淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒研究进展

李晓慧 ， 刘紫嫣 ， 王 迪 ， 姬洪卫 ， 彭彦淳 ， 张 力 ， 魏 峰

(1. 吉林农业大学生命科学学院 ， 吉林 长春 130118 ； 2. 军事医学研究院军事兽医研究所 ， 吉林 长春 130122)

淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒(Lymphatic choriomeningitis virus，LCMV)属沙粒病毒科(Arenaviridae)哺乳动物沙粒病毒属(Mammarenavirus，MARV)， MARV除1956年在牙买加果蝠发现的塔卡里伯病毒，其余病毒种以啮齿动物为自然宿主，10余个种引起人类的脑膜炎及致命的病毒性出血热等疾病[1]。LCMV是Armstrong和Lille于1933年发现，为沙粒病毒科最早发现的病毒[2]。到20世纪60年代，先后发现几种与LCMV生化特征、形态学相似的病毒，它们在电镜下极似沙粒，由此命名为沙粒病毒，建立了沙粒病毒科。沙粒病毒科在病毒学中分为两类，分别是旧世界病毒和新世界病毒，其中LCMV属于沙粒病毒科的旧世界病毒[1]。

LCMV分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型和Ⅳ型，其中Ⅰ～Ⅲ型与人类严重疾病相关，Ⅳ型仅在动物发现，Ⅰ型毒株分布广泛[3]。LCMV不同毒株致病性不同，如Armstrong53b株可导致机体急性感染，病毒一般7～10 d被宿主清除，而Clone13株可造成慢性持续性感染，宿主终身携带病毒，2个毒株仅有5个核苷酸不同[4-5]。WE株和OQ28株可使部分小鼠死亡，相反BRC株则使小鼠无感染症状[6]。同一种属病毒因基因组微小差异而引起感染巨大差别，虽然产生机理未完全阐明，但这已提供了很好的研究模型。

雌鼠可经子宫、卵巢感染胎鼠，将 LCMV垂直传播给子代，也可通过乳汁、唾液、尿液、粪便、伤口或气溶胶传染其他动物和人[1]。鼠类感染一般无明显症状，而通过非自然途径感染的小鼠则可出现病毒血症等症状[7]。

不同亚型不同株LCMV感染人临床表现不一，可以是无症状的隐性感染，感染后有 7～12 d 潜伏期；或以急性发热、头痛、肌肉痛为主要表现的类流感样；也可以呈淋巴细胞脑膜炎综合征的典型表现，如剧烈头痛、恶心呕吐、意识障碍等，严重者可出现脑膜脑炎导致死亡，通常死亡率不会超过1%[8]。孕妇感染后有增加流产、引发婴儿脑积水等危害[1,8]，器官移植患者感染严重可致死亡，人与人之间只通过母婴和器官移植传播LCMV[8-10]。LCMV感染呈世界性分布，美洲、欧洲、亚洲、非洲等地均有报道，1973年和1974年造成美国12个州181人感染[11-12]。LCMV多呈散发流行，感染无性别差异，与鼠类及其污染物接触多、生活水平低、居住条件较差的居民以及林业工作者感染概率可能较高。

LCMV引发持续性感染与其他类型急慢性感染等，和肿瘤有相似之处，LCMV本身毒力不强、便于操作保存和管理，LCMV作为模式病毒研究免疫系统对急慢性感染的病理变化[13-14]。已利用LCMV阐释并完善了诸如T细胞记忆、CD8+T细胞耗竭、T细胞介导的细胞毒作用、主要组织相容性复合体(MHC)限制性、免疫耐受等方面的基础理论，为现代免疫学的发展起到举足轻重的作用[14-16]。

