人类疱疹病毒与细胞自噬作用的研究进展

沈伟钦，赵 阳，杨慧兰

自噬作用是普遍存在于大部分真核细胞中的一种生物学现象，又称为Ⅱ型细胞死亡，是指细胞在外界因素的影响下，细胞对其内部受损的细胞器、折叠错误的蛋白质和入侵机体的病原体进行降解的生物学过程[1]。因此，自噬能够使机体在严峻的环境下通过“降解自我，提供能量”得以生存，同时也是清除入侵机体病原体的重要机制。近年来较多研究证实了自噬在感染性疾病、心脑血管疾病、神经退行性疾病及癌症等疾病中的基础性作用[2,3]，而且发现自噬在清除入侵病原体如人类疱疹病毒（human herpes virus，HHV）中也发挥了重要作用[4]。HHV是一组可引起人类疾病的有包膜的DNA病毒，包括单纯疱疹病毒（herpes simplex virus，HSV）、水痘 - 带状疱疹 病 毒（varicella-zoster virus，VZV）、Epstein-Barr病毒（Epstein-Barr virus，EBV）、人类巨细胞病毒（human cytomegalovirus，HCMV）、人类疱疹病毒6 型（human herpes viru type 6，HHV-6）、人类疱疹病 毒 7 型（human herpes viru type 7，HHV-7） 和卡波西肉瘤相关疱疹病毒（Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus，KSHV）。但由于细胞自噬在进化过程中具有高度的保守性，HHV逐渐进化出逃避、抑制、破坏细胞自噬的机制，甚至能够利用自噬为病毒感染和复制提供有利条件。本文拟就近期关于细胞自噬与HHV相互作用的研究作一综述。

1 HSV与自噬

HSV是人类最常见的病原体之一，属α疱疹病毒亚科。HSV分为两型即单纯疱疹病毒1型（HSV-1）和单纯疱疹病毒2型（HSV-2），临床上HSV-1主要引起生殖器以外的皮肤黏膜和脑部感染，而HSV-2主要引起生殖器部位或新生儿感染[5]。目前关于HSV与自噬的研究主要集中于HSV-1。有研究发现HSV-1感染鼠树突状细胞、初生小鼠神经细胞和巨噬细胞后均能拮抗宿主细胞的自噬反应[6-8]，而HSV-1感染神经母细胞瘤细胞后能促进自噬的发生[9]。另外在HSV-1感染巨噬细胞后期可观察到自噬体形成增加[8,10]，这说明HSV-1中自噬的发生可能与被感染细胞类型和（或）感染时间密切相关。

感染成纤维细胞和神经细胞后，HSV-1的神经毒性蛋白ICP34.5（由γ34.5基因编码）可阻碍自噬的诱导。目前认为ICP34.5主要通过以下机制发挥作用：一是ICP34.5结合自噬关键蛋白Beclin1,抑制其诱导的自噬；二是抑制自噬的PKR/eIF2α通路信号通路，信号通路在病毒诱导的自噬中发挥重要作用，eIF2α的磷酸化是自噬激活的上游信号。而HSV-1的ICP34.5能与蛋白磷酸酶1结合，使磷酸化的eIF2α脱磷酸化，从而阻断PKR/eIF2α信号通路，抑制了HSV-1 诱导的自噬[11,12]。此外，HSV-1 的US11基因也可调节PKR/eIF2α信号通路。US11基因编码一种双链RNA结合蛋白，该蛋白可与PKR直接结合或与PACT（一种PKR的激活因子）结合来拮抗PKR通路，从而抑制PKR/eIF2α信号通路介导的自噬[13]。

2 VZV与自噬

VZV在儿童初次感染引起水痘，恢复后病毒潜伏在体内，少数患者在成人后病毒再发而引起带状疱疹[14]。目前关于VZV和自噬通路之间如何相互作用的研究较少，具体机制尚不明确。Buckingham等[15,16]对自噬及其在VZV整个感染周期中的抑制或诱导作用进行了研究，发现在整个感染周期中VZV感染细胞存在大量自噬，且VZV诱导的自噬能促进VZV gE糖蛋白的生物合成及处理。那么VZV感染细胞后是如何诱导自噬的？大多数病毒感染细胞后会引发细胞应激，如内质网应激和活性氧的产生，内质网压力激活非折叠蛋白质反应，继而引起一系列特定的靶基因转录和蛋白质翻译水平下调，以维持细胞正常功能[17]。Carpenter等[18]与Carpenter和Grase[19]在随机挑选的VZV感染患者的皮肤囊泡中，观察到大量自噬体的形成，并证实VZV感染细胞后丰富的糖蛋白生物合成引起内质网应激和非折叠蛋白反应从而诱导自噬的发生。而自噬反过来可能帮助细胞减轻内质网应激，维持了细胞存活和内环境稳态，一定程度上促进VZV的复制、存活和释放。然而，最近有研究表明，VZV感染细胞后可抑制细胞自噬的后期阶段，主要为自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其包裹内容物的过程。当自噬溶酶体形成被抑制后，VZV可躲避宿主的清除作用，病毒滴度明显增加[20]。

