水痘－带状疱疹病毒研究进展

高睿迪 杨慧兰 刘仲荣 樊建勇

·综述·

水痘－带状疱疹病毒研究进展

高睿迪 杨慧兰 刘仲荣 樊建勇

水痘－带状疱疹病毒(VZV)可引起水痘及带状疱疹,幼年及老年较常见,目前对其分子机制、免疫机制以及疫苗研发的研究居多。本文针对近年来VZV致病情况、免疫机制及疫苗的相关研究作一综述。

水痘－带状疱疹病毒； 水痘； 带状疱疹； 免疫

近年来带状疱疹发病率逐渐增高,部分患者在抗病毒治疗的同时可能发生严重并发症,复发性带状疱疹病例频繁报道,1这些都与人类未能充分认识带状疱疹的致病机制及免疫特点有关,为设计更有效的抗病毒方案,指导疫苗研发,现对水痘－带状疱疹病毒(VZV)致病机制、免疫特点等进行综述。

1 水痘－带状疱疹病毒的微观生物学

水痘－带状疱疹病毒(varicella－zoster virus, VZV),为水痘、带状疱疹的病原体,目前认为属3型人类疱疹病毒(HHV3),是一种直径150～200 nm的DNA病毒,中央为双链DNA,表面为对称的20面体,外面附一层包膜,具有亲皮肤和神经的特性。VZV基因组中包含70多种开放读码框(open reading frame, ORF),编码不同蛋白质,目前对包膜糖蛋白gE(分子质量最大,在包膜上含量最高)研究较为深入,gE由ORF68编码,介导病毒的细胞黏附、穿入、融合及病毒在细胞间的传导,包含与中和相关的表位,是制备病毒亚单位疫苗和DNA疫苗的主要候选抗原。2VZV核酸DNA包含71个基因,约编码67种蛋白质,按IE、E、L依次进行表达。病毒侵入后首先转录IE基因,编码主要的病毒转录因子；E基因的表达,提供病毒基因组复制的绝大部分必要配件；DNA合成后,L基因开始编码,表达主要病毒颗粒的结构蛋白及糖蛋白。病毒在潜伏状态时只表达IE、E和ORF63及0RF62蛋白,L基因不表达,此时,病毒低水平复制,受到机体免疫系统控制。3

2 VZV的致病情况

2.1 带状疱疹的临床现状 VZV在初次感染或隐性感染后,会潜伏于脊髓后根神经节中,受刺激再次激活引起带状疱疹。随着糖皮质激素及免疫调节类药物的使用,带状疱疹的发生率逐年升高,并趋于年轻化,日本一项调查显示,1998－2008年日本国内平均带状疱疹发病率为4.15/(1000人·年),逐年升高。4在美国,约90%成人对带状疱疹易感,约30%的人一生中至少会患1次带状疱疹,5由此产生的医疗负担也不容忽视,美国每年约有100万带状疱疹新发病例,其中5～6万患者需要住院治疗。6

带状疱疹属于不完全免疫,正常人仅有4%复发率,7但对于免疫功能异常的患者(红斑狼疮、癌症、移植术后使用免疫抑制剂的患者),复发率会增高。移植术后患者固体器官带状疱疹的总发病率为8.6%,其中肝移植5.7%,肾移植7.4%、肺移植15.1%,心脏移植16.8%。8红斑狼疮患者带状疱疹总发病率为4.45%,年发病率6.4/(1000人·年)。9

2.2 VZV的潜伏与复发 疱疹病毒可在人体内终生潜伏,外因影响下再次发作。VZV可以沿着人类神经轴(颅神经、脊神经、自主神经等)潜伏,其含量在30～3500拷贝/100 ng总神经节DNA,含量的多少与初次感染(即水痘)的严重程度明显相关。10与感染相关的潜伏基因包括21、29、62、63、66位基因,其中第63位基因是目前研究较多的基因,11其编码的即刻早期蛋白63(IE63)是在潜伏感染的人类神经节中最早检测出的VZV蛋白,随后检测出第62、66以及第4、21、29基因编码的蛋白。12

