人类疱疹病毒逃逸宿主抗病毒固有免疫应答机制的研究进展

牛宇辉，李向茸，冯若飞

疱疹病毒(Herpesvirus)是一类有囊膜的双链DNA病毒，其基因组大小约为125～235 kb，病毒颗粒为对称的正二十面体结构[1]。根据该科病毒生物学特性和基因组结构的不同可将其划分为α、β和γ 3个亚科，在这3个亚科中共发现了9种可引起人类疾病的病毒被统称为人类疱疹病毒(Human herpesvirus, HHV)[1]，其中属于α疱疹病毒亚科的病毒有单纯疱疹病毒I型(Herpes simplex virus-1, HSV-1)、单纯疱疹病毒II型(Herpes simplex virus-2, HSV-2)、水痘-带状疱疹病毒(Varicella-zoster virus, VZV)；β疱疹病毒亚科的人巨细胞病毒(Human cytomegalovirus, HCMV)、人类疱疹病毒6A型(Human herpesvirus-6A, HHV-6A)、人类疱疹病毒6B型(Human herpesvirus-6B, HHV-6B)、人类疱疹病毒7型(Human herpesvirus-7, HHV-7)及γ疱疹病毒亚科的爱泼斯坦-巴尔病毒(Epstein-barr virus, EBV)和卡波西氏肉瘤相关疱疹病毒(Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus, KSHV)。在人类疱疹病毒与宿主细胞长期的共进化过程中，病毒进化出多种策略以逃避或干扰宿主细胞介导的免疫应答反应。研究发现HHV病毒蛋白及其miRNA可通过干扰固有免疫信号通路、细胞自噬和内质网应激等方式破坏机体免疫应答以达到促进自身增殖的目的[2-3]。基于此，本文概述近年来人类疱疹病毒逃避宿主固有免疫应答的具体机制，以期能够对人类疱疹病毒相关抗病毒药物及疫苗研发工作提供全面而系统的研究思路。

1 人类疱疹病毒对宿主固有免疫应答的激活作用

固有免疫系统是抗体抵御病毒感染并启动宿主细胞免疫级联反应的首道宿主防线，其产生的细胞因子和炎性介质是抵抗病毒等外源性微生物的主要武器[4]。当外源微生物或危险信号刺激机体后，宿主细胞编码的模式识别受体(Pattern recognition receptors, PRRs)识别病原相关分子模式(Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)或损伤相关分子模式(Damage associated molecular patterns, DAMPs)，进而启动宿主细胞的固有免疫反应[4]。一般情况下，病毒的蛋白成分首先会被细胞表面的Toll样受体(Toll-like receptors, TLRs)所识别，而入侵到细胞质中的病毒成分则主要被细胞内的C型植物血凝素受体(C-type lectin receptors, CLRs)、核苷酸结合寡聚化结构域NOD样受体(Nucleotide-binding oligomerization domain like receptors, NLRs)、视黄酸诱导型基因样受体(Retinoic acid inducible gene-I-like receptors, RLRs)以及DNA识别受体等PRRs所识别，进而激活机体的抗病毒防御机制，降低病毒的感染能力[4]。在病毒感染的不同阶段所启动的免疫反应不尽相同，不同的病毒所启动的固有免疫机制也不相同。已有文献报道了人类疱疹病毒可被TLR1、TLR2及TLR6识别，之后它们在肿瘤坏死因子受体相关因子6(TNF receptor-associated factor 6, TRAF6)和髓样分化因子88(Myeloid differentiation factor 88, MyD88)存在的条件下激活核转录因子(Nuclear factor κB, NF-κB)介导的炎症因子和细胞因子的分泌，抑制病毒在宿主细胞中的增殖[5]。除TLRs和RLRs外，还有几种新发现的DNA识别受体，如黑色素瘤缺乏因子2(Absent in melanoma 2,AIM2)、DEAD-box helicase 41(DDX41)、DNA依赖的干扰素调节因子激活物(DNA-dependent activator of IFN-regulatory factors, DAI)、cGAMP合成酶(cyclic Guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase, cGAS)和γ干扰素诱导蛋白16(IFN-γ-inducible protein 16, IFI16)也可与人类疱疹病毒的相应配体结合，通过MyD88、线粒体抗病毒信号接头蛋白(Mitochondrial antiviral signaling protein, MAVS)和干扰素刺激基因(Stimulator of interferon genes, STING)等向下游传递活化信号，促使干扰素调节因子3/7(Interferon regulatory factors 3/7, IRF3/7)和核转录因子NF-κB的激活，进而诱导干扰素和炎性细胞因子的表达，激活宿主细胞的固有免疫应答级联反应[6]。

