人巨細(xì)胞病毒UL111A 基因的研究進(jìn)展和展望

李修彬，李圣冰，肖漓（中國人民解放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學(xué)中心原移植研究室，全軍器官移植研究所，北京市器官移植與免疫調(diào)節(jié)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091）

人巨細(xì)胞病毒（human cytomegalovirus，HCMV） 是一種皰疹病毒，屬于DNA 病毒，也稱細(xì)胞包涵體病毒，感染的細(xì)胞腫大，并具有巨大的核內(nèi)包涵體。巨細(xì)胞病毒分布廣泛，血清陽性率約為40%～100%，發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家之間存在顯著差異［1］，檢測來自上海瑞金醫(yī)院的8190 例HCMV 血清標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)HCMV 血清學(xué)陽性率高達(dá)95.4 %［2］。 HCMV 感染能夠引起以生殖泌尿系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟以及腎臟疾患為主的各系統(tǒng)感染，出現(xiàn)輕微癥狀直到嚴(yán)重缺陷甚至死亡。HCMV 是與腎移植術(shù)后感染關(guān)系最密切的病毒，活動性發(fā)病率為50%～75%，有10%～30%的患者出現(xiàn)癥狀，因此，HCMV 已成為造成腎移植受者感染合并癥和死亡的主要原因。另外，HCMV 還是導(dǎo)致出生缺陷的主要傳染性原因，孕婦感染會對胎兒造成嚴(yán)重后果，導(dǎo)致感覺神經(jīng)缺陷，包括耳聾、失明和精神發(fā)育遲滯等［3］，在原發(fā)感染后，HCMV 即建立終生潛伏感染。潛伏感染的特征在于靜止?fàn)顟B(tài)，病毒顆粒無法檢測到，在特定的條件下通過再激活導(dǎo)致病毒復(fù)制，病毒存在于尿液、血液和唾液等體液中，從中脫落時(shí)會發(fā)生病毒傳播［4］。實(shí)體器官和干細(xì)胞移植受者也易受HCMV 疾病的影響，雖然已有標(biāo)準(zhǔn)的抗病毒治療手段，但抗藥性突變株正以驚人的速度出現(xiàn)［5］。 HCMV 能夠通過一系列機(jī)制逃避宿主免疫反應(yīng)， 特別是通過調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞因子和趨化因子信號傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。HCMV 還能夠通過包括基因表達(dá)在內(nèi)的多種途徑對患者的免疫系統(tǒng)進(jìn)行抑制，使患者的免疫力進(jìn)一步降低，其中UL111A 基因編碼的蛋白巨細(xì)胞病毒 （cytomegalovirus，CMV）白細(xì)胞介素（interleukin-10，IL-10）在其中發(fā)揮了重要的免疫抑制作用。

1 UL111A 基因的鑒定及表達(dá)

1990 年，研究人員完成了HCMV AD 169 株全部基因組的測序［6］。HCMV 的遺傳物質(zhì)為全長超過240 kb 的線性雙鏈DNA，是皰疹病毒科中最大的。它由長獨(dú)特序列（unique long，UL）和短獨(dú)特序列（unique short，US）兩部分組成，兩端還存在反向重復(fù)序列，導(dǎo)致兩片段可以在相互連接處按不同方向排列倒置，所以HCMV 的DNA 可形成4 種同分異構(gòu)體。HCMV 基因組有200 多個(gè)開放閱讀框，編碼結(jié)構(gòu)蛋白、調(diào)節(jié)蛋白以及調(diào)節(jié)宿主免疫系統(tǒng)的蛋白。HCMV 基因UL111A 編碼人白細(xì)胞介素-10（human interleukin-10，hIL-10）的直系同源物，稱為巨細(xì)胞病毒編碼的白細(xì)胞介素-10（cmv IL-10）。Cmv IL-10 與hIL-10 僅具有27%的序列同一性，但三維結(jié)構(gòu)高度保守，使得cmv IL-10 能夠以高親和力結(jié)合細(xì)胞IL-10 受體（IL-10R）［7-8］，并發(fā)揮多種免疫抑制作用，幫助HCMV 逃避宿主的免疫系統(tǒng)。

