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人乳頭瘤病毒感染與機(jī)體固有免疫反應(yīng)

2015-03-20 10:08白娟喬建軍方紅
關(guān)鍵詞:衣殼危型乳頭

白娟 喬建軍 方紅

人乳頭瘤病毒感染與機(jī)體固有免疫反應(yīng)

白娟 喬建軍 方紅

人乳頭瘤病毒可引起多種疾病,如尋常疣、扁平疣、尖銳濕疣、鮑恩樣丘疹病、宮頸癌等。人乳頭瘤病毒可以有效地逃逸固有免疫識(shí)別,其可能原因包括嗜上皮性、非溶解性復(fù)制、高免疫原性的衣殼蛋白在免疫活躍的復(fù)層鱗狀上皮基底層呈低水平表達(dá)等。人乳頭瘤病毒的致癌性以及所致疾病的臨床高發(fā)病率受到人們的廣泛關(guān)注。機(jī)體對(duì)抗人乳頭瘤病毒的固有免疫已成為研究熱點(diǎn)。概述多種皮膚免疫細(xì)胞,如角質(zhì)形成細(xì)胞、樹突細(xì)胞、朗格漢斯細(xì)胞、漿細(xì)胞樣樹突細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和恒定型自然殺傷T細(xì)胞對(duì)人乳頭瘤病毒固有免疫反應(yīng)的相關(guān)研究。

人乳頭瘤病毒;免疫學(xué);逃逸反應(yīng);角蛋白細(xì)胞;樹突細(xì)胞;郎格爾漢斯細(xì)胞;Toll樣受體

1 概述

人乳頭瘤病毒(HPV)是一類無包膜的雙鏈DNA病毒。目前從臨床皮損中已分離出至少180種基因型[1]。根據(jù)主要衣殼蛋白L1的DNA序列分為α、β、γ、μ、ν5 個(gè)屬。根據(jù)潛在致癌性的不同再分為低危型(良性皮損)和高危型(癌前或惡性皮損)。兩種分類間無明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系,但相同種屬的病毒有類似的生物學(xué)或病理學(xué)特性。α屬包括低危型如α4(HPV2、27、57),α10(HPV6、11、13、44、74);高危型如 α7(HPV18、39、45、59、68、70),α9(HPV16、31、33、35、52、58、67)。β 屬通常與疣狀表皮發(fā)育不良和免疫缺陷個(gè)體的皮損相關(guān)。γ和μ屬多引起良性皮損。HPV的基因由3個(gè)區(qū)組成:早期區(qū)(E)編碼6種非結(jié)構(gòu)蛋白,為E1~ 2、E4~7;晚期區(qū)(L)編碼2個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白,為主要衣殼蛋白(L1)和次要衣殼蛋白(L2);以及不編碼的上游調(diào)節(jié)區(qū)(URR)。E1、E2、E4和E5蛋白是病毒DNA復(fù)制所需要的。E2編碼的蛋白除在病毒復(fù)制中發(fā)揮輔助作用外,還在病毒早期基因轉(zhuǎn)錄水平發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,是病毒基因表達(dá)的負(fù)性調(diào)節(jié)因子。高危型HPV E6和E7蛋白為致癌蛋白。E6蛋白與p53結(jié)合并使之泛素化,從而破壞了細(xì)胞凋亡機(jī)制;E7蛋白結(jié)合未磷酸化的視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白,跨越細(xì)胞循環(huán)的G1/S檢測(cè)點(diǎn)。E6和E7蛋白共同作用使感染細(xì)胞發(fā)生改變并永生化。而低危型HPV相應(yīng)的蛋白無此功能。L1和L2蛋白是構(gòu)成HPV病毒粒子和病毒樣粒子所必需的[1-2]。

