小反刍兽疫病毒宿主细胞受体的研究进展

王慧慧，金丽，蒲飞洋，李易聪，程燕※

(1.西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃 兰州 730010；2.西北民族大学生物医学研究中心，甘肃 兰州 730030)

小反刍兽疫（peste des petits ruminants,PPR）又称绵羊和山羊瘟疫，是由小反刍兽疫病毒（PPRvirus,PPRV）引起的一种高度传染性、致死性的疾病[1]。PPRV属于副黏病毒科（Paramyxoviridae）麻疹病毒属（Morbillivirus）的成员[2]，该病毒呈多形性，病毒粒子大小在400~500 nm之间，比牛瘟病毒（rinderpest virus,RPV）（300 nm）大，主要感染山羊和绵羊等小反刍兽，山羊比绵羊更易受影响，牛、水牛、骆驼和猪都会发生感染并产生相应亚临床症状，PPR感染的临床症状主要是突然发热、肠炎、支气管炎和坏死性口炎等[3]。病毒可通过气溶胶、飞沫传播到呼吸系统，主要感染部位是淋巴结和扁桃体，使得淋巴减少[4]，同时PPRV在扁桃体及淋巴结中具有很强的复制能力，但在呼吸道黏膜的上皮细胞中的复制能力不是很强，从扁桃体和淋巴结中释放的大量子代病毒会随着体液流动将病毒传播至所有内脏淋巴结、骨髓、脾脏以及呼吸道和消化道黏膜等其他部位，从而造成机体内病毒含量增加，进而发展为病毒血症[5]。

PPRV是单股负链RNA病毒，可编码8种蛋白，其中有6种结构蛋白，即融合蛋白（fusion protein,F）、血凝素（hemagglutinin,H）、基质蛋白（matrixprotein,M）、核蛋白（nucleoprotein,N）、磷蛋白（phosphoprotein,P）和大聚合酶蛋白（large polymerase protein,L）以及两种非结构蛋白（V和C）[6]。基因组3'和5'端的非翻译区在病毒的转录和复制过程中起着至关重要的作用。PPRV的囊膜由F、H和M蛋白组成，F和H蛋白组成糖蛋白异构体，M蛋白是连接糖蛋白与核糖核酸蛋白复合物的纽带。N蛋白包被基因组RNA形成PPRV的核壳体，L蛋白和P蛋白与N蛋白相结合，在病毒基因组复制过程中发挥重要作用。PPRV只有一种血清型[7]，但是根据PPRV基因序列可将毒株分为4个不同的谱系（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），通常谱系Ⅰ和Ⅱ在西非流行，谱系Ⅲ在阿拉伯和东非流行，而谱系Ⅳ在亚洲和中东流行[8]。

淋巴细胞信号活化分子（signaling lymphocyte activation molecule,SLAM）和脊髓灰质炎病毒受体相关分子4（poliovirus receptor-related 4,PVRL-4）是PPRV黏附细胞的主要细胞受体。SLAM与免疫细胞的感染和病毒的传播有关，Nectin-4在病毒的传播中起主要作用[9]，PPRV病毒入侵时，首先通过受体在淋巴和上皮组织中复制，再侵入神经系统繁殖，形成持续性感染[10]。猴和人类的SLAM和Nectin-4在各自的氨基酸序列中都具有很高的同源性，并且猴子麻疹病毒（Measlesvirus,MeV）的传播，可导致麻疹样疾病，这表明受体结合特异性的改变或适应在物种间的传播具有重要作用。人们已确定SLAM为野生型PPRV的主要宿主受体，PPRV H-绵羊SLAM和PPRV H-人SLAM复合物非常相似，但是，PPRV感染SLAM+淋巴细胞或Nectin-4+上皮细胞的机制仍不清楚，因此，了解PPRV与宿主相互作用的关系以及当PPRV感染机体后，机体作出的免疫反应，这将对控制PPRV的增殖和传播具有重要的意义。

