丙型肝炎病毒感染的适应免疫应答：T细胞作用机制进展

刘桂海，孙焕焕，张永宏

首都医科大学附属北京佑安医院生物医学信息中心，北京100069

丙型肝炎病毒感染的适应免疫应答：T细胞作用机制进展

刘桂海，孙焕焕，张永宏

首都医科大学附属北京佑安医院生物医学信息中心，北京100069

丙型肝炎病毒(hepatitis C virus,HCV)已成为全球重要的公共卫生问题之一，获得性适应性免疫应答在HCV感染最终结局的形成中起着核心作用，T细胞在适应性免疫应答中起关键作用。本文对T细胞在HCV感染免疫机制中作用的研究进展作一概述。

丙型肝炎；CD4+T细胞；CD8+T细胞；获得性适应性免疫应答

丙型肝炎病毒(hepatitis C virus, HCV)是导致慢性肝病和肝细胞癌的主要原因之一。适应免疫应答在HCV感染的最终后遗症形成中起着核心作用，事实上，自发病毒清除与持续的HCV特异性CD4+T细胞和CD8+T细胞应答密切相关。我们将对CD4+T细胞及CD8+T细胞在HCV免疫应答的作用进展作一概述。

1 CD4+T细胞

在HLA-Ⅱ类分子的背景下，识别病毒抗原的HCV特异性CD4+T细胞在病毒控制中发挥了重要作用。这至少被3种不同的观点支持。首先，已有研究表明病毒清除与强烈、广泛直接和持续的HCV特异性CD4+T细胞应答相关[1]。其次，已知某些HLA-Ⅱ类等位基因与病毒清除相关，与CD8+T细胞表位相反，CD4+T细胞表位高度随意，表明它们可以被多种HLA-Ⅱ类等位基因识别。因此，这很难明确CD4+T细胞表位在某些保护性HLA-Ⅱ类等位基因保护作用中的影响。然而，在综合分析中被识别的大部分HCV特异性CD4+T细胞应答受HLA-Ⅱ类分子的限制，HLA-Ⅱ类等位基因与病毒控制相关[1-2]。第三，HCV特异性CD8+T细胞是抗病毒的主要效应细胞，然而，HCV特异性CD4+T细胞具有重要的辅助功能并有助于阻止病毒逃避CD8+T细胞应答。这个观念也与早期的观察一致，即最初强烈HCV特异性CD4+T细胞应答的缺失与病毒复发相关，即便是在病毒被明显控制的几个月后复发[3]。研究[4]表明，在HCV感染早期，HCV特异性CD4+T细胞应答在感染者中普遍存在。然而，由于HCV特异性CD4+T细胞早期复制缺陷，这些应答迅速消失，从而导致持续性病毒血症。合并后的数据表明：CD4+T辅助细胞的损失是CD8+T细胞衰竭的一种重要机制且是病毒持续感染的重要决定因素。事实上，在HCV感染的患者中，病毒特异性CD4+T细胞应答很少能被检测到[5]。

2 CD8+T细胞

病毒特异性CD8+T细胞是抗病毒免疫应答的关键角色，且已被证明是HCV清除的主要适应性效应细胞。事实上，在急性HCV感染的患者中，病毒载量在感染的第1周维持高滴度。6～8周后，多特异性、病毒特异性CD8+T细胞在外周血中出现，这与肝酶的升高、临床症状、病毒载量的急剧下降时间上相关[6-7]。在受感染的黑猩猩中已观察到一个非常类似的过程，即肝内HCV特异性CD8+T细胞在感染后6～8周出现与病毒控制相关[8]。重要的是，这个模型最近表明：迄今不明原因的HCV特异性CD8+T细胞应答延迟归因于HCV特异性CD8+T细胞的延迟启动，而不是其至肝脏的延迟归巢[9]。

除了病毒控制与HCV特异性CD8+T细胞应答时间上相关联，直接的实验证据[10]显示，CD8+T细胞是HCV感染的主要效应细胞：在黑猩猩，抗体介导的CD8+T细胞耗竭之后，病毒载量在延长的时间段保持在较高水平。病毒载量的下降及病毒的最终清除只能在这些动物的CD8+T细胞恢复和HCV特异性CD8+T细胞出现之后被观察到。