3 HCMV与自噬

HCMV是一种普遍的条件致病菌，属β疱疹病毒亚科。很多正常人身上均潜伏有HCMV，但在大多数免疫正常个体呈无症状感染，而在免疫抑制个体、胎儿和婴幼儿感染则可出现明显病症[21]。HCMV在感染的不同阶段对自噬的调控不同。在HCMV感染人成纤维细胞早期，HCMV可以刺激自噬。而在感染的后期阶段，研究者通过监测自噬体形成和自噬潮，发现新的病毒蛋白合成后则抑制自噬[22,23]。HCMV感染细胞后表达2种与抑制自噬相关的病毒蛋白，TRS1和IRS1。TRS1和IRS1的BECN1结合域与自噬相关蛋白BECN1/Beclin 1结合并阻断自噬的发生。仅表达IRS1或TRS1的单突变HCMV部分抑制自噬，而不表达IRS1和TRS1的双突变HCMV可以刺激自噬[23,24]。目前研究对于HCMV感染导致宿主细胞自噬变化的观点较为统一，但宿主细胞自噬状态对HCMV感染过程的影响仍有争议。Mouna等[23]通过自噬诱导剂和shRNA敲除自噬抑制基因，发现在人成纤维细胞中刺激自噬增强了HCMV复制。相反，抑制自噬则减少HCMV复制。然而Belzile等[25]利用海藻糖，一种非依赖mTOR通路的自噬诱导剂，可抑制多种细胞类型（人成纤维细胞，主动脉内皮细胞和源自人胚胎干细胞的神经细胞）中的HCMV感染，降低其病毒滴度。

4 EBV病毒与自噬

EBV为疱疹病毒科嗜淋巴细胞病毒属的成员，EBV在人群中广泛感染，可长期潜伏在人体淋巴组织中。当机体免疫功能低下时，潜伏的EBV活化引起相关疾病，如传染性单核细胞增多症、非洲儿童淋巴瘤（Burkitt淋巴瘤）和鼻咽癌[26]。在潜伏感染期时EBV表达9种蛋白质，包括6种EBV编码的核抗原类（EBNA1-EBNA6）及3种潜伏膜蛋白类（LMP-1、LMP-2A、LMP-2B）[27]。目前看来EBV潜伏期间表达的蛋白质有助于诱导细胞自噬，有研究报道潜伏膜蛋白LMP-1、LMP-2A可促进自噬体的形成，并且上调了自噬相关蛋白的表达[28,29]。此外，最近Bhattacharjee等[30]发现了EBNA-3C在自噬调控中的作用，通过激活自噬相关基因ATG3、ATG5和ATG7以诱导自噬，从而抑制细胞凋亡并维持细胞生长。

而在裂解复制期间EBV可以诱导细胞自噬。Hung等[31]的研究表明，EBV感染293T细胞（一种人胚胎来源的肾上皮细胞系）后自噬的激活是由EBV编码的转录因子Rta激活细胞外信号调节激酶（ERK）传导引起的。并且发现293T细胞中自噬的激活可以促进EBV的复制，当使用自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤抑制自噬活性后，EBV裂解蛋白的表达和病毒颗粒的产生明显下降。此外，最近有研究报道了EBV通过激活PKC θ-p38 MAPK轴[32]或JNK 1/2 通路[33]诱导细胞自噬，从而促进病毒复制。这提示自噬在EBV裂解复制过程中发挥了重要作用，而EBV裂解蛋白对细胞自噬的具体调控机制仍需要进一步研究。

5 KSHV与自噬

KSHV也被称为人类疱疹病毒8型，属γ疱疹病毒，在人免疫缺陷病毒（HIV）携带者的卡波西肉瘤患者体内首次发现。KSHV和EBV的DNA序列有较高的同源性，与多种类型的淋巴细胞肿瘤、淋巴增殖性疾病以及多种其他肿瘤的发生密切相关[34]。KSHV与细胞自噬之间的具体关系尚不明确。有研究显示KSHV编码的转录因子Rta可能通过上调自噬相关基因的表达来激活自噬，增强的自噬最终并不是清除病毒，而是促进病毒的裂解性周期复制，在使用自噬抑制剂和敲除自噬相关基因抑制自噬后，KSHV的病毒活性也受到抑制[35,36]。然而，Jang等[37]用KSHV感染成纤维细胞，在其感染早期检测到自噬的增强。当研究者用自噬抑制剂或Beclin1-siRNA抑制自噬后，细胞培养上清液中KSHV特异性DNA的量显著增加，表明自噬可能是宿主细胞阻止KSHV复制的机制之一。

6 结语及展望

机体进化出复杂的防御网络应对入侵的病原体，经典自噬作为机体免疫系统一部分，通过先天性免疫和适应性免疫清除进入体内的HHV。然而HHV进化出多种机制来逃避自噬乃至利用自噬为其复制和致病提供条件，但其中的具体机制有待深入研究。随着对细胞自噬与HHV相互作用机制的研究不断进步，无疑会促进对病原体-宿主相互作用的理解，为预防和治疗抗HHV药物开辟新途径，也为调控细胞自噬控制感染的发生、发展提供新的方法和思路。