丙型肝炎病毒感染及所致相关疾病的机制研究进展

江克清，钟伏弟

(1广西医科大学第一附属医院，南宁530021；2广西肝脏损伤与修复分子医学重点实验室)

丙型肝炎病毒(HCV)是全球重要的公共健康问题，不同性别、年龄、种族、民族人群均对HCV易感。据统计，全球HCV的感染率约为2.8%，估计1.85亿人感染HCV，年新增患者300～400万例，每年因HCV感染导致的死亡约35万例。HCV感染具有隐匿性，慢性化程度高达55%～85%；慢性丙肝患者在感染后的20～30年，有10%～20%会发展为肝硬化，肝硬化者中每年有1%～5%会发展为肝细胞癌(HCC)和3%～5%的失代偿性肝硬化，这些因HCV感染而诱发的慢性丙肝及导致的相关疾病给社会和个人带来巨大的压力。迄今为止，HCV感染的发病机制尚不完全清楚，而且没有特异性疫苗可预防。现就近年来HCV感染及引起相关疾病的发病机制研究进展综述如下。

1 HCV感染机制

1.1 HCV生物学特征 已知HCV基因组为9.6 kb，包括3′、5′非编码区(UTRs)和一个可翻译成10个病毒蛋白的开放阅读框，病毒蛋白包括结构蛋白(core，E1，E2)和非结构蛋白(p7，NS2，NS3，NS4A，NS4B，NS5A，NS5B)。HCV是一种RNA病毒，病毒序列的变异比较大，大约可以分为7个基因型，其中1～6型比较常见，7型在中非地区有极少病例。全球30%左右的HCV感染为3型，中国主要为1型。

HCV以高度相似基因组的准种形式存在，这是HCV通过宿主先天性和适应性免疫反应以及在抗病毒药物疗法的压力下选择的结果。HCV 的RNA复制是在RNA依赖RNA聚合酶(RdRP)作用下产生，RdRP本身的高复制性以及高错配率导致病毒序列不断变异；在一定外界环境下构成准种的病毒群体，因复制期间突变而出现氨基酸多态性，这也使得HCV在治疗过程中容易出现抗药性。

1.2 HCV与宿主的相互作用 HCV的整个生命过程都与宿主息息相关，病毒的有效繁殖也是广泛利用宿主因子来进行的，与此同时触动宿主细胞的各种致病程序，而HCV又能通过几种不同的机制逃避宿主免疫监视或抗病毒治疗，最后建立慢性感染。HCV通过多种高度协调的过程来感染肝细胞，包括吸附、进入、翻译和蛋白加工、HCV RNA复制、病毒组装和释放等程序。

HCV进入肝细胞是一个复杂的、多步骤过程。进入途径包括病毒粒子附着或结合到肝细胞表面受体，接着被网格蛋白介导的内吞方式而摄入，最后HCV包膜融合在早期内涵体中。Tong等[1]发现，HCV的包膜蛋白E1和E2都介导病毒进入过程，其中E1在HCV进入和形态发生中起重要的作用。HCV颗粒与多个细胞表面的附着因子和受体相互作用，如硫酸肝素聚糖(HSPGs)、多配体蛋白聚糖syndecan-1/4、B型清道夫受体(SR-BI)以及还可能包括低密度脂蛋白(LDL)和极低密度脂蛋白(VLDL)受体等，控制着病毒颗粒的附着和穿透过程[2，3]。细胞中Smad6和Smad7是Smad家族的2个成员，负调控转录生长因子β(TGF-β)信号通路。在原代肝细胞和肝癌细胞系中，感染HCV会激活核因子-κB(NF-κB)，导致Smad6和Smad7表达增高；这会诱导HSPGs的表达，利于HCV的进入和繁殖以及细胞对胆固醇和脂蛋白的摄取[4]。此外，实验还表明宿主的miRNAs(如miR-122)、E-钙黏蛋白等因子也参与进入过程，目前进入过程的机制还未完全清楚[5]。

NS5B是病毒RNA依赖的RNA聚合酶，与宿主和HCV多种蛋白质相互作以形成复制酶复合物，控制HCV RNA复制。Arora等[6]发现，NS5B可以钝化肿瘤抑制因子NORE1A使HCV能高速复制。在感染HCV的肝细胞中会呈现单个、双个和多个小泡的细胞质堆积，即是病毒复制细胞器。NS4B是一个完整的跨膜蛋白，其中跨膜螺旋2和3参与病毒RNA复制；近来有研究发现，HCV的NS4B中甘氨酸锌指结构是建立病毒复制细胞器必须的[7]。

