人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒在多發(fā)性硬化癥發(fā)病機(jī)制中作用的研究進(jìn)展

俞坤，武世萍 綜述，鞏盼盼，王滿俠 審校

蘭州大學(xué)第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，甘肅 蘭州 730030

多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis，MS）是一種復(fù)雜的中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）脫髓鞘疾病，臨床特點(diǎn)為病灶空間和發(fā)病時(shí)間的多發(fā)性，其主要病理特征為免疫細(xì)胞的浸潤及隨之出現(xiàn)的神經(jīng)炎癥反應(yīng)、脫髓鞘反應(yīng)及神經(jīng)元損傷［1］。目前研究認(rèn)為，MS 是一種多因素疾病，其免疫致病過程是由環(huán)境因素在遺傳背景的基礎(chǔ)上操控觸發(fā)的，多種病毒均可能是誘發(fā)MS 重要的輔助因素，病毒可能通過直接感染CNS 或激活外周交叉反應(yīng)T 細(xì)胞，從而導(dǎo)致神經(jīng)髓鞘損傷［2］。其中最常見的病毒包括人類皰疹病毒4 型（Epstein-Barr virus，EBV）和人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（human endogenous retrovirus，HERV）的W 家族成員，這些病毒也稱為MS 相關(guān)逆轉(zhuǎn)錄病毒（multiple sclerosis associated retrovirus，MSRV）［3］。HERV 是一大類RNA 病毒，其特征是編碼逆轉(zhuǎn)錄酶，并能將病毒基因組整合至宿主基因組中。HERV 源于外源性逆轉(zhuǎn)錄病毒感染，隨后整合至人類基因組中，約占人類基因組的8%［4］。HERV與MS、糖尿病、肌萎縮側(cè)索硬化癥和癌癥等多種疾病有關(guān)［5-6］。完整的HERV 基因組約長80 000 bp，兩端為長末端重復(fù)區(qū)域（long terminal repeats，LTRs），5′至3′端依次為Gag 區(qū)（編碼基質(zhì)和HERV 核心）、Pro 區(qū)（編碼蛋白酶）、Pol 區(qū)（編碼逆轉(zhuǎn)錄酶和整合酶）和Env 區(qū)（編碼包膜蛋白）［7］。根據(jù)參與HERV逆轉(zhuǎn)錄的特定tRNA 不同，HERV 可分為HERV-W、HERV-K 和HERV-H 亞家族，三者在MS 患者中均有發(fā)現(xiàn)［8］。本文就目前所發(fā)現(xiàn)的HERV，尤其是HERV-W 家族成員在MS 的發(fā)病機(jī)制中作用的研究進(jìn)展作一綜述，以期為MS 發(fā)病機(jī)制深入研究提供新的思路。

1 HERV 與MS 的相關(guān)性

20 世紀(jì)90 年代早期，有學(xué)者在MS 患者細(xì)胞中檢測到了逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒，其主要來源于HERV家族［3，6，9-10］，隨后在MSRV 中分離出了一種新的HERV 序列，該病毒家族以色氨酸（W）tRNA 作為逆轉(zhuǎn)錄引物，因此稱為HERV-W 亞家族［11］。

一項(xiàng)薈萃分析顯示，MS 和HERV-W Env（包膜蛋白）表達(dá)之間存在較強(qiáng)相關(guān)性［7］。HERV 病毒粒子、RNA、cDNA、Gag 和Env 序列及抗HERV 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的抗體均存在于MS 患者的血液、大腦、腦脊液（cerebrospinal fluid，CSF）中［12］。PERRON 等［13］研究發(fā)現(xiàn)，與健康受試者或其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者比較，MS患者血清／血漿、CSF 和外周血單個(gè)核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）中HERV-W Env 和Pol DNA 拷貝數(shù)及RNA 和蛋白質(zhì)表達(dá)水平均增加；另有研究表明，73%的MS 患者血清中HERV-W Env水平顯著升高，在健康受試者及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者血清中水平較低［14］。另外，HERV-W Env 在MS 患者的星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中均有表達(dá)，但在無神經(jīng)系統(tǒng)疾病的健康受試者中未表達(dá)［15］。MS 患者體內(nèi)HERV-W 被激活，HERV-W RNA 表達(dá)和HERV-W 抗原表位水平增加，進(jìn)而提高了HERV-W Env 水平。有研究表明，在MS 患者的大腦及PBMCs 中，HERV-W RNA 和HERV-W 抗原表位的表達(dá)均增高［16］；在PBMCs 中，HERV-W 抗原主要表達(dá)在單核細(xì)胞和B 細(xì)胞上，且在活動(dòng)性疾病中表達(dá)升高，在非活動(dòng)性疾病中表達(dá)降低，有效治療后表達(dá)均減少［17］。采用IFNβ 對MS 可進(jìn)行有效治療，同時(shí)可導(dǎo)致HERV-W RNA 水平降低，因此認(rèn)為HERV-W 是判斷治療反應(yīng)的潛在預(yù)測因子［18］。研究表明，MS 患者對HERV-W 細(xì)胞免疫及體液免疫反應(yīng)性增強(qiáng)［19］，尤其在活動(dòng)期MS 中更為明顯，經(jīng)有效治療后顯著降低［20］，且這種增強(qiáng)的免疫反應(yīng)性僅出現(xiàn)在受MS 影響的HERV 家族成員中，因此，抗HERV-W Env 抗體可用于區(qū)分MS 與其他神經(jīng)系統(tǒng)疾?。?1］。綜上所述，抗HERV-W Env 抗體有望成為預(yù)測MS 疾病活動(dòng)性的候選生物標(biāo)志物。

