病毒感染与自身免疫病

关键字： 病毒感染

自身免疫是机体失去自身抗原的免疫耐受或免疫无反应性，其病因与发病机制十分复杂。已证明某些病毒感染与自身免疫病密切相关，并发现病毒与宿主细胞的某些基因或其蛋白分子之间存在着结构类似性，因而可发生交叉免疫反应性。这种分子模拟假说得到转基因动物实验的支持，它对于进一步深入研究自身免疫病的病因、发病机制以及治疗和预防具有重要意义。

自身免疫病的病因和发病机制十分复杂，至今仍不清楚。自身免疫具有遗传背景，多有家族性多发倾向，但环境因素和生活方式等的影响也有重要作用。研究表明，细胞和病毒等感染与自身免疫病的发生、发展有着密切关系。一些病毒感染可导致机体失去对自身抗原免疫耐受，因而诱发、促进或加重自身抗原免疫耐受，因而诱发、促进或加重自身免疫病[1]。

一、病毒诱发自身免疫病的证据

人们早期发现新西兰小鼠的某些种系可自发产生自身免疫病，如新西兰黑色小鼠（nzb）产生抗dna、抗红细胞抗体，可自然发生溶血性贫血或狼疮性肾炎，而新西兰白色小鼠（nzw）不会自然发生任何系统性红斑狼疮（sle）。nzb×nzm（f1）杂交小鼠可产生抗dna和其他核抗原的抗体，其症状和体征与人类sle十分类似。当这些动物持续感染多瘤病毒淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒（lcmv）时，产生的自身抗体效价更高，自身免疫病的发生更早。携带自身免疫病所需基因而在正常情况下不产生自身免疫病的new小鼠，感染多瘤病毒或lcmv或逆转录病毒后可发生自身免疫病。人类自身免疫病如多发性硬化症（ms）、胰岛素依赖性糖尿病（iddm）、强直性脊椎炎等均是多因素、高度异质性疾病，但其发生率即使在单卵双生个体中也有明显差别，这表明除遗传因素外，环境因素、生活方式也起一定作用。病毒和细胞感染以及感染后机体释放的细胞因子可打破自身反应性cd4+t细胞或cd8+t细胞的耐受状态[2，3]。流行病学调查和血清学标志已证明某些病毒和一些自身免疫病之间的相关性。例如柯萨奇b组病毒、风疹病毒与iddm相关，有时可从急性b组病毒，给小鼠接种该病毒可产生iddm，符合郭霍法则。在艾滋病及其相关综合征病人中常发现有抗核抗体，一些人出现sle症状，另一些人出现sjogrene综合征症状。在hcv感染病人中可检测到较高水平的自身抗体(ana、抗sm、抗lkm、抗gor等)[4，6]。现已知许多病毒感染可诱发自身抗体的产生（见表）。

二、病毒诱发自身免疫的机制

早在20世纪80年代就发现，一些病毒蛋白的单克隆抗体也可和宿主自身蛋白发生交叉反应，例如麻疹病毒的72×103磷蛋白和细胞54×103细胞骨架、hiv的140×103糖蛋白和角蛋白等。koprowski等发现15种不同病毒产生的单克隆抗体中约50%与宿主自身抗原有交叉反应，这些病毒包括hsv、cmv、ebv、痘苗病毒、正粘病毒、副粘病毒、沙粒病毒、黄病毒、弹状病毒、冠状病毒和人类逆转录病毒等，因此就提出分子模拟假说。该假说认为病毒与宿主细胞的基因或蛋白分子之间具有结构类似性，包括蛋白的氨基酸序列或空间构型。

计算机展示hsv、ebv、腺病毒、甲型流感病毒等的多肽，与ms患者的髓鞘碱性蛋白（mbp）特异性t细胞之间的交叉反应性，这些病毒肽能与克隆mbp特异性t细胞结合，并刺激其增殖，这意味着单一个细胞受体可被病毒肽或自身肽所活化。另一研究证明从ms病人建立的t细胞系既能和mbp反应，也能和人类呼吸道冠状病毒的229e反应。人类脑中少突胶质细胞选择表达的转醛酶与人类嗜t淋巴细胞白血病病毒-1型（htlv-1）的gag蛋白之间、谷氨脱羧酶与柯萨奇b组病毒之间存在着分子模拟，它们共同的抗原决定簇引起类似的淋巴细胞增殖反应。hosein等发现hcv核衣壳蛋白与宿主肝细胞的表位gor之间有一同源区，虽然同源性较弱，但足以抑制抗gor抗体与gor的结合反应[8]。综合资料表明，分子模拟十分常见，不限于任一特殊种类病毒。病毒诱生的免疫反应，可清除病毒，也可与具有相似抗原决定簇的自身抗体，或被多重病毒感染再激发。在病毒清除以后，虽不能检测到感染病毒，但疾病持续存在，这是一种打了就跑（hit-and-run）现象。