HPV對(duì)皮膚及黏膜上皮細(xì)胞有高度親嗜性。病毒首先感染與基底膜毗鄰的未分化有增殖能力的基底層角質(zhì)形成細(xì)胞(KC)。病毒感染和增殖完全依賴于KC的分化和表達(dá)。病毒感染細(xì)胞到病毒釋放大約需要3周,這與基底KC向上遷移通過表皮并完全分化和脫屑所需的時(shí)間較一致。病毒基因高水平表達(dá)病毒蛋白產(chǎn)物和病毒聚集通常出現(xiàn)于棘細(xì)胞上層以及顆粒層[1-2]。

HPV感染可以引起多種疾病,包括尋常疣、跖疣、扁平疣、疣狀表皮發(fā)育不良、尖銳濕疣、鮑恩樣丘疹病以及非特異性表皮內(nèi)新生物等。致癌HPV感染還可引起宮頸癌、外陰和陰道腫瘤、鮑恩病、肛門癌、陰莖癌、頭頸癌、喉乳頭瘤、結(jié)膜乳頭狀瘤和復(fù)發(fā)性乳頭瘤等[3]。

2 HPV的免疫逃逸機(jī)制

HPV病毒感染至皮損出現(xiàn)的時(shí)間變化很大,從幾周到幾個(gè)月不等,提示HPV可能有效地逃逸宿主的免疫系統(tǒng)。

HPV的表達(dá)和復(fù)制局限于鱗狀上皮細(xì)胞,不感染抗原提呈細(xì)胞。而且,HPV感染、復(fù)制和裝配不引起KC溶解和病理性死亡,病毒粒子從皮膚脫落而非釋放,使其遠(yuǎn)離宿主免疫監(jiān)視,抗原提呈細(xì)胞沒有機(jī)會(huì)吞噬病毒。分化的KC發(fā)生凋亡,因此,負(fù)載病毒的KC死于“自然原因”。這樣,HPV感染并不引起炎癥,抗原提呈細(xì)胞活化和遷移至局部所需的促炎癥因子幾乎沒有或很少產(chǎn)生,導(dǎo)致沒有明顯的“危險(xiǎn)信號(hào)”向免疫細(xì)胞警報(bào)病毒的存在,宿主可以長(zhǎng)期保持對(duì)病原體未知的狀態(tài),這可能是導(dǎo)致慢性持續(xù)感染的主要原因[1-3]。

另一個(gè)逃逸機(jī)制是病毒基因表達(dá)的嚴(yán)格控制。由于HPV E6、E7蛋白和高免疫原性的病毒粒子僅在表皮棘細(xì)胞上層及顆粒層呈高表達(dá),而在免疫活躍的復(fù)層鱗狀上皮基底層呈低水平表達(dá),使得朗格漢斯細(xì)胞(LC)無法充分活化[4]。另外,HPV可以減少和推遲衣殼蛋白的表達(dá),可能是由于不同種屬中同一氨基酸的偏好密碼子不同。HPV優(yōu)先利用的密碼子哺乳動(dòng)物很少使用,故在基底上皮細(xì)胞中HPV的衣殼蛋白由于相一致的tRNA的可用性受限而表達(dá)減少[5]。

總之,HPV的嗜上皮性、非溶解性復(fù)制、嚴(yán)格的程序性表達(dá)以及密碼子的優(yōu)先選擇使感染的皮膚或黏膜局部免疫細(xì)胞無反應(yīng)性,有效地逃逸宿主固有免疫反應(yīng),延遲適應(yīng)性免疫細(xì)胞的活化。

3 HPV與固有免疫反應(yīng)

HPV感染的早期階段,宿主固有免疫反應(yīng)成為防御感染的第一道防線。KC、樹突細(xì)胞(DC)、LC、漿細(xì)胞樣DC、自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)和恒定型自然殺傷T細(xì)胞(iNKT細(xì)胞)等參與了固有免疫反應(yīng)[5-8]。

