病毒持续性感染难治愈的因素及对策

闻玉梅

复旦大学基础医学院教育部/卫生部医学分子病毒学重点实验室，上海 200032

·特约专稿·

病毒持续性感染难治愈的因素及对策

闻玉梅

复旦大学基础医学院教育部/卫生部医学分子病毒学重点实验室，上海 200032

病毒持续性感染引起的病程多为慢性或反复发作，难以治愈，在部分患者甚至可引发肿瘤或自身免疫性疾病等，是严重危害人类健康及造成社会重大经济负担的常见病及多发病。持续性感染难以治愈的原因涉及病毒基因组与宿主细胞染色体整合，或以附加体的形式长期存在，以及病毒的酶或蛋白抑制机体的免疫应答等特性。此外，机体天然免疫或获得性免疫低下、免疫网络失调及感染微环境改变等，也是病毒建立并维持持续性感染的原因。本文根据持续性感染难以治愈的原因，从病原学与机体免疫应答两方面研讨一些对策，希望以此为切入点，为治疗持续性感染提供新思路与新策略。

持续性感染;病毒;免疫应答;免疫治疗

病原体引起的感染中，除急性感染外有一大类被称为持续性感染。引起持续性感染的微生物不能被机体清除而持续存在于宿主体内，短则几个月，长则数年甚至数十年。持续性感染病是严重危害人类健康的常见病、多发病，但因受病原体致病特性及患者免疫应答缺陷的双重影响，需长期治疗，难以治愈，是临床棘手问题。学者们曾从个别病毒的持续性感染中凝练出一些病毒的共同特性［1］。

1 持续性感染的定义与分类

持续性感染一词最早出现于病毒学领域。由于病毒特有的生物学活性，如病毒必须在活细胞中复制并表达病毒的生命活性、与细胞间有密切的相互作用、在细胞内以不同的形式存在、可导致细胞出现不同的变化等，所以对病毒持续性感染的基础研究较为深入。此外，长期以来缺少治疗病毒感染的有效药物，因此抗病毒药物研发也促进了病毒-细胞相互作用的基础研究，病毒持续性感染成为病毒学的一项重要研究内容。

病毒的持续性感染在过去教科书中与慢性感染(chronic infection)、慢病毒感染(slow virus infection)、潜伏感染(latent infection)等并列。然而，随着对病毒持续性感染机制与过程的认识和分析，发现一种病毒﹝如人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)﹞可同时具有上述不同类型的多种特征，难以确定究竟应属哪一种类型。因此，笔者建议持续性感染定义为:由病原体引起的一类感染，其特征为病原体长期持续存在于宿主体内，可不发病而长期潜伏，也可随机体和环境的改变而发病;持续性感染所致疾病往往难以治愈并可反复发作;当持续性感染机体出现具有感染活性的病原体，则可作为传染源在人群中传播。

同时，可根据持续性感染的不同特点进一步归类:根据病程及反复发作归为慢性感染;根据病原体的特殊性﹝如朊病毒(prion)﹞ 归为慢病毒感染;根据病毒可长期存在于特定部位﹝如单纯疱疹病毒(herpes simplex virus，HSV)潜伏于神经元细胞内，JC、BK病毒潜伏于肾脏细胞内﹞归为潜伏感染［2］。

2 持续性感染难以治愈的病毒因素

2.1 病毒为非溶细胞型感染

病毒感染细胞后可出现溶细胞型与非溶细胞型感染。例如，前者见于肠道病毒，后者见于乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)。构成持续性感染的病毒均为非溶细胞型病毒。因为如果病毒为溶细胞型，则裂解细胞时释放出的病毒多会被胞外抗体中和，不引起持续性感染;而一些非溶细胞型病毒，则可在细胞-细胞间传播，不被胞外抗体中和，容易长期存活。