（一）分子模型能产生自身免疫的实验证据主要来自mbp和实验性变态反应性脑脊髓炎（eae）的动物研究。在实验中选择mbp作为宿主自身成分，计算机分析表明一些动物mbp中与致脑炎有关的8-10个氨基酸位点与多种病毒蛋白之间存在着明显的同源性，尤其是兔mbp致脑炎位点和hbv聚合酶之间。兔子被注射hbv后，出现eae组织病理学和免疫学标志，中枢神经系统血管周围有兔mbp和hbv聚合酶物特异性的淋巴细胞的浸润。另一些研究证明，柯萨奇b组病毒与心肌浆球蛋白氨基酸之间具有同源性，是该病毒导至心机病的主要机制。这些实验型有力证明，分子模拟以不仅可引起自身免疫反应，而且可引起自身免疫病。

（二）转基因小鼠　为更好理解病毒诱导自身免疫的分子机制，oldstone等建立一种大鼠胰岛素启动子（rip）-lcmv转基因模型。rip在langerhans胰岛中可使病毒基因表达，由于对自身（病毒）抗原耐受，糖尿病不会自身发生，iddm的发病率高达90%-95%。当转基因仅在β细胞中表达时，高亲和性自身反应性t细胞克隆通过阳性选择穿过胸腺，居留在外周淋巴器官，该转基因小鼠在病毒攻击后的7-12d时即发生iddm。当转基因既在β细胞又在胸腺中表达时，高亲和性抗病毒（自身）t细胞通过阴性选择被清除，到达外周的是低亲和性、无反应性t细胞。在正常情况下，这些低反应性自身反应性t细胞处于静止状态。但病毒感染或局部细胞因子的分泌，诱导产生刺激信号（如胰岛分泌inf-γ、b7.1），这些低亲和性和自身反应性t细胞被活化，诱发iddm。而低亲和性ctl克隆的活化需cd4t细胞的辅助。在高亲和性和低亲和性模式中iddm的发生均城要穿孔素和inf-γ。inf-γ基因清除小鼠因胰岛中不表达inf-γ，iddm就不会发生。

根据这些观察，可设计一些阻断病毒诱导iddm的治疗方法。一种治疗方法是口服猪胰岛素，但当胰岛素分子β链中发生1个或2个氨基酸变化时，就失去保护作用，idd发病率增高。第2种方法是设计一种肽，与参与iddm的mhc等位基因产物高亲和性结合，从而阻断iddm的发生。第3种方法是β细胞中表达腺病毒的e3转录复合物以阻止mhcⅰ类分子的表达。在胰岛中mhcⅰ类表达呈局灶性减少与ctl前体数成正相关。在胰岛周围可发现效应t细胞，而胰岛中则无此类细胞，iddm不发生。

为检查病毒和少突触胶质细胞表达蛋白之间的分子模拟是否会导致中枢神经系统自身免疫病，如脱髓鞘病，ms病等，建立一种转基因小鼠，其少突胶质细胞表达病毒的白或糖蛋白。因病毒基因整合至细胞染色体可传给子代小鼠，故表达后被视为自身抗原。经腹腔或静脉将含同一基因的病毒感染小鼠，可诱生抗病毒免疫应答（主要cd8+ctl），在10min后清除感染。活化的抗病毒（自身）t细胞（cd8+和cd4+细胞）进入中枢神经系统，并滞留在产生少突胶质细胞的髓鞘管道。少胶质细胞的活化和mhcⅰ、ⅱ类表达的增强与中枢神经系统中t细胞的发现的慢性炎症，在髓鞘中可找到活化的t细胞（cd8+和cd4+）。同一病毒或另一无关病毒的第2次感染，可加重中枢神经系统炎症，髓鞘的失去与运动神经元功能紊乱相关。失去髓鞘的中枢神经系统自身免疫病可由具有与少突胶质细胞共有表位的病毒感染而诱发。在同种或异种无关病毒的再次或多次感染后，可使病情恶化。然而仅无关病毒感染并不能引起自身免疫病。

分子模拟概念对于研究自身免疫病的病因学、发病机制以及治疗和预防具有重要意义。转基因动物证明，存在于外周的无反应性t细胞可被病毒感染后产生的ifn-γ等细胞因子活化，打破免疫耐受。这些活化t细胞因子的平衡因子，破坏局部环境中细胞因子的平衡状态，导致自身免疫病。在组织损伤开始以后，由于感染病毒交叉反应和其他自身抗原参与，发生自身催化的反应。抑制病毒复制，灭活cd8+ctl或使th1型细胞因子的产生状态转为th2型，可在动物模型中阻断自身免疫病的发生，在将来很可能用于治疗人类自身免疫病。