3.1 KC:具有免疫功能,但不是經(jīng)典的免疫細(xì)胞??勺鳛榉菍I(yè)的抗原提呈細(xì)胞發(fā)揮作用,提呈MHCⅠ類分子相關(guān)肽,并適量表達(dá)MHCⅡ。KC還能分泌促炎癥細(xì)胞因子和趨化因子,并誘導(dǎo)Th1和Th2型細(xì)胞因子的表達(dá),誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞活化成為功能性的細(xì)胞因子分泌細(xì)胞,使CD8+記憶性T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為細(xì)胞毒狀態(tài)[9]。

女性陰道上皮細(xì)胞表達(dá)多種Toll樣受體(TLR),分布于細(xì)胞表面(TLR 1~2、4~6)或位于核內(nèi)體(TLR3和TLR9),可以幫助KC成為對(duì)抗病原微生物的第一效應(yīng)器。通過雙鏈RNA激發(fā)TLR3誘導(dǎo)TLR7表達(dá),活化干擾素反應(yīng)基因,產(chǎn)生Ⅰ型干擾素[1,3]。

HPV感染可以改變KC的細(xì)胞因子水平,導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生炎癥反應(yīng)的能力下降。HPV感染組織的微環(huán)境中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1和β2、基質(zhì)金屬蛋白酶2和9、白細(xì)胞介素(IL)17和10上調(diào);E鈣黏素、干擾素調(diào)節(jié)因子-1和3、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白3(CCL20),TLR9 表達(dá)減少[7]。

E鈣黏素為Ⅰ型經(jīng)典鈣黏蛋白,通常表達(dá)于KC和LC表面,并介導(dǎo)二者間的黏附,使LC停留在表皮。HPVα4、α7、α9和 γ、μ 屬感染引起 KC 中 E 鈣黏素表達(dá)減少,限制了KC和LC的黏附,使表皮中的LC減少[4]。研究顯示,HPV16 E6表達(dá)的細(xì)胞中DNA甲基轉(zhuǎn)移酶活性增加,E鈣黏素的轉(zhuǎn)錄受到抑制,細(xì)胞表面E鈣黏素表達(dá)減少。使用DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑可恢復(fù)E鈣黏素的轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞表面的蛋白水平[10]。

CCL20是最有效的趨化因子,誘導(dǎo)未成熟LC浸潤(rùn)到鱗狀上皮。體外實(shí)驗(yàn)顯示,HPV16 E6和E7蛋白使感染的KC分泌CCL20減少。Nakayama等[11]研究顯示,非炎癥性疣體皮損中CCL20表達(dá)水平下調(diào),炎癥性疣體的KC中CCL20上調(diào),并隨后募集不同的DC亞型和細(xì)胞毒T細(xì)胞,以利疣體清除。

3.2 DC和LC:LC是表皮內(nèi)唯一的CD207+專職抗原提呈細(xì)胞,是啟動(dòng)適應(yīng)性免疫對(duì)抗感染的重要哨兵[8]。病毒衣殼攝入是DC常見的活化信號(hào),但有證據(jù)表明,LC不能像真皮DC一樣通過攝取HPV衣殼而活化,從而導(dǎo)致LC的遷移和成熟受到抑制[4]。另外,HPV衣殼蛋白直接抑制LC抗原提呈,導(dǎo)致LC活化延遲,無法針對(duì)衣殼蛋白產(chǎn)生充分的免疫反應(yīng)[6]。HPV調(diào)節(jié)宿主抗原提呈細(xì)胞的黏附和遷移。E6和E7蛋白下調(diào)E鈣黏素和CCL20,干擾了KC與LC黏附以及未成熟LC浸潤(rùn)到表皮。低?;蚋呶P虷PV感染后(除了β型),感染部位LC的數(shù)量顯著減少,這可能是HPV持續(xù)存在的一個(gè)重要因素。此外,有證據(jù)支持HPV感染皮損中剩余的LC對(duì)于皮膚中效應(yīng)記憶T細(xì)胞的活化有缺陷[12]。

