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1、HCV第一高变区的免疫学研究进展!堕垦皇塑堇20o9年4月第4卷第2期ChinMedBiotechnol,April2009,Vo1.4,No.2HCV第一高变区的免疫学研究进展安媛,修冰水,章金刚,邱艳HCV属黄热病毒科,感染人体后可引起机体免疫应答发生异常,导致组织损伤,形成慢性持续性感染,并能进一步发展为肝硬化甚至肝细胞肝癌.目前全世界约有1.7亿HCV感染者,约有75%左右的急性丙型肝炎患者转为慢性感染,其中10%20%慢性丙型肝炎患者发展为肝硬化,1%5%发展为肝癌llJ.丙型肝炎在治疗和预防方面具有很强的局限性,这主要是由于HCV的高度变异性,其中位于E2NS1区N端第27位氨基酸
2、的变异性最大,通常称之为第一高变区(hypervariableregion1,HVR1).研究证明HVR1中含有优势表位【2,其高度变异性也将对机体产生的针对HCV的细胞和体液免疫应答造成障碍.现本文就近年来有关HCV-HVR1的免疫学研究进展做一综述.1HVRI变异性对HCV-HVR1序列的动态研究表明,虽然此区域存在着很高的变异性,但是其氨基酸序列的变异还存在着一定的生物学限制性,这提示该限制性可能与一些未知的HVR1生物学功能相关【3,MeAllister等口】研究提示这种限制性可能与HVR1抗原主要组织相容性复合体(MHC)的限制性有关;Frasca等_4】认为其可能与T细胞受体(TC
3、R)的特异性相关;而Manzin等51研究表明其可能与其他一些HCV宿主细胞对HCV的识别相关.受同一基因型HCV感染且体液免疫功能受损者,其HVR1区的变异性要低于免疫功能正常者;而未使用IFN治疗者,其HVR1区的变异性也要低于长期应用IFN治疗者,这提示HVR1区的变异能力与机体免疫系统及药物等选择压力有关l6J.Lu等对一只接种HCV-1后导致慢性感染的黑猩猩进行跟踪观察12年后发现,在该黑猩猩体内可分离出1a,1b,2a,2b,3ala复合型共5种HCV-1亚型,而在最早期的样本中仅发现2个1a型,并且在12年间每个样本中都能检测到单一的HCV-1,但没有一个样本的序列与接种物的序列
4、相同;此外,在这12年间,HVR1也发生了不规则变异,很少有相同的核甘酸和氨基酸序列,而在最后3年中,HVR1的变异速度减慢,并且主要型别的比率增大,符合较多的病毒载量和较少的氨基酸替换这一规律,同时HVR1的序列越来越类似于1a亚型的共有序列.实验表明HCV主要可在3种不同的水平发生变异:感染初期表现为亚型间变异,急性发作期表现为隔离群问变异,慢性感染期则表现为准种间变异J.?综述?2体液免疫2.1HVRI的中和性抗原表位近年来的研究证明,HVR1是主要的中和抗原区段,含有重要的中和性抗原表位,能诱导宿主产生中和性抗体.抗病毒中和反应主要具有如下特点:中和抗体主要影响病毒复制的早期阶段,即在
5、病毒大分子合成之前发挥作用;病原体具有一种或多种不同的抗原决定簇;抗体对病毒的中和作用可以是可逆的非损伤过程,也可以是不可逆的损伤过程;即使有过量的中和抗体存在,仍可能有一小部分病毒不被中和;有时需要一些免疫调节因子(如补体,类风湿因子等)的协助,才可诱发有效的中和反应;抗体的亲和力越高,中和作用越强,病毒越难重新激活.90%以上的慢性丙型肝炎患者可以产生抗HCV-HVR1抗体,但由于HVR1高度变异,机体针对原HVR1抗原决定簇产生的中和抗体将无法对新型抗原表位进行识别和有效中和,而当宿主针对新型抗原表位产生应答时,HVR1又将继续变异,如此反复循环,最终导致持续感染】.因此,变异株不断逃避