Li等[8]发现，IκB激酶α亚基(IKKα)是HCV感染的一个重要宿主因子，影响着病毒的感染和装配。通过HCV 3′UTR结合作用激活IKKα，诱导宿主固醇调节元件结合蛋白(SREBPs)的转录，这可以上调宿主的脂肪生成和提高HCV病毒core基因相关的脂滴形成以便实现病毒装配。载脂蛋白E(Apo E)对HCV颗粒的侵染起重要作用，现有多个研究指出细胞的Apo E可能与HCV病毒的NS5A、E1、E2 直接作用，影响病毒子代的装配。2017年，Bankwitz等[9]研究发现，Apo E确实促使HCV病毒粒子成熟，提高感染能力和免疫逃避，合适浓度的Apo E可使所有基因型HCV病毒颗粒的感染效率提高8倍。

近期有文章提到，细胞中整个miRNAs网络可调节HCV感染的宿主依赖性。研究发现了9种与HCV相互作用的抗病毒miRNAs，这些miRNAs在功能上与HCV生命周期的特定步骤和相关的病毒宿主依赖性相关联；该研究还表明，miR-25、let-7和miR-130家族抑制重要的HCV辅因子而限制病毒感染；而HCV通过抑制这些miRNAs的表达来破坏其抗病毒的作用，帮助逃避宿主固有免疫[10]。核小体组装蛋白1样蛋白1(NAP1L1)是参与转录各种染色质重塑的核分子伴侣，缺少NAP1L1会导致抗病毒效应的特定信号通路受到影响，比如Toll样受体3(TLR3)低效反应。有研究[11]发现，2型HCV NS5A的 C端可以靶向螯合细胞质中NAP1L1使之降解以控制细胞先天免疫应答，使病毒从细胞先天免疫中逃脱。

2 HCV感染所致相关肝病的机制

HCV感染的隐蔽性、序列高变异性和不易清除性使之容易转化成慢性丙型肝炎，从而发展成肝纤维化、代偿性肝硬化、失代偿性肝硬化，部分患者可发展成肝癌。HCV感染可能与多种肿瘤形成有关，其中以HCC最常见[12]。慢性HCV患者向肝硬化甚至HCC发展的影响因素有多种，主要有年龄、性别、酒精、肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病、HIV或HBV共同感染、宿主遗传因素等。

2.1 HCV与肝纤维化 目前已知，在最初感染HCV产生肝损伤之后和肝硬化建立之前，由于病原体相关因子之间的持续相互作用，激活了多种纤维形成途径。T辅助淋巴细胞亚型17(Th17)分泌的细胞因子特别是白细胞介素17(IL-17)参与了纤维化途径的激活和肝硬化进程[13]。Th17/IL-17轴参与了星状细胞活化，上调TGF-β等促纤维化因子的表达，促进肌纤维母细胞或上皮-间充质转变，刺激胶原合成等这些纤维化节点。另外，Th17/IL-17轴还可促进炎症细胞的招募和增加促炎细胞因子表达，如IL-6和IL-23等[13]。

肿瘤坏死因子α(TNF-α)是促炎细胞因子，HCV感染后TNF-α上调导致TGF-β有促肝纤维化的作用。有研究表明，HCV感染会启动肝脏富含的转录因子CREBH的活性，它可以介导TGF-β，尤其是TGF-β2的转录上调，促进纤维化表型的诱导；在HCV感染的细胞里，CREBH是一个正向调控TGF-β2转录的关键因子，TGF-β2识别并结合在CREBH可以提高HCV的core-NS2水平；从受感染的细胞释放的TGF-β2可能通过其自身的信号传导途径以自分泌方式交叉诱导TGF-β2表达，导致相邻肝星状细胞中的纤维化反应增加[14]。但是，HCV感染促进肝纤维化的更多机制还有待进一步探讨。

2.2 HCV与肝硬化 有研究者[15]分析2009～2014年中国瑞金医院的HCV患者数据，发现中国东部HCV基因3型感染者的肝硬化发病率有增加和年轻化的趋势；1、2型患者肝硬化比率较高，接着就是3型和6型，特别是3型肝硬化患者更年青而且病情进展较快；3型和6型HCV患者男性占多数，多有静脉毒品注射行为，这些提示我们要关注这类高危人群。