某些HLA-I类等位基因，如B27或B57，与急性HCV感染的自发性消退相关，这种保护作用可能与HLA-I类等位基因限制的主导CD8+T细胞表位相关，这进一步支持CD8+T细胞在病毒清除有重要作用的观点[2]。

HCV特异性CD8+T细胞通过两个不同的效应机制介导抗自身的病毒作用。首先，它们可以以细胞毒素的方式活动，例如，它们杀死被感染的目标细胞(主要是肝细胞)，这些目标细胞通过其表面的HLA-I类分子呈递病毒抗原。细胞毒性可以被细胞结合受体如FAS及其配体FAS-L或旁分泌因素如穿孔素介导。其次，HCV特异性CD8+T细胞通过非溶细胞机制对病毒控制，例如，抗病毒细胞因子的分泌，如干扰素-γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)。重要的是，在HLA-A2表达HCV复制子的细胞模型上进行的实验证明：HCV特异性CD8+T细胞主要是通过非溶细胞机制发挥它们的抗病毒效应，特别是IFN-γ的分泌，而溶细胞效应功能只能在高效应器-靶器官比率的情况下被观察到[11]。HCV复制细胞也对穿孔素介导的细胞溶解敏感，然而，大多数的HCV感染患者显示出病毒特异性CD8+T细胞穿孔素的低分泌，表明这种效应途径在天然HCV感染中可能扮演一个次要角色[12]。

值得注意的是，一种新发现的HCV特异性CD8+T细胞亚群具有以下特点：产生IL-17及高表达CD161和肝脏归巢趋化因子受体CXCR6[13]。这些细胞在慢性HCV感染时可能具有保护作用，因为他们在肝炎或纤维化轻度阶段的患者中已被发现有较高的频率。有趣的是，产生IL-17的HCV特异性CD8+T细胞与产生IFN-γ的CD8+T细胞在其细胞抗原表位的组成成分上并不重叠[14]。

3 保护性CD8+T细胞应答

对于疫苗的设计，保护性CD8+T细胞表位作为有吸引力的疫苗靶点被确定是必不可少的，且有必要更详细地了解保护性CD8+T细胞的应答机制。事实上，始终与病毒清除相关的HLA-I类等位基因是HLA-B27和HLA-B57[2]。HLA-B27已经被证实具有很强的保护作用[15]。同样，HLA-B57也已被确定具有保护作用[16]。此外，虽然这些联系还没有在其他群体被确认，保护作用已被描述为是一些额外的HLA-Ⅰ类等位基因的功能，包括HLA-A3和-A11[15]。

被HLA-I类等位基因限制的免疫CD8+T细胞表位的识别，为保护性CD8+T细胞应答的机制提供了新的见解。例如，位于NS5B的HLA-B27限制性CD8+T细胞表位在几乎针对所有的HLA-B27+HCV清除者中被识别[17]。事实上，在主要HLA-B27绑定锚的表位逃避突变不能被病毒耐受，因为在这些位置的突变将阻断病毒复制(病毒的适合度代价)。相比之下，在抗原表位的其他位置(如作为T细胞受体识别位点的位置)，逃避突变可发生。然而，由于病毒变体广泛的细胞交叉识别，几个抗原表位内的突变需要完全逃离表位特异性CD8+T细胞应答[18]。有趣的是，病毒逃避在NS5B的亚优势HLA-B27抗原表位，至少在某些患者还需要几个突变的进化：HLA-B27绑定锚表位的一个突变只有结合抗原表位以外的两个补偿性突变才能被病毒耐受[19]。总之，研究[19]表明：HLA-B27与病毒清除相关，因为病毒逃避HLA-B27限制性CD8+T细胞应答需要一个复杂的病毒进化，由于这个进化不能迅速地发展，这就给CD8+T细胞应答足够的时间在病毒逃逸可能发生之前清除该病毒。