HERV-W 與MS 的預(yù)后密切相關(guān)。有研究表明，繼發(fā)進(jìn)展型多發(fā)性硬化癥（secondary progressive multiple sclerosis，SPMS）中HERV-W Env RNA 的表達(dá)高于復(fù)發(fā)緩解型多發(fā)性硬化癥（relapsing-remitting multiple sclerosis，RRMS），HERV-W Env DNA 拷貝數(shù)升高的患者的擴(kuò)展殘疾狀況量表（expanded disability status scale，EDSS）評分明顯升高［22］。一項(xiàng)長達(dá)10 年的研究表明，CSF 中HERV-W Env 陽性的MS 患者，其復(fù)發(fā)率、EDSS 評分及發(fā)展為SPMS 的概率均增高，其中，88%的HERV-W Env 陽性MS 患者的EDSS評分高于5，HERV-W Env 陰性患者的EDSS 評分高于5 分的僅有12%［23］，表明HERV-W Env 可作為預(yù)測MS 患者預(yù)后的生物標(biāo)志物之一。還有研究表明，HERV-W Env 可在小鼠中誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）的發(fā)生，表明其致病作用高于其他介質(zhì)［24］。另外，有研究顯示，HERV-H、HERV-K 亞家族也與MS 相關(guān)［7］，但目前相關(guān)的研究較少，具體作用機(jī)制尚未明確。

2 HERV 在MS 發(fā)病機(jī)制中的作用

HERV 基因組在人類基因組中占比較大，無論是作為基因、基因產(chǎn)物，還是作為逆轉(zhuǎn)錄病毒，均具有致病潛力，但作為非編碼RNA，許多遺傳和環(huán)境因素降低了HERV 可能造成的有害影響［6，25］。HERV 基因組通常通過影響表觀遺傳而發(fā)揮作用，外源性病毒（如EBV）感染的反激活可能導(dǎo)致HERV基因組表達(dá)，具體機(jī)制尚不明確［26］。

2.1 通過分子模擬機(jī)制誘導(dǎo)自身免疫參與MS 的發(fā)生 機(jī)體對病原體的免疫應(yīng)答可引起共有結(jié)構(gòu)或序列同源性自身抗原的交叉反應(yīng)，稱為分子模擬機(jī)制，被認(rèn)為是引起自身免疫性疾病的重要潛在機(jī)制之一，可能參與多種CNS 自身免疫疾病的發(fā)生發(fā)展，HERV-W Env 也可能通過分子擬態(tài)參與MS 的病理過程［27］。研究表明，CNS 髓鞘成分髓鞘堿性蛋白（myelin basic protein，MBP）、蛋白脂質(zhì)蛋白（proteolipid protein，PLP）或髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白（myelin oligodendrocyte glycoprotein，MOG）與HERV-W Env 間存在氨基酸序列同源區(qū)域［27-28］，在HERV-W Env 和MOG 中，包含結(jié)構(gòu)相似的九聚體多肽，多肽上具有潛在的TH 細(xì)胞表位，可與HLA DR2b 相結(jié)合［29］。HLA 基因或主要組織相容性復(fù)合物（major histocompatibility complex，MHC）基因在免疫調(diào)節(jié)和自我識(shí)別等各種免疫答應(yīng)中發(fā)揮重要作用，是與MS 密切相連的基因。有研究證實(shí)，HLA DRB1*1501-DQA1*0102-DQB1*0602 單倍型與MS 相關(guān)，且相對危險(xiǎn)度約為3，當(dāng)單倍型為純合子時(shí)，患MS 的風(fēng)險(xiǎn)升至6 倍以上［30］，這與分子模擬機(jī)制理論一致，即HERV-W Env 與一些髓鞘蛋白上的表位發(fā)生交叉反應(yīng)，在炎癥環(huán)境中由HLA DR2b 在抗原提呈細(xì)胞（antigen-presenting cells，APCs）上呈遞至CD4+T 細(xì)胞，從而引起CNS 脫髓鞘改變，導(dǎo)致MS 的發(fā)生［28］。

