單純皰疹病毒1 型及其與常見神經(jīng)退行性疾病相關(guān)性的研究進展

胡鵬，吳正存 綜述，馬開利，2 審校

1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所，云南 昆明 650118；2.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)靈長類研究中心 神經(jīng)科學(xué)中心，北京 100005

人類單純皰疹病毒（herpes simplex virus，HSV）是人體中普遍存在的病原體，HSV 是皰疹病毒科α皰疹病毒亞科成員，包括單純皰疹病毒1 型（HSV-1）和HSV-2 兩種血清型。在普通人群中，成人HSV-1和HSV-2 的血清陽性率分別為約90%和20% ～25%［1-2］。HSV-1 感染主要以口腔黏膜和眼部損害為主，也可導(dǎo)致一些嚴重疾病，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）的系統(tǒng)性傳播和感染［3-4］。LAT基因是HSV-1 潛伏期相關(guān)的唯一轉(zhuǎn)錄因子，其與維持病毒潛伏期有關(guān)［5-6］。在受到應(yīng)激、紫外線照射、終止抗病毒治療等刺激后，HSV-1 從潛伏狀態(tài)重新激活，并開始轉(zhuǎn)錄和翻譯，導(dǎo)致潛伏感染的神經(jīng)元產(chǎn)生和釋放感染性HSV-1。

大量研究表明，HSV-1 感染在神經(jīng)退行性疾病中起到一定的作用［7-8］。神經(jīng)退行性疾病的特征是選擇性神經(jīng)元群體的進行性丟失，隨著時間的推移而出現(xiàn)功能障礙等。神經(jīng)退行性疾病可根據(jù)主要臨床特征進行分類［9］，常見的有阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）、帕金森?。≒arkinson disease，PD）、多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis，MS）等［10］。嗜神經(jīng)性病毒可引起顯著的神經(jīng)元功能障礙和特定神經(jīng)元群體的退化，病毒以多種方式損傷神經(jīng)元，其中包括病毒復(fù)制和細胞裂解導(dǎo)致的死亡［11］。許多研究表明，病毒感染可能是多種神經(jīng)退行性疾病的危險因素［12-13］。在小鼠中反復(fù)感染HSV-1 可促使AD相關(guān)病理性標志物增多，包括β-淀粉樣蛋白（amyloid β-protein，Aβ）、Tau 過度磷酸化和神經(jīng)炎癥標志物增多，從而引起小鼠神經(jīng)變性和認知功能障礙，產(chǎn)生類似AD 的表型，表明HSV-1 感染是AD 的危險因素［7］。還有研究表明，HSV-1 在PD 和MS 的發(fā)生中也發(fā)揮一定的作用［8］。因此，本文就HSV-1 及其與常見神經(jīng)退行性疾病相關(guān)性的研究進展作一綜述，以期為常見神經(jīng)退行性疾病的治療提供思路。

