病毒性心肌炎自身免疫反应期发病机制的研究进展

李 覃 综述 周 欣，李玉明 审校

病毒性心肌炎自身免疫反应期发病机制的研究进展

李 覃1,2综述 周 欣2，李玉明2审校

病毒性心肌炎；发病机制；自身免疫

病毒性心肌炎(viral myocarditis，VMC)是由病毒感染引起的、以心肌细胞变性坏死和间质炎性细胞浸润及纤维渗出为病变特征的疾病，也是造成新生儿死亡及引起青壮年扩张性心肌病的主要诱因之一。迄今，已发现20余种病毒可诱发VMC，包括肠病毒、腺病毒、HIV-1、流感病毒、细小病毒、巨细胞病毒、疱疹病毒、丙型肝炎病毒等，尤以肠病毒属的柯萨奇病毒B3 型(coxsackievirus B3，CVB3)致病力最强[1]。根据病程进展，可将VMC分为三个阶段：(1)病毒复制期，此期发生心脏损伤及自身免疫被激活；(2)自身免疫反应期，包括自身免疫应答和获得性免疫应答；(3)扩张型心肌病期。其中，自身免疫反应是导致VMC的重要发病机制[2]。因此，笔者将着重对VMC自身免疫反应期的发病机制作一综述。

1 VMC对自身反应性T细胞的作用

正常情况下，机体免疫系统对外来抗原产生免疫应答，对自身组织抗原诱导免疫耐受，而诱导免疫耐受的一个重要机制就是清除潜在的自身反应性T细胞。但是，当某些能够识别自身抗原的胸腺细胞因与自身抗原肽的亲和力较低未被淘汰时，一旦机体出现炎性反应，借助相应的配受体间相互作用，自身反应性T细胞就会进入富含相关自身抗原的外周组织而被激活，启动自身免疫反应[3]。研究显示，在CVB3诱导的VMC小鼠模型中，造模3 d后病毒滴度达到峰值，而心肌损伤发生在接种后4～5 d，这表明心肌损伤与病毒的直接作用关系不大，而与病毒启动的自身免疫密切相关[4]。进一步研究发现，病毒感染后首先通过共同受体进入心肌细胞，经胞内复制表达病毒蛋白并释放病毒颗粒，然后提呈抗原，启动自身反应性T细胞，发生自身免疫应答[5]。VMC中的自身反应性T细胞可能由病毒感染诱导的新抗原或心脏自身抗原激活产生。此外，与病毒多肽有交叉反应(分子模拟)的心肌抗原也能诱导自身反应性T细胞活化，损害心肌细胞，长期积累影响心脏收缩，最终导致心脏重塑和扩张型心肌病。VMC患者由于细胞膜信号、胞内激酶、转录因子等的异常，使自身反应性T淋巴细胞持续存在，不断加重的自身免疫反应和炎性反应的恶性循环，使VMC持续恶化[6]。

目前临床上对于VMC并无特效治疗药物，多采用对症方法，控制疾病发展。因此，进一步深入研究阐明VMC发病过程中自身反应性T淋巴细胞异常活化的分子免疫机制，从自身反应性T淋巴细胞的角度认识和理解VMC的本质，有助于研制出针对特定异常T细胞、具有高度特异性的小分子药物，不仅能纠正自身反应性T细胞的异常活化，还有可能降低药物不良反应，为人类治疗该类免疫相关性疾病提供更有效的措施。

