人類β-皰疹病毒感染的促癌作用

吳克復(fù) 鄭國光 馬小彤 宋玉華

現(xiàn)代生命科學(xué)的研究進(jìn)展提示生命起源可能經(jīng)歷RNA-DNA-蛋白質(zhì)的漫長進(jìn)化歷程，從非細(xì)胞形態(tài)進(jìn)化為細(xì)胞生物?，F(xiàn)代生物是細(xì)胞生物與寄生/共生生物的共同體，細(xì)胞生物與非細(xì)胞生物共進(jìn)化博弈豐富了生物進(jìn)化的內(nèi)涵，在現(xiàn)代生物中呈現(xiàn)出復(fù)雜的正?；虍惓?病態(tài))生命過程。皰疹病毒是古老的非細(xì)胞生物，隨著人類進(jìn)化形成了人類皰疹病毒(human herpesvirus, HHV)，主要分為α、β和γ3大類，在人群中廣泛傳播，不同的HHV有不同的致病效應(yīng)。人類β-皰疹病毒主要包括HCMV、HHV-6A、HHV-6B和HHV-7，根據(jù)序列分析和保守性糖蛋白B(glycoprotein B)測定的結(jié)果, 人類β-皰疹病毒與人類γ-皰疹病毒的關(guān)系密切(圖1)[1]。人類β-皰疹病毒的主要生物學(xué)性質(zhì)已基本闡明，歸納為表1[2～8]。

表1 人類β-皰疹病毒的生物學(xué)性質(zhì)

圖1 人類皰疹病毒的分類和關(guān)系HSV-1.人類單純皰疹病毒-1型(HHV-1)；HSV-2.人類單純皰疹病毒-2型(HHV-2)；VZV.水痘帶狀皰疹病毒(HHV-3)；EBV.Epstein-Barr 病毒(HHV-4)；HCMV.人類巨細(xì)胞病毒(HHV-5)；KSHV.Kaposi 肉瘤相關(guān)皰疹病毒(HHV-8)

HHV與腫瘤的關(guān)系受到廣泛的關(guān)注。Epstein-Barr病毒(EBV，HHV-4)和Kaposi 肉瘤相關(guān)皰疹病毒(KSHV，HHV-8)屬于人類γ-皰疹病毒，經(jīng)過半個多世紀(jì)的研究被確認(rèn)是腫瘤病毒[9,10]。人類巨細(xì)胞病毒(human cytomegalovirus，HCMV)屬于β-皰疹病毒，在多種人類惡性腫瘤組織中可檢出其基因產(chǎn)物，往往與腫瘤細(xì)胞和腫瘤血管系統(tǒng)相關(guān)，能促進(jìn)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和間充質(zhì)上皮轉(zhuǎn)化(mesenchymal-epithelial transition，MET)，使宿主的抗HCMV免疫反應(yīng)失效。有研究發(fā)現(xiàn)，HCMV的某些毒株能夠啟動和促進(jìn)人類癌癥[11]。臨床研究表明，急性白血病患者化療后的HHV感染率高，尤其是β-皰疹病毒感染[12]。

Cantalupo等[13]對3000多例涵蓋22種腫瘤的患者標(biāo)本進(jìn)行測序，結(jié)果表明，EBV和β-皰疹病毒的檢出頻率高。嬰兒的急性淋巴細(xì)胞白血病可能與宮內(nèi)HCMV感染有關(guān)[14]。筆者團(tuán)隊建立的J6-1人白血病細(xì)胞系有EBV和HHV-6的雙重感染，在其骨髓標(biāo)本中檢出新型皰疹病毒顆粒不久后患者死亡，提示HHV-6對病情惡化可能有促進(jìn)作用。德國研究者報道的CROCO-Ⅱ白血病細(xì)胞系與J6-1相似，也有EBV和HHV-6雙重感染[15]。近20多年來對人類β-皰疹病毒的多方面研究揭示了此類病毒可能有促癌作用，本文對其研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、人類巨細(xì)胞病毒與腫瘤