Sergei 等［7］最早鑒定了由HCMV 基因UL111A編碼的病毒IL-10 同源物，并將其命名為cmv IL-10。 雖然cmv IL-10 與人類IL-10 僅有27%的同源性，但cmv IL-10 可與人IL-10 受體結(jié)合，并與人IL-10 結(jié)合位點(diǎn)競爭，同時(shí)證明了cmv IL-10 能夠在HCMV 感染的細(xì)胞中表達(dá)，cmv IL-10 能夠發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，使HCMV 逃避宿主的防御。另外，感染潛伏期間的病毒基因表達(dá)LAcmv IL-10，其表達(dá)可賦予病毒在感染潛伏期期間避免免疫識別和被清除的能力［9］。HCMV AD 169 感染的MRC-5 細(xì)胞系中表達(dá)4 種cmv IL-10 亞型，有N 端糖基化的存在。其中cmv IL-10A 能夠提高THP-1 細(xì)胞系中STAT3 的磷酸化水平，而4 種亞型都能夠和hIL-10 形成復(fù)合體，不同程度的誘導(dǎo)STAT3 的磷酸化水平升高［10］。另外cmv IL-10 通過IL-10 受體抑制趨化因子CXCL10 的表達(dá)，從而起到抑制宿主免疫反應(yīng)的作用，主要機(jī)制為抑制HCMV 病毒感染導(dǎo)致的NF-κB 激活［11］。研究表明，UL111A 突變的HCMV 只存在于腎移植患者或艾滋病患者中，表明這些UL111A 突變體的存在與免疫缺陷相關(guān)，提示UL111A 在免疫抑制中發(fā)揮著重要的作用［12］。

2 CmvIL-10調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的功能

2.1 Cmv IL-10 調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞的狀態(tài)和功能：感染CMV 病毒的潛伏期，部分CD4+T 細(xì)胞能夠表達(dá)cmv IL-10，表明HCMV 傾向于整體抑制T 細(xì)胞對潛伏期相關(guān)抗原的應(yīng)答以維持體內(nèi)病毒的潛伏狀 態(tài)［13］。另外，利用缺失UL111A 基因的病毒證實(shí)，主要組織相容性復(fù)合物Ⅱ類水平在感染缺失病毒的細(xì)胞表面上顯著增加，表明UL111A 編碼的蛋白能夠抑制CD4+T 細(xì)胞對潛伏感染細(xì)胞的識別［14］。

Cmv IL-10 對B 細(xì)胞具有刺激作用，促進(jìn)B 細(xì)胞增殖，還能夠促進(jìn)B 細(xì)胞自分泌hIL-10，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子STAT3 的磷酸化激活，而截短蛋白質(zhì)LAcmv IL-10 不能刺激B 細(xì)胞增殖、STAT3 激活或hIL-10的產(chǎn)生［15］?？筩mv IL-10 抗體能夠特異性地抑制cmv IL-10 誘導(dǎo)的JAK-STAT 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)［16］。

另外，cmv IL-10 還能夠通過NK 細(xì)胞毒性受體NKp30 和NKp46 以及c 型凝集素樣受體NKG2C 和NKG2D 顯著增強(qiáng)NK 細(xì)胞的細(xì)胞毒性［17］。由CD16引發(fā)的抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性也隨著cmv IL-10 的短期處理而顯著增強(qiáng)［17］。

