(jìn)細(xì)胞PRR對(duì)HIV-2 PAMP的識(shí)別，并啟動(dòng)PRR信號(hào)以激活樹(shù)突狀細(xì)胞［10］。然而，PRR對(duì)病毒的感知在HIV-1和HIV-2之間有差異，因?yàn)椴《疽職さ鞍着c細(xì)胞親環(huán)素A（CypA）蛋白的親和力不同。HIV-1和HIV-2的衣殼與CypA形成復(fù)合體，HIV-1衣殼蛋白與CypA相互作用可阻止病毒核酸與PRR相互作用。相反，HIV-2衣殼與CypA相互作用則容許cGAS感知胞質(zhì)中整合前的病毒PAMP。HIV-1衣殼的突變可引起CypA結(jié)合結(jié)構(gòu)和親和力的改變，導(dǎo)致在樹(shù)突狀細(xì)胞胞質(zhì)中HIV-1互補(bǔ)DNA（cDNA）整合前也以cGAS依賴的方式進(jìn)行識(shí)別［11］。在這些情況下，cGAS而非IFI16的敲除可防止樹(shù)突狀細(xì)胞感知HIV-1。因此，HIV-1和HIV-2衣殼結(jié)合CypA親和力的差異是調(diào)節(jié)cGAS介導(dǎo)的HIV PAMP感知的主要決定因素。

在感知HIV感染時(shí)，cGAS和IFI16可能發(fā)生在不同的時(shí)間段，一個(gè)感知早期或特定的逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，而另一個(gè)感知堆積的cDNA產(chǎn)物，或許出現(xiàn)在逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程的后期。編碼cGAS和IFI16的基因本身就是干擾素刺激基因，PAMP誘導(dǎo)的PRR信號(hào)傳導(dǎo)后，這些基因在干擾素誘導(dǎo)下表達(dá)蛋白。在dsDNA轉(zhuǎn)染細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，cGAS感知的是dsDNA而非病毒感染［12］。因此，除了感知病毒cDNA，cGAS可能有助于識(shí)別胞質(zhì)中異常出現(xiàn)的自身DNA配體。

與此相關(guān)，細(xì)胞DNA三引物修復(fù)外切核酸酶1（TREX1）是一種3′-5′DNA核酸外切酶，是主要的dsDNA應(yīng)答負(fù)調(diào)控因子。TREX1的失活突變與一種嚴(yán)重的神經(jīng)炎癥疾病艾卡迪綜合征（AGS）相關(guān)，而TREX1的正?；钚詫?duì)于處理內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄因子的DNA片段以及防止自身免疫疾病和AGS的發(fā)生至關(guān)重要。由于具有DNA核酸外切酶活性，TREX1敲除可增強(qiáng)CD4+細(xì)胞中HIV-1 PAMP的識(shí)別［13］。雖然TREX1通過(guò)清除胞質(zhì)DNA介導(dǎo)對(duì)識(shí)別自身DNA PAMP的抑制，但其核酸外切酶活性也能夠清除HIV DNA PAMP，防止宿主細(xì)胞識(shí)別這些病毒產(chǎn)物。HIV DNA PAMP所誘導(dǎo)的cGAS和IFI16信號(hào)傳導(dǎo)可間接被TREX1調(diào)控。

2　抑制HIV-1復(fù)制和傳播的限制因子

PRR信號(hào)傳導(dǎo)激活下游的核因子（如IRF3、 IRF7），以啟動(dòng)抗病毒和炎性效應(yīng)基因的表達(dá)，其中包括編碼干擾素的基因。IRF3和IRF7的激活誘導(dǎo)許多抗病毒效應(yīng)基因的直接表達(dá)，Ⅰ型干擾素的信號(hào)傳導(dǎo)進(jìn)一步誘導(dǎo)數(shù)百種干擾素刺激基因（ISG）的表達(dá)，其中包括具有抗病毒作用的基因。在這些抗病毒基因或“限制因子”編碼的蛋白質(zhì)中APOBEC3、TRIM5a、SAMHD1和tetherin可抑制HIV復(fù)制和傳播［12］。這些抗病毒基因可直接作用于IRF3和ISG。研究認(rèn)為，HIV限制因子包括蛋白SLFN11、IFITM和MX2，這些蛋白在靜止的細(xì)胞中表達(dá)量極低或根本不表達(dá)，而在干擾素應(yīng)答時(shí)大量表達(dá)［14］。SLFN11是一種結(jié)構(gòu)與RNA解旋酶相似的蛋白質(zhì)家族成員，在HIV感染后期抑制病毒蛋白的產(chǎn)生，具有抗病毒作用。在HIV-1產(chǎn)毒性細(xì)胞表達(dá)時(shí)，IFITM與HIV-1蛋白env和gag共定位，并被納入新的病毒顆粒，從而限制HIV-1進(jìn)入新的靶細(xì)胞。MX2是一種GTP酶，在原病毒整合到宿主細(xì)胞染色體之前抑制靈長(zhǎng)類(lèi)慢病毒復(fù)制。MX2的HIV限制活性是CypA依賴性，通過(guò)MX2-CypA相互作用抑制病毒復(fù)制［12］。