近年研究表明，LCMV可感染人和大多数啮齿类动物，且犬、猴、鸡、马、兔、猫科类动物也可感染[17]。Morita等[18]发现，在吉林省、河北省、四川省、重庆市、海南省野生家鼠有LCMV感染。2015年王吉等[19]发现，浙江省啮齿类动物LCMV抗体阳性率为6.3%。2018年和2019年，李爽等[20]、张力等[21-22]发现蜱可携带与人类严重疾病相关的Ⅰ型LCMV，蜱或为LCMV传播媒介；利用间接 ELISA法检测呼伦贝尔市牛羊血清，阳性率分别为2.56%和4.52%，RT-qPCR方法检测阳性率分别为21.0%和19.9%，表明牛羊在近期感染LCMV，且存在持续性感染。

目前，我国关于LCMV的发生及流行研究较少，本文通过检索中外文献就LCMV的结构特征、致病机制、免疫机制进行综述，为LCMV的进一步研究提供理论依据。

1 结构特征

LCMV大小为40～200 nm，是带有包膜的单股负链双义RNA病毒(病毒结构和基因组结构见图1、图2)。LCMV基因组含有S和L两个节段，摩尔比为2∶1， 每个节段以相反方向合成2个多肽链[1]。S段长3 375 bp，编码糖蛋白前体(GPC蛋白)和核衣壳蛋白(NP蛋白)；L段长7 235～7 241 bp，编码RNA依赖性RNA聚合酶(L蛋白)和小锌指蛋白(Z蛋白)[6,20]。LCMV表面的糖蛋白由致密的脂质包膜和等间距的尖峰状结构构成，糖蛋白及其下方的Z蛋白与NP蛋白一起在病毒表面形成二维晶格结构[1]。糖蛋白由GP1和GP2两个亚基组成，GP1为附着蛋白，介导病毒与宿主细胞表面受体的相互作用，GP2是将GP1锚定到病毒表面的跨膜蛋白，GP1/GP2同源三聚体形成了病毒的尖刺[1]。NP蛋白包裹病毒基因组RNA与L蛋白一起形成病毒核糖核蛋白(vRNP)，指导病毒RNA的复制和转录[23]。L蛋白在感染细胞中的表达水平很低，N-末端的196个残基(NL1)区域能够结合和切割RNA，是mRNA转录所必需的RNA内切酶[24]。Z蛋白指导感染性病毒子代包装成出芽颗粒[23]。但目前对LCMV相关蛋白的报道并不多，因此，深入了解LCMV结构蛋白及其在病毒复制中与宿主的相互作用，将为揭示LCMV的致病机制提供基础。

图1 LCMV结构[1]

图2 LCMV基因组结构[2]

2 致病机制

LCMV表面的包膜糖蛋白通过识别α-DG(alpha-Dystroglycan)受体侵入细胞，Dystroglycan编码基因序列高度保守，在大多数发育中和成人组织中表达，致使感染LCMV的宿主范围广泛[25]。LCMV感染后可通过细胞间接触在宿主体内传播，逃离免疫系统和中和抗体控制。研究最多的是MX株，利用肌动蛋白将病毒推向邻近的细胞、以隧穿纳米管传播、在连接2个细胞的不同突起的膜表面传播，但MX株感染的细胞比未感染的细胞或不同株LCMV感染的细胞迁移速度更快[26]。2017年Iwasaki等[27]发现，人源浆细胞样树突状细胞(pDC)可通过接触感染LCMV的细胞而感染，而对游离的LCMV有抵抗性。以往研究认为，LCMV主要通过3种途径感染宿主，一是以雾化的形式进入机体并在肺中复制，然后通过血液到达脑膜、脉络膜丛和室管膜内膜并产生脑膜炎等炎症反应；二是通过胎盘感染胎儿，LCMV对胎儿大脑有强烈的趋向性并诱导其发生多种病理改变，包括婴儿脑积水、小头畸形等[8]；三是器官移植感染，因患者术后长期、大量使用免疫抑制药物抑制了抗病毒能力，同时造成CD8+T细胞耗竭进而感染全身，严重者导致死亡[10]。2018年Trapecar等[28]发现，LCMV也可通过黏膜传播，如直肠感染，经淋巴细胞循环感染B细胞并在脾脏内传播进而感染全身，但是否还有其他黏膜传播途径还需进一步研究和验证。综上表明，LCMV可通过多种途径感染宿主，并以细胞接触方式在宿主体内传播从而逃离机体控制加速感染，进而深入了解LCMV在宿主体内传播及发病机制，可有效防止LCMV对机体的伤害。

