康慧颖,曹启江,张 朔,海 洋
单纯疱疹病毒1型(herpes simplex virus 1,HSV-1)是一种具有神经嗜性的双链DNA病毒,属于疱疹病毒α亚科。HSV-1适应性强,人群普遍易感,感染人体后潜伏于三叉神经胞体,并可终生携带,是世界上流行率最高的病毒之一[1-2]。HSV-1能够引起龈口炎、唇疱疹、脑炎等疾病,通过直接接触或体内病毒重复感染侵袭眼部导致单纯疱疹病毒性角膜炎(herpes simplex keratitis,HSK)。角膜感染时,宿主的固有免疫和适应性免疫相继作用,抑制HSV-1复制,具有抗感染作用,但也会对宿主造成免疫损伤。疱疹相关的免疫-炎症反应与新生血管生成可引起角膜损伤、浑浊,导致视力下降甚至致盲。目前,临床主要使用糖皮质激素和抗病毒药物,针对角膜炎性反应及HSV-1复制进行治疗。但由于激素类药物的不良反应以及抗病毒药物的细胞毒性使其在临床应用上具有一定局限性,治疗效果欠佳。本文从抑制HSV-1复制与入侵,减少新血管生成等方面对HSK治疗方法进行综述,以期为临床研究与治疗提供参考。
1.1 抑制HSV-1复制 目前,临床治疗眼部HSV-1感染多使用核苷类似物阿昔洛韦(acyclovir,ACV)、伐昔洛韦、泛昔洛韦以及局部使用药物更昔洛韦和曲福瑞定[3]。这类药物能够抑制HSV-1 DNA复制,缓解症状且不引起未感染细胞的细胞毒性,相对安全有效。但耐药毒株的出现使得这类药物具有一定局限性[4]。香港一项临床研究从169例 HSK患者角膜中分离出44株HSV-1毒株(约占26%)具有ACV耐药性[6]。与普通患者相比免疫功能不全者更容易携带具有ACV抗性的HSV-1毒株。除耐药毒株的出现外,其肾毒性也影响了药物的长期使用。Yildiz等[5]报道了1例16岁女性病例因使用ACV而导致急性肾功能衰竭。由此可见,传统的核苷类似物抗病毒药物虽然对HSV-1具有较好的抑制作用,但由于耐药毒株与药物肾毒性,使得该类药物的作用效果有时不尽如人意,因此,急需寻找新的HSV-1抑制药物或者不良反应较小的抗HSV-1替代药物。
1.2 阻断HSV-1表面糖蛋白 研究发现HSV-1包膜糖蛋白(gB,gC,gD,gH等)可与细胞表面受体结合,随后HSV-1包膜与细胞膜发生融合,形成原发感染[7-8]。若以HSV-1表面糖蛋白为靶点,阻止HSV-1结合受体细胞可有效抑制原发感染的形成,或可成为一种有效的治疗手段。gD可介导HSV-1与细胞受体结合,局部应用对HSV-1 gD具有较高亲和性的DNA适配体,可扰乱gD与宿主同源受体结合,导致HSV-1进入受体细胞受限,阻断其传播,使用这种方法可有效减少50%~80%的HSV-1进入细胞[9]。gK具有高度保守性,可与内质网膜上的信号肽肽酶(signal peptide peptidase,SPP)结合,阻断这种结合亦可以降低HSV-1的感染性。Wang等[10]研究发现SPP基因敲除小鼠体内HSV-1复制明显少于对照组小鼠。因此,可推测阻断gK与SPP的结合也可能成为控制HSV-1诱导的HSK的有效手段。另外,防御素也可与HSV-1包膜蛋白结合,从而表现出抗病毒活性。θ-防御素通过结合HSV-1 gB,阻止其附着,抑制其进入靶细胞,但研究显示θ-防御素只在体外培养以及预防性使用时才表现出显著效果[11]。以上研究表明通过结合HSV-1表面蛋白可以一定程度上抑制HSV-1进入靶细胞,降低其引发的细胞毒性,安全性较高,但对于已经进入细胞内的HSV-1却无法杀灭,无法达到根除HSV-1的目的。