3.3 漿細(xì)胞樣DC:漿細(xì)胞樣DC通過產(chǎn)生Ⅰ型干擾素(IFN-α、β)參與抗病毒固有免疫反應(yīng),并可建立固有和適應(yīng)性免疫間的橋梁。高危型HPV相關(guān)的上皮內(nèi)瘤變皮損中,漿細(xì)胞樣DC浸潤(rùn)表皮和真皮全層,且數(shù)量較健康人顯著增加[13]。體外研究表明,HPV16病毒樣粒子可誘導(dǎo)漿細(xì)胞樣DC分泌IFN-α、IL-16以及腫瘤壞死因子 α 和IL-8[14]。

免疫調(diào)節(jié)劑咪喹莫特的作用是通過增加促炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)來誘導(dǎo)局部炎癥反應(yīng)。這些炎癥因子可能隨后刺激局部pDC行使效應(yīng),在控制HPV感染中起著重要作用[3]。

3.4 NK細(xì)胞:NK細(xì)胞表達(dá)IFN-γ,顆粒酶和穿孔素。其活化依賴于Ⅰ型IFN和促炎癥細(xì)胞因子,例如IL-12和IL-18?;罨螅ㄟ^顆粒酶和穿孔素發(fā)揮細(xì)胞毒性[8]。

研究顯示,高危型HPV感染的上皮內(nèi)瘤變皮損的真皮有少量NK細(xì)胞,主要位于基底層細(xì)胞周圍。真皮少量的NK細(xì)胞直接接觸感染的KC可能是控制HPV感染的一個(gè)重要因素。HPV感染后,感染部位的真皮層NK細(xì)胞數(shù)量比正常皮膚高出2倍以上,與固有免疫活化相一致,可能有助于啟動(dòng)CD8+T細(xì)胞的抗病毒感染[13]。

E7癌蛋白抑制MHCⅠ加工和處理途徑的成分TAP1和LMP2以及MHCⅠ重鏈,導(dǎo)致HPV感染的細(xì)胞表面MHCⅠ表達(dá)減少。siRNA敲除E7后恢復(fù)了HPV轉(zhuǎn)染細(xì)胞的MHCⅠ表達(dá)[8]。而且,NK細(xì)胞可能還通過其他方式對(duì)HPV缺乏反應(yīng)。NK細(xì)胞可以與抗原提呈細(xì)胞相互作用,從而獲得MHCⅡ分子,使得抗原提呈中缺乏共刺激而抑制CD4細(xì)胞[15]。

但體外研究顯示,HPV16 E7可以增強(qiáng)體外擴(kuò)增的NK細(xì)胞對(duì)宮頸癌細(xì)胞或HPV16感染細(xì)胞的細(xì)胞毒性,提示NK細(xì)胞可能用于宮頸HPV感染的免疫治療[16]。

3.5 iNKT細(xì)胞:是CD1d限制性T細(xì)胞,表達(dá)αβT細(xì)胞抗原受體,在固有免疫中可能有助于清除HPV感染。iNKT細(xì)胞通常不存在于正常表皮,但可以在一些病理狀態(tài)下(如HPV感染時(shí))浸潤(rùn)到皮膚[8]。受到刺激后,iNKT細(xì)胞快速分泌大量細(xì)胞因子,包括IFN-γ、TNF、IL-4、L-10 和 IL-3[7]。

HPV E5蛋白影響CD1d轉(zhuǎn)錄后水平。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng),HPV E5與鈣連接蛋白相互作用,CD1d的修飾被阻斷,錯(cuò)誤折疊的CD1d轉(zhuǎn)移至胞質(zhì)和細(xì)胞的蛋白酶體降解,CD1d表達(dá)減少。蛋白酶體抑制劑治療可以使CD1d表達(dá)恢復(fù)。HPV E6表達(dá)細(xì)胞的CD1d表達(dá)減少可能使HPV逃避感染早期階段的保護(hù)性免疫監(jiān)視[17]。