2.2 Cmv IL-10 調(diào)節(jié)單核細(xì)胞的狀態(tài)和功能：重組cmv IL-10 蛋白極化CD14 單核細(xì)胞朝向具有抗炎表型的M2 亞型分化，感染細(xì)胞產(chǎn)生的cmv IL-10將未感染的單核細(xì)胞極化為M2c 表型，cmv IL-10極化的單核細(xì)胞活化CD4+T 細(xì)胞的能力下降［18］。 Cmv IL-10 還能夠通過上調(diào)HO-1 抑制血液單核細(xì)胞中脂多糖誘導(dǎo)的TNF-α 和IL-1β 的表達(dá)［16］。 Cmv IL-10 通過阻斷人單核細(xì)胞中的NF-κB 轉(zhuǎn)錄活性抑制細(xì)胞因子的表達(dá)［19］。研究發(fā)現(xiàn)在單核細(xì)胞中cmv IL-10 導(dǎo)致經(jīng)典的IL-10R/JAK1/STAT3 途徑被激活，但是JAK1 的抑制對cmv IL-10 介導(dǎo)的TNF-α產(chǎn)生的抑制幾乎沒有影響。PI3K/Akt 信號通路對TNF-α 水平有更顯著的影響但沒有完全緩解免疫抑制，表明cmv IL-10 能夠刺激多種信號通路調(diào)節(jié)細(xì)胞功能［20］。

2.3 Cmv IL-10 調(diào)節(jié)DC 的狀態(tài)和功能：潛伏感染病毒的基因編碼的cmv IL-10 減少了上調(diào)樹突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)，限制了受感染的骨髓祖細(xì)胞分化為DC 的能力，這可能限制宿主清除潛伏病毒的能力［21］。Cmv IL-10 增強(qiáng)了成熟DC 向淋巴結(jié)的遷移，但大大降低了它們的細(xì)胞因子產(chǎn)生，更為重要的是，cmv IL-10 至少部分地通過誘導(dǎo)DC 中內(nèi)源性細(xì)胞IL-10 表達(dá)來增強(qiáng)這些抗炎作用［22］。Cmv IL-10 還能在未成熟的DC 中強(qiáng)烈激活STAT3，上調(diào)免疫耐受分子如IDO 的表達(dá)，增強(qiáng)DC 特異性CD209 的表達(dá)，抑制DC 的成熟，增加與DC 成熟相關(guān)的細(xì)胞凋亡，這些均表明cmv IL-10 可以幫助HCMV 感染DC 并抑制DC 功能和存活［23］。

2.4 Cmv IL-10 調(diào)節(jié)多種細(xì)胞因子及相關(guān)信號通路：cmv IL-10 能夠通過不同的機(jī)制上調(diào)hIL-10 的表達(dá)，其中CD14+單核細(xì)胞以及單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞和DC 能夠響應(yīng)cmv IL-10 并作為分泌hIL-10 的主要來源，潛在地增強(qiáng)其免疫抑制作用的能力［24］。潛伏感染期間LAcmv IL-10 部分導(dǎo)致原代骨髓祖細(xì)胞IL-10 和CCL8 的分泌增加，主要機(jī)制為LAcmv IL-10抑制直接靶向CCL8的miRNA hsa-miR-92a［25］。 Cmv IL-10 還能夠增加人CXCR4 的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，CXCR4 是一種趨化因子受體，在造血和免疫細(xì)胞運(yùn)輸中起重要作用，cmv IL-10 對CXCL12/CXCR4 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用同樣依賴于IL-10 受體和STAT3 激活［26］。

3 CmvIL-10在移植患者中發(fā)揮重要的作用

CMV 作為一種機(jī)會性感染病毒，在應(yīng)用免疫抑制劑的器官移植患者中發(fā)生率很高，例如移植患者使用利妥昔單抗治療能夠增加CMV 再活化的風(fēng)險(xiǎn)，降低淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)和IL-10 水平［27］。CMV 活化后能夠表達(dá)多種與免疫調(diào)節(jié)相關(guān)的分子，其中UL111A編碼的cmv IL-10 與人IL-10 具有相似的三維結(jié)構(gòu)，能夠通過多種途徑調(diào)節(jié)人體的免疫功能，導(dǎo)致患者免疫功能的進(jìn)一步下降以及巨細(xì)胞病毒疾病的發(fā)生。巨細(xì)胞病毒疾病與實(shí)體器官移植受者的免疫抑制狀態(tài)增加有關(guān)，能夠?qū)е赂嗟募?xì)菌和真菌感染，促炎和抗炎細(xì)胞因子的釋放可能是其中的一個(gè)原 因［28］。因此，cmv IL-10 作為CMV 感染過程中重要的免疫調(diào)節(jié)分子，能夠影響移植受者的免疫功能。 此 外，利 用UL18、UL40、UL111A 和US3 序列測定，證實(shí)腎移植感染的HCMV 具有明顯的自然多態(tài)性，具有不同的進(jìn)化模式［29］。而通過檢測UL111A 基因的表達(dá)還能夠?yàn)橐浦残g(shù)后患者是否感染CMV 提供有效的證據(jù)［30］。