2.3 VZV的致病过程 水痘－带状疱疹病毒通过飞沫或空气传播,因此低免疫力人群(多数为儿童)可能仅因咳嗽或呼吸感染水痘。13初次感染后病毒进入皮肤的感觉神经末梢,沿着脊髓后根或三叉神经节神经纤维向中心移动,以一种持久潜伏的形式长期存在于脊神经或颅神经感觉神经节中。当人体免疫力低下或受到一些非特异性刺激(如:感冒、劳累、饮酒、患病、月经等)后,病毒再次活动,生长繁殖,导致受侵犯的神经节发炎或坏死,产生神经痛,同时再活动的病毒从一个或数个相邻的神经节沿相应的感觉神经纤维传播到皮肤,造成单侧分布的红斑基础上的簇集性水疱(即带状疱疹)。

2.4 VZV DNA的检测 由于检测方法及检测人群的不同,VZV的阳性率波动范围很大(16%～100%),且在正常个体体内也可以检测到VZV DNA。13带状疱疹后遗神经痛(PHN)患者体内存在VZV DNA的阳性表达,推测有较高水平的VZV存在于PHN患者的神经节中,且会不断的渗入外周血单个核细胞内。14VZV DNA不仅存在于血液、疱液中,在患者的分泌液中也存在,在疾病早期,患者唾液中VZV DNA载量可能与疼痛程度有重要联系。15Quinlivana等持续随访带状疱疹患者,发现在带状疱疹急性期后的第6个月,仍能在绝大多数患者的全血中检测出VZV DNA,且含量高低与神经症状恢复的时间长短有一定的相关性。16

2.5 VZV感染后并发症 VZV初次感染(即水痘),并发症较少,最严重的可出现病毒性脑膜炎,但发生率极低。当病毒潜伏复发造成带状疱疹后,可出现PHN、病毒性血管病变、病毒性脊髓病变、病毒性视网膜坏死等。其中以PHN最为常见,60岁以上的带状疱疹患者约40%皮疹痊愈后会出现PHN。17PHN的病因及病理尚不十分清楚,可能因细胞及组织的破坏造成了受累神经节瘢痕的形成,破坏传入神经纤维,尤其是C型伤害感受器。18也有学者在PHN患者血液中检测到VZV DNA以及病毒蛋白,一些PHN患者使用抗病毒治疗可以取得一定效果,19所以PHN也有可能是由于病毒造成轻度的神经炎,从而引起神经损害。其他的并发症如血管病变、脊髓病变、视网膜坏死等发生率较低,且特异性不高。

3 VZV免疫机制研究进展

3.1 T细胞亚群 感染VZV后,丙种球蛋白缺乏症的患儿仅表现出单纯的水痘；而T细胞缺乏的患儿则合并严重并发症,表明T细胞免疫在机体对抗VZV初次感染及再活化过程中发挥重要作用。20在人淋巴组织重建联合免疫缺陷小鼠模型(SCID－hu mouse model)中,VZV对于人类CD4＋及CD8＋T细胞有嗜淋巴细胞特性,其致病机制与其他嗜淋巴及嗜神经性的疱疹病毒类似。21研究发现T细胞能识别多种蛋白(糖蛋白、病毒粒子的调节蛋白、结构蛋白以及病毒复制所需的非结构蛋白),且在VZV初次感染或疫苗接种后的数十年仍能持续存在。22在艾滋病患者中,VZV是在CD4＋T细胞下降后首发的机会性感染。23

T细胞数量和功能发生异常时,可使机体感染病毒的机会增加。曾有许多学者对带状疱疹患者进行了外周血T细胞亚群的检测,结果显示,CD4＋、CD3＋T细胞显著降低,CD8＋T细胞有升高趋势,CD4/CD8比值下降,CD4＋T细胞改变早于CD3＋T细胞和CD8＋T细胞,推测CD4＋T细胞功能受抑制是长期潜伏于神经后根的VZV再活化的主要原因,24同时CD4＋T细胞表面CD28表达率也显著降低,说明带状疱疹患者不仅存在CD4＋T细胞数量进行性减少,还存在活化功能障碍。25

