肾移植术后JC病毒感染的最新进展

贺裕 欧志宇 苗芸

JC病毒（JC virus，JCV）属乳多空病毒科，多瘤病毒种，人多瘤病毒分支[1]。1971年，苏丹研究者从1例肾移植受者的尿液和输尿管上皮细胞中分离出BK病毒（BK virus，BKV）。同年，有研究者从1例进行性多灶性脑白质病（progressive multifocal leukoencephalopathy，PML）病人的脑组织中分离出JCV，并以病人名字John Cunningham首字母命名，此后，又鉴定出多种人类多瘤病毒[2-3]。本文就JCV的流行病学、分子生物学、体内感染过程，JCV与肾移植术后并发症的相关性及JCV与BKV的相互关系进行综述，以期为肾移植术后免疫抑制方案的调整提供参考。

1 JCV的流行病学

JCV广泛存在于自然界中，可经呼吸道、消化道和血液等途径传播，人类是JCV的天然宿主[4]。JCV初次感染通常发生在儿童时期，表现为无症状感染或轻度呼吸道症状。到成年初期，多达70%的人群已被感染[5]。在健康者和免疫功能低下的无症状感染者的尿液中均已观察到JCV脱落[6]。初次感染后，JCV进入潜伏期，在组织内保持休眠状态。当感染者免疫功能降低时，可导致JCV重新激活。PML是由JCV所导致的最严重的疾病，是一种存在于少突胶质细胞中的由病毒裂解复制引起的脱髓鞘疾病，常见于严重细胞免疫抑制个体，如获得性免疫缺陷综合征（acquired immunodeficiency syndrome，AIDS）病人，也发生于器官移植受者以及接受免疫抑制剂如那他珠单抗治疗的病人[1-2,7]。近年来，JCV与肾移植术后并发症的相关性逐渐被重视，已有JCV引起JCV相关性肾病（JCV-associated nephropathy，JCVAN）的研究报道[8-10]。此外，JCV被国际癌症研究机构归为“2B类”致癌原，表明JCV也与癌症相关[11-12]。

2 JCV的分子生物学

2.1 JCV的结构

与其他多瘤病毒科成员相似，JCV呈二十面体结构，无包膜，直径约为42 nm，为双链环状DNA病毒。JCV的基因组大小约为5.1 kb，可分为3个功能区域：（1）非编码调控区（noncoding control region ，NCCR），包括病毒DNA复制起始位点、病毒蛋白转录TATA盒、细胞转录因子结合位点、双向启动子与增强子以及病毒大T抗原（large T-antigen，LTAg）结合位点等；（2）病毒早期编码区，跨度约为2.4 kb，为最先开始复制的区域，编码LTAg和小T抗原（small T-antigen，STAg），参与病毒复制，并促进细胞转化。由于裂解过程不同，还会产生另外3种名为T’135、T’136和T’165的蛋白质；（3）病毒晚期编码区，跨度约为2.3 kb，主要编码VP1蛋白（主要衣壳蛋白）、VP2蛋白、VP3蛋白和调节蛋白，晚期编码区同样从NCCR开始转录，但转录方向与病毒早期编码区相反[1-2]。

2.2 JCV的分型

血清学和DNA测序比较出7种不同的JCV基因型，不同的基因型具有很强的种群关联性，中国各地区人群主要携带CY、B1和SC 3种亚型[5]。

根据NCCR序列的特点可以将JCV分为原型（CY型）和重组型。原型被认为是JCV的循环毒株，可以从尿液中排出，其NCCR可分为模块A、B、C、D、E、F，已知插入B序列和D序列会导致缺少转录因子结合位点，从而抑制病毒基因的表达。串联重复变体是原型的直接后代，重组型JCV中Mad-1株的NCCR为ACEACEF排列的结构，具有噬神经毒性[12-14]。

3 JCV的体内感染过程

JCV可通过呼吸道或粪口途径被摄入体内，最初的感染部位之一可能是扁桃体的基质细胞[2]，随后被感染的淋巴细胞运输到骨髓和肾脏，在免疫功能正常的情况下，在此建立低水平的持续性或潜伏性感染。JCV在肾组织中持续低水平表达，并能通过尿液进入自然环境[6,15]。而在免疫抑制状态下，潜在感染的CD34+造血祖细胞被激活，在其分化为成熟B细胞的过程中JCV随之复制，并进行NCCR重排，形成具有噬神经毒性的重组型[14]。随后，病毒与B细胞一起穿过血脑屏障，一旦少突胶质细胞被感染，就会发生溶解性感染[2]。