在病毒感染早期，疱疹病毒衣壳蛋白首先在细胞质中经过泛素化后被蛋白酶体途径所降解，随后将基因组DNA释放至细胞质，并被DNA识别受体识别。在疱疹病毒大量感染细胞时，在胞质中释放的病毒dsDNA或异常定位的细胞DNA被cGAS所识别，并催化第二信使环鸟甘酸-腺苷酸(cyclic Guanosine monophosphate-adenosine monophosphate, cGAMP)与内质网(Endoplasmic reticulum, ER)中的STING相结合，使其二聚化激活后从ER转移至高尔基体，随后招募TKB1和IκB激酶，进而磷酸化IRF3和IκBα，激活NF-κB和IFN-I的转录[7-9]。在疱疹病毒感染时，IFI16也可以移位到细胞质并诱导STING介导的信号通路的激活[6]。人类疱疹病毒不仅具有强大的编码能力和建立终身感染的能力，其在病毒感染宿主细胞过程中，还可通过“劫持”多种细胞进程、主动调控或改变细胞内环境，为自身的复制创造有利条件。例如，HHV必须借用宿主细胞的蛋白合成系统合成自身蛋白，用于组装子代病毒粒子；细胞出于自我保护的目的会启动未折叠蛋白反应(Unfolded protein response, UPR)介导的蛋白降解、细胞凋亡、炎症反应、自噬等抑制HHV病毒蛋白的合成、降解病毒蛋白或诱导伴侣分子表达，从而诱导内质网应激[10-12]。由此可见，宿主细胞固有免疫系统可通过多种机制来阻止HHV感染。与此同时，HHV也进化出了各种各样逃避宿主免疫反应的策略。因此，掌握HHV与宿主固有免疫应答之间的关系将为探索新型抗人类疱疹病毒的药物作用靶点提供研究思路。

2 人类疱疹病毒对宿主固有免疫应答的逃逸机制

在宿主细胞与病毒的长期共进化过程中，病毒的结构蛋白和非结构蛋白也进化出了多样的逃避宿主固有免疫应答反应的策略，为自身的增殖创造机会。疱疹病毒几乎能在所有的动物中建立潜伏感染，且潜伏感染期间病毒保持休眠状态，宿主不表现出任何临床症状，而在机体受到一些刺激引起应激反应后，潜伏的病毒被重新激活，诱导机体出现复发性感染[13]。大部分HHV是通过抑制cGAS-STING途径介导的IFN-I信号通路和核转录因子NF-κB中关键接头蛋白的激活，进而抑制干扰素及炎性细胞因子的产生，最终促进病毒的增殖，以下分别阐述各种人类疱疹病毒逃逸宿主固有免疫应答反应的机制，具体见图1。

cGAS：环GAMP合成酶；STING：干扰素刺激基因；IFI16：γ-干扰素诱导蛋白16；TBK1：Tank结合激酶1；IRF3：干扰素调节因子3；NF-κB：核转录因子；“实线箭头”代表一种蛋白可直接促进另一种蛋白的表达；“平箭头”代表发挥抑制作用；“虚线箭头”代表一种蛋白可间接影响另一种蛋白的表达。

