埃博拉病毒感染及免疫逃逸机制研究进展

杨松涛，金宏丽，高玉伟，王化磊，夏咸柱

埃博拉病毒感染及免疫逃逸机制研究进展

杨松涛，金宏丽，高玉伟，王化磊，夏咸柱

埃博拉病毒（EBOV）可引起严重的埃博拉出血热，在灵长类中死亡率接近90%。EBOV感染机体后，可干扰宿主的免疫反应，从而有利于病毒的复制和传播。本文针对EBOV感染机体过程、EBOV免疫逃逸机制和治疗策略等进行综述。

埃博拉病毒；病毒感染；免疫逃逸；治疗策略；综述

埃博拉出血热是由埃博拉病毒（EBOV）感染引起的一种烈性的人兽共患传染病，其致死率高、临床治疗能力薄弱。2014年爆发的埃博拉疫情引起全球关注，截止到2015年11月8日，共引起全球28 635例感染、11 314例死亡，成为人类最大的一次埃博拉暴发疫情。WHO已将西非埃博拉病毒病疫情列为“国际突发公共卫生紧急事件”。

EBOV是对人类危害最严重的病毒之一，目前尚无有效的治疗药物和疫苗。由于EBOV存在生物安全隐患；疫区主要在缺少现代先进设施的偏远地带；疫情暴发具有散在、不可预知性和病毒监视不足等原因[1]，以致许多关于病毒致病性的研究都是在动物模型和体外实验中进行的[2]，而关于人体的相关实验很少。病毒感染机体的每个阶段，从病毒进入细胞、局部复制、传播（病毒血症）、在靶器官内繁殖、患者康复（但仍带毒）或死亡，均存在两种因素的相互制约：病毒感染和宿主免疫防御。EBOV可利用多种机制逃逸宿主的免疫应答，从而有利于病毒的复制和快速传播。研究EBOV对人类的致病机理和免疫逃逸机制，进而根据这些关键步骤，确定新型靶标位点，研发治疗药物，对于埃博拉出血热的综合防控具有重要意义。

1 病毒感染过程

EBOV感染性很强，可通过接触感染者的分泌物、血液、排泄物、皮肤伤口和被污染的物品等多种途径传播。EBOV病毒基因组外侧由脂质膜包裹，有利于病毒进入宿主细胞，并且EBOV可在多种人类细胞中复制，包括免疫细胞、内皮细胞、成纤维细胞、肝细胞和肾上腺细胞[3]。病毒外膜与宿主细胞膜的受体结合和融合过程中，病毒膜蛋白（GP）起重要作用[3]。此外，EBOV主要靶向巨噬细胞和树突状细胞，随后通过GP的黏液素样区域感染内皮细胞[4-5]。因此，病毒首先废除免疫系统，然后影响血管系统，导致弥散性血管内凝血、出血、休克和死亡。病毒也会影响其他器官和组织，导致多器官的衰竭，包括肝（多病灶坏死、凝血因子产量减少）、肾上腺（甾类产生的停止、恶化血压的调节）和胃肠（腹泻）[6]。所有的临床症状均与病毒不可控的传播和复制有关，但具体的机制尚不完全明确。目前认为的病毒感染机体有3个阶段：（1）在感染早期，巨噬细胞和树突状细胞是EBOV最早的靶细胞。这些细胞被大量感染后，导致炎症介质和炎症趋化因子（如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α、单核细胞趋化蛋白-1和嗜酸细胞活化趋化因子）的过表达。这种“细胞因子风暴”可吸引炎症细胞（中性粒细胞、嗜酸性粒细胞）至感染组织，导致凝血异常并增加内皮通透性[7]。（2）病毒进入二级淋巴器官和肝脏，进行大量复制并感染其他细胞。此阶段发生弥散性血管内凝血，导致凝血因子的消耗、血纤蛋白沉积和血凝块的产生，最终导致全身出血[6]。（3）细胞病变和宿主反应引起肝细胞多病灶坏死和其他组织损伤，最终导致多器官衰竭，患者休克并死亡。

