白血病病毒病因的现代观*

白血病的诱发因素很多，临床上大多数患者的病因难以查明，除遗传因素外，已经明确的致病因素包括电离辐射、化学物质和病毒等。20世纪70年代，肿瘤病毒病因有了突破性进展，尤其是RNA肿瘤病毒（逆转录病毒）引起动物白血病现象的发现，揭开了对人类白血病病毒病因的研究热潮。20世纪70年代末在日本西南部地区发现了地方性流行的成人T细胞白血病（adult T-cell leukemia，ATL），后来在美洲、非洲局部地区也有病例报道。对于这类罕见白血病的后续研究证实，其与人类逆转录病毒感染相关，即人类T细胞白血病病毒或人类嗜T细胞病毒（human T-lymphotropic virus-1，HTLV）［1］。同期发现，非洲Burkitt淋巴瘤与新型人类疱疹病毒相关，以发现者名字命名为Epstein-Barr病毒，简称EB病毒（Epstein-Barr virus，EBV）。EBV广泛传播，为何仅在极少例患者中诱发淋巴瘤？半个世纪的研究表明，EBV的隐性感染和再激活性可能与致瘤性有关，其致瘤机制仍在研究中［2］。逆转录病毒可诱发多种哺乳动物白血病，为何诱发人类白血病的逆转录病毒仅限于HTLV？近年来，对APOBEC3（apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide 3）成员的研究阐释了部分原因，本文综述其相关内容并探讨其他病毒感染与白血病发生、发展的可能关系。

1 人类逆转录病毒感染

现代人类逆转录病毒感染主要导致两类疾病：艾滋病（AIDS）和ATL。对AIDS的深入研究发现，人类逆转录病毒感染受制于抗病毒感染机制的进化；人类和哺乳动物有多种固有免疫机制抵御逆转录病毒感染，APOBEC3成员在其中发挥重要作用。APOBEC3成员属于APOBEC家族，仅由哺乳类动物表达，为一组胞嘧啶脱氨酶。人类APOBEC3有抗病毒作用，共有7个成员（APOBEC3A、APOBEC3B、APOBEC3C、APOBEC3D、APOBEC3F、APOBEC3G、APOBEC3H），能编辑病毒核酸，使其丧失致病能力（表1）［3-4］。近些年的研究表明，APOBEC及其变异体的过表达与某些肿瘤的发生、发展相关。

对AIDS的深入研究发现，APOBEC3为人类抵御内源性逆转录元件致病性的关键因子，能对抗内源性逆转录元件。人类细胞含无功能的内源性逆转录病毒（endogenous retrovirus，ERV）序列，能利用长末端重复序列（long terminal repeating，LTR）插入基因组，人类ERV-K和ERV-1中测出APOBEC3F和APOBEC3G高突变区的踪迹，表明人类祖先曾通过APOBEC3积极抗击ERV。人类基因组中也有非LTR逆转录元件，如称为长散置核元件（long interspersed nuclear element，LINE）的自主性逆转录元件和称为短散置核元件（short interspersed nuclear element，SINE）的非自主元件。人类APOBEC3A-H可抑制LINE和（或）SINE的逆转位作用保持基因组的稳定性。大多数APOBEC3蛋白能直接控制ssDNA上的这些逆转录元件的作用，APOBEC3G也能结合胞质中的SINE RNA。小鼠仅有1个APOBEC3基因，其基因组含有活跃的LTR-和非LTR逆转录元件，所以对逆转录病毒具有高敏感性和致病性［5］。然而，在共进化博弈过程中，有些病毒通过独特的机制逃避APOBEC3的限制作用，产生致病性。HIV-1感染时，APOBEC3能够引起ssDNA病毒基因转录时发生胞嘧啶→尿嘧啶突变，形成变异的转录本，致使感染失败。但是，HIV-1病毒的附属蛋白Vif能结合APOBEC3C、APOBEC3D、APOBEC3F、APOBEC3G、APOBEC3H，使其泛素化降解，这种作用具有种属特异性。由于HIV-1的高变异性，机体产生的中和抗体不能阻止其播散。HIV-1感染引起系统性T细胞破坏，降低细胞免疫，导致条件性感染和肿瘤（如Kaposi肉瘤和多种肿瘤）的发生；HIV-1也能通过感染激活巨噬细胞直接损伤组织（如肠、脑、肺）；通过免疫效应影响内皮，导致更深层次的器官损伤。近年来，随着抗病毒治疗的发展，发现了较多慢性AIDS患者，并且许多老年病伴随其发生，从而出现了许多新的问题［6］。

