人免疫缺陷病毒1感染非特异性免疫研究进展

张美，李群辉，李宁，张宏伟

（首都医科大学附属北京佑安医院，北京100069）

人免疫缺陷病毒1感染非特异性免疫研究进展

张美，李群辉，李宁，张宏伟

（首都医科大学附属北京佑安医院，北京100069）

在急性人免疫缺陷病毒1（HIV-1）感染时，病毒的病原体相关分子模式被感染细胞的病原体识别受体所识别，从而触发信号级联反应，启动非特异性抗病毒机制，发挥抗病毒作用。本文对病原体感知、病毒限制性因子、自然杀伤（NK）细胞的抗病毒作用以及病毒逃逸策略作一综述。

人免疫缺陷病毒1；非特异性免疫；信号传导

病毒感染的免疫应答始于对病原体的感知和非特异性免疫信号的传导。病毒产物中的病原体相关分子模式（PAMP）被宿主细胞的病原体识别受体（PRR）所感知，从而启动细胞的非特异性免疫应答，以发挥防御和限制病毒的作用［1］。在应答过程中产生一些可溶性因子，募集并激活非特异性免疫细胞，以控制病毒传播并激活和调节适应性免疫应答［2］。对于人免疫缺陷病毒1（HIV-1）感染，病原体感知和非特异性免疫诱导通常发生在感染的CD4+靶细胞，包括非特异性免疫细胞和CD4+T细胞。本文对HIV-1感染非特异性免疫的研究进展作一综述。

1　感知HIV-1的受体

1.1干扰素诱导蛋白16（IFI16） 已确定的HIV PAMP识别受体包括各种Toll样受体和视黄酸诱导基因蛋白Ⅰ样受体，在HIV非特异性免疫应答和免疫激活方面具有诱导、扩增或分化的作用。有关HIV感染和复制周期的最新研究显示，在HIV复制周期的早期，感染的细胞可通过至少两种胞内PRR识别病毒逆转录酶产物而感知HIV感染，其中一种是IFI16，另一种为环磷鸟嘌呤核苷-腺核苷单磷酸（cGAMP）合成酶（cGAS）［3，4］。

IFI16是数百种干扰素刺激基因之一，存在于核内和胞质，通过pyrin域介导蛋白-蛋白相互作用，并可以通过hin域与DNA结合［5］。IFI16可识别和结合HIV逆转录DNA产物。异位表达和上位效应研究表明［3］，IFI16与HIV-1 DNA共定位于转染细胞中，并通过干扰素刺激DNA应答元件进行信号转导，这些应答元件依赖于衔接因子干扰素刺激因子（STING）、TANK结合激酶1（TBK1）以及转录因子干扰素调节因子3（IRF-3）和IRF7。IFI16可促进产毒性HIV-1非容许性CD4+T细胞的炎性小体活化和炎性细胞死亡。其他研究显示，成纤维细胞和上皮细胞的巨细胞感染中，IFI16具有感知DNA和抗病毒作用［6］。因此，IFI16是HIV的PRR和病毒限制因子。

1.2cGAS cGAS是胞内DNA结合蛋白，是感知HIV和其他逆转录病毒的PRR。cGAS是一种双功能基团蛋白，含有氨基末端DNA结合结构域和核苷酸转移酶结构域。在与双链DNA（dsDNA）结合的过程中，cGAS产生一种二核苷酸产物，即cGAMP。cGAS与双链DNA结合，诱导产生cGAMP，cGAMP作为第二信使与STING结合，从而激活TBK1和下游的IRF3和IRF7以启动细胞非特异性免疫应答［7］。此外，cGAMP可以通过间隙连接进入邻近细胞，以旁分泌信号传导方式激活旁观细胞。HIV-1复制周期早期以逆转录酶抑制剂处理细胞可抑制cGAMP的产生，而在复制周期后期则无该作用，这说明HIV-1逆转录酶的DNA产物作为PAMP与cGAS结合并产生活性［8］。然而，与cGAS结合的特异性HIV-1 DNA配体目前尚不明确。