2.2 通過影響小膠質(zhì)細(xì)胞造成髓鞘缺失參與MS的發(fā)生 在MS 中，小膠質(zhì)細(xì)胞通過誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子參與炎癥和脫髓鞘進(jìn)程。有實(shí)驗(yàn)表明，阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞的激活可抑制小鼠EAE 模型的產(chǎn)生，小膠質(zhì)細(xì)胞也與MS 的疾病進(jìn)展有關(guān)，其激活是SPMS殘疾的重要預(yù)測因子［31］。小膠質(zhì)細(xì)胞也可通過清除髓鞘碎片促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)，是修復(fù)髓鞘和神經(jīng)保護(hù)的關(guān)鍵［32］。在體外培養(yǎng)的小膠質(zhì)細(xì)胞中，HERV-W Env 能誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)多種促炎表型，產(chǎn)生多種炎癥介質(zhì)，如一氧化氮（nitric oxide，NO）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）、白介素-6（interleukin-6，IL-6），NO 和TNF-α 是軸突損傷和髓鞘脫失的炎性中介［33-34］。HERV-W Env 環(huán)境降低了小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)神經(jīng)保護(hù)分子的水平，如生長因子-1（growth factor-1，IGF-1）、集落刺激因子-1（colony stimulating factor-1，CSF-1）和成纖維細(xì)胞生長因子-2（fibroblast growth factors-2，F(xiàn)GF-2），IGF-1可保護(hù)少突膠質(zhì)前體細(xì)胞（oligodendrocyte precursor cells，OPCs）免于細(xì)胞死亡，并放大FGF-2 對OPCs增殖的積極作用，同時(shí)也是髓鞘合成的刺激物［9］。另有研究表明，CSF-1 也可降低促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，保護(hù)少突膠質(zhì)細(xì)胞免于凋亡，對神經(jīng)元起到保護(hù)作用［35-36］。

體外實(shí)驗(yàn)表明，HERV-W Env 刺激的小膠質(zhì)細(xì)胞可誘導(dǎo)神經(jīng)絲輕鏈（neurofilament light chain，NFL）、突觸素（svnaptophvsin，SYP）和MBP 從髓鞘中暴露出來，可能是通過增加TNF-α 濃度導(dǎo)致的，表明HERVW ENV 介導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞激活會(huì)引起MS 的神經(jīng)退行性變［9］。

2.3 通過影響血腦屏障參與MS 的發(fā)生 Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）分布在固有免疫系統(tǒng)的免疫細(xì)胞表面，這類受體僅識(shí)別病原相關(guān)分子模式（pathogen-associated molecular pattern，PAMP），如脂多糖、肽聚糖、dsRNA 等，主要針對感染的一線防御效應(yīng)，引發(fā)宿主對微生物病原體的先天免疫應(yīng)答。有實(shí)驗(yàn)表明，HERV-W Env 是TLR4 激動(dòng)劑，可介導(dǎo)免疫細(xì)胞TLR4 依賴的炎癥反應(yīng)，刺激免疫細(xì)胞，增強(qiáng)白細(xì)胞黏附于內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)［37］。TLR4的激活對腦內(nèi)毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞有直接的細(xì)胞毒性作用，可通過促進(jìn)細(xì)胞間黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）表達(dá)和TLR4 激活，促炎細(xì)胞因子釋放損害內(nèi)皮細(xì)胞的生理功能［38］。內(nèi)皮細(xì)胞是構(gòu)成血腦屏障（blood brain barrier，BBB）的主要結(jié)構(gòu)，可阻止多種物質(zhì)進(jìn)入腦組織，BBB 受損會(huì)導(dǎo)致大量免疫細(xì)胞及其表達(dá)產(chǎn)物遷移至中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起異常炎癥及免疫反應(yīng)。因此，HERV-W Env 可能是通過影響B(tài)BB 完整性，從而參與MS 的發(fā)生。