重要的是，病毒逃逸的复杂进化并不独需HLA-B27，目前其他保护性HLA-Ⅰ类等位基因也已被证实。对于HLA-B57，位于E2和NS5B的两个免疫CD8+T细胞表位已经被分别描述[16]。在许多患者，病毒对NS5B表位的逃避需要一种代偿性突变即抗原表位三个上游氨基酸[20]。同样，两种免疫显性HLA-A3 CD8+T细胞表位已经分别在NS3和NS5B被确定。在NS3，从HLA-A3抗原表位逃避涉及抗原表位C-末端氨基酸的两个突变。这些突变介导病毒逃逸，而第二突变补偿与后者突变相关的适合度代价[21]。总之，这些研究结果表明，保护性CD8+T细胞表位有两个重要的特点：首先，他们是强烈的发挥高选择性的免疫CD8+T细胞应答的目标。其次，这些表位中的病毒逃逸是一个复杂问题，如果想在感染中最关键的阶段进一步缩小病毒进化的瓶颈，就需要解决这个问题，从而使病毒清除率提高。

以上研究对疫苗的设计具有重要的意义。最近的调查结果[22]支持单一免疫优势CD8+T细胞应答，应答以病毒保守地区为靶子并显示出对可能的病毒变种广泛地交叉识别，从而防止病毒逃逸。这些CD8+T细胞应答可能在特定HLA背景更成功地实现。一个有前途的方法可能是通过一个表达HCV非结构蛋白的重组腺病毒载体引起的HCV特异性CD4+T和CD8+T细胞应答的诱导。在健康志愿者中，这种方法导致对多特异性、多功能的长寿中心和效应器记忆细胞的诱导。关于治疗性免疫策略，CD8+T细胞功能的恢复可能是一个有前途的理论。CD8+T细胞功能的恢复可能需要的不仅仅是一种抑制性途径的封锁，如PD-1。更可能的是，一些抑制途径同时要有针对性。这个过程可能会同时恢复CD8+T细胞和CD4+T细胞的功能，从而使病毒清除。有趣的是，慢性HCV感染的自发性解决最近被描述与中和抗体的出现及T细胞功能恢复有关[23]，表明免疫策略可能确实是一个现实的方法。

[1]Schulzezur Wiesch J, Lauer GM, Day CL, et al. Broad repertoire of the CD4+Th cell response in spontaneously controlled hepatitis C virus infection includes dominant and highly promiscuous epitopes [J]. J Immunol, 2005, 175(6): 3603-3613.

[2]Schmidt J, Thimme R, Neumann-Haefelin C. Host genetics in immune-mediated hepatitis C virus clearance [J]. Biomark Med, 2011, 5(2): 155-169.

[3]Gerlach JT, Diepolder HM, Jung MC, et al. Recurrence of hepatitis C virus after loss of virus-specific CD4(+) T cell response in acute hepatitis C [J]. Gastroenterology, 1999, 117(4): 933-941.

[4]Schulze zur Wiesch J, Ciuffreda D, Lewis-Ximenez L, et al. Broadly directed virus-specific CD4+T cell responses are primed during acute hepatitis C infection, but rapidly disappearfrom human blood with viral persistence [J]. J Exp Med, 2012, 209(1): 61-75.

[5]Lucas M, Ulsenheimer A, Pfafferot K, et al. Tracking virus-specific CD4+T cells during and after acute hepatitis C virus infection [J]. PLoS One, 2007, 2(7): e649.

[6]Cox AL, Mosbruger T, Lauer GM, et al. Comprehensive analyses of CD8+T cell responses during longitudinal study of acute human hepatitis C [J]. Hepatology, 2005, 42(1): 104-112.

[7]Cox AL, Mosbruger T, Mao Q, et al. Cellular immune selection with hepatitis C virus persistence in humans [J]. J Exp Med, 2005, 201(11): 1741-1752.

[8]Thimme R, Bukh J, Spangenberg HC, et al. Viral and immunological determinants of hepatitis C virus clearance, persistence, and disease [J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2002, 99(24): 15661-15668.

[9]Shin EC, Park SH, Demino M, et al. Delayed induction, not impaired recruitment, of specific CD8(+) T cells causes the late onset of acute hepatitis C [J]. Gastroenterology, 2011, 141(2): 686-695.

[10]Shoukry NH, Grakoui A, Houghton M, et al. Memory CD8+T cells are required for protection from persistent hepatitis C virus infection [J]. J Exp Med, 2003, 197(12): 1645-1655.

