小反芻獸疫病毒宿主細胞受體的研究進展

王慧慧，金麗，蒲飛洋，李易聰，程燕※

(1.西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730010；2.西北民族大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究中心，甘肅 蘭州 730030)

小反芻獸疫（peste des petits ruminants,PPR）又稱綿羊和山羊瘟疫，是由小反芻獸疫病毒（PPRvirus,PPRV）引起的一種高度傳染性、致死性的疾病[1]。PPRV屬于副黏病毒科（Paramyxoviridae）麻疹病毒屬（Morbillivirus）的成員[2]，該病毒呈多形性，病毒粒子大小在400~500 nm之間，比牛瘟病毒（rinderpest virus,RPV）（300 nm）大，主要感染山羊和綿羊等小反芻獸，山羊比綿羊更易受影響，牛、水牛、駱駝和豬都會發(fā)生感染并產(chǎn)生相應(yīng)亞臨床癥狀，PPR感染的臨床癥狀主要是突然發(fā)熱、腸炎、支氣管炎和壞死性口炎等[3]。病毒可通過氣溶膠、飛沫傳播到呼吸系統(tǒng)，主要感染部位是淋巴結(jié)和扁桃體，使得淋巴減少[4]，同時PPRV在扁桃體及淋巴結(jié)中具有很強的復(fù)制能力，但在呼吸道黏膜的上皮細胞中的復(fù)制能力不是很強，從扁桃體和淋巴結(jié)中釋放的大量子代病毒會隨著體液流動將病毒傳播至所有內(nèi)臟淋巴結(jié)、骨髓、脾臟以及呼吸道和消化道黏膜等其他部位，從而造成機體內(nèi)病毒含量增加，進而發(fā)展為病毒血癥[5]。

PPRV是單股負鏈RNA病毒，可編碼8種蛋白，其中有6種結(jié)構(gòu)蛋白，即融合蛋白（fusion protein,F）、血凝素（hemagglutinin,H）、基質(zhì)蛋白（matrixprotein,M）、核蛋白（nucleoprotein,N）、磷蛋白（phosphoprotein,P）和大聚合酶蛋白（large polymerase protein,L）以及兩種非結(jié)構(gòu)蛋白（V和C）[6]?；蚪M3'和5'端的非翻譯區(qū)在病毒的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制過程中起著至關(guān)重要的作用。PPRV的囊膜由F、H和M蛋白組成，F(xiàn)和H蛋白組成糖蛋白異構(gòu)體，M蛋白是連接糖蛋白與核糖核酸蛋白復(fù)合物的紐帶。N蛋白包被基因組RNA形成PPRV的核殼體，L蛋白和P蛋白與N蛋白相結(jié)合，在病毒基因組復(fù)制過程中發(fā)揮重要作用。PPRV只有一種血清型[7]，但是根據(jù)PPRV基因序列可將毒株分為4個不同的譜系（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），通常譜系Ⅰ和Ⅱ在西非流行，譜系Ⅲ在阿拉伯和東非流行，而譜系Ⅳ在亞洲和中東流行[8]。

淋巴細胞信號活化分子（signaling lymphocyte activation molecule,SLAM）和脊髓灰質(zhì)炎病毒受體相關(guān)分子4（poliovirus receptor-related 4,PVRL-4）是PPRV黏附細胞的主要細胞受體。SLAM與免疫細胞的感染和病毒的傳播有關(guān)，Nectin-4在病毒的傳播中起主要作用[9]，PPRV病毒入侵時，首先通過受體在淋巴和上皮組織中復(fù)制，再侵入神經(jīng)系統(tǒng)繁殖，形成持續(xù)性感染[10]。猴和人類的SLAM和Nectin-4在各自的氨基酸序列中都具有很高的同源性，并且猴子麻疹病毒（Measlesvirus,MeV）的傳播，可導(dǎo)致麻疹樣疾病，這表明受體結(jié)合特異性的改變或適應(yīng)在物種間的傳播具有重要作用。人們已確定SLAM為野生型PPRV的主要宿主受體，PPRV H-綿羊SLAM和PPRV H-人SLAM復(fù)合物非常相似，但是，PPRV感染SLAM+淋巴細胞或Nectin-4+上皮細胞的機制仍不清楚，因此，了解PPRV與宿主相互作用的關(guān)系以及當(dāng)PPRV感染機體后，機體作出的免疫反應(yīng)，這將對控制PPRV的增殖和傳播具有重要的意義。

