肝细胞介导的天然免疫应答参与控制乙型肝炎病毒感染*

廖桂婵，彭 颉，张小勇

乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）是一种小环型部分双链DNA病毒，属于嗜肝病毒属。HBV没有直接的肝细胞毒性，其感染后宿主免疫系统与病毒之间复杂的相互作用引发的免疫性肝损伤是其致病的重要机制。天然免疫是机体抵抗病原微生物入侵的第一道防线，病原体相关分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMPs）被病原体识别受体（pathogens recognition receptors，PRRs）识别并启动天然免疫应答。肝细胞上表达的PRRs介导的天然免疫应答在HBV感染相关的免疫效应中发挥重要作用。HBV在与宿主免疫系统的博弈过程中已经进化出逃避天然免疫识别的主动策略，或主动干扰天然免疫信号通路诱导免疫抑制，从而有利于自身复制。充分理解肝细胞介导的天然免疫应答在参与控制HBV感染过程中的作用及其调控机制，有助于设计新的免疫治疗策略来预防并根除病毒。

1 肝细胞表达的天然免疫受体识别HBV

天然免疫受体的表达，对于感知入侵病原体、启动先天免疫应答、限制感染的传播、促进有效的适应性免疫应答起着至关重要的作用。天然免疫对HBV的识别可能涉及三种类型的宿主细胞：（1）肝细胞；（2）肝非实质细胞（NPCs），如肝窦内皮细胞（LSECs）和库普弗细胞（KCs）；（3）骨髓、浆细胞样树突状细胞（DCs）、巨噬细胞等。由于宿主细胞PRRs能迅速识别病毒成分，I型干扰素（IFN）和IFN刺激基因（ISGs）的诱导是病毒感染的特征。以前，HBV被认为是一种隐匿型病毒，可以通过逃避宿主的先天免疫系统在肝脏中建立持续性感染。Wieland et al[1]用黑猩猩实验感染模型报道HBV不能显著干扰宿主细胞基因转录或诱导ISGs在肝脏表达。然而，越来越多的证据表明，在HBV感染的情况下，宿主细胞上表达的PRRs，例如Toll样受体（Toll like receptors，TLRs）、NOD 样受体 （NOD like receptors，NLRs）、维甲酸诱导基因 -1（retinoic acid induced gene 1，RIG-1）和黑色素瘤分化相关基因5（melanoma differentiation-associated gene-5，MDA5）等，可以识别HBV。Cooper et al[2]表明HBV核配体可以激活TLR2介导的人THP-1巨噬细胞信号通路，诱导促炎因子的产生。Lu[3]报道MDA5在转染HBV基因型D质粒的Huh7细胞和高压尾静脉注射小鼠肝脏中的表达上调。最近的一项研究表明RIG-1是肝细胞中HBV最重要的先天免疫传感器，在HBV感染的人原代肝细胞和肝癌细胞系中诱导IFN-λ的产生[4]。这些结果均提示HBV可以被宿主细胞的PRRs检测到，并在特定情况下启动天然免疫应答。

2 天然免疫受体的表达和功能与HBV感染

在慢性HBV感染背景下，HBV可以被天然免疫系统识别。然而，值得注意的是，与丙型肝炎病毒（HCV）相比，HBV在急性感染过程中仅诱导微不足道的IFNs和ISGs，这与黑猩猩和小鼠模型的研究结果一致[1，5]。这些结果提示HBV可能已经进化了防御策略来避免被PRRs识别。另外，HBV可以通过多种机制调节PRRs通路的活化，导致天然免疫信号通路发生紊乱，完成免疫逃逸，维持感染持续。反之，PRRs也可以通过激活肝脏免疫细胞发挥免疫调节作用和抗HBV作用。

2.1 TLRs 多项研究表明在慢性HBV感染过程中TLRs的表达和功能受到损害。目前，TLR2、TLR3、TLR4、TLR7、TLR8、TLR9 已被证实在 HBV 感染免疫逃逸阶段的免疫细胞中表达降低[6-9]。TLRs可以通过MYD88依赖性或非依赖性途径启动下游信号通路，促进免疫细胞分泌细胞因子，发挥抗HBV作用[10]。然而，TLRs细胞内信号通路可能被HBV 成份阻断。HBsAg通过抑制干扰素调节因子（interferon regulatory factor，IRF）的表达和核转位，特异性抑制TLR9介导的IFN-α的产生。HBeAg可以通过干扰同型Toll/IL-1R（Toll/IL-1 receptor，TIR）相互作用，抑制TLR2介导的NF-κB和IFN-α启动子的激活。此外，它还可以抑制IL-1介导的NF-κB在肝细胞中的活化[11]。HBcAg能通过活化TLR2通路诱导KCs细胞产生IL-10，从而抑制HBV特异性T细胞应答[12]。另一项研究表明，HBV颗粒可抑制TLR9介导的IFN-α分泌[13]。进一步分析发现，在HBV存在下，DCs中TLR9表达降低，而HBV颗粒可以直接抑制TLR9启动子的活性。最近的研究表明HBV聚合酶通过抑制IKKs的活性来抑制TNF-α、TLR3和TLR4诱导的NF-κB信号[14]。