2.1 HSV逃避宿主固有免疫应答反应的方式 HSV有HSV-1型和HSV-2型。HSV-1感染是造成原发性和复发性水疱性皮疹的主要原因之一，感染部位集中在皮肤黏膜和脑部[11]，而HSV-2感染多发生在阴茎、阴道、子宫颈或臀部等生殖器官或邻近部位。HSV通过拮抗干扰素信号通路相关途径关键靶蛋白和抑制宿主细胞凋亡来干扰宿主抗病毒机制，促进病毒在机体内的增殖。在病毒感染的早期，HSV可被细胞表面受体TLRs识别，HSV进入细胞质后可被DNA和RNA传感器识别。研究发现，多个HSV蛋白参与逃避宿主RLRs信号通路，如HSV-2 VHS通过选择性下调TLR-2、TLR-3、RIG-I和MDA5来抑制IFN信号通路[14]；HSV-1 US11通过与RIG-I和MDA5的C末端RNA结合结构域竞争性结合RNA，阻碍下游信号传递从而拮抗IFN-I信号通路[15]；US11还可与Hsp90形成复合物替代TBK1，从而干扰HSV-1感染后IRF3与TBK1的相互作用以及阻碍IRF3磷酸化[16]。HSV-2 US1可与IRF3的DNA结合域相互作用，进而抑制IRF3与IFN-β启动子的结合，从而抑制IFN-β的产生[17]；HSV-1 UL37通过与RIG-Ⅰ及cGAS结合并介导其脱酰胺化，使其功能受损，从而阻断其信号传递[18]；HSV-1 VP16可与IRF3的转录共激活因子CREB结合蛋白(CREB binding protein,CBP)相结合，抑制了CBP向IRF3的募集，进而抑制IRF3-CBP复合体与IFN-β启动子的结合，从而抑制IFN-I的产生[15]；HSV-1 UL42通过与NF-κB的亚基p65/p50的Rel同源结构域(Rel homology domain, RHD)结合并劫持p65和p50，阻碍其入核，从而抑制NF-κB的激活[19]；HSV-1 US3结合IRF3和NF-κB的p65亚基，并依赖其激酶活性异常磷酸化IRF3和p65，抑制它们的二聚化及其入核，从而拮抗IFN-I信号通路[20]；HSV-1 ICP0可以分别与NF-κB的p65和p50相结合以抑制NF-κB的激活，但具体机制不同，HSV-1 ICP0与p65的RHD结构域结合，抑制肿瘤坏死因子α(Tumor necrosis factor α, TNFα)诱导的p65的入核，抑制NF-κB的转录；HSV-1 ICP0与p50结合依赖其E3泛素连接酶活性降解p50，抑制NF-κB的转录[21]。HSV基因组DNA进入宿主细胞质后，cGAS-STING信号通路便发挥主要的抗病毒作用，而HSV也通过自己的方式拮抗宿主抗病毒反应。例如，HSV-1 VP22可通过与cGAS结合并抑制其酶活性，减少cGAMP的生成，从而抑制STING激活，最终抑制IFN-I的产生[22]；HSV-1 ICP0还可依赖其E3泛素酶活性降解IFI16，从而阻断该传感器下游的信号传导；HSV-1 VP24通过干扰TBK1与IRF3的相互作用抑制STING下游的信号传导[23]；HSV-1 UL36通过去泛素化IκBα抑制其降解，进而阻断cGAS和STING对NF-κB的激活，最终抑制IFN-I的产生[15]；HSV-1 UL24通过与p65和 p50相互作用，阻碍它们的入核，抑制cGAS和STING对NF-κB的激活，减少IFN-I的产生[24]；HSV-1 UL41依赖其核酸内切酶活性降解IFI16和cGAS的mRNA，干扰宿主对HSV-1的识别，从而拮抗IFN-I信号通路[25]；HSV-1 VP11/12(由UL46编码)通过介导STING的降解来阻断STING介导的信号传递[26]；HSV-1 ICP27通过靶向TBK1介导的IRF3磷酸化负调控IFN-I反应[27]；此外，HSV还可抑制JAK/STAT信号通路，比如HSV-1 UL41依赖其激酶活性降解锌指抗病毒蛋白(Zinc-finger antiviral protein, ZAP)、三角形四肽重复干扰素诱导蛋白3(Interferon-induced protein with tetratricopeptide repeats 3, IFIT3)和抗病毒蛋白viperin的mRNA，下调它们的表达，逃避干扰素刺激基因(IFN-stimulated genes, ISGs)的抗病毒作用[15]；HSV-1 UL36通过特异性靶向结合Ⅰ型干扰素受体2(Type I IFN receptor 1, IFNAR2)，抑制IFNAR2与JAK1结合，从而拮抗IFN-I信号通路[15]。HSV miRNA也在逃避固有免疫反应过程中发挥着作用。HSV-1 miR-H1可抑制细胞吞噬作用，还可下调多种细胞因子如TNFα、IL-1β和IL-10的表达水平[28]。