1 PPRV受體的種類

1.1 SLAM受體

SLAM也叫CD150，是一種糖蛋白，是細胞表面受體免疫球蛋白超家族CD2亞群，這類CD2蛋白家族既是黏附分子，也是免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)因子。SLAM表達與PPRV復(fù)制高度相關(guān)，不同動物SLAM mRNA表達水平的不同也會影響病毒復(fù)制水平，因此SLAM mRNA表達水平可能是反芻動物對PPR不同敏感性的決定因素之一，同時SLAM表達水平與PPRV對宿主細胞的感染性和復(fù)制水平密切相關(guān)[11]。Tatsuo等[11]發(fā)現(xiàn)SLAM為犬瘟熱病毒（caninedistempervirus,CDV）、牛瘟病毒（rinderpest virus,RPV）和PPRV的受體，通過序列分析得到山羊、綿羊、牛和水牛的SLAM基因在核苷酸和氨基酸水平上的同源性分別為96.3%~98.5%和92.9%~96.8%，并發(fā)現(xiàn)山羊SLAM與綿羊SLAM的同源性較高（96.8%），其次是與牛SLAM（93.5%）、水牛SLAM（92.9%）、狗SLAM（70.2%）和人SLAM（62.8%），以上結(jié)果表明，SLAM基因有顯著的氨基酸差異，從而體現(xiàn)出麻疹病毒的物種特異性。此外，由于不同動物物種間保守氨基酸的存在，研究者需要進一步探索麻疹病毒對新物種的適應(yīng)。Ohishi等[12]在山羊SLAM V結(jié)構(gòu)域中發(fā)現(xiàn)了影響宿主-病毒特異性結(jié)合的8個關(guān)鍵氨基酸序列，并且它們在羊、牛和水牛中也相對保守。

成年人SLAM的結(jié)構(gòu)有217個氨基酸，包括兩個Ig結(jié)構(gòu)域的膜外區(qū)、一個含有21個氨基酸的跨膜片段和一個含有77個氨基酸的細胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域[13]。人CD 150 V結(jié)構(gòu)域與MeV H蛋白相互作用，其他結(jié)構(gòu)域，如C2結(jié)構(gòu)域、TM和CY在病毒與宿主細胞的結(jié)合中沒有起到任何作用[13]。SLAM在活化T細胞、記憶T細胞和成熟樹突狀細胞等中表達，也在原發(fā)性外周血淋巴細胞上表達，在CD4+和CD8+記憶T細胞上表達水平高于未成熟細胞，但在B細胞中的表達水平低[14]。

大量證據(jù)表明MeV在61位組氨酸處與受體SLAM結(jié)合，在60位異亮氨酸處和63位纈氨酸處與其相鄰的氨基酸殘基結(jié)合，賴氨酸58、59和61位點的氨基酸殘基似乎也與人CD150的受體功能有關(guān)，后來人們也發(fā)現(xiàn)60、61和63位點的甲硫氨酸氨基酸殘基對SLAM作為CDV受體的功能非常重要[15]。SLAM和麻疹病毒的相互作用不僅是病毒與宿主的第1個靶點，也是導(dǎo)致宿主組織產(chǎn)生病理變化和臨床癥狀的重要原因。SLAM對H蛋白有高度的親和力，它能通過表達或與之接觸使得細胞中SLAM表達水平下調(diào)，而且H蛋白通過連續(xù)的構(gòu)象變化與CD 150相互作用[16]。

1.2 Nectin-4/PVRL 4受體

雖然SLAM是麻疹病毒的一種細胞受體，但MeV在氣管、肺、咽和食道等的SLAM陰性上皮細胞中的感染表明MeV的進入與其他細胞受體有關(guān)[4]。直到2001年，研究者提出上皮細胞中可能的受體為Nectin-4，Nectin-4的V區(qū)與MeV H蛋白具有很強結(jié)合能力，這表明Nectin-4是PPRV和CDV的上皮受體[17]。