2 病毒逃逸免疫反应机制

EBOV感染的每个阶段，均可激活机体产生先天性免疫反应和特异的体液和细胞免疫反应，宿主的存亡与体内特异性抗体的产生有直接联系[8-9]。如果患者体内较早产生高水平的体液免疫反应，常会存活下来[6,10]。然而，大多数EBOV感染会导致宿主的死亡[7]，临床上濒死患者体内无特异性IgG，也几乎检测不到IgM的产生。已有研究表明，EBOV可通过多种机制影响并逃逸宿主产生的免疫反应。

2.1 通过VP35和VP24蛋白阻断干扰素反应 I型干扰素（IFN-α/β）的产生可阻止病毒进入细胞并抑制病毒在局部复制[11]。EBOV编码的两种核蛋白VP24、VP35，可阻断干扰素的产生和信号通路的活化。VP35通过多种机制抑制IFN-α/β的产生[5,11]，包括抑制ERF-3的磷酸化作用、使IRF-7失活、抑制IFN可诱导的dsRNA和Dicer依赖蛋白激酶R的活化。另外，VP35还可与dsRNA结合，使其不被视黄酸诱导基因蛋白I（RIG-I）识别，抑制一系列协同刺激分子（包括CD40、CD80、CD86、MHC-Ⅱ类分子）的上调和树突状细胞的成熟。VP24通过阻止两面神激酶-1（JAK-1）的同源二聚化和酪氨酸激酶-2（TYK-2）的异源二聚化，阻止转录因子的核定位，减少或抑制干扰素刺激基因的转录，使细胞对IFN-α/β/γ的作用不敏感。这种通过VP35和VP24蛋白阻断干扰素反应的现象与丝状病毒毒力增强有密切关系。

2.2 通过sGP调节宿主的免疫反应 EBOV的GP基因通过mRNA剪辑，可编码一种跨膜蛋白GP1,2和两种分泌的非结构蛋白：可溶性的糖蛋白sGP和小可溶性糖蛋白ssGP。GP1,2是病毒表面唯一的蛋白，是抗体产生的靶标[12-13]，但GP1,2产生比例不高，sGP与GP1,2在转录水平上的比例是2.8∶1，在蛋白质水平比例是4.4∶1[14]。同GP1,2相比，sGP在血清中含量较多，且sGP与GP1,2有相同的N端，因此sGP既可作为诱饵抗原，与抗GP1,2抗体结合，控制宿主的体液免疫反应[15]，也可抑制GP抗血清的中和活性[16]。因此，在被感染的患者和非人灵长类血液内均可检测到sGP的存在[17]，且幸存者血液中的抗体与sGP发生交叉反应的程度大于同GP1,2反应的程度[18]。

sGP还可转移免疫反应。研究者提出[19]，宿主感染EBOV后再次面对感染时，机体动员可识别GP1,2和sGP的记忆B细胞。但由于sGP含量多，B细胞识别sGP表位的几率明显提高。此外，如果对小鼠首免GP1,2，当再使用sGP进行加强免疫时，会发现抗GP1,2的反应对sGP的存在很敏感。一种可能的解释是：即使在这些动物体内，活化的B细胞主要针对GP1,2独有的表位（sGP没有），但仍有少部分B细胞可针对sGP。当使用sGP加强免疫时，这些少量的针对sGP的B细胞会大量增加，干扰针对GP1,2的B细胞发挥作用。在实际应用中，大部分EBOV疫苗都以GP1,2为靶标，然而当机体免疫疫苗后再感染EBOV时，如果抗体水平不够而不能快速清除病毒，病毒就会通过复制产生sGP，sGP将逐渐转移抗体反应使其针对自己，从而表现出免疫失败。

sGP有长刺突，含有非常大的、高免疫原性的黏蛋白样区域，此区域可导致受感染细胞的分离与死亡。sGP还可通过减少由肿瘤坏死因子-α（TNF-α）引起的内皮细胞通透性增加，阻止白细胞接近感染部位[20]，进而有利于病毒的增殖。