[11]Jo J, Aichele U, Kersting N, et al. Analysis of CD8+T-cell-mediated inhibition of hepatitis C virus replication using a novel immunological model [J]. Gastroenterology, 2009, 136(4): 1391-1401.

[12]Jo J, Bengsch B, Seigel B, et al. Low perforin expression of early differentiated HCV specific CD8+T cells limits their hepatotoxic potential [J]. J Hepatol, 2012, 57(1): 9-16.

[13]Billerbeck E, Kang YH, Walker L, et al. Analysis of CD161 expression on human CD8+Tcells defines a distinct functional subset with tissue-homing properties [J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2010, 107(7): 3006-3011.

[14]Grafmueller S, Billerbeck E, Blum HE, et al. Differential antigen specificity of hepatitis C virus-specific interleukin 17- and interferon gamma-producing CD8 (+) T cells during chronic infection [J]. J Infect Dis, 2012, 205(7): 1142-1146.

[15]McKiernan SM, Hagan R, Curry M, et al. Distinct MHC class I and II alleles are associated with hepatitis C viral clearance, originating from a single source [J]. Hepatology, 2004, 40(1): 108-114.

[16]Kim AY, Kuntzen T, Timm J, et al. Spontaneous control of HCV is associated with expression of HLA-B57 and preservation of targeted epitopes [J]. Gastroenterology, 2011, 140(2): 686-696.

[17]Neumann-Haefelin C, McKiernan S, Ward S, et al. Dominant influence of an HLA-B27 restricted CD8+T cell response in mediating HCV clearance and evolution [J]. Hepatology, 2006, 43(3): 563-572.[18]Dazert E, Neumann-Haefelin C, Bressanelli S, et al. Loss of viral fitness and cross-recognition by CD8+T cells limit HCV escape from a protective HLA-B27-restricted human immune response [J]. J Clin Invest, 2009, 119(2): 376-386.

[19]Neumann-Haefelin C, Oniangue-Ndza C, Kuntzen T, et al. Human leukocyte antigen B27selects for rare escape mutations that significantly impair hepatitis C virus replication and require compensatory mutations [J]. Hepatology, 2011, 54(4): 1157-1166.

[20]Oniangue-Ndza C, Kuntzen T, Kemper M, et al. Compensatory mutations restore the replication defects caused by cytotoxic T lymphocyte escape mutations in hepatitis C virus polymerase [J]. J Virol, 2011, 85(22): 11883-11890.

[21]Fitzmaurice K, Petrovic D, Ramamurthy N, et al. Molecular footprints reveal the impact of the protective HLA-A*03 allele in hepatitis C virus infection [J]. Gut, 2011, 60(11): 1563-1571.

[22]Barnes E, Folgori A, Capone S, et al. Novel adenovirus-based vaccines induce broad and sustained T cell responses to HCV in man [J]. Sci Transl Med, 2012, 4(115): 115ra111.

[23]Raghuraman S, Park H, Osburn WO, et al. Spontaneous clearance of chronic hepatitis C virus infection is associated with appearance of neutralizing antibodies and reversal of T-cell exhaustion [J]. J Infect Dis, 2012, 205(5): 763-771.

(责任编辑：王全楚)

Advances in the function of T cells in the adaptive immune responses in hepatitis C virus infection

LIU Guihai, SUN Huanhuan, ZHANG Yonghong

Biomedicine Information Center, Beijing You’an Hospital, Capital Medical University, Beijing 100069, China

Hepatitis C virus (HCV) has become one of the important public health problems worldwide. Adaptive immune response plays a core role in the formation of the final outcome of HCV infection. However, T cells play a key role in the adaptive immune response. In this article, T cell response in the immune mechanism of HCV infection was discussed.【Key words】 Hepatitis C; CD4+T-lymphocytes; CD8+T-lymphocytes; Adaptive immune responses

国家自然科学基金(81271842)；首发推广项目(TG-2015-019) 第一作者简介：刘桂海，助理研究员，硕士，研究方向：感染免疫。E-mail：ljhgy@163.com

张永宏，博士，教授，研究方向：丙肝及艾滋病免疫机制。E-mail: 13810108505@163.com

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.08.033

512.6+3

A

1006-5709(2016)08-0956-03

2015-09-09