1.3 阻断细胞受体 Tiwari等[12]研究发现硫酸乙酰肝素(heparin sulfate,HS)可在3-O-硫乙酰转移酶的催化下被修饰成为3-O硫酸乙酰肝素(3-OS-HS),3-OS-HS被证实为介导HSV-1进入角膜的关键受体,抗病毒多肽能够与该受体结合,抑制HSV-1的进入与传播,从而有效抑制眼部疾病的发展。研究发现两种小阳离子肽G1和G2可与3-OS-HS结合,从而抑制HSV-1进入受体细胞繁殖[13],达到消灭病毒的目的。G2多肽与ACV联合使用在体内外治疗研究中均表现出有效的抗病毒性[14]。这种抗病毒肽在晶状体的体内及体外实验中均显示出抗病毒活性,同时在HSV-1感染角膜的体内实验中也可有效控制角膜疱疹,成为治疗HSK的一种新方法。载脂蛋白E(apolipoprotein E,ApoE)是一种与许多眼科疾病有关的多肽蛋白。ApoE 可增强由多种微生物感染所引发的机体免疫反应,可能是一种促炎因子[15]。研究报道来源于人类宿主的多肽载脂蛋白E(hostderived peptidomimetic ApoE,ApoEdp)能通过与结合HSV-1受体HS位点结合,抑制HSV-1进入角膜并进一步发展,使用ApoEdp治疗能够减少促炎症细胞因子 IL-1α、IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ,促血管新生的细胞因子以及血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF),降低免疫损伤,减轻眼部症状[16]。以上研究表明在HSV-1与细胞受体结合前阻断细胞受体,阻止HSV-1进入细胞形成原发感染,与阻断HSV-1表面糖蛋白方案相似,虽不能清除HSV-1,但能抑制病情发展,不失为抗病毒研究的一个较佳切入点。
1.4 单克隆抗体 单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)也是一种抗HSV-1的有效药物。HSV-1通过表面糖蛋白与细胞表面受体结合后侵入细胞进行复制增殖。而McAb能特异性识别HSV-1糖蛋白并抑制其吸附,阻止HSV-1增殖与扩散,使其失去感染活性。Christiane等[17]研究表明,人源化单克隆抗体(mAb)hu2c以HSV-1/2 gB为靶点,在由ACV抗性病毒株感染诱发的急性视网膜坏死(acute retinal necrosis,ARN)小鼠模型中,能够有效抑制小鼠ARN的进一步发展,具有预防致盲的作用,可成为治疗人眼感染ACV抗性病毒株的较佳选择。另一项研究显示,HSV-1/2-gB人源化单克隆抗体能够中和HSV-1,通过阻断HSV-1/2的神经元传播,保护小鼠免受眼部感染而导致疾病[18]。这些研究表明,具有特异性的McAb能够特异性识别HSV-1,具有高效安全的特点,可作为预防与治疗眼部HSV-1严重感染者、免疫缺陷患者和耐药患者的可靠选择,同时由于其高度特异性,也是HSV-1感染的快速检测手段之一。因此,McAb在HSV-1的检测、诊断与治疗中均有重要的应用。
HSV-1感染可诱发角膜基质产生迟发型超敏反应,引起角膜基质炎(stromal keratitis,SK)。新生血管是SK的主要特征之一。新形成的血管结构不完整,炎症细胞容易透过新血管壁进入角膜组织,造成炎性细胞浸润和视力受损,引起角膜损伤[19-20]。新血管一旦生成,很难除去,所以以减少眼部新血管生成为目标也可作为治疗HSK的治疗方案之一。