2.2 病毒复制有经过在宿主细胞核内的环节

DNA病毒如疱疹病毒科、人乳头瘤病毒科、多瘤病毒科及腺病毒科等均可致持续性感染。这是因为DNA病毒在复制周期中必须经过在宿主细胞核内的过程，容易潜伏在细胞核内或与细胞染色体整合而长期存在。RNA-DNA型病毒如HIV则通过整合入细胞核而持续存在;HBV复制周期中因有RNA-DNA的反转录过程，则除可通过病毒基因组整合入细胞染色体外，还可以共价闭合环状DNA (covalently closed circular DNA，cccDNA)附加体形式存在于细胞中，构成持续性感染。

2.3 病毒在特定细胞中持续存在

虽然病毒的生物学特性使其易引起持续性感染，但每种病毒均有在不同宿主细胞中长期持续维持的特有机制。有些病毒在构成持续性感染前，须经过一段急性感染期。如HSV在急性感染时以溶细胞型存在于上皮细胞内，可被有效的免疫系统清除;但当病毒进入感觉神经元，则以潜伏型存在［3］。神经元是长期存活的分化终末细胞，为病毒持续存在提供了场所。如淋巴细胞性脉络丛性脑膜炎病毒(lymphocytic choriomeningitis virus，LCMV)、JC病毒、BK病毒潜伏于肾小管上皮细胞。在其他脏器，抗病毒T细胞可作用于病毒感染细胞，但在肾小管上皮细胞内病毒可长期潜伏。不同病毒可潜伏于不同细胞中，见图1。

图1 不同病毒潜伏于不同细胞中的示意图Fig.1 Virus latency in cells

2.4 病毒感染免疫细胞

长期存活的免疫细胞有利于病毒的持续存在。如EB病毒可终身潜伏于B细胞内，不仅可使淋巴结生发中心的记忆细胞转变为静息B细胞，还可使病毒不断保持低滴度复制，从而维持持续性感染［4］。免疫细胞的分化状态对病毒持续性感染也有影响，如HIV在激活的CD4+T细胞中为生产型/复制型(productive)感染，而静息CD4+T细胞则是 HIV的主要储存场所。病毒感染树突细胞(dendritic cell，DC)或T细胞后，可使这些免疫细胞的功能降低或丧失，这也有利于病毒持续存在。

2.5 病毒破坏/颠覆细胞的凋亡途径

病毒引起细胞凋亡是从整体上防止病毒向机体全面扩散的保护机制之一。一些病毒蛋白可阻止细胞凋亡，从而有利于病毒持续性感染。如巨细胞病毒(cytomegalovirus，CMV)的MIA蛋白可模拟细胞抗凋亡蛋白Bcl-2，抑制天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶8(cysteine-containing aspartate-specific protease 8，caspase-8)的作用［5］。

2.6 病毒表达的酶或蛋白抑制机体的免疫系统及其应答

病毒不仅可通过其产物或表达的蛋白直接抑制机体免疫应答，如 HBV表面抗原(HBV surface antigen，HBsAg)、HBV e抗原(HBV e antigen，HBeAg)和HBV聚合酶均可抑制干扰素、细胞因子等的产生或阻碍其发挥应有功能［6，7］，还可上调免疫负调控细胞或因子，如调节性T细胞(regulatory T cell，Treg)、程序性死亡因子1(programmed death 1，PD-1)、程序性死亡因子配体1(programmed death ligand 1，PD-L1)等［8，9］。PD-1是T细胞活化与增殖的负调控因子，通过与其配体PD-L1和PD-L2结合而抑制整体免疫应答。PD-1在T细胞中的表达与HIV、丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)和HBV感染者的病毒载量成正比［10］。

3 持续性感染难以治愈的宿主因素［2］

3.1 免疫抑制与免疫耐受

因先天性免疫缺陷(如先天性免疫球蛋白缺陷)，受过辐射或服用激素、免疫抑制药物等，可出现整体免疫应答低下，称为免疫抑制。长期服用免疫抑制药物常见于器官移植患者。免疫耐受则是指机体出现针对某种病原体的免疫应答低下，如HBsAg携带者仅对HBV感染出现免疫耐受，对细菌感染仍保持正常的免疫应答。