在对HIV-1和HIV-2的对比和突变研究中，cGAS对HIV-1的识别作用得到进一步证实。HIV-2类似于HIV-1，但比HIV-1的致病性更弱。HIV-2易感染和激活树突细胞，而HIV-1则不易［9］。在树突状细胞中，宿主细胞限制性因子不育-α-基序结构域和组氨酸／天冬氨酸残基双联体结构域包涵蛋白1（SAMHD1）可消耗三磷酸脱氧核苷以抑制HIV-1逆转录，但只有HIV-2可编码病毒蛋白X以降解SAMHD1。这使得树突状细胞和其他髓样细胞对HIV-2的容许性增加，但对HIV-1无影响。这种容许性可促进细胞PRR对HIV-2 PAMP的识别，并启动PRR信号以激活树突状细胞［10］。然而，PRR对病毒的感知在HIV-1和HIV-2之间有差异，因为病毒衣壳蛋白与细胞亲环素A（CypA）蛋白的亲和力不同。HIV-1和HIV-2的衣壳与CypA形成复合体，HIV-1衣壳蛋白与CypA相互作用可阻止病毒核酸与PRR相互作用。相反，HIV-2衣壳与CypA相互作用则容许cGAS感知胞质中整合前的病毒PAMP。HIV-1衣壳的突变可引起CypA结合结构和亲和力的改变，导致在树突状细胞胞质中HIV-1互补DNA（cDNA）整合前也以cGAS依赖的方式进行识别［11］。在这些情况下，cGAS而非IFI16的敲除可防止树突状细胞感知HIV-1。因此，HIV-1和HIV-2衣壳结合CypA亲和力的差异是调节cGAS介导的HIV PAMP感知的主要决定因素。

在感知HIV感染时，cGAS和IFI16可能发生在不同的时间段，一个感知早期或特定的逆转录产物，而另一个感知堆积的cDNA产物，或许出现在逆转录过程的后期。编码cGAS和IFI16的基因本身就是干扰素刺激基因，PAMP诱导的PRR信号传导后，这些基因在干扰素诱导下表达蛋白。在dsDNA转染细胞的研究中发现，cGAS感知的是dsDNA而非病毒感染［12］。因此，除了感知病毒cDNA，cGAS可能有助于识别胞质中异常出现的自身DNA配体。

与此相关，细胞DNA三引物修复外切核酸酶1（TREX1）是一种3′-5′DNA核酸外切酶，是主要的dsDNA应答负调控因子。TREX1的失活突变与一种严重的神经炎症疾病艾卡迪综合征（AGS）相关，而TREX1的正常活性对于处理内源性逆转录因子的DNA片段以及防止自身免疫疾病和AGS的发生至关重要。由于具有DNA核酸外切酶活性，TREX1敲除可增强CD4+细胞中HIV-1 PAMP的识别［13］。虽然TREX1通过清除胞质DNA介导对识别自身DNA PAMP的抑制，但其核酸外切酶活性也能够清除HIV DNA PAMP，防止宿主细胞识别这些病毒产物。HIV DNA PAMP所诱导的cGAS和IFI16信号传导可间接被TREX1调控。

2　抑制HIV-1复制和传播的限制因子

PRR信号传导激活下游的核因子（如IRF3、 IRF7），以启动抗病毒和炎性效应基因的表达，其中包括编码干扰素的基因。IRF3和IRF7的激活诱导许多抗病毒效应基因的直接表达，Ⅰ型干扰素的信号传导进一步诱导数百种干扰素刺激基因（ISG）的表达，其中包括具有抗病毒作用的基因。在这些抗病毒基因或“限制因子”编码的蛋白质中APOBEC3、TRIM5a、SAMHD1和tetherin可抑制HIV复制和传播［12］。这些抗病毒基因可直接作用于IRF3和ISG。研究认为，HIV限制因子包括蛋白SLFN11、IFITM和MX2，这些蛋白在静止的细胞中表达量极低或根本不表达，而在干扰素应答时大量表达［14］。SLFN11是一种结构与RNA解旋酶相似的蛋白质家族成员，在HIV感染后期抑制病毒蛋白的产生，具有抗病毒作用。在HIV-1产毒性细胞表达时，IFITM与HIV-1蛋白env和gag共定位，并被纳入新的病毒颗粒，从而限制HIV-1进入新的靶细胞。MX2是一种GTP酶，在原病毒整合到宿主细胞染色体之前抑制灵长类慢病毒复制。MX2的HIV限制活性是CypA依赖性，通过MX2-CypA相互作用抑制病毒复制［12］。