2.1 微小RNA 微小RNA(microRNA,miRNA)是一类在生物体内广泛表达的非编码单链小RNA,通过与靶mRNA结合,调控基因的表达[21-22]。多项研究表明miRNA能够抑制新血管的生成[23-24]。新血管生成受到诸多因素的调控,其中VEGF与血管内皮细胞生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)2所介导的信号级联反应是作用最强的正调控通路之一[25]。直接靶向VEGF血管生成抑制剂,破坏VEGF-VEGFR2信号通路,可明显抑制新血管生成。多种miRNA参与VEGF信号通路,诱导新血管生成。Anand等[26]验证miRNA-132可通过作用于VEGF/VEGFR2信号通路,促进新血管生成,抑制miRNA-132表达可有效控制视网膜新血管生成。Lu等[27]也证实腺相关病毒(recombinant adeno-associated viruses,rAAVs)能携带miRNA进入受伤的角膜,显著减少角膜新血管的生成,表现出较强的抗血管生成性。miRNA能够预防及缓解角膜新血管生成,安全有效,并且其在角膜损伤修复也具有重要作用,因此miRNA在角膜中的表达调控或可成为治疗HSK新的靶点。
2.2 酪氨酸激酶抑制剂 酪氨酸激酶是一类广泛存在的信号分子,在疾病的发展中起到重要作用。越来越多的研究表明,Src蛋白与诱导血管生成有关[28]。酪氨酸磷酸化激活激酶活性,VEGF与VEGFR结合形成二聚体,启动信号转导,形成新生血管。酪氨酸酶抑制剂通过抑制酪氨酸酶活性,抑制新血管的生成。Sharma等[29]发现一种Src-激酶抑制剂TG100572,局部或全身使用可抑制VEGF的下游信号通路,降低HSV-1诱导的新血管生成水平并可显著减少HSK病变严重程度。作为一种酪氨酸酶抑制剂,拉帕替尼应用于角膜新生血管造模后,显示出抗VEGF作用,可有效预防新血管的生成[30]。酪氨酸激酶抑制剂能够直接或间接的调节血管内皮细胞的增生及新血管的生成,具有较好的安全性与有效性,且使用方便,可通过非侵入式途径到达眼内(如口服)。酪氨酸激酶抑制剂除治疗SK新生血管外,在肿瘤的治疗中也有重要的应用。
2.3 可溶性受体及配体 Slit是胞外信号分子,有Slit1、Slit2、Slit3 3个亚型,其细胞受体为Robo。Robo有4个亚型,其中Robo4是一种在内皮细胞特异性表达的蛋白受体,有调节血管内皮细胞功能及参与新血管生成的作用[31-32]。Slit2配体与Robo4结合,形成Slit2/Robo4 信号通路可通过抑制VEGF诱导的脉络膜内皮细胞迁移和管腔形成调控脉络膜血管生成[33]。研究表明,Robo4基因敲除小鼠眼部感染HSV-1后,血管生成明显高于野生型,对Robo4基因敲除小鼠使用可溶性Robo4(soluble Robo4,sR4)可缓解血管生成的情况[34]。因此,sR4也不失为一种抑制新血管生成的良药。另外,有研究采用可溶性Fas配体处理BALB/c小鼠,在急性和复发性HSV-1感染中,均能减轻角膜混浊和减少新血管生成[35]。Fas与家族肿瘤坏死因子相互作用,在角膜急性感染期中,FasL是一个重要的控制HSK的因素[36]。在眼组织中表达的FasL可成为炎症细胞的屏障,同时可避免眼部新血管的生成。配体与受体结合可通过细胞信号转导参与疾病发展的各个过程,是启动信号通路形成级联反应的重要开关。使用可溶性配体或受体,能避免或减少信号级联反应产生的新血管,为治疗与预防新血管生成提供一个新的思路。
