巨细胞病毒与慢性肾脏病：新机制和新见解

张明超 综述 李丽民 审校

慢性肾脏病(CKD)影响全世界多达8%的成年人口,2010年在中国的患病率为10.8%[1]。已确定糖尿病、高血压、老年、吸烟、肥胖、心血管疾病以及肾毒性药物或毒素，是影响CKD的危险因素，更多不利因素对CKD风险的潜在影响尚待阐明。免疫老化效应可能来自于尿毒症环境和巨细胞病毒(CMV)潜伏期[2]。初次感染后，CMV主要在骨髓细胞室和内皮细胞中潜伏。多种因素可引起潜伏期的病毒重新激活，例如炎症、感染、压力或免疫抑制[3]。因此，尽管潜伏期的重新激活很可能发生在具有免疫能力的宿主中，但是它们的功能性免疫系统避免了病毒的传播，并且基本上是无症状感染。但是，在免疫抑制的个体中，重新激活可能会产生严重的临床后果。免疫学监测是活动性CMV感染临床表现的主要调节因素。

最新研究也表明ESRD与衰老相关的亚细胞变化有些相似，例如DNA损伤的增加和端粒长度的缩短[4]。与年龄相匹配的血清阴性对照相比CMV血清阳性的个体随着年龄的增长其记忆细胞的增长更为明显，CMV血清阳性的个体的效应记忆和效应细胞数量更高[5]。现有的治疗方案不能改变肾脏疾病进展的关键致病机制，促使人们寻找易于识别的危险因素和新的药理学靶标。本文拟简述CMV感染与CKD的关联。

CMV特征

病毒DNA和RNA可刺激干扰素和其他细胞因子[尤其是促炎性细胞因子，例如白细胞介素10(IL-10)]的产生，这些细胞因子可以调节宿主的免疫系统并导致各种疾病的发展和继发感染，这个过程在慢性感染中至关重要。许多病毒处于潜伏状态，疱疹病毒科[单纯疱疹病毒(HSV)，爱泼斯坦-巴尔病毒(EBV)，巨细胞病毒(CMV)]在人类疾病病理生理中起重要作用[6]。

CMV是普遍存在的病毒，与他们的宿主哺乳动物共同进化，大部分是人类CMV(HCMV)。HCMV是双链DNA(dsDNA)病毒， 235 kb。从水痘[水痘带状疱疹病毒(VZV)]到普通唇疱疹(HSV-1)，其成员长期与人类保持同步[7]。然而，HCMV具有在宿主中建立相对无毒的终身潜伏期的能力，通常情况下宿主免疫系统能很好地控制，但是，在细胞免疫力受损的环境中，可能会出现实质性病理改变。此外，即使在无症状的携带者中，通过对先天和获得性免疫反应的调节，CMV的持久性可能对宿主产生重大影响。

CMV特异性T细胞

人类T细胞记忆分为中央记忆T细胞(central memory T cells，TCM细胞)和效应记忆T细胞(effector memory T cells,TEM细胞)。CMV特异性T细胞通常定义为TEM细胞。CMV特异的CD8+T细胞的一个特征是从CD45RO(与记忆T细胞有关)恢复到CD45RA(与原始T细胞相关)的表达。这种变化导致在CMV特异性T细胞表面更久表达CD45亚型CD45RA，并可能参与调节T细胞受体(TCR)介导的活化并促进细胞存活[8]。CD45RA结合CD8+T细胞应答的定量，表型和功能表征的研究显示更为有效，不同记忆T细胞亚群具有不同的功能和作用。在人类和小鼠模型中，血液和组织(如肝和肺)中发现CMV特异性T细胞比淋巴结更多。CD8+T细胞介导的免疫反应在抵抗HCMV中起着至关重要的作用，并且观察到的CMV特异性CD8+T细胞百分比较高与CMV的保护之间存在相关性[9]。

针对人体中CMV特异的CD8+T细胞亚群的研究，常用的方法有体外实验(例如Ⅰ类MHC)检测四聚体和基于干扰素γ(IFN-γ)的ELISpot检测(酶联免疫吸附点测定)。 使用这些体外实验工具可检测到高频率的CMV特异性记忆T细胞群体，证实了CMV特异性T细胞亚群与其他抗病毒T细胞亚群之间存在明显差异[10]