3.2 细胞因子变化 由于VZV有许多ORF,分别编码不同的病毒蛋白,在发病过程中发挥着不同的作用,因此评估VZV蛋白的特异性细胞免疫比较困难。故目前多数研究通过测定特异性免疫细胞及细胞因子的含量,间接推测患者机体的细胞免疫水平。这些细胞因子包括:IL－2、IL－10、TNF、P物质等,同时许多研究也涉及到了基因表达方面,如对Toll样受体2、4 mRNA的研究。

3.2.1 辅助性T细胞 在体外用VZV抗原刺激患者T细胞,可引起多种细胞因子的产生(包括IL－2、IFN－γ、TNF－α、IL－10、IL－12、IL－14、IL－5等),其含量的高低与Th1、Th2反应一致。26患者血清IL－2水平在急性期明显降低,IL－10升高,两种细胞因子呈负相关,IL－2/IL－10比值倒置,说明以Th2型细胞占优势状态,细胞免疫受抑制,机体抗病毒能力减弱,VZV在靶细胞内大量复制、繁殖,引起带状疱疹。恢复期,血清IL－2水平逐渐升高,IL－10水平下降,机体抗病毒能力逐渐恢复。27

3.2.2 IL－2及IFN－γ T细胞识别病毒抗原后,特异性释放lL－2与IFN－γ等细胞因子,使T细胞进入激活状态,以利病毒的清除,带状疱疹患者血清中IFN－γ水平与正常人相比差异无显著性,而与自身水疱中IFN－γ水平相比,水平降低,提示血清中IFN－γ可能不断进入局部组织。28

3.2.3 c－FLIP c－FLIP(Cellular FLICE－inhibitoryprotein)是含有死亡效应结构域的凋亡抑制蛋白,可以抑制Caspase－8的结合,阻断Fas或TRA IL介导的凋亡信号转导,促进细胞增殖,与T、B细胞的早期活化和活化后凋亡密切相关。29凋亡抑制蛋白c－FLIP在急性期带状疱疹患者外周血T细胞内低表达,恢复期则高表达,且与T细胞数量明显正相关,表明其可能参与带状疱疹患者T细胞的增殖,在带状疱疹发生、发展中发挥一定的作用；c－FLIP在伴有恶性肿瘤的带状疱疹患者中表达更低,T细胞减少,机体清除VZV能力下降,故此类患者皮损往往泛发全身,病程长,疼痛重,并且易留有后遗神经痛。27

研究发现在造血干细胞移植术后,VZV细胞免疫被抑制,静脉注射γ球蛋白后VZV抗体维持原水平,但在这种情况下依然会发生带状疱疹,24推测体液免疫在机体抵抗病毒的过程中并不起重要作用。30

4 水痘、带状疱疹疫苗的研究进展

自水痘疫苗研发上市以来,水痘总发病率约降低了85%,中重度水痘的发病率降低了95%～100%,31,32但带状疱疹的患病率并未明显下降,故后续研究一直致力于带状疱疹疫苗的研发。2006年美国FDA批准了在60岁以上VZV血清反应阳性的人群中应用带状疱疹疫苗,结果显示,带状疱疹患病率降低51.3%,PHN患病率降低66.5%,未见明显的不良反应。312010年对于VARIVAX(2003年于欧洲获准上市的带状疱疹减毒活疫苗)的5年跟踪性研究也证实了疫苗的安全性及有效性。33虽然对于疫苗的研究不断发展,但目前还没有被批准用于免疫缺陷个体,全球每年仍有近50万的带状疱疹病例,且其中大约20万会发展成PHN、中风、视力缺失、脊髓病变等。

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(收稿:2013－04－11 修回:2013－08－13)

Advances in Varicella－zoster virus

GAO Rui-di,YANGHui-lan,LIU Zhong-rong,et al.Department ofDermatology,General Hospital ofGuangzhou Military Command,Guangzhou,510010

Varicella and herpes zoster were caused by varicella－zoster virus(VZV),which usually occurred in childhood and elddly.Recently many researches have focused on themolecularmechanism,immunemechanism and vaccine developmentof VZV.In this paperwe summarize the nosogenesis,immunologicalmechanisms and vaccine developmentof VZV.

varicella－zoster virus；varicella；herpes zoster；immunity

国家自然科学基金(编号:81171511)

广州军区广州总医院皮肤科,广东广州,510010