2 VMC对自身抗体的作用

自身免疫的一个重要特征就是自身抗体水平升高。抗心肌抗体(anti-myocardial antibody，AMA)是一种心脏自身抗体，可以通过检测患者血清中AMA水平来了解患者体内自身免疫引起的心肌损伤情况，从而指导临床治疗。VMC患者体内可检出心脏反应性自身抗体(heart reactive autoantibody，HRA)，多属IgG类抗体，少数为IgA 和IgM。HRA与抗原结合后在补体参与下对心肌细胞发挥溶细胞作用，导致心肌细胞溶解坏死，其作用机制主要通过分子模拟实现。例如，心肌ADP/ATP载体(ANT)是位于线粒体内膜上的疏水蛋白，前者的功能够完成细胞质与线粒体间的ADP/ATP 转运，后者可将线粒体内合成的ATP 转运到胞浆，同时将胞浆ADP 转入线粒体，通过氧化磷酸化产能，是与细胞能量代谢有关的最重要的载体蛋白。CVB3外壳蛋白1218～1228位氨基酸序列结构与ANT蛋白27～36位氨基酸序列结构类似，因此，抗CVB3抗体也能与ANT蛋白发生交叉反应，导致心肌细胞受损，演变为VMC。此外，HRA还能与心肌细胞膜上的钙通道发生交叉反应，影响线粒体膜的能量转运、代谢，使钙内流增加，胞内钙超载，导致心肌细胞破坏损伤。目前己发现十余种HRA，但与VMC发生关系密切的主要包括抗心肌肌凝蛋白抗体、抗线粒体ADP/ATP载体抗体、抗独特型抗体、抗心肌G 蛋白偶联受体抗体(如肾上腺B受体和抗M2 毒蕈碱受体)等[7]。

3 VMC对新型细胞因子的作用

细胞因子是一类由活化的免疫细胞分泌在细胞间发挥重要调节作用的小分子多肽，能够决定免疫应答类型以及自身免疫反应的持续情况，在VMC炎性反应和感染后免疫应答的进程中起重要作用。其中，辅助性T细胞(helper T cell, Th)细胞产生的白细胞介素2(interleukin -2，IL-2)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor，TNF-α)、γ干扰素(interferon-γ，IFN-γ)等Ⅰ型细胞因子调节细胞免疫，在VMC早期占优势。例如，TNF-α是固有免疫的主要介质，可显著增加白细胞、心肌细胞及血管内皮细胞膜黏附分子表达，促进淋巴细胞向心肌浸润，参与炎性反应和内毒素性休克、动脉硬化、静脉血栓形成以及脉管炎等多种心血管疾病的病理进程，尤其是VMC的发病机制[8]。Th2 细胞产生IL-4、IL-5、IL -10、IL-13等Ⅱ型细胞因子调节体液免疫应答，在VMC恢复期比例升高，有利于疾病恢复。而且，不同类型细胞因子相互影响，协同作用，参与病理性心肌损伤的发生[9]。近年，一些新型细胞因子在VMC自身免疫反应阶段的作用日益引起人们关注。

3.1 IL-9 是一类多效细胞因子，主要促进T 细胞和肥大细胞增殖，在体内炎性组织定位中起重要的促进作用，特别是能够参与体内自身免疫性炎性反应[10]。IL-9受体(IL-9 receptor， IL-9R) 属共γ链的细胞因子受体家族, 由一条特异性的α链(IL-9Rα) 和一条γ链组成。IL-9 与其受体结合后, 可使JAK1、JAK3 相互磷酸化，进而促使STAT 磷酸化，形成STAT1-STAT3异源二聚体、STAT1 同源二聚体和STAT5 同源二聚体并进入细胞核内，通过一系列级联反应启动相关基因转录表达，发挥相应的生物学作用。Veldhoen等[11]近年在nature杂志撰文指出，TGF-β和IL-4 联合作用可以诱导小鼠naïve CD4+T细胞分化成为能产生IL-9 的一种新的T细胞亚群，命名为Th9 细胞。然而，Th17细胞也能分泌产生IL-9，并有可能介导Th17细胞的炎性反应[12]。Qing等[13]通过CVB3诱导的小鼠VMC研究发现， Th9细胞并可能并不参与VMC的发病过程，但在某些自身免疫性疾病中，IL-9+、IL-17+细胞明显增加，提示产生IL-9的Th17可能发挥更重要的作用。最近，杨帆等[14]报道，VMC小鼠中虽然可检测到低水平的IL-9+Th17细胞，但是相关性分析显示，IL-9+Th17细胞与VMC心肌病理积分并无相关性。因此，IL-9及Th9与VMV的关系及其具体自身免疫机制等问题还有待深入探索。