PVRL 4是脊髓灰質(zhì)炎病毒受體樣蛋白（PVRLs）的成員，由510個氨基酸跨膜蛋白組成，分子量66 kDa。黏附分子在獨立于Ca2+的細胞-細胞黏附中起著與SLAM相似的作用，也有類似免疫球蛋白的3個Ig樣外顯子結(jié)構(gòu)域[18]，它在組織中廣泛表達，包括造血細胞、神經(jīng)元細胞、內(nèi)皮細胞和上皮細胞。小鼠體內(nèi)Nectin-4在大腦、肺、睪丸和胚胎中表達，而人體內(nèi)主要在胎盤中表達，在犬腦中也檢測到了Nectin-4[19]，表明CDV通過Nectin-4感染神經(jīng)細胞。除此之外，研究者在狗的室管膜細胞、腦膜細胞、神經(jīng)細胞和浦肯野細胞等中發(fā)現(xiàn)Nectin-4，但在人腦中沒有檢測到，并且還發(fā)現(xiàn)犬上皮組織中Nectin-4表達的分布模式與人類的相似[20]。與SLAM不同的是，Nectin-4在不同物種之間高度保守，它消除了病毒對受體適應(yīng)的需要[21]。黏連蛋白家族的蛋白是一種新的調(diào)節(jié)因子，調(diào)節(jié)細胞活動，比如細胞極化、分化運動、增殖和存活。人們已證明Nectin-4在MeV感染的人腦內(nèi)皮細胞中上調(diào)表達，MeV最初在能夠表達SLAM/CD 150的T細胞、B細胞和樹突狀細胞中增殖，然后傳播到宿主的腎臟、胃腸道、肝臟和呼吸道上皮細胞等部位[22]。

1.3 CD46受體

1993年，研究人員對淋巴細胞標(biāo)記物的一項研究表明，CD46的補體調(diào)節(jié)劑是麻疹病毒的受體[23]，研究證明人CD46使細胞與麻疹病毒結(jié)合，CD46作為細胞受體與MeV相互作用，雖然MeV的野生毒株不能與CD46相互作用，但在MeV和其他麻疹病毒中能激發(fā)融合激活的機制[24]。CD46不能作為CDV和RPV的受體，但它具有調(diào)節(jié)T細胞、產(chǎn)生調(diào)節(jié)性T細胞和控制干擾素的產(chǎn)生等功能[25]。人們研究發(fā)現(xiàn)，MeV與CD46結(jié)合在受體的短共識重復(fù)序列1（SCR 1）和短共識重復(fù)序列2（SCR 2）上[26]。CCP1結(jié)構(gòu)域的R59突變使得病毒融合以及CD46表達水平下調(diào)，盡管CD46不是RPV的細胞受體，但在RPV中檢測發(fā)現(xiàn)CD46的表達水平下調(diào)，在PPRV中發(fā)現(xiàn)CD46的表達水平輕度下調(diào)，而CDV中未發(fā)現(xiàn)CD46的表達水平下調(diào)[27]，這表明CD46的表達水平可能獨立于其受體作用，與麻疹病毒作用不相關(guān)。

1.4 RTKs

受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase,RTKs），也被認為是體外PPRV感染的候選受體。RTKs是最大的一類酶聯(lián)受體，它既是受體，又是酶，能夠同配體結(jié)合，使靶蛋白的酪氨酸殘基磷酸化[28]。所有的RTKs都由配體結(jié)合位點的細胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜疏水的 螺旋區(qū)和含有酪氨酸蛋白激酶（RTK）活性的細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成[29]。

1.5 其他假定受體

雖然已有研究者提出以上幾種PPRV的受體，但相關(guān)研究人員覺得仍可能有其他未知的受體參與病毒與宿主的結(jié)合。其中，Manoharan等[30]提出，部分唾液酸也可能是PPRV的受體，同樣，Griffin指出MeV不僅感染免疫細胞，也感染不表達SLAM的內(nèi)皮細胞和神經(jīng)元細胞，這表明可能有其他未知的受體與病毒相互作用。最近的一項研究表明，血凝素和高融合蛋白參與了病毒在人神經(jīng)元間細胞到細胞的傳播，在MeV的某些假定神經(jīng)元受體存在的情況下，沒有引起合胞體的形成[31]。有報道稱，在PPRV感染神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞時，PPRV與邊界病毒的聯(lián)臺感染促進了PPRV入侵大腦，但目前還沒有任何有關(guān)PPRV單獨感染大腦的報道，因此，研究者還需要大量的研究來探索關(guān)于這些麻疹病毒科病毒的宿主受體[32]。