1 HSV-1 的研究進展

1.1 HSV-1 的生物學(xué)特性 HSV-1 是具有包膜的雙鏈線性DNA 病毒，為球形，直徑為120 ～ 300 nm，基因組大小約152000 bp。HSV-1 由4 部分組成，包括DNA 核區(qū)、二十面體的衣殼、含多種蛋白質(zhì)的衣殼外層及最外層分布有多種病毒糖蛋白的脂雙層包膜［14］。HSV-1 包膜含有11 種糖蛋白，分別為糖蛋白B（gB）、C（gC）、D（gD）、E（gE）、G（gG）、H（gH）、I（gI）、L（gL）、K（gK）、M（gM）和N（gN）［15-17］，其中部分糖蛋白在介導(dǎo)病毒附著和進入細胞的初始步驟及促進病毒在細胞間的傳播中發(fā)揮重要作用。HSV-1 特有的生物學(xué)特征包括潛伏和重新激活。初次接觸皰疹病毒通常會導(dǎo)致病毒侵入上皮細胞并在初次接觸部位進行細胞內(nèi)復(fù)制，能通過感覺神經(jīng)軸突逆行進入宿主神經(jīng)系統(tǒng)的三叉神經(jīng)節(jié)、頸神經(jīng)節(jié)、腰骶神經(jīng)節(jié)或自主神經(jīng)節(jié)進行復(fù)制，發(fā)生宿主免疫逃逸，并終生處于潛伏狀態(tài)［18-19］。多數(shù)情況下，HSV-1 感染是在兒童或青年時期通過口腔直接接觸含有HSV-1 的分泌物而開始，可能導(dǎo)致唇皰疹、口腔損傷及生殖器皰疹［20-21］。另外，由HSV-1 引起的感染可能會導(dǎo)致并發(fā)癥，如眼部損傷、單純皰疹病毒性腦炎（herpes simplex virus encephalitis，HSVE），甚至死亡，病例的嚴重程度取決于感染強度［22-23］。

1.2 HSV-1 的致病機理及臨床表現(xiàn) HSV-1 最初通過黏膜或受損皮膚進入宿主組織，通過與細胞表面糖胺多糖和細胞黏附分子結(jié)合感染感覺神經(jīng)元，并通過軸突逆行運輸進入背根神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元胞體［21，24］。HSV-1 進入CNS 的機制尚未明確，最可能的途徑是通過嗅神經(jīng)或三叉神經(jīng)的逆行運輸進入CNS［25-26］，當受到內(nèi)部或外部因素影響時，可導(dǎo)致HSV-1 從潛伏狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顮顟B(tài)，這些因素包括心理壓力、疲勞、高溫、寒冷、發(fā)燒、神經(jīng)損傷等［1，19，27］。HSV-1 進入感官神經(jīng)元并在病毒復(fù)制停止期間建立潛伏感染，潛伏病毒通過再激活重新進入復(fù)制循環(huán)，并返回外周組織以開始復(fù)發(fā)感染［24-28］。HSV-1 可通過各種方式來操縱宿主免疫系統(tǒng)或其他途徑減少病毒抗原的呈遞從而完成免疫逃逸［29-30］。HSVE 臨床表現(xiàn)包括發(fā)燒、癲癇發(fā)作、焦慮、腦脊液滲透及神經(jīng)生理的異常［31］。口腔感染常會引起原發(fā)性皰疹性牙齦口炎（primary herpetic gingivostomatitis，PHGS）［32］，其臨床表現(xiàn)為在感染部位出現(xiàn)燒灼感，頸部和下頜下淋巴結(jié)腫大、發(fā)熱、肌肉痛、食欲不振、吞咽困難等；復(fù)發(fā)性口面部皰疹病例中，5% ～10%的患者每年至少發(fā)作6 次，63%的患者在唇皰疹復(fù)發(fā)之前有局灶性疼痛及灼熱感；皰疹濕疹的臨床表現(xiàn)為類似膿皰病、水泡性結(jié)節(jié)和斑塊；眼部皰疹臨床表現(xiàn)為單側(cè)或雙側(cè)角結(jié)膜炎，眼部潰瘍復(fù)發(fā)，視力障礙；另外，還有許多HSV-1 引起的臨床表現(xiàn)有待解決［19，27，32-33］。

1.3 HSV-1 的預(yù)防及治療 HSV-1 的防治從預(yù)防開始，應(yīng)向公眾普及有關(guān)HSV-1 的傳染性、傳播途徑及抗病毒藥物的使用等相關(guān)知識［34］。對已感染患者的臨床體征和總體健康狀況進行全面評估是治療HSV-1 感染的關(guān)鍵［35］?？共《舅幬锊荒苤斡鶫SV-1 感染，只能通過抑制病毒復(fù)制和上皮損傷來改變疾病的臨床進程，目前對HSV-1 的防治措施不是以根除病毒為目標，而是以預(yù)防傳播、抑制復(fù)發(fā)、縮短臨床病程、抑制病毒感染、緩解并發(fā)癥和促進愈合為目標［36］。