臨床資料表明，HCMV可以成為胎兒、異體移植受者和艾滋病患者的致病因素，也可以成為重癥監(jiān)護(hù)病房和老年人群的病原體。感染后HCMV可以通過血液播散到所有器官，在機(jī)體免疫系統(tǒng)控制下感染者通常持續(xù)表現(xiàn)出無臨床癥狀，在病毒載量達(dá)到高水平時才出現(xiàn)臨床癥狀。對于持續(xù)感染者，隨著時間的推移，機(jī)體耗費越來越多的免疫資源控制HCMV感染，使免疫系統(tǒng)的整體功能受損，導(dǎo)致免疫衰退[16]。

HCMV已經(jīng)基本適應(yīng)人類機(jī)體微環(huán)境，與人類免疫系統(tǒng)維持平衡，通常狀態(tài)下不引起臨床癥狀，因此長期以來HCMV未被列為人類的重要病原體。直到近半個世紀(jì)以來大量的免疫抑制患者出現(xiàn)危及生命的感染，HCMV才被關(guān)注。深入研究發(fā)現(xiàn)，其慢性感染與腫瘤等多種疾病相關(guān)。研究資料表明，HCMV基因產(chǎn)物存在于多種人類惡性腫瘤組織中，通常與腫瘤細(xì)胞和腫瘤血管系統(tǒng)相關(guān)。HCMV以及小鼠CMV腫瘤模型相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，CMV在腫瘤微環(huán)境間充質(zhì)細(xì)胞和上皮細(xì)胞相互轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮作用，促進(jìn)EMT以及MET，促進(jìn)腫瘤血管生成和增殖，阻礙宿主的抗CMV免疫反應(yīng)。HCMV感染可以發(fā)生在多種器官，并持續(xù)感染多種成體干細(xì)胞，使之表達(dá)IE1、US28和vIL-10等與潛伏期相關(guān)的HCMV蛋白，這些蛋白可以促進(jìn)干細(xì)胞增殖、造成基因組不穩(wěn)定并導(dǎo)致免疫逃逸。感染引起的慢性炎癥可誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生和先天宿主免疫防御反應(yīng)，如APOBEC可進(jìn)一步提高基因組的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致癌前病變(如結(jié)腸息肉)及癌變。HCMV在大腦中能感染神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)干細(xì)胞，提高干細(xì)胞存活潛能，增加致癌風(fēng)險。IE1蛋白通過誘導(dǎo)Sox-2、Nanog和Oct3/4的表達(dá)，維持神經(jīng)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞的生存；pUS28趨化因子受體誘導(dǎo)COX-2、IL-6的表達(dá)和NF-κB、STAT-3的活化，驅(qū)動致癌通路； vIL-10趨化因子在潛伏期的腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，可提高腫瘤細(xì)胞的侵襲性(表2)[3]。

表2 人類巨細(xì)胞病毒感染主要產(chǎn)物的致癌性質(zhì)

HCMV能感染多個器官并誘發(fā)與HCMV相關(guān)的惡性腫瘤。多組研究團(tuán)隊的資料表明，并非所有HCMV毒株都能啟始腫瘤的發(fā)生，僅某些毒株具有此能力。在“腫瘤啟始”發(fā)生后，腫瘤細(xì)胞容易受到其他促癌因素的影響，HCMV通過多種機(jī)制促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。這一過程涉及腫瘤發(fā)生、發(fā)展的多種因素和機(jī)體狀態(tài)的多個方面，包括慢性炎癥、髓系細(xì)胞浸潤、血管生成、免疫抑制和代謝開關(guān)。在致癌微環(huán)境條件下，HCMV參與多種致癌機(jī)制(表3)[11]。