3 免疫机制

LCMV自发现以来已经为病毒学和免疫学的发展做出了突出贡献，而近几年对LCMV与免疫系统相互作用的深入研究也为抗病毒药物研发及疫苗接种的保护性免疫提供了依据。在LCMV急性感染期间，感染人群中存在LCMV特异性CD8+T细胞和CD4+T细胞，且CD8+T细胞的整体反应似乎随着疾病严重程度的增加而增强，而病毒特异性CD4+T细胞被分化为Tfh细胞(滤泡辅助T细胞)或Th1细胞[29-30]。2015年Hale等[31]发现，带有CXCR5+独特表型的记忆CD4+T细胞亚群可使Tfh细胞具有潜在的特异性记忆功能，记忆Tfh细胞在被激活时仍具有特异性效应的能力，并为B细胞反应提供帮助。2016年，Kim等[32]发现LCMV感染期间过表达的Bcl-2家族抗凋亡成员Mcl-1对CD8+T细胞的凋亡或增殖影响最小，并以损害中央记忆CD8+T细胞为代价促进效应记忆CD8+T细胞的发育。2019年Son等[33]发现CD8+T细胞可通过外源获取CD80分子调节急性LCMV感染的记忆免疫应答。

慢性感染期间，病毒利用负性免疫调节因子抑制抗病毒CD4+T细胞和CD8+T细胞应答。2015年，Clouthier等[34]整理总结了肿瘤坏死因子受体(TNFR)超家族成员在LCMV的慢性持续性感染中发挥的作用，OX40、GITR和4-1BB通过其配体少量的瞬时表达以及4-1BB信号通路的脱敏，控制LCMV感染，CD70在淋巴细胞上的持续表达会导致Th1细胞过度反应，γ 干扰素和 β 肿瘤坏死因子大量产生等。2018年，Labudová等[35]发现LCMV感染会促进角蛋白1的表达，角蛋白1通过与NP蛋白相互作用促进病毒在细胞间传播，同时也影响LCMV在上皮细胞的细胞间传递，因此角蛋白1的表达对LCMV的感染有着重要意义。2019年，Zander等[36]发现表达趋化因子受体1抗体(CX3CE1)的CD8+T细胞亚群具有强大的细胞溶解功能，是控制病毒所必需的，而CD4+T细胞调节CD8+T细胞的分化，同时CD4+T细胞的完全缺乏会导致LCMV的终生感染，并伴有CD8+T细胞衰竭和抗体应答受损[37-39]。上述研究表明，Mcl-1和记忆Tfh细胞可加强LCMV感染时机体的自我保护，而深入了解肿瘤坏死因子受体超家族成员、角蛋白1与LCMV的相互作用关系则为有效的抗病毒药物研发提供参考。

4 展望

目前，虽然对LCMV结构蛋白、发病机制、免疫机制有了一定认识，但部分机制尚不明确，特别是在LCMV的感染、病毒与宿主相互作用、如何以细胞接触方式在宿主体内传播并引发疾病等基础研究较少,这严重限制了人们对LCMV的认识。因此，揭示LCMV致病机制和相关作用途径，深入了解肿瘤坏死因子受体超家族成员、角蛋白1与LCMV 的相互作用关系是寻找安全有效抗病毒治疗靶点的有力依据，同时目前还未见LCMV疫苗产品上市，Mcl-1和记忆Tfh细胞对机体的保护也为疫苗接种的保护性免疫提供方向和参考，而加快疫苗研发则对LCMV防控有重要意义。