高达30%的健康成年人对CMV特异的CD8+T细胞有反应性，但是，在成人中T细胞反应的大小存在很大的个体变异性[11]。尚未完全了解这种变异性的原因。类似的现象存在于CMV小鼠模型(MCMV)，可能与感染的剂量和时机，MHC的限制因素等有关。在老年人中，CD8+T细胞反应也往往比年轻个体中更高，这可能反映了T细胞群体与时间增长有关。

记忆T细胞与CMV感染

在急性感染消除后，血液和次级淋巴器官中的CD8+细胞群逐渐被TCM细胞所控制，而脾脏和周围组织中的CD8+T细胞主要表达TEM细胞相关标志物[12]。

持续性CMV感染为病毒感染的极端情况，因为呈递给适应性免疫细胞(在病毒潜伏期建立后)的病毒衍生抗原数量非常有限，病毒再激活导致抗原合成的事件很可能是偶发的[13]。不过，有证据表明，某些CMV特异的CD8+T细胞反应的非典型模式是由于病毒偶尔散发而导致抗原低水平持续存在[13]。在小鼠中，将MCMV特异的CD8+TCM细胞转移到潜伏感染的宿主中，导致T细胞增殖，分化成TEM细胞并迁移到周围组织。此外，当MCMV特异性的TEM细胞被转移到幼稚宿主中，其含量稳定下降，细胞亚群半衰期大约45～60d[14],循环中的MCMV特异性T细胞可能会被重新刺激潜在地感染血管中的内皮细胞。在MCMV感染期间，只有具有某些抗原特异性的CD8+T细胞会经历记忆膨胀，而其他T细胞则遵循扩张、收缩和稳定记忆形成的经典模式[15]。

在人类中，尚未证明抗原特异性之间的明显区别。多项人体研究表明，随着时间的流逝，克隆多样性的减少是伴随着HCMV特异性CD8+T细胞克隆的积累[16]。此外，Iancu等[17]研究证实在经历了CD45RA表达逆转的HCMV特异CD8+T细胞群体中积累了高亲和力TCR，相关的克隆型组成在早期和晚期分化的HCMV特异性CD8+T细胞群中非常稳定。

CMV的持久性和防护的机制

对CMV感染的防护在人体研究中很难评估，但是在小鼠研究中有足够的证据。早期研究表明，通过自然杀伤细胞促进CD4+和CD8+T细胞控制原发性MCMV感染，而病毒抗体在很大程度上是消失的[18]。穿孔素和IFN-γ介导的效应机制均以依赖器官的方式参与，以控制溶血性MCMV感染[19]。尽管CD8+T细胞和自然杀伤细胞足以控制大多数内脏器官中的溶解性MCMV感染，但仍需要CD4+T细胞来控制唾液腺中的病毒复制[18]。这些研究表明，根据其抗原特异性，MCMV特异性CD8+T细胞具有不同的保护能力。这可能与在MCMV编码的免疫逃避基因的背景下处理和呈递单个MCMV表位的效率和丰富性有关。

在人类中，仅在免疫抑制过程中观察到明显的CMV重新激活，如在造血干细胞骨髓或实体器官移植受者中或在AIDS患者[20]。目前尚不清楚是否真的需要大量的非典型CMV特异性CD8+细胞应答来维持病毒潜伏期。但是，当降低病毒再激活的阈值时，有可能证明CD8+细胞反应的保护作用。 研究发现HCMV特异的CD8+T细胞反应增强与自然杀伤细胞反应性负相关，反之亦然[21]。

CMV参与疾病的机制

CMV感染被认为是免疫功能障碍的标志物，也是慢性疾病的病因之一。CMV感染与炎症反应有关，例如心血管疾病，癌症以及认知和功能障碍[22]。据报道，死亡风险的增加不仅与CMV血清反应阳性有关，而且还可能受CMV特异性抗体水平影响，这可能是由于慢性CMV感染与心血管疾病之间存在相关性。当CMV病毒重新激活时，促炎因子如IL-6，肿瘤坏死因子α(TNF-α)和C反应蛋白(CRP)增多，表明CMV可通过影响炎症的水平来促进血管的炎症病变。内皮功能是感染可能影响动脉粥样硬化的一种机制[23]， CMV靶向血管壁的单核细胞、巨噬细胞、平滑肌细胞和内皮细胞，可能导致内皮功能障碍和凝血酶的生成。由于大量的病毒再激活或对病毒的反应增强，可能会导致高水平的CMV特异性T淋巴细胞的诱导，可能需要相当一部分的免疫细胞来控制病毒的复制。第二种机制是，CMV可能直接导致血管损伤。CMV可以感染内皮细胞，病毒直接介导的作用或T细胞间接介导的作用可能导致长期低度的血管损伤。第三，这种联系可以用免疫衰老来解释。CMV血清反应阳性与免疫衰老现象有关，其特征是具有高度分化表型的T细胞的克隆扩增和获得新的功能特征，以及个体抵抗新感染的能力下降。抗CMV抗体的滴度与老年人T淋巴细胞的分化状态和免疫能力有关。尽管有证据表明CMV会诱导T淋巴细胞的衰老，但更频繁和(或)更强烈的再激活可能也是免疫反应受损的结果，T细胞免疫衰老对死亡率的影响可能独立于CMV介导的作用[24]。