表3 HCMV感染的促癌機(jī)制

腫瘤免疫逃逸是HCMV影響腫瘤發(fā)生、發(fā)展的另一個重要方面，腫瘤與免疫系統(tǒng)的博弈過程包括消除、平衡和逃逸3個階段。宿主免疫系統(tǒng)通過檢測點控制腫瘤的進(jìn)展，當(dāng)腫瘤細(xì)胞跨越這些檢測點時，即形成腫瘤免疫逃逸，導(dǎo)致腫瘤的進(jìn)展。HCMV基因產(chǎn)物可以損傷體液免疫和細(xì)胞免疫的各個方面使其失調(diào)。在消除階段，NK和T淋巴細(xì)胞識別和殺傷腫瘤細(xì)胞發(fā)揮重要作用，新生的成體干細(xì)胞和腫瘤前體細(xì)胞被HCMV感染，HCMV可以通過多種機(jī)制破壞NK和T淋巴細(xì)胞的反應(yīng)和功能。進(jìn)入平衡階段，腫瘤細(xì)胞的基因組不穩(wěn)定性逐漸增加，通過免疫抑制機(jī)制獲得更大的生長潛力。進(jìn)入第3階段，由于免疫逃逸，與免疫控制相關(guān)的抗癌機(jī)制逐漸喪失，逃逸通常伴隨著MHC-Ⅰ/MHC-Ⅱ表達(dá)下調(diào)和T淋巴細(xì)胞活性的喪失。HCMV感染相關(guān)的免疫逃逸機(jī)制是多種多樣的(表3)[11]。

二、HHV-6與腫瘤

玫瑰病毒(roseolovirus)包括HHV-6A、HHV-6B和HHV-7，比HCMV更適應(yīng)人體微環(huán)境，趨向于整合到機(jī)體組織成分中，潛伏、隱匿得更深。它們在體內(nèi)表現(xiàn)出更廣泛的細(xì)胞嗜性，與其他皰疹病毒類似，可以終生潛伏感染。

早期臨床觀察難以區(qū)分HHV-6A和HHV-6B，二者長期被認(rèn)為是同一病毒的兩種變體，都是HHV-6，經(jīng)過10多年的研究，科學(xué)界才確定二者是進(jìn)化相關(guān)的不同種病毒。它們基因序列的同源性超過88%，有獨特的生物學(xué)、流行病學(xué)和臨床特點，但在形態(tài)上難以區(qū)分，均呈現(xiàn)出HHV的典型特征，即電子密集的20面體核心，并有被膜和脂蛋白包膜。

HHV-6A、HHV-6B和HHV-7大多在兒童時期感染，通常表現(xiàn)為無癥狀或有輕微不適。HHV-6原發(fā)性感染可以引起急性發(fā)熱性疾病，在6個月～3歲的幼兒中可引起不同程度的發(fā)熱、癲癇、皮疹、胃腸道和呼吸道癥狀，典型的皮疹即嬰兒玫瑰疹。HHV-7的原發(fā)性感染可以引起類似的癥狀，但發(fā)生率低。HHV-6A、HHV-6B和HHV-7在免疫功能低下的患者中可以出現(xiàn)活動性感染，細(xì)胞免疫缺陷患者可能有嚴(yán)重或致命的臨床表現(xiàn)。HHV-6A、HHV-6B、HHV-7能感染T淋巴細(xì)胞、單核-吞噬細(xì)胞、上皮細(xì)胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞，在大多數(shù)成人中導(dǎo)致終生慢性感染，通常無癥狀。HHV-6A和HHV-6B也會導(dǎo)致免疫功能低下患者的機(jī)會性感染，發(fā)生腦炎、肝炎、骨髓抑制、結(jié)腸炎和肺炎。它們在多發(fā)性硬化癥、心肌病、甲狀腺炎等慢性疾病中的病因?qū)W作用尚有爭議，有待于深入研究。HHV-7的致病性尚不清楚，似乎更易受機(jī)體免疫機(jī)制的控制。

在原發(fā)性感染期間，HHV-6將其基因組整合到單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞或骨髓祖細(xì)胞等體細(xì)胞的端粒中，使其基因組存在于潛伏感染的細(xì)胞中，導(dǎo)致其在宿主體內(nèi)的持續(xù)存在并伴隨散發(fā)的重新激活。HHV-6也可以將其基因組整合到生殖細(xì)胞中，導(dǎo)致后代的每個細(xì)胞中都攜帶著病毒基因組，稱為遺傳性染色體整合的HHV-6(iciHHV-6)，存在于大約1%的人群中，其檢出頻率從0.2%到2.9%不等，取決于研究調(diào)查的人群和地區(qū)[17,18]。HHV-6與腫瘤的關(guān)系受到廣泛關(guān)注，是研究熱點之一，但是研究結(jié)論存在一定爭議。與HCMV比較，HHV-6缺乏致癌作用的充分證據(jù)，但是有促癌性質(zhì)(表4)[11,19～22]。

表4 HCMV和HHV-6的促癌性質(zhì)