2 病毒受體相互作用對PPRV免疫應(yīng)答的影響

2.1 先天免疫反應(yīng)中受體的表達和調(diào)節(jié)對PPRV的影響

病毒入侵宿主后會激活宿主的天然免疫應(yīng)答，而Toll樣受體在天然免疫中起主要作用[33]，也能激活細胞凋亡、吞噬、補體和炎癥介質(zhì)，其他模式識別受體，比如視黃酸誘導(dǎo)基因-1（RIG-1）樣受體和黑色素瘤分化抗原-5（MDA-5）和寡聚核苷酸樣受體（NLRs）在細胞因子生成抗病毒狀態(tài)中同樣發(fā)揮作用。PPRV感染引發(fā)炎癥并且產(chǎn)生腫瘤壞死因子，來刺激免疫細胞誘導(dǎo)發(fā)熱、凋亡、炎癥和敗血癥，還可刺激TNF-誘導(dǎo)多種免疫細胞的激活，導(dǎo)致干擾素及細胞因子的表達，如IFN-、IFN-、IL-1、IL-10和IL-6等，而SLAM則能夠誘導(dǎo)細胞對IL-12、TIF和IL-6的分泌，并且調(diào)節(jié)非依賴T細胞的增殖[34]。先前的研究報道稱，CD46受體能夠在補體反應(yīng)中起主要作用，并保護T細胞免疫，從而介導(dǎo)PPRV感染樹突狀細胞（Dendritic Cells,DCs），而DCs是免疫應(yīng)答啟動者，也是免疫耐受的誘導(dǎo)者[35]。因此，CD46在病原入侵機體中起著至關(guān)重要的作用。同時，病毒通過多種機制抵抗宿主的防御，而PPRV感染后先天性免疫激活的一個信號是SLAM單核細胞的表達，這些單核細胞可刺激T、B細胞的表達，但在致炎細胞因子的刺激下SLAM在DCs表面表達，SLAM表達水平易受炎癥介質(zhì)的影響[36]?？傊?，SLAM受體可調(diào)節(jié)細胞因子的類型，并促進成熟DCs刺激T淋巴細胞的功能。

2.2 適應(yīng)性免疫反應(yīng)中受體的表達對PPRV的影響

SLAM在未成熟T細胞、外周血T細胞和部分B細胞等中表達，作為機體對病原體的一種反應(yīng)，輔助性T細胞被激活并分泌細胞因子，在T細胞的激活和分化過程中SLAM的表達主要受細胞因子的調(diào)控，T細胞受刺激使自身增殖和分化并激活B細胞、巨噬細胞和其他淋巴細胞，隨后B細胞產(chǎn)生抗體抵抗病原體感染[37]。T和B細胞也能分化成記憶性T細胞，以保證宿主在病原體重新入侵時能誘導(dǎo)快速的免疫反應(yīng)，包括PPRV在內(nèi)的麻疹病毒感染過程中，由保護細胞介導(dǎo)的體液反應(yīng)主要針對H、F和N蛋白，并且淋巴細胞在這些免疫應(yīng)答中起主要作用，而SLAM受體介導(dǎo)淋巴細胞參與免疫反應(yīng)等功能[38]。

在PPRV蛋白中，N蛋白具有較強的免疫原性，但它不能誘導(dǎo)抗病毒的保護性免疫應(yīng)答[39]。體內(nèi)PPRV感染會產(chǎn)生抗體，從而引起感染細胞的抗體依賴性細胞介導(dǎo)的細胞毒作用，而H蛋白是這種細胞毒性機制的主要靶點之一。PPRV和RPV的N蛋白誘導(dǎo)了Ⅰ類限制性、抗原特異性和交叉反應(yīng)強的CD8+T細胞反應(yīng)，CD8+T細胞識別PPRV中的非結(jié)構(gòu)蛋白（C或V）并在早期感染中發(fā)揮保護作用，并通過細胞分泌細胞因子IFN-或MHC相關(guān)的細胞毒性物質(zhì)來阻斷病毒的復(fù)制。此外，N蛋白19肽的氨基端T輔助表位和羧基端線性B細胞表位的存在有助于產(chǎn)生更大的特異性抗體，人們也發(fā)現(xiàn)抗RPV糖蛋白H和F的抗體對抗PPRV具有保護作用。