3　HIV-1对NF-κB和IRF3激活的调控

PRR信号传导的一个主要特征是转录因子κB（NF-κB）和IRF3转录激活通路的汇聚，其中每个通路具有多种靶基因［1］，而HIV差异调节NF-κB和IRF3的能力是逃逸策略的基础。HIV-1病毒Vpu通过溶酶体和半胱天冬酶途径介导IRF3的裂解和失活，HIV-1病毒Vpr诱导IRF3的泛素化，以易于蛋白酶体的降解［15］。Vpr与未知功能综合致死因子4复合物（SLX4com）结合，该复合体是结构特异性内切核酸酶调节因子，可破坏位点特异性DNA元件，以促进在复制或同源重组期间发生的DNA断裂的修复［16］。体外HIV-1感染后，Vpr活化SLX4com导致人急性单核细胞白血病细胞非特异性免疫活性降低，从而使HIV-1逃避识别，并防止非特异性免疫应答的触发。HIV-1缺乏Vpu或Vpr可诱导宿主细胞ISG的高表达，增强HIV限制作用［17］。以上研究结果表明，影响PRR信号传导的病毒-宿主相互作用为增强PRR-IRF3轴和控制HIV感染提供治疗靶标。

4　自然杀伤（NK）细胞的非特异性抗病毒效应

NK细胞是非特异性抗病毒效应细胞，具有细胞毒性和免疫调节功能。NK细胞表达数种激活受体，包括自然杀伤细胞2组D分子（NKG2D）受体和非特异性细胞毒性受体。NKG2D受体可感知病毒感染细胞表面的应激配体，而非特异性细胞毒性受体可直接感知表达于感染细胞的病毒肽段。除了调节NK细胞对抗HIV-1感染细胞的活性以外，高度多态性的活化和抑制杀伤免疫球蛋白样受体（KIR）在决定NK细胞功能方面也具有重要作用，在NK细胞发育的过程中，KIR可以与不同家族的人类白细胞抗原（HLA）Ⅰ类分子产生相互作用［18］。

在NK细胞发育过程中，每个获得许可的NK细胞表达至少一种抑制性KIR，从而阻止NK细胞杀伤这些细胞。在体外，获得许可的NK细胞具有较强的抗病毒效应，包括抗体依赖性细胞毒作用介导的杀伤和直接杀伤感染细胞的能力［12］。最近体外研究表明［19］，在同一个体中，与没有获得许可的杀伤细胞免疫球蛋白受体2DL（KIR2DL）1、KIR2DL2或KIR2DL3阳性的NK细胞相比，获得许可的细胞在原发HIV-1感染中优先增殖。这些数据与最近的一项研究［20］结果相一致，与没有携带高表达HLA-C的HIV-1感染者相比，携带此种基因的个体疾病进展较慢。需要进一步研究在HIV感染应答中调节NK细胞亚群增殖的分子机制，以及这些细胞控制HIV-1感染的抗病毒活性。

综上所述，HIV-1感染后，病毒产物中的PAMP被宿主细胞的PRR所感知，从而启动非特异性免疫应答，其中包括非特异性细胞因子和NK细胞，在控制HIV-1感染中发挥重要作用。

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10.3969／j.issn.1002-266X.2016.21.039

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1002-266X（2016）21-0095-03

北京市科技计划资助项目（D131100005313005）。

张宏伟（E-mail：hongwei9988＠sina.com）

（2015-10-31）