机体免疫应答低下涉及非特异性免疫和特异性免疫两大方面。前者包括吞噬细胞、自然杀伤细胞(natural killer，NK细胞)、自然杀伤T细胞(natural killer T cell，NKT细胞)、干扰素等异常，炎症反应功能低下，以及免疫球蛋白或补体等缺失或功能降低［11］。其中，白细胞介素10(interleukin 10，IL-10)与IL-6较受重视［12，13］。后者包括抗原呈递细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞、Treg、记忆T细胞功能低下，以及抗体功能异常等［14，15］。

有关病毒造成IL-10失调引起的改变，可参阅图2。

图2 不同病毒通过调控IL-10促进病毒持续性感染Fig.2 Promotion ofpersistentviralinfection through regulation of IL-10

动物实验及持续性感染患者的临床研究发现，出现免疫耐受的核心问题为抗原呈递细胞(如DC)识别、加工、呈递抗原的能力下降，DC与T细胞相互作用环节发生异常变化，CD4+T细胞辅助功能下降，导致CD8+T细胞杀伤功能和分泌细胞因子功能低下。此外，CD8+T细胞耗竭(exhaustion)或Treg上调导致一些免疫抑制调节因子表达升高等都曾被认为是病原体持续存在的因素，抗体亲和力低下或失去中和作用等也可导致病原体持续存在(图3)。

3.2 新生儿或胎儿感染

机体在胎儿期或新生儿期感染病原体后，病原体可通过母体胎盘进入胎儿体内，引起持续性感染，并影响宿主细胞的功能，特别是当细胞正常发育功能受损时可导致畸形。如胎内感染HBV的部分娩出婴儿可为长期病毒携带者，并导致慢性肝炎或重症肝炎;风疹病毒、CMV等感染胎儿致先天性畸形的概率较高。

图3 疱疹病毒与HIV的蛋白和miRNA通过作用于宿主细胞的MHC系统促进病毒持续性感染的示意图Fig.3 Promotion of persistent infection mediated by proteins and miRNAs of herpes virus and HIV through acting with MHC in host cells

3.3 老年人感染

老年人感染病原体后，由于免疫功能普遍下降，病原体在体内难以被清除而呈反复发作的持续性感染。老年人免疫低下主要为非特异性免疫应答下降。此外，老年人免疫应答失调也可表现为免疫异常，一些与病原体持续感染相关的自身免疫病可随年龄增长而发病。

3.4 病原体共感染

多种病原体共感染可相互影响而有利于病原体持续存在。最常见的是HIV感染导致机体CD4+T细胞数下降，有利于其他病毒持续性感染。如注射毒品可导致HBV、HCV和HIV同时感染;经性传播的梅毒螺旋体、淋病奈瑟菌及解脲脲原体等共感染也成为一类难治的持续性感染。

4 针对持续性感染的对策

4.1 治疗的时机与疗程［2］

持续性感染是一个连续的疾病过程，需选择干预疾病的最适合时机以及在不同疾病阶段选择针对感染的最佳干预手段。近年来，对尚无临床显性表现但已出现疾病进展情况的“隐性感染”进行早期干预以阻止疾病进展已受到重视。如对肝功能检测正常但已出现肝硬化和肝纤维化表现的慢性乙型肝炎患者进行早期抗病毒治疗，对CD4+T细胞低下但尚未出现临床显性表现的HIV感染者进行早期抗病毒治疗，对人乳头瘤病毒(human papillomavirus， HPV)感染但无显著宫颈炎表现进行抗感染治疗以阻止疾病进展为宫颈癌等。然而，并非所有持续性感染均需立即干预。确定持续性感染的干预节点已成为临床感染病各亚专科的重要研究部分。此外，持续性感染往往需长期治疗，但长期治疗面临耐药与不良反应的问题，过早停药则面临复发的问题。因此，对持续性感染疗程及药物的选择均是临床研究的要点。