2.2 NLRs NLRs是十年前发现的一种新型的PRRs，在多种疾病的免疫致病机制中发挥重要作用。已知的NLRs有22种，根据共同结构域的N-末端区域可将NLR分为四个家族，包括NLRA（包含酸性反活化域）、NLRB（包含杆状病毒抑制重复样域）、NLRC（包含细胞凋亡蛋白激活和招募域）和NLRP（包含热蛋白结构域）[15]。NLRs可以通过激活NF-kB、IRF和丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）来刺激天然免疫系统。在HBV免疫耐受期慢性HBV感染患者肝活检组织检查中，感染肝细胞NOD1和NLRP1表达上调[16]。NLRX1基因突变导致慢性乙型肝炎易感性增加[17]。此外，在HBV免疫识别/清除阶段CHB患者外周血NLRP3蛋白表达上调，而NLRP1和NLRC4蛋白表达并不上调[18]。NLRs抗HBV的作用还需进一步研究。

2.3 RIG-1/MDA5 RLRs是一类天然免疫受体，它可以识别微生物核酸，并导致包括IRF1、3和7在内的多种转录因子的激活[19]。RIG-1和MDA5均属于RLRs家族，它们具有相同的结构，使用共同的信号适配器IFN-β启动子刺激因子1（IPS-1），但它们的靶点不同，可以识别不同范围的病毒。据报道，HBV通过HBx蛋白抑制RIG-1/MDA5的IPS-1功能，抑制 IRF1/3/7 的活化，导致 IFNs分泌障碍[20，21]。此前研究表明，CHB患者 PBMCs中 RIG-1和MDA5 mRNA水平明显下降。然而，这些因子水平不受HBeAg水平和病毒载量的影响[4]。最近几项研究表明，乙型肝炎病毒在小鼠Huh7细胞系和肝脏的复制导致MDA5表达增加，而非RIG-1增加。在HBV免疫逃逸期，CHB患者PBMCs中MDA5 mRNA水平下降，而RIG-1没有下降[3]。RIG-1/MDA5在HBV感染中的表达和变化尚存争议，可能与选择的细胞模型、动物模型以及患者的病情、病毒基因型、宿主遗传和免疫状况不同有关。

3 天然免疫受体通路的激活参与控制HBV感染

虽然HBV感染对PRRs介导的天然免疫的激活较弱，但大量研究表明，不同的PRR激动剂在体内和体外均可抑制HBV的复制和基因表达。Isogawa et al[22]首次报道静脉注射 TLR3、TLR4、TLR5、TLR7或TLR9配体在HBV转基因小鼠模型中诱导I型IFN的产生，能抑制HBV复制。这一发现与体外观察一致，TLR3激活的小鼠库普弗细胞或肝窦内皮细胞的培养基可以通过诱导IFN-β在小鼠肝细胞中间接抑制HBV复制[14，23]。值得一提的是，最近的临床前期研究显示，口服TLR7激动剂GS-9620能够刺激pDCs中IFN-α的强烈反应，并触发PBMCs和肝组织ISGs的表达，从而抑制慢性感染乙型肝炎病毒和土拨鼠黑猩猩的病毒复制[24]。此外，在土拨鼠肝细胞或肝细胞瘤细胞系，TLR2和TLR4配体能够直接通过丝裂原活化蛋白激酶-细胞外信号调节激酶（mitogen-activated protein-kinase-extracellular signal regulated kinase，MAPKERK）和磷脂酰肌醇（PI3K-AKT）通路的激活，抑制土拨鼠乙型肝炎病毒复制。RIG-1在肝细胞激活5-三磷酸核糖核酸 siRNA或乙型肝炎病毒5'-α区域RNA也可以诱导肝细胞内IFNs应答[20，21]。上述研究结果提示PRRs诱导的天然免疫应答参与HBV感染的控制。值得注意的是，这种抗病毒活性也与肝内T、NK和KC细胞反应的激活有关，这些细胞反应产生IFN-γ。

4 小结与展望

越来越多的证据证明HBV可以被宿主PRRs识别，从而诱导天然免疫应答，通过胞内信号通路并依赖于免疫细胞分泌的细胞因子参与控制HBV复制。然而，这些天然免疫受体与HBV之间存在复杂的相互作用：一方面，PRRs可以识别HBV感染，并通过多种途径激活胞内特殊的信号通路，诱导IFNs和TNF-α等细胞因子的产生，影响疾病的转归；另一方面，HBV感染可能引起免疫细胞PRRs表达水平和功能的改变。虽然现阶段包括TLRs在内的PRRs激动剂在控制HBV复制上展现出一定的作用，特异性的PRRs和细胞内信号通路参与HBV的识别和抑制仍需要进一步研究。考虑到不同的HBV蛋白对天然免疫系统的抑制作用，深入了解HBV不同成份诱导的免疫机制有望为开发针对HBV固有免疫应答的免疫策略，特异性PRR激动剂激活宿主天然免疫系统克服HBV免疫抑制作用，可能有助于实现HBV清除。