表1 APOBEC3的抗病毒活性［3-4］

ATL为由人逆转录病毒诱发的白血病/淋巴瘤，其病原体HTLV属于灵长类嗜T细胞病毒，为复合的逆转录病毒。然而，绝大多数HTLV-1感染是无症状的，仅3%～5%的感染者在数十年后发病。HTLV-1通过性、输血或哺乳途径传播，其病毒颗粒的逆转录酶活性弱导致传染性较低；传播途径依赖感染病毒的细胞，即细胞-细胞传递。由于传播途径的限制和传染性不强，仅在日本西南部、加勒比地区、中南美洲和非洲少数地区以及中东的局部地区出现少数病例，涉及地区人口总数不足1千万［7-10］。

HTLV-1感染CD4+T细胞后形成有HTLV-1前病毒的细胞，细胞核分裂成小叶，称为“花细胞”，浸润在各种组织中。所致疾病不仅有白血病，还有神经系统（包括脊髓病/热带痉挛性下肢轻瘫）和皮肤疾患。HTLV-1感染白血病/淋巴瘤的临床表型分为冒烟型、慢性、急性和淋巴瘤型，其生存期数月至数年不等，主要取决于临床类型。HTLV-1还能引起溶骨、高血钙症等症状，与炎症性疾病有关［11-12］。

至今已发现的HTLV有4个亚型，研究较多的为HTLV-1。虽然对于HTLV-1感染的发病因素，以及引发ATL进程的研究取得了部分进展，也明确了从感染到发病，以及涉及mRNA、miRNA、信号转导异常、异常基因表达和病毒基因表达等5类表观遗传学/遗传学改变，但是决定因素尚不明确［12］。近年来研究表明，有2个HTLV-1病毒的调节蛋白，即Tax和HBZ，是其致癌过程必不可少的。Tax为HTLV-1的转录激活因子，不仅调节病毒转录，还劫持NF-kB和多个信号传导途径，引起T细胞增殖。全基因组测序表明，Tax与基因组不稳定性等多种效应相关。转基因动物实验证明，Tax有致癌性，并且可诱发肿瘤。HBZ（HTLV-1bZIP factor）由HTLV-1的反义病毒转录本编码，其基因在病毒基因组的3'端。HBZ在ATL细胞中广泛表达，而且HBZ RNA及其蛋白产物都促进T细胞增殖，在病毒的持续感染和肿瘤的发展中发挥不可或缺的作用。HTLV-1具有不同于其他逆转录病毒的独特生存、增殖策略，采用病毒的长末端重复序列作为HBZ和HBZ RNA的启动子，可以不依赖病毒复制下调Tax/Rex介导的病毒基因表达和复制，从而逃避机体的免疫监视；通过高度激活NF-kB缓解衰退反应，下调细胞免疫反应，促进感染病毒的T细胞增殖和延长生存期［13］。另有研究表明，HTLV-1对APOBEC3的抗病毒效应比较耐受，高变异性较少，也是对人类保持致病性的重要因素［1，14］。