與其他皰疹病毒類似， HHV-6A、HHV-6B通過多種機(jī)制調(diào)節(jié)或抑制宿主的免疫反應(yīng)，促進(jìn)它們在體內(nèi)的傳播，并維持其長期潛伏感染。目前已經(jīng)通過體外研究模型闡明了多種HHV-6A、HHV-6B的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制(表5)[23]。

表5 HHV-6A和HHV-6B免疫調(diào)節(jié)機(jī)制

自噬是維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和適應(yīng)應(yīng)激狀態(tài)所需的分解過程，分為巨自噬(通常稱自噬)、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬，也參與抗微生物免疫反應(yīng)。自噬由一組自噬相關(guān)蛋白介導(dǎo)、幾條分子途徑參與調(diào)控，其中最重要的是mTOR和AMPK途徑。自噬調(diào)控機(jī)制對養(yǎng)分、缺氧和ROS堆積敏感，可以是選擇性的，也可以是非選擇性的?？共《咀允缮婕癕HC-Ⅱ和MHC-Ⅰ介導(dǎo)的抗原表達(dá)，需要由單核細(xì)胞前體形成抗原遞呈細(xì)胞(樹突狀細(xì)胞)，HHV-6在與人類共進(jìn)化過程中形成了抑制自噬的機(jī)制，能夠抑制這個過程(圖2)[24]。

圖2 HHV-6抑制自噬的后果

Eliassen等[25]綜合了近年來HHV-6與腫瘤的相關(guān)性研究，提出HHV-6A和HHV-6B的可能致癌或促癌機(jī)制。HHV-6A的病毒產(chǎn)物U24和DR7A起重要作用，它們阻斷凋亡，引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化、侵襲和改變增殖通道，并通過轉(zhuǎn)激活(transactivation)作用增強(qiáng)其他病毒的致癌性(圖3)[25]。

圖3 HHV-6A可能的致癌和腫瘤調(diào)節(jié)機(jī)制HHV-6A感染介導(dǎo)的變化可能使凋亡機(jī)制紊亂、導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化、增強(qiáng)侵襲和增殖機(jī)制，釋放微泡(MVB)，轉(zhuǎn)激活其他病毒的致癌性：EBV、HERV(人類內(nèi)源性病毒)、HPV(人類乳頭狀瘤病毒)、HIV-1(人類免疫缺陷病毒-1)

積累的研究資料表明，不同的腫瘤病毒可以有各自獨特的致癌機(jī)制[26]。HHV-6B通過不同于HHV-6A的病毒產(chǎn)物(如U95、DR7B)以及其他細(xì)胞機(jī)制介導(dǎo)的作用破壞凋亡機(jī)制，導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化、侵襲和細(xì)胞增殖能力增強(qiáng)；也可能增強(qiáng)其他病毒的致癌活性。HHV-6B還可通過未知的機(jī)制促進(jìn)鄰近未感染細(xì)胞的生長影響微環(huán)境，進(jìn)而發(fā)揮促癌作用(圖4)[25]。

圖4 HHV-6B可能的致癌和腫瘤調(diào)節(jié)機(jī)制

三、展 望

已有的研究結(jié)果對于β-皰疹病毒的致癌性難以得到一致的結(jié)論。不同的研究團(tuán)隊在不同地區(qū)、不同人群得到的結(jié)果可以有很大的差異，甚至出現(xiàn)相悖的結(jié)果。這些地區(qū)、人群可能流行不同的病毒毒株，僅某些有致癌或促癌作用。深入研究和進(jìn)一步病毒分型可能找出致癌性強(qiáng)的毒株。

iciHHV-6的深入研究不但可能為某些罕見腫瘤的發(fā)生、發(fā)展提供新的線索，而且可能為內(nèi)源性腫瘤的起源研究提供新的線索。

現(xiàn)有的抗皰疹病毒藥物靶向裂解途徑感染，對隱性感染和再激活感染無效；皰疹病毒作為溶腫瘤細(xì)胞治療載體的研究也有賴于隱匿狀態(tài)下激活和抑制調(diào)控機(jī)制的闡明，溶細(xì)胞感染和隱匿感染或激活的調(diào)節(jié)機(jī)制將成為抗皰疹病毒治療研究的新熱點[27]。