3　HIV-1對(duì)NF-κB和IRF3激活的調(diào)控

PRR信號(hào)傳導(dǎo)的一個(gè)主要特征是轉(zhuǎn)錄因子κB（NF-κB）和IRF3轉(zhuǎn)錄激活通路的匯聚，其中每個(gè)通路具有多種靶基因［1］，而HIV差異調(diào)節(jié)NF-κB和IRF3的能力是逃逸策略的基礎(chǔ)。HIV-1病毒Vpu通過(guò)溶酶體和半胱天冬酶途徑介導(dǎo)IRF3的裂解和失活，HIV-1病毒Vpr誘導(dǎo)IRF3的泛素化，以易于蛋白酶體的降解［15］。Vpr與未知功能綜合致死因子4復(fù)合物（SLX4com）結(jié)合，該復(fù)合體是結(jié)構(gòu)特異性內(nèi)切核酸酶調(diào)節(jié)因子，可破壞位點(diǎn)特異性DNA元件，以促進(jìn)在復(fù)制或同源重組期間發(fā)生的DNA斷裂的修復(fù)［16］。體外HIV-1感染后，Vpr活化SLX4com導(dǎo)致人急性單核細(xì)胞白血病細(xì)胞非特異性免疫活性降低，從而使HIV-1逃避識(shí)別，并防止非特異性免疫應(yīng)答的觸發(fā)。HIV-1缺乏Vpu或Vpr可誘導(dǎo)宿主細(xì)胞ISG的高表達(dá)，增強(qiáng)HIV限制作用［17］。以上研究結(jié)果表明，影響PRR信號(hào)傳導(dǎo)的病毒-宿主相互作用為增強(qiáng)PRR-IRF3軸和控制HIV感染提供治療靶標(biāo)。

4　自然殺傷（NK）細(xì)胞的非特異性抗病毒效應(yīng)

NK細(xì)胞是非特異性抗病毒效應(yīng)細(xì)胞，具有細(xì)胞毒性和免疫調(diào)節(jié)功能。NK細(xì)胞表達(dá)數(shù)種激活受體，包括自然殺傷細(xì)胞2組D分子（NKG2D）受體和非特異性細(xì)胞毒性受體。NKG2D受體可感知病毒感染細(xì)胞表面的應(yīng)激配體，而非特異性細(xì)胞毒性受體可直接感知表達(dá)于感染細(xì)胞的病毒肽段。除了調(diào)節(jié)NK細(xì)胞對(duì)抗HIV-1感染細(xì)胞的活性以外，高度多態(tài)性的活化和抑制殺傷免疫球蛋白樣受體（KIR）在決定NK細(xì)胞功能方面也具有重要作用，在NK細(xì)胞發(fā)育的過(guò)程中，KIR可以與不同家族的人類(lèi)白細(xì)胞抗原（HLA）Ⅰ類(lèi)分子產(chǎn)生相互作用［18］。

在NK細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中，每個(gè)獲得許可的NK細(xì)胞表達(dá)至少一種抑制性KIR，從而阻止NK細(xì)胞殺傷這些細(xì)胞。在體外，獲得許可的NK細(xì)胞具有較強(qiáng)的抗病毒效應(yīng)，包括抗體依賴性細(xì)胞毒作用介導(dǎo)的殺傷和直接殺傷感染細(xì)胞的能力［12］。最近體外研究表明［19］，在同一個(gè)體中，與沒(méi)有獲得許可的殺傷細(xì)胞免疫球蛋白受體2DL（KIR2DL）1、KIR2DL2或KIR2DL3陽(yáng)性的NK細(xì)胞相比，獲得許可的細(xì)胞在原發(fā)HIV-1感染中優(yōu)先增殖。這些數(shù)據(jù)與最近的一項(xiàng)研究［20］結(jié)果相一致，與沒(méi)有攜帶高表達(dá)HLA-C的HIV-1感染者相比，攜帶此種基因的個(gè)體疾病進(jìn)展較慢。需要進(jìn)一步研究在HIV感染應(yīng)答中調(diào)節(jié)NK細(xì)胞亞群增殖的分子機(jī)制，以及這些細(xì)胞控制HIV-1感染的抗病毒活性。

綜上所述，HIV-1感染后，病毒產(chǎn)物中的PAMP被宿主細(xì)胞的PRR所感知，從而啟動(dòng)非特異性免疫應(yīng)答，其中包括非特異性細(xì)胞因子和NK細(xì)胞，在控制HIV-1感染中發(fā)揮重要作用。

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10.3969／j.issn.1002-266X.2016.21.039

R593

A

1002-266X（2016）21-0095-03

北京市科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（D131100005313005）。

張宏偉（E-mail：hongwei9988＠sina.com）

（2015-10-31）