3.6 TLR:是一個(gè)免疫受體家族,人類表達(dá)該家族10個(gè)成員(TLR1~10),在各種免疫細(xì)胞包括巨噬細(xì)胞、DC、B細(xì)胞和特異性T細(xì)胞均有表達(dá)。TLR屬于模式識(shí)別受體,識(shí)別病原體相關(guān)分子模式并與之結(jié)合,激活固有免疫,也是病毒感染期間連接固有和適應(yīng)性免疫的橋梁。TLR不僅表達(dá)于細(xì)胞表面,而且也存在于細(xì)胞內(nèi)囊泡例如核內(nèi)體或溶酶體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)[18]。核內(nèi)體TLR在抗病毒感染,中和病毒核酸中發(fā)揮重要的作用。

人體的物理屏障受損后,HPV的病原體相關(guān)模式分子結(jié)合廣泛分布于各種免疫和非免疫細(xì)胞的宿主模式識(shí)別受體如TLR,活化下游的信號(hào)通路,將免疫反應(yīng)的多個(gè)方面聯(lián)系起來,包括DC、巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞活化,核因子κB和促分裂原活化蛋白活化,促炎細(xì)胞因子的表達(dá)和適應(yīng)性免疫的誘導(dǎo)[18]。HPV的病原體相關(guān)模式分子包括L1和L2蛋白組成的衣殼和8 kb雙鏈環(huán)形DNA基因[8]。與雙鏈DNA病毒感染相關(guān)的TLR主要為TLR9。TLR9可誘導(dǎo)促炎癥基因的表達(dá),是病毒感染誘導(dǎo)免疫反應(yīng)所必需的。

在體外,HPV16 E6和E7表達(dá)可抑制TLR9轉(zhuǎn)錄,導(dǎo)致TLR9信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路功能喪失。用TLR9配體刺激表達(dá)E6/E7的KC,CCL20和IL-8的產(chǎn)生受到抑制。有趣的是,低危型HPV的E6和E7蛋白不能下調(diào)TLR9啟動(dòng)子,表明TLR9的調(diào)節(jié)是高危型HPV 所特有的[18]。

4 結(jié)語

高危型HPV可致尖銳濕疣、多種皮膚腫瘤以及宮頸癌,后者是全世界女性高發(fā)病率和死亡率的主要原因,機(jī)體對(duì)HPV固有免疫反應(yīng)涉及上述多種免疫細(xì)胞及細(xì)胞因子。盡管其確切機(jī)制仍不十分清楚,但臨床上應(yīng)用的一些藥物包括IFN-α、咪喹莫特等,具有促進(jìn)機(jī)體固有免疫反應(yīng),治療生殖器疣取得了一定的療效。相信隨著人們對(duì)HPV感染的病理機(jī)制及機(jī)體對(duì)抗HPV的免疫反應(yīng)的進(jìn)一步深入研究,將全面揭示HPV感染局部的微環(huán)境和相關(guān)分子機(jī)制,從而開發(fā)更有效的清除病毒的新的治療方法,達(dá)到防控HPV所致各種疣及相關(guān)惡性腫瘤的目的。