2.3 病毒蛋白-SLAM相互作用對PPRV免疫反應(yīng)的抑制作用

麻疹病毒為繼發(fā)性細菌感染提供了機會，麻疹病毒感染后的外周血淋巴細胞和淋巴組織可抑制IFN的產(chǎn)生、抑制免疫球蛋白的合成或阻滯細胞周期，但是免疫抑制在PPRV和其他麻疹病毒中的作用機制仍然未知。先前有關(guān)MeV的研究表明，一種或多種病毒蛋白（H和F）之間的表面接觸，會抑制外周血淋巴細胞（PBLs）的增殖，并有少量的病毒感染[39]。所有麻疹病毒，包括PPRV，能抑制淋巴細胞增殖，且PPRV對山羊外周血淋巴細胞的免疫抑制作用比RPV強[40]。除H和F外，其他病毒蛋白N和P也在抑制淋巴增殖和誘導(dǎo)麻疹病毒屬病毒（MeV和RPV）淋巴細胞耗竭中起重要作用。N蛋白通過與人和小鼠B細胞的FCRII結(jié)合使抗體的產(chǎn)生受到抑制，也抑制淋巴增殖，從而導(dǎo)致免疫抑制，而糖蛋白復(fù)合物則抑制T細胞的增殖。表達樹突狀細胞和SLAM/CD 150受體的淋巴細胞是MeV感染的主要靶點，干擾CD 150在宿主體內(nèi)的正常功能，在2016年，Romanets-Korbut等[41]發(fā)現(xiàn)MeV H與CD150相互作用導(dǎo)致人樹突狀細胞呈現(xiàn)早期Akt磷酸化，且抑制DC p38 MAPK磷酸化，從而調(diào)節(jié)了信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并抑制了宿主免疫反應(yīng)。該研究進一步表明，MeV H與人樹突狀細胞的相互作用能抑制IL-12的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致MeV感染過程中的免疫抑制。

麻疹病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白在抵抗免疫反應(yīng)中起著重要的作用，研究人員發(fā)現(xiàn)PPRV V蛋白通過與MDA-5結(jié)合有效抑制IFN-的產(chǎn)生，并且與RIG-I結(jié)合較小程度上抑制IFN-的產(chǎn)生[42]。Hahm等[43]證明麻疹病毒V和C蛋白不通過TLR-4信號介導(dǎo)IL-12的抑制；相反，MeV H與人SLAM結(jié)合有助于TLR-4介導(dǎo)IL-12的抑制[43]。MeV H蛋白與抗體遞呈細胞的受體結(jié)合后，表現(xiàn)出免疫抑制活性，MeV的V蛋白抑制IFN-和NF-B（核因子B）信號，而在RPV中，C蛋白抑制IFN的產(chǎn)生，P蛋白與STAT1和IFN信號相互作用。

3 展望

自2007年我國首次出現(xiàn)PPRV，給養(yǎng)殖戶帶來巨大的經(jīng)濟損失，PPR是一種重要的動物疾病，近年來，有報道PPRV感染的宿主已經(jīng)擴大到其他不常見的宿主，如單峰駱駝、羚羊、野生山羊、大羚羊、鹿、野山羊和豬等。PPRV也可能有適應(yīng)新宿主的能力，這給在全球試圖根除PPR帶來了挑戰(zhàn)，并且宿主對PPRV的敏感性、耐藥性尚不十分清楚，研究人員需要了解PPRV的細胞受體和其他潛在受體、PPRV感染的宿主免疫反應(yīng)和PPRV感染可能的免疫抑制機制來加強PPR的免疫機理以及疫苗的研究工作。研究PPRV的受體對更深入地研究PPRV感染的分子機制以及設(shè)計阻斷PPRV感染的藥物等奠定了重要的基礎(chǔ)，也對其他麻疹病毒使用不同細胞受體提供了有用的信息，有助于明確病毒感染的宿主范圍。MeV已經(jīng)得到了廣泛的研究，通過與MeV的比較得到了與PPRV免疫反應(yīng)和免疫抑制有關(guān)的信息，因此，進一步深入研究PPRV與宿主細胞受體的相互作用以及宿主免疫反應(yīng)機制，可為PPRV的防控提供有益的思路。