CMV感染与肾脏疾病

炎症性肾脏疾病有研究发现CMV感染是严重的抗中性粒细胞胞质抗体(ANCA)相关性血管炎(AAV)的独立危险因素[25]。CMV感染患者的肉芽肿性血管炎的比例高于无CMV感染者，感染CMV的患者的血管炎活动评分和CRP水平高于未感染CMV的患者。多因素分析显示肉芽肿性血管炎是CMV感染的唯一危险因素。由于内皮细胞在维持促凝状态和抗凝状态之间的平衡中起着关键作用，有研究[26]发现AAV和再活化的CMV感染相关，患有AAV和CMV感染的患者可能会受益于肝素或低分子量肝素的预防性抗凝治疗。Yamazaki等[27]报道了狼疮性肾炎患者存在高水平的抗CMV IgG，表明先前有CMV感染，高浓度的CMV蛋白65(pp65)表明活动性感染。 Guo等[28]描述了狼疮性肾炎患者中CMV蛋白US31在单核细胞巨噬细胞通过NF-κB活化途径诱导炎症中的作用，促进了系统性红斑狼疮的发生和发展。早期亦有研究[29]发现，CMV感染会导致间质性肾炎的发生和发展，免疫组化染色发现间质浸润细胞以CD8 阳性T细胞为主。

糖尿病肾病具有CMV感染的患者比无CMV感染的患者更容易发生糖代谢异常。源自外周血[30]的表观基因组研究发现，CMV特异的免疫记忆在患和不患糖尿病性肾病的个体之间表现出显著差异，这表明了免疫记忆在这种疾病的风险效应。CMV参与糖尿病肾病机制(图1)，CMV抗原驱动TCM细胞转变为TEM细胞，然后循环进入组织，在组织中发挥抗病毒效应功能并长期控制病毒复制。CMV持续感染或激活，耗竭TCM细胞，TEM细胞不断增加，导致T细胞增殖，并迁移到周围组织，病毒直接介导或T细胞间接介导的作用可能导致血管长期低度的损伤，导致肾小球系膜增生，足细胞脱落，肾小球硬化，肾小管间质炎细胞浸润，肾小管萎缩，肾间质纤维化，间质血管透明变性，动脉硬化等。

图1 CMV参与糖尿病肾病发病机制研究[24]CMV：巨细胞病毒;CMV在血管中持续存在或重新激活时，导致高水平的CMV特异性T淋巴细胞的增殖，并迁移到周围组织，导致肾小球和肾小管病变

CMV与肾移植受者CMV感染内皮细胞会增加促凝血因子的释放并刺激黏附分子的表达，导致同种异体器官移植的急性和慢性排斥发生率升高，因此CMV感染与同种器官异体移植的存活率较低相关[31]。与CMV感染相关的塌陷性局灶节段性肾小球硬化(FSGS)是肾脏移植后罕见的并发症[32]。与复发或新发的FSGS治疗相反，不是在利用血浆置换去除潜在的循环因子，而是在根除CMV感染后，肾病综合征消退，广泛的足突融合逆转，移植肾功能得到好转。先天免疫细胞表现出记忆样行为，其特征是对继发感染的促炎反应的增强。

CMV研究前景

HCMV特异性T细胞用于基于细胞的治疗，以及Ⅰ/Ⅱ期临床试验已在预防性或治疗性环境中进行了各种测试，对于控制CMV感染有不同程度的疗效且无明显的不良反应，因此目前正在进行后期临床试验[34]。鉴于CMV的普遍感染率以及对心血管科肾脏疾病的病理学观察发现，其干预的能力不断增强，这在将来的研究中可能变得越来越重要。有趣的是，CMV的总体影响在老年人中更为明显，并且随着人群的年龄增长，明确免疫学标记与病理学联系起来的机制将变得更加重要。