2.2 EBV逃避宿主固有免疫应答反应的方式 EBV是一种常见的致瘤性病毒，最初发现于Burkitt淋巴瘤，与恶性肿瘤如弥漫性大B细胞淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤和恶心淋巴增殖性疾病等有关[11]。EBV病毒蛋白及其miRNA在逃避机体免疫、促进病毒感染过程中发挥着重要作用。在感染早期EBV可使TLRs受体的表达降低，如EBV BGLF5蛋白可以选择性下调TLR2和TLR9的表达[29]；EBV BGLF4还可使NF-κB的共激活因子泛表达转录子(Ubiquitously expressed transcript, UXT)磷酸化来抑制NF-κB的活性[29]；EBV 去泛素化酶BPLF1阻碍了TLRs信号中间产物的泛素化，抑制NF-κB的激活[29]。还有许多EBV病毒蛋白在干扰宿主细胞IFN-I及JAK/STAT通路信号传导过程中发挥着重要作用，如EBV BGLF4可使IRF3在S123、S173和T180位点去磷酸化，进而抑制干扰素及其下游因子的表达[3]；EBV BZLF1抑制IRF7在IFN-α/β启动子上的转录活性，抑制NF-κB的表达[29]；BZLF1还可诱导细胞信号转导抑制因子3(Suppressor of cytokine signaling 3, SOCS3)的产生来抑制JAK/STAT信号传导；EBV miR-BART16靶向干扰素途径所需的转录辅助共激活因子环磷腺苷效应元件结合蛋白(cAMP response element binding protein，CREB)来抑制IFN-I信号传导[30]；EBV BILF4靶向IRF7下调IFN-α的表达水平[29]；EBV miR-BART20-5p和miR-BART8可通过靶向STAT1影响干扰素-γ的信号传导[30]。EBV的免疫逃逸策略也针对NLR3家族含吡咯结构域的炎性小体，EBV miRNAs可直接靶向NLRP3，降低其表达水平，或通过间接靶向IL-1受体，从而抑制促炎因子IL-1的信号传导[30]；EBV BART-6-3p靶向IL6R，抑制IL-6的信号转导[30]。此外，还有部分病毒蛋白拮抗RLRs信号通路，如EBV miR-BART6-3p可直接与RIG-I mRNA结合，并在转录后抑制RIG-I mRNA的转录，从而抑制RLR介导IFN的产生[30]。