2.3 GP1,2蛋白的作用 GP1,2蛋白可刺激机体产生先天性免疫和早期的获得性免疫反应，快速清除受感染的细胞。病毒通过对GP1,2蛋白的严重糖基化，将表位隐藏，从而出现病毒屏蔽[21-22]。此外，EBOV还可能通过mRNA剪辑，减少GP1,2的产生，在保证病毒可进行有效复制的同时，降低GP1,2对受感染细胞的影响。

一些针对GP1的抗体还可能通过补体成分C1q的抗体依赖性增强作用增强EBOV的感染。在感染初始阶段，EBOV GP1与细胞表面的特异性受体结合，而C1q可增强病毒-抗体复合物与细胞表面的C1q配体之间的结合，从而促进EBOV和其受体的相互作用。这种可增强病毒感染能力的抗体具有病毒特异性，且主要与免疫球蛋白IgG2a和IgM水平有关，与IgG1水平无关[23-24]。以GP为基础制备的EBOV疫苗进行主动免疫，或使用针对GP的抗体进行被动预防或治疗时，抗体增强病毒感染的现象给人们对疫苗的有效性带来疑虑[25-26]。

2.4 其他方面 EBOV还通过影响其他途径的体液和细胞免疫，从而逃逸宿主的免疫反应[5,27]。病毒感染巨噬细胞和树突状细胞（主要的抗原提呈细胞）后，会导致大量T细胞（辅助性T细胞和毒性T细胞）和NK细胞的凋亡[10]，并抑制特异性抗体的产生[27]。

3 治疗药物作用机制

许多暴露后治疗方法或预防策略都已被研究，主要集中在以下方面：直接抗病毒作用的药物（可抑制病毒聚合酶的小分子、阻止病毒蛋白产生的寡核苷酸类、沉默病毒基因的小干扰RNAs）、可作用于病毒复制和传播相关蛋白的化合物（可阻止病毒进入细胞的多离子通道抑制剂和肾上腺素受体拮抗剂、可控制晚期病毒进入细胞的选择性雌激素受体调节剂）、促进宿主防御和调节宿主免疫反应的免疫调节药物（有凝血因子和细胞因子活性的化合物、多重干扰素、抗阿片肽）、单克隆或多克隆抗体、使用康复患者血浆进行被动免疫、维持并重建患者的机体功能[28-30]。

以上药物靶标和治疗策略均以EBOV致病机理或免疫逃逸机制为基础开发的，例如，两种抗体类药物MB-003和Zmapp是针对GP的单克隆抗体混合物[31-32]。由加拿大Tekmira生物制药公司研制的TKM-Ebola是一种siRNA化合物，专门针对EBOV的VP24和VP35基因。由日本富士公司制造的法匹拉韦（favipiravir，T-705）是一种聚合酶抑制剂，可抑制感染细胞内病毒基因复制和病毒颗粒的释放，防止病毒扩散到其他未感染细胞。磷酰二胺吗啉代寡核苷酸（PMOs）是可渗透入细胞的核苷酸类似物，以VP24、VP35 mRNAs为靶标[33]。广谱的核苷酸类似物BCX4430可抑制病毒聚合酶活性，作为非专性的RNA链终结者[34]。腺苷类似物可能通过封闭S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶的活性，直接限制病毒mRNA 5′端甲基化[35]。

4 结语

关于EBOV的病原学、生物学和免疫学等特征已取得了重要的研究进展，疫苗研制也进入临床试验阶段，但仍有许多科学问题尚不完全明确。同其它动物相比，EBOV对人类的致病性更强，而蝙蝠的免疫系统可阻止EBOV的致死性感染[36]。因此，研究蝙蝠体免疫系统阻止EBOV的免疫逃逸的机制很重要。VP24和VP35在干扰IFN活性方面的分子机制已被研究的较为详尽，但分泌蛋白（如sGP、GP1、VP40）的功能也应被研究清楚，特别是sGP在病毒的生命周期和对机体的致病性方面研究的不是很透彻。此外，虽然我们对EBOV病原学研究的较多，但对病毒的生态学仍较缺乏，而生态学可能与选择压力相关，影响着病毒的致病性和免疫逃逸策略。

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（收稿：2015-11-01 修回：2015-11-16 编校：丁艳玲）

R 512.8

A

2095-3496（2015）04-0203-04

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