局部用藥、口服或靜脈注射抗病毒藥物可用于HSV-1 感染的治療［37］。目前多采用1%噴昔洛韋乳膏和5%阿昔洛韋乳膏治療免疫受損宿主的皮膚HSV-1 感染［31，35］。阿昔洛韋、萬乃洛韋和噴昔洛韋均是針對病毒聚合酶和病毒DNA 復(fù)制的無環(huán)鳥苷類似物，口服阿昔洛韋生物利用度低，血漿半衰期短，需頻繁給藥；與阿昔洛韋比較，噴昔洛韋治療具有更長的半衰期和更高的細胞內(nèi)濃度，但抑制病毒DNA聚合酶的能力比阿昔洛韋低100～160 倍［35，38-40］。萬乃洛韋是阿昔洛韋的纈氨酸酯前體藥物，在肝臟和腸道更易吸收和完全代謝為阿昔洛韋和L-纈氨酸［19，35］，萬乃洛韋的生物利用度提高了5 倍，減少了口服劑量，改善了患者的病情。泛昔洛韋是一種全身性抗病毒藥物，被批準用于治療免疫受損的宿主的口唇皰疹［41-42］，與噴昔洛韋比較，泛昔洛韋改善了口服吸收率，生物利用度更高，給藥間隔更長［19］。盡管市場上有許多抗病毒藥物，但傳統(tǒng)藥物的治療效果不佳，且出現(xiàn)了新的HSV-1 耐藥株［17，38］。疫苗的開發(fā)或許是預(yù)防HSV-1 感染的有效途徑［43-45］。

2 HSV-1 與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)性的研究進展

HSV-1 在全球約90%人體宿主外周神經(jīng)系統(tǒng)（peripheral nervous system，PNS）的感覺神經(jīng)元和自主神經(jīng)細胞中終生潛伏感染，可在感覺神經(jīng)元中重新激活并引起外周病變，導(dǎo)致皮膚反復(fù)損傷和炎癥［26，46］。HSV-1 感染可導(dǎo)致谷胱甘肽（主要的抗氧化防御系統(tǒng)）耗盡，活性氧和脂質(zhì)過氧化水平升高，引起神經(jīng)退行性疾?。?，47］。在嚙齒類動物模型中，HSV-1 感染可通過跨突觸途徑從PNS 進入CNS，導(dǎo)致致死性HSVE［48］。有研究表明，在無臨床癥狀患者的PNS 和CNS 組織中，HSV-1 DNA 水平較高［48］。為驗證HSV-1 在CNS 的表達，對5 名患有MS 的死亡病例、5 名未患任何疾病意外死亡的病例及1 名患有冠狀動脈相關(guān)疾病的死亡病例進行大腦取樣，共獲得11 份人腦DNA 樣品，其中6 份檢測到HSV-1 序列［49］。有研究表明，HSV-1 感染可能影響神經(jīng)元缺陷或神經(jīng)疾病發(fā)展［48，50］。在動物實驗中，對小鼠的CNS 進行輕度和反復(fù)的HSV-1 感染，可產(chǎn)生類似AD 的表型，再次表明HSV-1 感染是AD 的危險因素［7，51］；在對HSVE 的臨床研究中，發(fā)現(xiàn)患者出現(xiàn)HSVE 癥狀后，能夠檢測到HSV-1［52-53］。因此，了解腦部對HSV-1的特別敏感區(qū)域，有助于利用HSV-1 作為載體進行腦部疾病治療，但必須對其進行減毒以預(yù)防發(fā)生HSVE［53］。有研究發(fā)現(xiàn)，HSV-1 感染易影響神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)基因的表達，表明HSV-1 可能通過調(diào)節(jié)與這種神經(jīng)退行性疾病有關(guān)的基本途徑，以基因依賴的方式導(dǎo)致多種疾?。?4-55］。