2 病毒感染对造血调控的影响

病毒感染对肿瘤的影响可分为3类：1）感染引起肿瘤的缓解。此类病例较为少见，其作用往往通过增强机体的免疫机制，为肿瘤免疫治疗提供策略；部分病毒有感染肿瘤细胞使细胞溶解的能力，为病毒溶肿瘤治疗提供策略；2）部分病毒感染对肿瘤自身的影响较小，但是能改变机体的免疫和代谢状况，从而影响肿瘤的发展；3）晚期肿瘤重症病例的病毒感染可以对肿瘤的发展起到重要作用，会加速病情的恶化。本文对后两类情况进行初步探讨。现有研究资料表明，经典的霍奇金淋巴瘤（classical Hodgkin's lymphoma，cHL）与EBV相关，发达国家17%～30%的cHL病例伴有EBV感染，发展中国家可高达100%。但是绝大多数EBV阳性者未罹患cHL，提示决定发病的致癌因素仍未阐明。近年来，麻疹病毒等传染病病毒在cHL发生、发展中的作用受到关注［15］，提示病毒感染可能通过影响造血调控，对白血病/淋巴瘤的发生、发展起到复杂而重要的作用，为白血病病毒病因研究的另一方面。造血和免疫细胞是连续不断地由造血干、祖细胞增殖、分化有序产生的。常态造血时大多数造血干细胞处于休止状态，由造血祖细胞维持常规造血。在失血、感染和炎症等应激作用下进入应急造血状态。应急造血是由于机体感受到病原体入侵，导致细胞因子和生长因子增加，致使造血干、祖细胞增殖、分化的必然结果。造血干细胞的状态是造血状态的关键，干细胞的自我更新、分化和凋亡受制于细胞内部因素（如转录调控网络和细胞代谢）、外部因素（如细胞因子、代谢产物）以及外源性病原分子的综合作用［16］。骨髓微环境的内皮细胞和间充质干细胞以及造血干、袓细胞在严重的系统性感染时均可能感染病原体，情况往往是错综复杂的。病毒感染影响造血的途径有4个方面：1）直接感染造血干、祖细胞；2）造血细胞识别病毒，产生细胞因子反馈调节造血；3）病毒感染外周组织细胞产生炎症介质，间接影响造血；4）病毒感染骨髓微环境细胞间接影响造血（图1）。

已有的研究结果表明［17］，通过非造血细胞感受病原刺激的间接造血调节作用（细胞因子和集落刺激因子）在异常造血调节中起主导作用。有些病毒能直接感染造血干、祖细胞，从而抑制造血；有些病毒选择性地直接感染某造血系列，如细小病毒B19嗜红系祖细胞感染可以导致再生障碍性贫血。有的直接感染导致细胞内调控网络异常（如通过miRNA）也能影响造血，如HTLV可引起T细胞恶性增殖。正常情况下，造血干、祖细胞在特殊的“造血龛”内，推测病毒直接感染造血干、祖细胞的几率较低。但是，在细胞因子调控下少数造血干、祖细胞可以进入外周血“巡视”有无微生物感染，这类造血干、祖细胞有Toll样受体（Toll-like receptor，TRL）的表达，能感受微生物（包括病毒）的信息，导致局部“原位造血”（如肠道黏膜原位造血）［17］。慢性病毒感染对造血系统往往有害，可伴有外周血细胞数的改变，如贫血、全血细胞减少。较为少见的如嗜血细胞性淋巴组织细胞增多、淋巴增生，甚至肿瘤。病毒对造血干、祖细胞的直接作用，尤其在慢性感染时的直接作用有待于更多实验研究阐明。

感知病原体是应急造血流程的第一步。模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs）为发现病原相关分子模式（pathogen-association molecular pattern，PAMP）的受体，包括Toll-样受体（TLR）、维甲酸诱导基因1-样受体（retinoic acid induced gene 1-like receptor，RLR）和环状鸟苷单磷酸腺苷合成酶（cyclic guanosine monophosphate synthetase，cGAS）。有 4个TLR成员在识别病毒核酸时起到关键作用：TLR3识别dsRNA、TLR7和TLR8识别ssRNA，TLR9识别dsDNA病毒的非甲基化CpG。其他TLR也参与病毒识别，如TLR 2和TLR 4可识别病毒包膜糖蛋白。已经在造血干、祖细胞测出一些TLR的表达，不同来源与不同品系的动物相同。体内外实验均表明结合TLR能使造血干、祖细胞从休眠状态进入细胞周期，不同的TLR引导不同的系列增殖、分化，TLR7和TLR8导致髓系增殖分化，TLR9导致单核-巨噬细胞生成。调节造血的蛋白因子已经研究较多，其他调节因素的研究还有待于进一步深入研究，如非编码RNA（noncoding RNA，ncRNA）对造血干、祖细胞的自复制和分化有明显的调节作用，失调可引起血液系统疾患［18］。