2.4 通過影響少突膠質(zhì)細(xì)胞分化參與MS 的發(fā)生 少突膠質(zhì)細(xì)胞是CNS 髓鞘的形成細(xì)胞，在髓鞘的形成與修復(fù)中發(fā)揮著重要作用。實(shí)驗(yàn)表明，用HERV-W Env處理培養(yǎng)OPCs，可導(dǎo)致OPCs 分化總體減少［37］。在MS 病灶附近，HERV-W Env 蛋白與表達(dá)TLR4 的OPCs 密切相關(guān)，HERV-W Env 作為TLR4 的激動(dòng)劑，可介導(dǎo)TLR4 激活導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子，如TNF-α、IL-1b、IL-6 的激活，并通過誘導(dǎo)產(chǎn)生NO 合酶，形成3-硝基酪氨酸，直接影響OPCs 的表達(dá)［37］，通過影響少突膠質(zhì)細(xì)胞分化參與MS 的發(fā)生。

2.5 作為外源病毒介導(dǎo)自身免疫參與MS 的發(fā)生HERV 作為一種外源病毒，持續(xù)感染機(jī)體，可誘發(fā)MS，其作用機(jī)制可能為：①病毒直接感染大腦CNS，可能導(dǎo)致炎癥和損害，產(chǎn)生髓鞘的少突膠質(zhì)細(xì)胞，從而釋放髓鞘碎片，在炎癥環(huán)境中激活自身反應(yīng)性T細(xì)胞，隨后的表位擴(kuò)散會(huì)導(dǎo)致更多的脫髓鞘和軸突死亡；②病毒持續(xù)感染CNS 可產(chǎn)生炎癥性脫髓鞘改變，這是由對抗CNS 內(nèi)受感染的細(xì)胞免疫反應(yīng)引起的。另有研究表明，CNS 以外的病毒感染可激活交叉反應(yīng)T 細(xì)胞，進(jìn)入CNS 引起炎癥性脫髓鞘病變，導(dǎo)致MS 的發(fā)生［38］。

3 MS 的治療

HERV-W Env 介導(dǎo)的以O(shè)PCs 導(dǎo)向的髓鞘合成抑制作用可使用特定中和HERV-W Env 的人源化免疫球蛋白（GNbAC1）進(jìn)行拮抗［39］。GNbAC1 是IgG4／kappa 類人源化、唯一靶向作用于HERV-W Env的單克隆抗體，其作用機(jī)制可能是通過抑制HERV-W Env 與TLR4 的結(jié)合及其下游炎癥的激活，從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［40］。一項(xiàng)隨機(jī)雙盲安慰劑對照的Ⅱ期臨床試驗(yàn)（NCT02782858）結(jié)果顯示，接受GNbAC1治療后，MS 患者血液中HERV-W Env 和HERV Pol轉(zhuǎn)錄本水平下降，表明GNbAC1 對MS 患者具有神經(jīng)保護(hù)作用；MRI 影像數(shù)據(jù)也顯示，GNbAC1 治療可顯著減少31%的皮質(zhì)萎縮和72%的丘腦萎縮［41］。進(jìn)一步研究（NCT03239860）證實(shí)，在GNbAC1 治療2年后內(nèi)減少了63%的T1“黑洞”（即有TI 病灶生成，該病灶與大腦永久性組織破壞有關(guān)）；在18 mg ／ kg GNbAC1 研究組中，GNbAC1 可持續(xù)減輕全腦萎縮約40%［42］?；颊邔NbAC1 的耐受性良好，所有不良事件均為輕度或中度，反應(yīng)可能與藥物無關(guān)，表明GNbAC1 對MS 患者是安全的［43］。

4 展 望

MS 作為一種高復(fù)發(fā)率、高致殘率的疾病，目前發(fā)病機(jī)制尚不明確，臨床治療主要以緩解癥狀、減少復(fù)發(fā)為主，早期識(shí)別與治療MS 對減少患者神經(jīng)功能缺損、改善預(yù)后具有重大意義。HERV 與MS的發(fā)病密切相關(guān)，目前認(rèn)為，HERV 可能通過分子模擬機(jī)制誘發(fā)自身免疫、影響小膠質(zhì)細(xì)胞導(dǎo)致髓鞘缺失、影響血腦屏障、影響少突膠質(zhì)細(xì)胞分化及作為外來病毒介導(dǎo)自身免疫等途徑參與MS 的發(fā)病過程，HERV-W Env 在這些機(jī)制中發(fā)揮了重要作用，有望成為MS 的潛在生物標(biāo)記物，對于早期識(shí)別MS、判斷MS 活動(dòng)性、臨床治療效果及預(yù)后均具有潛在價(jià)值。