2.1 HSV-1 與AD 的相關(guān)性 全球約有5000 萬人患有AD，癥狀包括進行性記憶喪失和認知功能障礙，與患者大腦海馬中特有的淀粉樣斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)相關(guān)。Aβ 和p-Tau 與斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)相關(guān)是AD 的病理性標志，但確切的機制尚未明確，也無有效治療方法［56］。研究發(fā)現(xiàn)，HSV-1 感染可導(dǎo)致海馬神經(jīng)元中Aβ 增加及Tau 過度磷酸化［57-58］，在永生化上皮細胞系（Vero 細胞）中，采用抗HSV-1藥物阿昔洛韋可阻斷Aβ 和p-Tau 的表達［56］。進一步對成纖維細胞、上皮細胞和神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞系的研究表明，Aβ 和p-Tau 是潛在的抗微生物蛋白，可抑制HSV-1 和流感病毒的復(fù)制［57］。有研究表明，在HSV-1 感染的小鼠模型中，通過反復(fù)熱激誘導(dǎo)HSV-1激活后，檢測到HSV-1 在小鼠不同腦區(qū)存在擴散和復(fù)制，出現(xiàn)Aβ 積累及Tau 過度磷酸化，這些可能導(dǎo)致神經(jīng)元功能障礙和神經(jīng)退化［56，58］。XU 等［59］發(fā)現(xiàn)，HSV-1 感染能夠誘導(dǎo)神經(jīng)母細胞瘤細胞（SH-SY5Y）中Aβ 表達，Aβ 在HSV-1 感染中具有一定保護作用，能夠抑制HSV-1 的感染［60］。研究發(fā)現(xiàn)，Aβ 肽段Aβ1-40或Aβ1-42對HSV-1 引起的AD 具有保護作用，其作用機制可能是以Aβ1-40或Aβ1-42為代表的一類新抗菌肽可保護機體免受HSV-1 等嗜神經(jīng)性包膜病毒感染，當機體感染病毒時會過度產(chǎn)生Aβ，來阻止病毒感染，大量積累的Aβ 可能有助于淀粉樣斑塊的形成［60］。有研究采用抗HSV-1 藥物萬乃洛韋對AD 患者進行治療，患者的認知能力較對照組有所改善［61-62］。

2.2 HSV-1 與PD 的相關(guān)性 PD 是65 歲以上人群中第二大常見的神經(jīng)退行性疾病，其臨床特征為靜止性震顫、運動遲緩、僵硬、姿勢不穩(wěn)和行走困難。黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元進行性丟失及路易小體、α-突觸核蛋白（α-synuclein，AS）聚集體的存在是PD 的組織病理學(xué)特征，是PD 潛在的病理性標志物［63-64］。環(huán)境因素在PD 的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，病原體感染可能是PD 的一個危險因素［65］。BU 等［66］通過對131 例PD 患者及141 名正常對照者進行研究后發(fā)現(xiàn)，PD 患者檢測出多種病原體，其中HSV-1、布氏桿菌、肺炎衣原體、幽門螺桿菌的血清陽性率分別為87.8%、16.8%、84.7%、45.8%，正常對照組分別為78.7%、7.8%、72.3%、31.2%，兩者差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P 分別為0.046、0.015、0.014、0.013）。還有研究發(fā)現(xiàn)，PD 患者血清中抗HSV-1 的抗體水平明顯高于正常人群［67］。對40 例PD 患者及40 名正常對照者的研究發(fā)現(xiàn)，HSV-1 在PD 患者中感染水平增加，同時AS 的表達水平也增加，表明HSV-1 感染與PD 之間存在相關(guān)性［68-69］。HSV-1 與AS 之間的交叉反應(yīng)能夠刺激以黑質(zhì)神經(jīng)元為靶點的免疫反應(yīng)，表明HSV-1 具有致病作用，可能通過影響免疫系統(tǒng)從而導(dǎo)致PD 發(fā)生［70］。