3.1 酶活抑制剂 蛋白激酶抑制剂也是一种有效的抗病毒药物。在人类角膜和小鼠眼部感染模型中,BX795能强烈抑制Ser/Thr蛋白激酶活性,阻止病毒蛋白合成,实现其抗病毒活性,并且能够抑制包括ACV耐药性HSV-1等多种病毒毒株。但更精确的BX795抗病毒作用机制尚不明确[37]。
3.2 中草药 现代医学研究表明较多的中草药对病毒有抑制作用,如黄芪、板蓝根等[38],由于其不良反应小,不易产生耐药性,逐步走入人们的视野。鱼腥草能通过阻止HSV-1入侵及抑制病毒DNA复制,杀灭病毒,同时对耐药毒株也表现出较好的抑制作用[39]。费惠英等[40]利用更昔洛韦联合益气解毒冲剂治疗 HSK可显著降低体内炎性因子水平,提高患者细胞免疫功能,复发率低。中草药能够抑制HSV-1,调节机体免疫力,降低复发率,但中药调节免疫功能机制较复杂,仍需大量研究为临床实践提供依据。郑嘉琦等[41]采用ACV滴眼并联合秦皮、紫草、野菊花等中药熏蒸处理,能够有效清除家兔眼内HSV-1,但CD4+T淋巴细胞表达未显著升高,可能有加重免疫损伤的风险。
HSV-1原发感染眼部或潜伏HSV-1被重新激活后,机体的免疫系统抑制HSV-1增殖的同时也会引起免疫损伤,因感染产生的细胞因子导致眼部新血管生成,造成HSK,严重者可引起失明。潜伏期的HSV-1在神经细胞中处于休眠状态,可以逃避免疫系统,不易被发现与根除。HSK因HSV-1的潜伏与复发,反复发作恶化,严重危害视力。同时,神经节内潜伏感染的 HSV-1 在特定条件下被重新激活,沿神经纤维逆行进入中枢神经系统还可能引起单纯疱疹病毒性脑炎,并与阿尔茨海默症发生密切相关[42]。
HSV目前尚无疫苗可防治,临床上需要全面有效的抗病毒药物。传统核苷类似物类药物虽具有较好的抗病毒性,但由于HSV-1的耐药性及其肾毒性而显现出一定的临床局限性。HSV-1入侵细胞是造成感染的首要环节,结合HSV-1表面的糖蛋白或封闭靶细胞受体均可有效阻止其进入细胞,达到抗病毒的目的,安全性较高。但这两种方法也都面临着无法清除细胞内HSV-1的困境。另一方面,HSV-1感染可诱发角膜新血管生成,引起角膜炎症。利用miRNA、酪氨酸激酶抑制剂以及可溶性配体及受体等干扰相关信号通路,可以达到预防新血管生成的目的。但抑制HSK患者新血管生成主要应用于发病早期,对已生成新血管的疾病晚期患者治疗效果并不明显。完全去除新生血管的方法至今尚未见报道[18]。除此之外,鱼腥草等中草药也在HSK的治疗中表现出显著效果。目前,临床使用的抗疱疹药物不能根除HSV-1,易复发的问题不能得到根本解决,由于抗病毒药物大量使用而产生的HSV-1耐药性仍然是HSK治疗中的难题。联合用药或可成为有效控制HSK的方法,在发病早期同时联合采用多途径抗病毒治疗及抗VEGF治疗,在消除炎症的同时抑制新血管生成,避免视力损伤。中西医联合疗法亦是较佳的治疗方案[43]。中医调节机体免疫功能结合西医有效清除病毒,达到缩短病程,缓解症状,降低复发率,减轻后遗症的作用,不良反应率低,但其免疫机制复杂,仍需大量的临床研究。HSK治疗的研究都致力于开发或可以抗病毒或可抑制机体免疫损伤的治疗方法。希望在不久的将来能够研发出在阻断传播、抑制复发和减轻免疫损伤各个不同的发病阶段均能有效根除HSV-1的治疗药物与方法。