1 PPRV受体的种类

1.1 SLAM受体

SLAM也叫CD150，是一种糖蛋白，是细胞表面受体免疫球蛋白超家族CD2亚群，这类CD2蛋白家族既是黏附分子，也是免疫应答的调节因子。SLAM表达与PPRV复制高度相关，不同动物SLAM mRNA表达水平的不同也会影响病毒复制水平，因此SLAM mRNA表达水平可能是反刍动物对PPR不同敏感性的决定因素之一，同时SLAM表达水平与PPRV对宿主细胞的感染性和复制水平密切相关[11]。Tatsuo等[11]发现SLAM为犬瘟热病毒（caninedistempervirus,CDV）、牛瘟病毒（rinderpest virus,RPV）和PPRV的受体，通过序列分析得到山羊、绵羊、牛和水牛的SLAM基因在核苷酸和氨基酸水平上的同源性分别为96.3%~98.5%和92.9%~96.8%，并发现山羊SLAM与绵羊SLAM的同源性较高（96.8%），其次是与牛SLAM（93.5%）、水牛SLAM（92.9%）、狗SLAM（70.2%）和人SLAM（62.8%），以上结果表明，SLAM基因有显著的氨基酸差异，从而体现出麻疹病毒的物种特异性。此外，由于不同动物物种间保守氨基酸的存在，研究者需要进一步探索麻疹病毒对新物种的适应。Ohishi等[12]在山羊SLAM V结构域中发现了影响宿主-病毒特异性结合的8个关键氨基酸序列，并且它们在羊、牛和水牛中也相对保守。

成年人SLAM的结构有217个氨基酸，包括两个Ig结构域的膜外区、一个含有21个氨基酸的跨膜片段和一个含有77个氨基酸的细胞质结构域[13]。人CD 150 V结构域与MeV H蛋白相互作用，其他结构域，如C2结构域、TM和CY在病毒与宿主细胞的结合中没有起到任何作用[13]。SLAM在活化T细胞、记忆T细胞和成熟树突状细胞等中表达，也在原发性外周血淋巴细胞上表达，在CD4+和CD8+记忆T细胞上表达水平高于未成熟细胞，但在B细胞中的表达水平低[14]。

大量证据表明MeV在61位组氨酸处与受体SLAM结合，在60位异亮氨酸处和63位缬氨酸处与其相邻的氨基酸残基结合，赖氨酸58、59和61位点的氨基酸残基似乎也与人CD150的受体功能有关，后来人们也发现60、61和63位点的甲硫氨酸氨基酸残基对SLAM作为CDV受体的功能非常重要[15]。SLAM和麻疹病毒的相互作用不仅是病毒与宿主的第1个靶点，也是导致宿主组织产生病理变化和临床症状的重要原因。SLAM对H蛋白有高度的亲和力，它能通过表达或与之接触使得细胞中SLAM表达水平下调，而且H蛋白通过连续的构象变化与CD 150相互作用[16]。

1.2 Nectin-4/PVRL 4受体

虽然SLAM是麻疹病毒的一种细胞受体，但MeV在气管、肺、咽和食道等的SLAM阴性上皮细胞中的感染表明MeV的进入与其他细胞受体有关[4]。直到2001年，研究者提出上皮细胞中可能的受体为Nectin-4，Nectin-4的V区与MeV H蛋白具有很强结合能力，这表明Nectin-4是PPRV和CDV的上皮受体[17]。

PVRL 4是脊髓灰质炎病毒受体样蛋白（PVRLs）的成员，由510个氨基酸跨膜蛋白组成，分子量66 kDa。黏附分子在独立于Ca2+的细胞-细胞黏附中起着与SLAM相似的作用，也有类似免疫球蛋白的3个Ig样外显子结构域[18]，它在组织中广泛表达，包括造血细胞、神经元细胞、内皮细胞和上皮细胞。小鼠体内Nectin-4在大脑、肺、睾丸和胚胎中表达，而人体内主要在胎盘中表达，在犬脑中也检测到了Nectin-4[19]，表明CDV通过Nectin-4感染神经细胞。除此之外，研究者在狗的室管膜细胞、脑膜细胞、神经细胞和浦肯野细胞等中发现Nectin-4，但在人脑中没有检测到，并且还发现犬上皮组织中Nectin-4表达的分布模式与人类的相似[20]。与SLAM不同的是，Nectin-4在不同物种之间高度保守，它消除了病毒对受体适应的需要[21]。黏连蛋白家族的蛋白是一种新的调节因子，调节细胞活动，比如细胞极化、分化运动、增殖和存活。人们已证明Nectin-4在MeV感染的人脑内皮细胞中上调表达，MeV最初在能够表达SLAM/CD 150的T细胞、B细胞和树突状细胞中增殖，然后传播到宿主的肾脏、胃肠道、肝脏和呼吸道上皮细胞等部位[22]。