6、抗体的快速选择,使得体液免疫在很大程度上受到限制.HVR1位点的突变可使病原体逃避宿主的免疫识别,限制抗HCV-HVR1中和抗体介导的免疫反应,造成HCV的持续感染【1.慢性HCV感染者体内HVR1的变异速率明显低于急性HCV感染者,并且在免疫功能较低的患者体内HVR1的变异率也很低,这表明在自然感染过程中HVR1的变异是由于机体免疫选择所导致而并非随机变异的结果n.国外有学者以合成肽库技术对HVR1的抗原表位进行测定后认为,可能存在2种类型的抗HCV-HVR1抗体:一种出现于感染早期,为针对HVR1N端序列而产生的株特异性抗体,它具有中和病毒的活性,与疾病自限性有关;另一种出现于慢性感染过程
7、中,为主要针对HVR1C端序列构型表位而产生的非株特异性抗体,其可能缺乏或不具有中和作用12-13.2.2体液免疫的交叉反应性2000年,SeigneurinVenin等f14j发现天然的抗HCV-HVR1抗体的株特异性并不严格,其也具有一定的交叉免基金项目:北京市自然科学基金(7082048):国家自然科学基金(30500476):国家高技术研究发展计划(863计划)(2008AA02Z434)作者单位:100850北京,军事医学科学院输血医学研究所(安媛,章金刚),基础医学研究所(修冰水):100088北京市红十字血液中心(安媛,邱艳)通讯作者:邱艳,Email::章金刚,Email:收稿
8、日期:2008-1119中国医药生物技术2009年4月第4卷第2期ChinMedBiotectmo,April2009,Vo1.4,No.2135疫反应性.抗HCV-HVR1抗体之间存在交叉免疫反应的生化基础是在HVR1中存在相对保守的氨基酸序列,意大利学者Puntoriero利用噬菌体肽库技术筛选出一些具有较高交叉免疫反应性的HVR1模拟肽,并通过对200多种HVR1模拟肽进行研究后发现,在HVR1的27个氨基酸中含有8个相对保守的氨基酸,他们又进步根据对HVR1分析得出的共有序列构建了噬菌体肽库,利用多份HCV阳性血清进行富集筛选,最终筛选出6条具有较强交叉性和相对保守序列的噬菌肽,而以这
9、些多肽免疫兔子所得的抗血清可与90%以上不同的HVR1合成肽发生交叉免疫反应.在国内,修冰水等16lJ用随机选择的27份HCV阳性血清对研究获得的12条重组HVRI肽抗原进行交叉反应性检测发现,每条重组HVR1肽抗原均可与不止一份的阳性血清发生反应,而其中4条较适合我国的交叉反应性较好的重组HVR1肽抗原,可与27份阳性血清中的25份阳性血清发生反应,交叉反应率高达92.5%.3细胞免疫即使体内有抗体产生,HCV仍可持续存在,肝脏损伤仍将呈进行性发展,这提示细胞免疫可能在病毒清除过程中发挥着至关重要的作用.有研究证实,在慢性HCV感染者体内,CD4+T细胞和CD8+T细胞的反应强度要明显低于急
10、性HCV感染后自发恢复的患者【】,提示在感染早期出现的持续性CD4+T细胞和CD8+T细胞反应在病毒清除过程中尤为重要.CD4+T细胞和CD8+T细胞是机体免疫应答中非常重要的2种不同亚型细胞H,CD4+T细胞主要为辅助性T细胞(Th),根据细胞因子分泌的不同可分为Thl和Th2细胞,而CD8+T细胞主要为细胞毒性T细胞(CTL),2种亚型细胞可通过分泌不同的细胞因子而影响免疫应答的发展方向和反应强度,在机体的细胞免疫应答中缺一不可,缺少任何一种亚型细胞都将导致机体产生不适当的免疫应答.Scotth等9研究了10例不同转归(结局为痊愈或持续感染)的丙型肝炎患者在急性感染期时体内CD4+T细胞对