2.3 HCMV逃避宿主固有免疫应答反应的方式 HCMV作为一种普遍存在的条件致病病原体，在大多数健康个体中呈无症状感染，而在免疫缺陷个体，如获得性免疫缺陷综合征(Acquired immune deficiency syndrome, AIDS)患者、器官移植患者和老年人中会引起严重的并发症。HCMV在感染宿主细胞时，HCMV病毒蛋白通过抑制cGAS-STING途径中关键接头蛋白的激活，进而抑制干扰素及炎性细胞因子的产生，最终促进自身的复制。例如，HCMV UL31通过与胞浆和胞核中的cGAS互作阻碍了DNA和cGAS的结合，从而使cGAMP的产生减少[31]；HCMV UL83 N端结构域可与cGAS相互作用，导致cGAS-STING-IRF3信号通路受损引起IFN-β表达水平显著降低，HCMV UL83和IFI16的相互作用抑制了IFI16的寡聚化，从而抑制细胞因子的转录激活，且有证据表明HCMV UL83下调了IFI16的DNA结合能力，并与HCMV的主要即刻早期启动子(Major immediate early promoter, MIEP)形成复合物促进HCMV感染早期基因(Immediate early gene, IE)的表达，在感染早期启动病毒转录[32]；HCMV UL97可以阻断IRF3和CBP互作，从而抑制IFN-β启动子活性；HCMV UL48被报道以一种依赖于DUB的方式抑制STING、TRAF6、TRAF3、IL-1受体相关激酶1(Interleukin-1 receptor-associated kinase 1, IRAK1)、IRF7的表达，进而抑制其下游的信号传导[33]；研究发现，HCMV IE86(也称为IE2，由UL122编码)可通过蛋白酶体途径降解STING，从而降低STING蛋白水平的表达，但对STING mRNA转录水平的表达无影响[34]；HCMV IE86还抑制了NF-κB与IFN-β、IL-6、IL-8和RANTES启动子区域的结合进而抑制上述细胞因子的基因转录[34]。在293T细胞中，HCMV UL82与STING互作，破坏了STING向高尔基体的易位，进而抑制TBK1和IRF3的激活[35]。HCMV US9可与MAVS和STING相互作用，通过阻止STING的二聚化和MAVS的激活，抑制细胞因子及炎性因子的表达[36]。HCMV UL26通过ISG化自身的诱饵蛋白来减少其他病毒ISG酰化蛋白的积累[37]；HCMV UL26也可通过阻断IKK复合体的磷酸化抑制NF-κB的活化，但ISG化的UL26则失去了这个功能[37]。此外，HCMV miRNA也在逃避宿主固有免疫应答过程中发挥着作用。HCMV miR-UL-112-3p被证明能够抑制HCMV糖蛋白gB和gH与TLR2结合，抑制NF-κB介导的促炎细胞因子的产生[30]。HCMV miR-US5-1和miR-UL112-3p抑制IKKα和IKKβ的mRNA表达水平，从而抑制NF-κB的激活[30]；HCMV miR-UL112-1也可通过抑制IL-32来下调炎症因子的表达[30]。

2.4 KSHV逃避宿主固有免疫应答反应的方式 KSHV与淋巴细胞瘤、淋巴增殖性疾病以及其他肿瘤的发生发展密切相关[11]。最近大量研究表明，KSHV的多种蛋白和miRNA参与逃逸机体的固有免疫应答反应。如，KSHV ORF52结合并抑制cGAS的酶活性，阻碍cGAMP的产生[38]。KSHV潜伏期相关核抗原(Latency-associated nuclear antigen, LANA)与cGAS结合，阻止TBK1的下游蛋白的激活[32]。KSHV vIRF1直接与STING结合并阻止TBK1的募集[33]。KSHV ORF63与NLRP1结合干扰了炎性小体的形成和炎性细胞因子的产生[39]。KSHV去泛素化酶ORF64蛋白通过阻止NLRP1的泛素化和激活来抑制NLRs介导的信号通路的激活[40]。KSHV ORF64及其同源物MHV68 ORF64以去泛素化酶依赖的方式抑制STING依赖的信号转导。KSHV ORF45通过与TBK1竞争结合IκB激酶ε(Inhibitor of NF-κB kinase ε, IKKε)来阻止IRF7的磷酸化和激活[41]。KSHV ORF8编码的蛋白K-bZIP可抑制IRF3下游的信号转导。KSHV ORF36作用机制类似于HSV-1 VP16。此外，KSHV miRNA也在逃避宿主抗病毒固有免疫应答机制中担当着重要角色。如KSHV miR-K12-11靶向IKKε，抑制NF-κB和IRF3的激活。KSHV miR-K12-3和miR-K12-7靶向转录因子C/EBPβ，它抑制IL-6和IL-10的产生并促进病毒重新激活[30]；KSHV miR-K12-5和miR-K12-9分别靶向MyD88和IRAK1下调它们的表达水平，从而抑制TLRs介导的细胞因子的激活[30]；肿瘤坏死因子样微弱凋亡诱导受体(TNF-related weak inducer of apoptosis receptor, TWEAKR)是促炎细胞因子的受体，KSHV miR-K10靶向TWEAKR下调促炎细胞因子的表达[30]。