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本刊法定計(jì)量單位的書寫規(guī)則

執(zhí)行GB 3100/3101/3102-1993《國(guó)際單位制及其應(yīng)用/有關(guān)量、單位和符號(hào)的一般原則/(所有部分)量和單位》的有關(guān)規(guī)定,具體執(zhí)行可參照中華醫(yī)學(xué)會(huì)雜志社編寫的《法定計(jì)量單位在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用》第3版(人民軍醫(yī)出版社2001年出版)。凡是涉及人體及動(dòng)物體內(nèi)的壓力測(cè)定,可以使用毫米汞柱(mmHg)或厘米水柱(cmH2O)為計(jì)量單位,但首次使用時(shí)應(yīng)注明mmHg或cmH2O與kPa的換算系數(shù)(1 mmHg=0.133 kPa,1 cmH2O=0.098 kPa)。一般情況下,統(tǒng)一用L(升)作為表示人體檢驗(yàn)組分濃度單位的分母,而不使用ml(毫升)、dl(分升)、mm3(立方毫米)等作分母。但當(dāng)涉及高精度測(cè)試時(shí),可以用ml、μl等作分母。在一個(gè)組合單位符號(hào)中,斜線不應(yīng)多于1條。例如:mg/kg/d;應(yīng)寫為mg/(kg·d)或mg·kg-1·d-1。時(shí)間的表示方法:作為單位修飾詞僅為數(shù)字時(shí),天(日)用“d”,小時(shí)用“h”,分鐘用“min”,秒用“s”。非單位時(shí)可用天、小時(shí)、分鐘、秒。如:在描述第×天、第×小時(shí)、第×分鐘,或每天、每小時(shí)、每分鐘等時(shí),均用漢字。表示離心加速作用時(shí),應(yīng)以重力加速度(g)的倍數(shù)形式表達(dá)。例如:6 000×g離心10 min?;蛘咴诮o出離心機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)給出離心半徑,例如:離心半徑8 cm,12 000 r/min離心10 min。

Human papillomavirus infection and host innate immune responses

Bai Juan,Qiao Jianjun,Fang Hong.Department of Dermatology,First Affiliated Hospital,Zhejiang University School of Medicine,Hangzhou 310003,China

Human papillomavirus (HPV) can cause a variety of diseases,such as verruca vulgaris,verruca plana,condyloma acuminatum,bowenoid papulosis,cervical cancer,and so on.Moreover,HPV can efficiently escape from the recognization by innate immune system,which may be attributed to epithelial tropism,non-lytic replication,and low expression of capsid protein with high immunogenicity in the basal lamina of immunoactive stratified squamous epithelium.The carcinogenicity of HPV and high incidence of HPV-related diseases have

extensive attention.The innate immunity against HPV infection has become a research hotspot.In this review,the authors summarize multiple dermal immune cells involved in the innate immunity against HPV,including keratinocytes,dendritic cells,Langerhans cells,plasmacytoid dendritic cells,natural killer cells and invariant natural killer T cells.

Human papillomavirus;Immunology;Escape reaction;Keratinocytes;Dendritic cells;Langerhans cells;Toll-like receptors

Fang Hong,Email:fanghongzy@sina.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.02.022

2010年中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)皮膚科醫(yī)師分會(huì)—復(fù)旦張江光動(dòng)力研究基金

310003杭州,浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院皮膚科

方紅,Email:fanghongzy@sina.com

本文主要縮寫:HPV:人乳頭瘤病毒,KC:角質(zhì)形成細(xì)胞,LC:朗格漢斯細(xì)胞,DC:樹突細(xì)胞,pDC:漿細(xì)胞樣樹突細(xì)胞,NK:自然殺傷細(xì)胞,iNKT:恒定型自然殺傷T細(xì)胞,TLR:Toll樣受體,IL:白細(xì)胞介素,CCL20:巨噬細(xì)胞炎癥蛋白3

2014-05-09)

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高分辨率艾滋病病毒衣殼結(jié)構(gòu)圖確定
淺識(shí)人乳頭瘤病毒
高危型人乳頭瘤病毒采用實(shí)時(shí)PCR檢驗(yàn)診斷的臨床研究
淺識(shí)人乳頭瘤病毒
我院2017年度HPV數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
皰疹病毒組裝機(jī)制被揭示
新媽媽要預(yù)防乳頭皸裂
被寶寶咬住乳頭,怎一個(gè)“痛”字了得!
200例婦女高危型HPV感染檢測(cè)結(jié)果分析
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