移植術(shù)后供體器官感染CMV 可能導(dǎo)致移植器官的失功，移植器官中CMV 感染或活化的過程中cmv IL-10 發(fā)揮怎樣的功能尚不清楚，研究cmv IL-10 在移植器官中的功能和機(jī)制有助于理解CMV 感染對供體器官功能的影響。同時(shí)，cmv IL-10 在移植免疫中的功能還有待進(jìn)一步研究，明確cmv IL-10在移植患者中的功能，能夠?yàn)楦腥綜MV 的移植患者提供新的治療方法。

4 CmvIL-10在腫瘤中發(fā)揮重要的作用

UL111A 基因編碼的cmv IL-10 能夠通過影響多種信號通路調(diào)節(jié)多種免疫細(xì)胞的功能，另外cmv IL-10 還能夠調(diào)控腫瘤細(xì)胞的功能。

研究表明，cmv IL-10 可能以旁分泌方式起作用并改變腫瘤微環(huán)境，誘導(dǎo)細(xì)胞信號傳導(dǎo)和增加癌細(xì)胞的侵襲潛力的可能性。我們發(fā)現(xiàn)人MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞表達(dá)IL-10 受體，cmv IL-10 刺激導(dǎo)致STAT3 的激活。此外，cmv IL-10 刺激DNA 合成和細(xì)胞增殖的增加，保護(hù)MDA-MB-231 細(xì)胞免受依托泊苷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，并且還極大地增強(qiáng)了對表皮生長因子的趨化性。這些結(jié)果表明cmv IL-10 在乳腺癌的進(jìn)展中具有顯著且廣泛的作 用，并且可能對HCMV 陽性患者的癌癥診斷和治療具有廣泛的意義［31］。Cmv IL-10 能夠?qū)е氯橄侔㎝CF-7 細(xì)胞的增殖和趨化作用增強(qiáng)，改變細(xì)胞黏附分子的表達(dá)，增加MMP 基因表達(dá)，特別是MMP-10 基因表達(dá)顯著上調(diào)［32］。

5 小 結(jié)

IL-10 在移植患者中發(fā)揮重要的功能，UL111A基因編碼的cmv IL-10 作為人IL-10 的同源物，保留了許多IL-10 對免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)功能，cmv IL-10 是否能夠通過相似的機(jī)制在移植患者中發(fā)揮同樣的功能值得研究，明確cmv IL-10 在移植患者中發(fā)揮的免疫抑制功能和機(jī)制有助于臨床醫(yī)生正確的評估CMV 病毒感染對移植患者多方面的影響。 另外，cmv IL-10 主要在HCMV 感染復(fù)制期間表達(dá)，內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞作為HCMV 感染復(fù)制的主要靶細(xì)胞類型，cmv IL-10 在其中如何發(fā)揮作用及其作用機(jī)制均尚未明確。Cmv IL-10 對HCMV 在移植物中的感染及對移植物功能的影響尚不明確，值得進(jìn)一步研究。因此，明確HCMV 關(guān)鍵分子cmv IL-10 在內(nèi)皮細(xì)胞或上皮細(xì)胞中的功能及作用機(jī)制，一方面能夠幫助研究人員更加全面了解HCMV 對免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，另一方面為HCMV 的診斷、預(yù)防乃至抗病毒藥物研發(fā)、免疫增強(qiáng)制劑研發(fā)等工作產(chǎn)生推動作用。