11、HVR1的影响,发现2种结局的患者体内都出现了针对HVR1核心区和NS区的特异性IFNy+T细胞,并且只能在痊愈的患者体内检测到HVR1特异性CD4+T细胞.急性丙型肝炎患者体内HVR1特异性T细胞的数量要远远高于慢性丙型肝炎患者,但是与其他高变性病毒(如HIV和HBV)类似,变异后的序列常以原序列TCR拈抗剂的形式出现,突变后的HVR1可作为原HVR1的类似物,竞争性地与MHC结合,但所形成的复合物与原HVR1特异性TCR结合后,却并不能活化T细胞,从而形成拮抗作用.进一步研究表明,变异后的HVR1之所以能成为TCR拮抗剂,主要与其第399位亮氨酸(Leu)和第402位保守的疏水氨基酸有关,
12、这2个氨基酸在HVR1与MHC的稳定结合过程中具有重要作用,而诱导第399位或第402位氨基酸中的任何一个发生突变,都将导致变异后的HVR1丧失作为受体拈抗剂和激动剂的功能2刚.HCV特异性T细胞应答在病毒清除过程中具有重要作用,Cucchiarini等研究发现在HCV急性感染期,感染者体内HCV特异性CD8+T细胞免疫反应的强度和广度与病毒载量呈负相关,这提示细胞免疫对于清除HCV至关重要.事实上,在慢性HCV感染者体内,HCV特异性T细胞的功能可表现在细胞增殖,细胞毒作用以及IFN.丫,TNFa等细胞因子分泌等方面,而且在HBV感染者体内,并未检测到T细胞的功能障碍,其慢性化的比率也较低,
13、这进一步说明了病毒特异性T细胞在病毒清除过程中的重要性.CTL对彻底清除和控制病毒慢性感染具有非常重要的作用,它能识别被MHC分子呈递的病毒蛋白分子中的T细胞表位.在自限性急性感染过程中,可观察到持续而强烈的针对多个抗原表位的CTL反应【.Tsai等动态研究了HCV感染者体内HVR1的一个十肽CTL表位,结果有3例HCV感染恢复者该表位未发生变异,但在其余2例进展为慢性感染的患者体内,此HVR1表位则出现变异,变异表位可拮抗迅速出现的特异性CTL反应,其机制可能是变异表位的TCR拮抗剂作用.由此可见,HCV可在选择压力作用下发生CTL作用位点突变,并通过变异表位拮抗CTL作用,最终造成HCV的
14、持续感染.4应用与展望HCV第一高变区的免疫学研究不仅有助于深入了解HCV的致病性和病情转归,特别在HCV的检测和预防方面也具有及其深远的影响.在现有HCV诊断试剂的基础上,对献血人群进行抗HCV-HVR1抗体的检测可以提高血液筛查灵敏度,减少HCV的经血传播.目前,国际上普遍认为增加抗HCV-HVR1检测对提高HCV检测灵敏度具有重要意义,并在新一代抗HCV诊断试剂盒中加入了一段具有高交叉反应性的HVRI模拟肽,以期减少HCV的经血传播【.在国内,修冰水等也在90份可疑献血者血清中发现了4份抗HCV其他区抗体均为阴性而仅抗HCV-HVR1抗体阳性的血清,这提示在我国献血人群中展开抗HCV-H
15、VR1检测的研究将有望提高现有HCV血液筛查的灵敏度,具有潜在的应用价值.参考文献1】BainC,Parroehe只LavergneJP,eta1.MemoryT-cellmediatedimmuneresponsesspecifictoanalternativecoteproteininhepatitisCvirusiIlfection.JVirol,2004,78(19):10460.10469.22CemyA,ChisariFV.ImmunologicalaspectsofHCVinfection.Intervirology,1994,37(2):119125.33McAllisterJ,CasinoC,DavidsonEeta1.Long.terraevolutionofthehypervaria