3.2 IL-17 是最近广受关注的炎性细胞因子。IL-17家族至少有6个成员(IL-17A-F)，目前，对该家族中IL-17A(以下称为IL-17)研究较多。除了直接参与炎性反应，IL-17还能诱导促炎性因子的产生(如TNF-α、IL-6 及 IL-1β)，从而促使炎性反应的扩大化。最近有研究表明，IL-17A在急性VMC中所起作用较小，而在慢性VMC导致的扩张型心肌病的进程中发挥更为重要的作用[15]。应用IL-17A 单克隆抗体治疗VMC小鼠，能预防心脏纤维化以及VMC后心室重构[16]。IL-21是滤泡辅助性T 细胞(Tfollicular helper cells，Tfh)的主要效应因子，以自分泌方式促进Tfh 细胞增殖分化，并且可为自身反应性B 细胞提供不恰当的辅助信号，产生大量自身抗体，参与VMC的自身免疫反应[17]。此外，IL-21还能正反馈作用于Th17 细胞，促进其生长分化并分泌效应因子。因此，研究IL-17及IL-21与VMC的关系可能有助于进一步揭示VMC的发病机制，并为VMC的免疫治疗提供新的靶点和研究方向。

3.3 IL-22 是近年被发现的IL-10家族成员，与IL-10存在22%的同源性，是Th22、Th17细胞的重要效应分子，主要通过与其受体结合发挥作用。IL-22 受体是由跨膜的IL-22R1和IL-10R2 复合体构成，当该受体活化时，可激活下游的JAK-STAT、p38、JNK、ERK1/2 MAPK等信号通路[18]。由于IL-22 受体主要存在于皮肤、胃肠道、呼吸道等外部身体屏障的上皮细胞中，因此，IL-22一度被认为在炎性皮肤中发挥作用。但是，最近有研究发现，IL-22同样可能在VMC急性期发病机制中扮演关键角色[18]。Aizwa等[19]在大鼠试验性自身免疫性心肌炎中使用IL-22-Ig 基因治疗， 可以有效控制心肌炎的症状，说明IL-22 在此种疾病中可能起着致病性的作用。然而，也有学者指出，抗IL-22抗体阻断IL-22后可加重VMC病情，使存活率降低[20]。IL-22在CVB3诱导的VMC 中发挥抗炎、抗病毒的作用机制，或许与影响STAT3信号通路激活有关，且受IL-17的调控。这些研究提示，IL-22可能是VMC发病过程中重要的保护性细胞因子。可见，IL-22在VMC的发生发展过程中发挥双重效应，具体调节机制尚待进一步研究阐明。

总之，VMC为病毒感染和机体免疫反应相互作用导致心肌细胞损伤的复杂过程，同时还受年龄、性别、营养、妊娠、遗传背景等诸多因素影响。但是，从免疫角度探索VMC的发病机制，可能为VMC的诊断和治疗开辟新途径，具有重要的临床意义和广阔的应用前景。

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(2014-03-10收稿 2014-06-20修回)

(责任编辑 郭 青)

国家自然科学基金(81202843)，天津市应用基础与前沿技术研究计划(11JCYBJC14600，14JCZDJC36700)，中国博士后科学基金(20090461498，201104796)

李 覃，博士，副教授，E-mail: tanli20042001@163.com

1.300309天津，武警后勤学院病原生物与免疫学教研室； 2. 300162，天津市心血管重塑与靶器官损伤重点实验室

李玉明，E-mail：cardiolab@gmail.com

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