HSV-1、西尼羅病毒（West Nile virus，WNV）及日本腦炎病毒（Japanese encephalitis virus，JEV）均會引起腦炎，HSV-1 是全球散發(fā)性病毒性腦炎的最常見病原體，這些病毒的感染會損傷皮層下灰質(zhì)，如基底神經(jīng)節(jié)、黑質(zhì)、腦干和小腦［71］。一些患有WNV或JEV 腦炎的患者出現(xiàn)帕金森癥狀，如運動遲緩、震顫、僵硬和步態(tài)不穩(wěn)［72］。有研究表明，WNV 侵入CNS 引發(fā)腦炎并增加AS 表達，神經(jīng)元中AS 的表達可抑制CNS 中WNV 的復(fù)制和疾病的發(fā)生［73］，表明AS 可參與RNA 病毒的感染過程，而HSV-1 也可能是參與引起PD 的多種包膜病毒之一［70］。因此，在HSV-1 誘發(fā)的PD 中，AS 可能作為HSV-1 感染的抑制劑，但具體作用機制仍需進一步研究。

2.3 HSV-1 與MS 的相關(guān)性 MS 是一種大腦和脊髓的自身免疫性炎癥疾病，多灶性自身反應(yīng)性淋巴細胞浸潤導(dǎo)致髓鞘和軸突損傷，這種損傷破壞了神經(jīng)元傳遞神經(jīng)脈沖的能力，從而產(chǎn)生多種病理性癥狀，包括身體異常、認知及精神障礙［74］，MS 與白質(zhì)和灰質(zhì)的廣泛退化有關(guān)，患者出現(xiàn)腦萎縮。HSV-1一直被認為是MS 潛在的致病病毒，可能會導(dǎo)致或增強MS 的發(fā)生發(fā)展［75］。多項臨床研究在MS 患者的組織樣本、體液或血細胞中發(fā)現(xiàn)了HSV-1 的遺傳物質(zhì)［76-77］。另外，在MS 患者腦脊液中分離出了HSV-1，證實了HSV-1 與MS 之間存在相關(guān)性［76］。一項病例研究評估了復(fù)發(fā)緩解型MS 患者外周血單個核細胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中HSV-1 的感染率，與健康對照組比較，45.1%的MS患者和3.4%的健康受試者的HSV-1 DNA 檢測呈陽性［77］。相同的臨床研究也檢測了15 例急性MS 患者和15 名健康對照者的PBMC，在大部分急性MS患者中均發(fā)現(xiàn)了HSV-1 mRNA 和DNA，但在對照組中卻未發(fā)現(xiàn)。上述數(shù)據(jù)表明，在臨床急性發(fā)作期間，MS患者外周血中的HSV-1 會重新激活，并可能在MS 復(fù)發(fā)中發(fā)揮一定作用［78］。

3 小結(jié)

HSV-1 感染極大可能性會導(dǎo)致Aβ 的積累及Tau 過度磷酸化，從而引發(fā)AD，大腦中天然表達的Aβ 能對HSV-1 的感染起到抑制作用。另外，HSV-1感染可能導(dǎo)致AS 的積累，從而可能會導(dǎo)致PD 的發(fā)生，AS 對RNA 包膜病毒W(wǎng)NV 具有抑制作用，HSV-1 是一種DNA 包膜病毒，能與WNV 一樣引起病毒性腦炎，因此，AS 有可能通過抑制HSV-1 的感染而抑制PD 的發(fā)生及降低疾病的致死率；同樣，HSV-1 感染與MS 密切相關(guān)。綜上所述，HSV-1 感染與常見神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)，但相關(guān)的作用機制還需進一步深入研究。