2.5 其他人类疱疹病毒逃避宿主固有免疫应答反应的方式 与前面几种人类疱疹病毒相比，VZV、HHV-6和HHV-7逃避宿主固有免疫反应的报道较少。带状疱疹是水痘初次感染后VZV重新激活的临床表现。鉴于其可在宿主康复后长期潜伏的特性，那么VZV必然有其逃避宿主免疫反应的方式。目前，关于VZV和cGAS-STING通路之间的相互作用的研究甚少。现有文献报道，HSV-1 ICP4的同源物VZV IE62可抑制TBK1介导的IRF3的磷酸化[3]；VZV IE62通过阻断IRF3的S396、S398和S402位的磷酸化抑制IRF3的二聚化[42]；VZV ORF47以激酶依赖性的方式在IRF3 S396位点上阻止其磷酸化和同源二聚化[3]；研究发现，在293T细胞中外源性的VZV ORF61以Ring-finger依赖性的方式特异性地靶向磷酸化的IRF3，并将其重新定位后被蛋白酶体所降解，但ORF61还可抑制IκBα的泛素化，进而抑制NF-κB信号的传递，该过程有助于IRFs信号的传递[3]。

玫瑰疱疹病毒(Roseoloviruses)包括HHV-6和HHV-7，其中HHV-6又分为HHV-6A和HHV-6B两型。它们不仅会导致常见的儿童疾病如婴儿玫瑰红斑和婴儿发热性癫痫等，在免疫功能正常的人群中，它们与包括多发性硬化症和阿尔茨海默氏症在内的许多神经系统疾病有关。在293T细胞中，外源性HHA-6A/6B IE1可通过抑制IRF3的激活和核转位，阻止其下游干扰素刺激基因及细胞因子的表达，逃避宿主的免疫应答[3]。

3 展 望

HHV与人类免疫系统经过数百万年的共进化，形成了一种独特的平衡状态。探究清楚人类疱疹病毒逃避宿主免疫级联反应的方式，有助于将来更好地研制出针对该病毒的免疫制剂，减轻其对人类健康和公共卫生带来的危害[3]。本文总结了几种人类疱疹病毒感染机体后所启动的固有免疫级联反应，并根据现有的研究成果讨论了这些病毒通过干扰信号通路中的一些适配器分子的功能逃逸宿主免疫应答反应。人类疱疹病毒长期潜伏在宿主体内，因对大多数人所造成的疾病不严重或不发病而常常被忽视；但对特殊人群易感，一旦发病，危害比较严重。随着对疱疹病毒结构及功能的深入研究，人们越来越清晰地认识到，人类疱疹病毒在宿主细胞免疫防御的各个阶段均能够通过影响免疫监视网络的正常传递逃避机体的免疫级联反应，并且与多种人类疾病密切相关。因此，阐明人类疱疹病毒与宿主细胞免疫应答反应之间的关系将为疱疹病毒的相关研究及其抗病毒药物的研发提供宝贵的思路。

利益冲突：无

引用本文格式：牛宇辉，李向茸，冯若飞.人类疱疹病毒逃逸宿主抗病毒固有免疫应答机制的研究进展[J].中国人兽共患病学报，2022，38(1)：62-68.DOI:10.3969/j.issn.1002-2694.2021.00.172