很多时候肝硬化是丙肝的最后病程，是持续性损伤的反映。许多炎性细胞因子，包括IL-10、IL-1β、IL-18和TNF-α等因子，与慢性丙肝进展为肝硬化的风险增加有关。Hafez等[16]发现，慢性HCV患者血清IL-23水平高于健康对照人群。某些细胞因子又影响着个体对HCV的敏感性和预后：例如，IL-10是一种抗炎细胞因子和免疫反应调节剂，自身的基因多态性(主要是启动子的多态性SNP位置)决定着IL-10的产量，低水平IL-10的基因型患者，易感HCV且治疗效果不好，患肝硬化和HCC的概率较高[17]；携带IL-10 rs1800896(-1082A/G)A/A基因型的患者在长效干扰素和利巴韦林作用下更容易有持续病毒学应答，前12周的治疗中病毒载量下降也最明显。

有研究小组用定量蛋白质组学方法分析了22例HCV感染引起的肝硬化患者，16例HCV阳性伴有潜在肝硬化的HCC患者和18名健康对照者的血液，发现与健康人群比较，肝硬化患者有74个蛋白高表达、49个蛋白低表达，而HCC患者有81个蛋白高表达、57个蛋白低表达；但是，两种疾病患者间仅有4个蛋白表达不同，说明HCV感染影响了基因的表达；GO分析显示，从两种疾病患者中分离的血浆微粒体，均出现参与补体活化的蛋白质显著富集的现象，而内肽酶活性仅在HCC患者中下调。这个现象说明HCV感染后可以明显影响宿主的固有免疫系统，补休系统的激活在肝硬化和肝癌进程中有重要作用[18]。

2.3 HCV与肝癌 HCV感染是公认诱发肝癌特别是HCC的主要危险因素之一，近年HCV相关的肝癌所占比例呈增长趋势。HCV的结构和非结构蛋白具有直接的致瘤作用，目前HCV诱发肝癌的分子机制仍不完全清楚，但近来对HCV诱发肝癌机制有一些新发现。 有研究小组报道，HCV NS5B直接结合到肿瘤抑制因子NORE1A使之降解，NORE1A蛋白水平的抑制与肝癌样本中Ras活性的升高几乎完全相关，将Ras信号从凋亡信号传导途径转移而对HCV诱发的肝癌发挥重要作用[6]。内皮糖蛋白(CD105)是TGF-β受体复合物的一部分，在纤维化和血管生成中发挥关键作用，对肿瘤生长和癌细胞转移很重要。研究表明，在HCV感染后CD105 mRNA显著上调，CD105能够提高不同类型细胞的ALK1-SMAD1/5信号通路，从而增强增殖和迁移反应；在有HCV-core基因的人肝细胞可以表达CD105，CD105活化磷酸化SMAD 1/5和ID1的下游信号分子，这个通路对细胞抗凋亡和细胞增殖很重要[19]。从388例慢性丙肝患者的临床研究表明，携带低水平单倍型IL-10和TNF-α GG基因型的患者发展成为HCC的风险较高；另外，多发结节的IL-10-819(-592)TT(AA)基因型和HCC严重程度显著相关[20]。2型辅助T细胞(Th2)细胞因子可以下调抗肿瘤免疫，而Th1细胞因子作用反之。HCV引发的肝硬化患者的肝癌发生与Th2优势相关，可能诱发HCV相关肝硬化患者的癌变[21]。另外，对HCV相关的HCC全基因组研究发现，HLA、STAT4和MICA的多态性有可能也在HCV慢性感染恶性化过程中起重要作用[22]。

HCV的致病机制研究还有很长的路要走。首先，还没有找到合适的HCV动物模型，惟一能真正模拟HCV感染的动物模型是黑猩猩，可研究HCV的免疫和发病机制，但因各种因素其应用受到限制。目前，HCV转基因小鼠模型多用于HCV致病机制以及病毒及宿主蛋白之间相互作用的研究，但啮齿类小鼠有不能自然感染HCV等缺点，使人们对HCV的全面认识仍需开发更加稳定、全面、高效的动物模型。其次，由于HCV高突变性和宿主本身的特异性，HCV感染不是单一的作用机制来实现，因此可能需要具有不同作用模式和作用靶点的药物联合使用，来提高慢性HCV治疗的效果。最后，疫苗研发目前还处于起始阶段。治疗后的患者也会再次感染HCV，所以只有疫苗才能真正减轻HCV带来的相关疾病负担。然而，病毒不断变异和自身的多个逃避免疫反应的策略，为疫苗开发造成很大困难。鉴于HCV的多样性和持续不断变化的反应能力，可能需要多种抗体的混合物才能有效控制HCV感染。加速研究HCV感染过程及与宿主应答的分子机制，是研制HCV疫苗的基础。

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