4 JCV与肾移植

免疫功能正常的个体中，JCV感染通常表现为无症状感染或轻度呼吸道症状。免疫功能的降低，特别是细胞介导的免疫功能改变，可导致多瘤病毒的重新激活，并造成免疫抑制病人出现严重的临床后果。BKV与JCV同属人多瘤病毒分支，已证实与肾移植术后多瘤病毒相关性肾病（polyomavirus-associated nephropathy，PVAN）、出血性膀胱炎相关。JCV与PML的相关性曾经是研究热点，而近年来JCV与肾移植术后并发症的相关性逐渐被重视。

4.1 JCV与免疫

细胞免疫在控制病毒感染中起着至关重要的作用。PML被定义为AIDS相关疾病，在人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染者中发生率为3%～5%，而JCV已被公认为是引起PML的病原体[1-2]。在AIDS大流行之前，PML非常罕见。不少学者认为这是由于HIV感染导致CD4+T细胞减少，从而造成对JCV的免疫控制不足[1]。此外，非HIV相关的CD4+T细胞减少也与PML的发生相关。还有研究表明T细胞反应在PML的进展中减弱，而细胞毒 T 淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）应答增强和对JCV的控制与PML病人生存率提高相关[2]。细胞免疫相关的免疫抑制剂如那他珠单抗、依法利珠单抗的应用也被证实与PML相关[1,7]。

在细胞免疫功能低下的情况下，体液免疫或是阻止JCV的最后一道防线。已知JCV可以通过细胞表面带有唾液酸乳糖-N-四糖c（sialylneolacto-N-tetraose c，LSTc）和非唾液酸化的糖胺聚糖（glycosaminoglycan，GAG）途径进入细胞，而JCV致病突变体常常会在VP1顶端的LSTc结合残基中产生突变，可以使病毒逃避抗体介导的中和作用[1,3,16]。但也有文献报道，从PML康复病人血浆中克隆的中和性抗体可以与JCV VP1顶端结合，从而阻止JCV进入细胞[2]。推测PML康复病人体内的JCV或许没有完全逃避免疫，因此抗体得以有效中和[17]。此外，JCV已被证实允许在KG-1a、CD34+造血祖细胞、原代B细胞、骨髓CD138+浆细胞等体液免疫相关细胞中复制，其中原代B细胞及其祖细胞或许起到了病毒库的作用[1-2]。

4.2 JCV与肾功能

肾移植术后无症状JCV尿症发生率为16%～27%。多项研究表明，尿液中JCV的NCCR在不同基因型之间高度保守，原型JCV在稳定的肾移植受者以及JCVAN病人中均占主导地位[8-9,12]，而JCV血症很少被观察到。

PVAN大多由BKV感染引起[18]，JCV是肾移植术后肾功能异常的罕见原因[10]，文献记载较少。通常认为JCV的重激活与总体免疫抑制的程度，尤其是细胞免疫抑制的程度相关，可能是因为免疫抑制剂剂量过大，导致血药浓度过高，免疫抑制过强。特定的细胞免疫相关免疫抑制剂如那他珠单抗也会导致JCV激活[2]。除了JCV在肾脏中复制之外，目前尚不确定其确切的致病因素。JCVAN病人可出现不明原因的肾功能下降及移植物功能异常。活组织检查（活检）是确诊JCVAN的金标准，镜下可见肾小管和尿路上皮中存在多瘤病毒的细胞病变，被感染的细胞具有扩大的核及凝胶状嗜碱性包涵体，同时出现肾小管间质的纤维化和炎症[9-10,19-20]。移植前JCV及BKV血清学检查对于供、受者的筛选具有一定价值。回顾性研究显示，供者JCV血清抗体阳性时，受者更易发生JCV尿症，且供者JCV血清抗体滴度越高，受者JCV尿症的发生率越高[19]。在JCV血症病人中，JCV血症持续3周或更长时间则表明已发展为PVAN[10,20]。目前尚无针对JCV感染的治疗方法，唯一的选择是减少免疫抑制剂剂量[8]。值得注意的是，JCVAN似乎仅在没有BKV共同感染的情况下才发生[19]。