免疫反应是把双刃剑，启动细胞凋亡（重要的抗病毒免疫机制）不仅杀伤病原体，也能杀伤机体组织细胞。许多因素可以启动非凋亡细胞死亡途径，包括炎症体活化、死亡受体配体结合和细胞内病原体。病毒进入细胞内可能启动焦亡或坏死性凋亡途径，当胱天蛋白酶活性受抑，TLR配体结合和胞质RIPK1复合体组成即可驾驭坏死性凋亡途径，RIPK3磷酸化和寡聚化通过MLKL的磷酸化可转移至细胞膜，细胞成分的释放引起炎症。焦亡由炎症复合体形成诱导胱天蛋白酶-1活化和成熟的IL-1β及IL-18启动。焦亡和坏死性凋亡能够释放炎性细胞因子与危险相关分子模式物（danger-associated molecular pattern，DAMP）刺激非常造血，也能直接杀死造血干、祖细胞和免疫效应细胞，影响应急造血，以及延长感染应激、继发感染或系统感染。上述炎症因子能损伤造血，因此病原体的清除和炎症需要平衡［19］。

逆转录病毒、疱疹病毒之外的病毒感染在人类白血病/淋巴瘤的发生发展中是否发挥作用？人类白血病的发生、发展往往需要两次致病作用，即两次打击论。已有的研究结果表明［20-21］，病毒感染可以是其中的一次打击。如儿童最常见的前体B细胞急性淋巴细胞白血病（precursor B-cell acute lymphoblastic leukemia，BCPALL）的发生、发展是对感染的延迟反应，与免疫系统的发育异常密切相关，产生对感染（包括普通病毒感染）的异常免疫反应，并不需要白血病病毒的特殊作用。亦即病毒感染可以是BCP-ALL的发病机制之一，但是关键在于免疫系统发育异常［20-21］。

病毒感染是病毒与机体共进化博弈的过程，其结果往往是一方取胜，仅少数病毒成为当代人类的病原体。但是，共进化博弈的结果也可以是部分妥协，成为慢性或持续性感染。病毒在人群中传播，除了传染病外还能引起机体其他病症，如病态造血（表2），可以长期罹患或发展成为肿瘤、白血病等其他疾病。病毒感染作为环境因素对白血病/淋巴瘤的发展起到复杂而重要的作用，是临床诊治的重要内容。

图1 病毒感染对造血调节的影响

表2 病毒感染相关的血液系统疾病［22-23］

3 问题与展望

γ人类疱疹病毒（EBV、HHV-8）的致癌机制是当前肿瘤病毒研究的难点［2］。人类内源性逆转录病毒在继发性白血病以及化疗、放疗、移植等免疫低下条件下白血病发展中的作用还有待于进一步研究。现代人类微进化过程中，基因横向传递在肿瘤和白血病的发生、发展中是否起作用，如整合于染色体端粒上的病毒（ciHHV-6）［24］在电离辐射、化学诱导隐性感染再激活中的作用，有待阐明［25］。

近十年来，关于嗜异性小鼠白血病相关病毒、长臂猿白血病病毒和树袋熊逆转录病毒的研究和争议表明，逆转录病毒的跨种传播为常发事件，人类机体有抵御动物逆转录病毒的天然机制，如APOBEC3，但是部分组织缺乏表达，如前列腺，容易感染此类病毒［5，26-28］。

中、晚期白血病和肿瘤患者的机体免疫力低下，各种微生物与肿瘤细胞间可能出现基因横向传播，可以解释临床上多种肿瘤细胞呈现多种病毒标志的现象，如多种肿瘤细胞出现麻疹病毒产物［15］，有些乳腺癌出现乳头状瘤病毒产物［29］，原发性渗出性淋巴瘤有EBV和HHV-8双病毒感染［30］，J6-1白血病细胞系存在EBV和HHV-6双感染［31］。从肿瘤病毒病因的研究发现，有些病毒还能在某些肿瘤细胞中增殖，溶解肿瘤细胞，从而形成了溶肿瘤免疫治疗的研究领域［32］。研究者从部分RNA病毒感染诱导强烈的免疫反应获得启示，目前正在开展诱导抗肿瘤免疫反应的溶肿瘤RNA病毒作为抗肿瘤治疗的研究［33］。

综上所述，病毒感染与部分肿瘤/白血病的发生、发展存在较为密切的关系，然而病毒与肿瘤的关系体现了最原始的生物和进化高端生物间的复杂关系，全面阐明二者间的复杂关系，还亟需进一步的深入研究。

致谢：王建祥教授、王敏教授审阅全文并提出宝贵意见。谨致谢意！

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