4.2 抗病毒治疗的选择

病毒持续性感染的病因是病毒，抗病毒治疗必然是首要对策。但治疗病毒持续性感染与急性感染不同，有其长期性和复杂性。例如，药物能否有效到达病毒潜伏的器官，如何对付病毒潜伏的多样化形式(如病毒在静止的淋巴细胞内或以整合方式存在)，如何处理长期用药出现的病毒耐药、变异等问题。抗病毒治疗的选择，不仅需考虑作用于不同靶点的药物，还需考虑联合用药的协同或拮抗作用以及长期服药的不良反应等问题。此外，如何激活病毒使其由潜伏型转为复制型也不可忽视。因此，抗病毒治疗应该是综合性的、多元化的。

4.3 免疫治疗的引入

鉴于持续性感染与宿主的免疫低下有直接关系，因此免疫治疗是重要对策。免疫治疗分为主动与被动两大类。主动免疫治疗适用于宿主的天然免疫基础还未出现严重障碍，通过用治疗型疫苗(肽、蛋白、多糖、复合物、核酸等)激活宿主的天然免疫和获得性免疫，提高其细胞和体液免疫，修复或重建针对病原体的有效免疫应答。目前已有数种针对HIV、HBV持续性感染的治疗型疫苗正在进行临床研究［16-18］。被动免疫治疗则是通过输入免疫细胞、免疫因子﹝如IL-2、IL-7、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因 子 (granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GMCSF)等﹞［19］，或输入针对某些靶点的中和抗体，或阻断抑制因子(如PD-1、PD-L1)的抗体，达到协助宿主清除持续感染的病毒［20］(图4)。免疫治疗的优点为可直接、有效地逆转或修复宿主的免疫应答缺陷。但由于免疫治疗受个体免疫基础和体内应答多重因素调控，发挥作用一般较慢，效果与对药物的应答有多方面不同。此外，免疫治疗是较新发展的治疗方法，在认可、审查及评价上受到一些阻碍，这些均有待完善。因此，目前免疫治疗多被用于恶性难治的肿瘤领域。但从发展来看，免疫治疗必将扩大至持续性感染等领域。

图4 对抗持续性感染的免疫治疗种类Fig.4 Immunotherapy against persistent infection

与药物治疗相比，免疫治疗必然会面临选择合适治疗对象、选择治疗技术、选择疗程、注意不良反应，以及联合治疗的协同与拮抗问题，这些均有待在临床研究中逐步认识并解决。

5 结语

持续性感染及持续性感染病是由多种病原体引起的机制多样且长期以来危害人类健康、造成重大经济损失的一大类疾病。为有效预防、治疗并控制持续性感染病，必须有计划、有重点地开展多学科交叉研究。应通过组织基础、临床、预防医学、药学等学科的联合研究实体，推进我国在防治持续性感染方面的创新力，其中研发新型药物和免疫治疗策略有重要的发展前景。

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Analysis of factors for difficult-to-treat persistent viral infections and strategies for treatment

WEN Yu-Mei
Key Laboratory of Medical Molecular Virology of Ministries of Education and Health，Basic Medical Sciences，Fudan University，Shanghai 200032，China

The clinical course of persistent viral infections is usually chronic and recurrent，which may lead to development of tumor or autoimmune diseases，etc.Since persistent infectious diseases occur in a large number of patients，these infections not only are important issues for public health but also can cause heavy economic burden to the society.The factors involved in the“difficult-to-treat”viral persistent infections are related to the genomic characteristics of viruses，their interactions with host chromosomes，either via integration or by presence as episomes，and various inhibitory mechanisms of host immune responses mediated by viral enzymes or proteins.In addition，defects in host innate and(or)acquired immunity，deregulation of immune responsive network，and alterations in the local infected microenvironment are also involved to establish and maintain persistent viral infections.This review summarizes the viral and host factors in difficult-to-treat persistent viral infections，and presents some ideas and strategies for the treatment of persistent viral infections.

Persistent infection;Virus;Immune response;Immunotherapy

.WEN Yu-Mei，E-mail:ymwen@shmu.edu.cn

2015-03-16)

评选优秀论文通知

闻玉梅

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