也有报道认为JCV与肾移植术后肾小管间质性炎症相关[21]。一些证据支持了尿液JCV与肾病之间的肾保护关系。针对500例非裔美国人的研究显示，与JCV尿症阴性病人相比，JCV尿症阳性病人慢性肾病（chronic kidney disease，CKD）的发生率下降了63%，因此提出猜想：人类的免疫系统可以允许少量JCV在泌尿系统中复制，这些少量的JCV不会导致肾病，反而会使全身免疫反应下调，从而使肾炎、肾小球或肾小管间质瘢痕发生率下降[22]。另一项针对200例肾移植受者的调查显示，肾移植术后1年，与JCV尿症阴性受者相比，JCV尿症阳性受者急性排斥反应的发生率降低，移植物存活率升高，两组受者生存率差异无统计学意义，因此认为JCV感染可降低排斥反应的发生率[23]。

笔者认为，JCV与肾脏之间并不存在“保护关系”。CKD和急性排斥反应均与免疫相对过强相关，而JCV的重新激活则与免疫抑制相关，因此，患有JCV尿症的病人免疫抑制态状下不易发生CKD及急性排斥反应，其核心为机体免疫系统的状态，而非JCV感染。

4.3 JCV相关疾病的治疗

目前尚无针对JCV的抗病毒药物。以PML病人为例，学者们尝试了各种治疗方法，但在所有的对照研究中未显示所测试药物对抗PML的疗效，包括西多福韦、阿糖胞苷和甲氟喹[1,13]。许多靶向DNA复制的广谱核苷类似物已被用于抑制PML病人的JCV复制，但没有成功，因为核苷类似物在中断病毒RNA和DNA合成的同时也会导致宿主细胞RNA、DNA合成中断，严重时导致宿主细胞死亡[1]。一些中心尝试通过另一种途径来治疗JCV相关性疾病，如前文提到的利用PML康复病人血浆克隆的中和性抗体，以及使用5-羟色胺受体激动剂等方式抑制JCV与宿主细胞的结合。LSTc存在于所有类型的细胞表面，包括允许JCV复制的细胞及不允许JCV复制的细胞，因此阻断JCV与该分子的结合可能不是治疗干预的有效靶点，必须考虑药物的不良反应和毒性问题[1-2,24]。抑制JCV的有效方式是恢复免疫系统功能 ，早期联合使用抗逆转录病毒疗法可提高PML病人的生存率，这可能与抗JCV T细胞反应的恢复和脑脊液中 JCV DNA 的减少相关[1-2,8,25]。

5 JCV与BKV的相互关系

JCV与BKV同属多瘤病毒科，人多瘤病毒分支，亲缘关系近，具有相似的基因结构和生物学特征，但在感染流行病学、病毒与宿主相互作用方面存在显著差异[3,19,26]。BKV 已被证实与 PVAN 相关，5%～10%的BKV尿症病人会发展为BKVAN，其中50%～80%会继续发展为移植肾失功，这与炎症的严重程度、肾小管细胞破坏程度及肾纤维化程度相关[18]。有学者认为JCV与BKV之间存在相互促进的作用。已有在肾移植受者尿液中发现JCV与BKV重组片段的报道[27]，以及由于BKV和JCV共同感染导致PVAN发展的报道。另一些研究则认为JCV与BKV之间存在相互抑制的作用，在免疫抑制状态下JCV和BKV以低速率共激活，且供、受者的BKV抗体滴度以剂量依赖性方式阻碍受者JCV尿症的发展[23]。

笔者认为，JCV与BKV之间的关系并不能单纯以相互促进或相互抑制来形容，两种病毒之间或许存在一种动态平衡的关系。当机体的免疫水平正常时，JCV与BKV均处于受抑制的状态，病毒无法导致相关并发症；当机体的免疫水平极度抑制时，JCV与BKV均不受限，因此呈现出一种相近的生长趋势，进而引起PVAN，被误以为是“互相促进”；而当机体的免疫水平处于上述两种情况中间时，病毒的生长空间受到免疫系统的阻碍，JCV与BKV需要争夺生存权利，因此呈现出一种“相互抑制”的状态。

6 小 结

综上所述，JCV、BKV以及人体免疫系统状态之间存在一种动态平衡的关系。JCV、BKV的激活取决于免疫系统是否受到抑制，而随着免疫系统抑制程度的变化，JCV与BKV之间的关系也会发生变化，呈现出相互促进或相互抑制状态。当免疫系统抑制程度不足时，肾移植受者会发生急性排斥反应，而当免疫系统过度抑制时，JCV或BKV激活，引起PVAN，最终可能导致移植肾失功。当前国内外对JCV、BKV及人体免疫系统状态的平衡如何维持与衡量认知仍不够，需要进一步探索可以作为衡量标准的参数及指标，为不同病人提供适当的个体化免疫抑制方案。