1.3 CD46受体

1993年，研究人员对淋巴细胞标记物的一项研究表明，CD46的补体调节剂是麻疹病毒的受体[23]，研究证明人CD46使细胞与麻疹病毒结合，CD46作为细胞受体与MeV相互作用，虽然MeV的野生毒株不能与CD46相互作用，但在MeV和其他麻疹病毒中能激发融合激活的机制[24]。CD46不能作为CDV和RPV的受体，但它具有调节T细胞、产生调节性T细胞和控制干扰素的产生等功能[25]。人们研究发现，MeV与CD46结合在受体的短共识重复序列1（SCR 1）和短共识重复序列2（SCR 2）上[26]。CCP1结构域的R59突变使得病毒融合以及CD46表达水平下调，尽管CD46不是RPV的细胞受体，但在RPV中检测发现CD46的表达水平下调，在PPRV中发现CD46的表达水平轻度下调，而CDV中未发现CD46的表达水平下调[27]，这表明CD46的表达水平可能独立于其受体作用，与麻疹病毒作用不相关。

1.4 RTKs

受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase,RTKs），也被认为是体外PPRV感染的候选受体。RTKs是最大的一类酶联受体，它既是受体，又是酶，能够同配体结合，使靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化[28]。所有的RTKs都由配体结合位点的细胞外结构域、跨膜疏水的 螺旋区和含有酪氨酸蛋白激酶（RTK）活性的细胞内结构域组成[29]。

1.5 其他假定受体

虽然已有研究者提出以上几种PPRV的受体，但相关研究人员觉得仍可能有其他未知的受体参与病毒与宿主的结合。其中，Manoharan等[30]提出，部分唾液酸也可能是PPRV的受体，同样，Griffin指出MeV不仅感染免疫细胞，也感染不表达SLAM的内皮细胞和神经元细胞，这表明可能有其他未知的受体与病毒相互作用。最近的一项研究表明，血凝素和高融合蛋白参与了病毒在人神经元间细胞到细胞的传播，在MeV的某些假定神经元受体存在的情况下，没有引起合胞体的形成[31]。有报道称，在PPRV感染神经元和胶质细胞时，PPRV与边界病毒的联台感染促进了PPRV入侵大脑，但目前还没有任何有关PPRV单独感染大脑的报道，因此，研究者还需要大量的研究来探索关于这些麻疹病毒科病毒的宿主受体[32]。

2 病毒受体相互作用对PPRV免疫应答的影响

2.1 先天免疫反应中受体的表达和调节对PPRV的影响

病毒入侵宿主后会激活宿主的天然免疫应答，而Toll样受体在天然免疫中起主要作用[33]，也能激活细胞凋亡、吞噬、补体和炎症介质，其他模式识别受体，比如视黄酸诱导基因-1（RIG-1）样受体和黑色素瘤分化抗原-5（MDA-5）和寡聚核苷酸样受体（NLRs）在细胞因子生成抗病毒状态中同样发挥作用。PPRV感染引发炎症并且产生肿瘤坏死因子，来刺激免疫细胞诱导发热、凋亡、炎症和败血症，还可刺激TNF-诱导多种免疫细胞的激活，导致干扰素及细胞因子的表达，如IFN-、IFN-、IL-1、IL-10和IL-6等，而SLAM则能够诱导细胞对IL-12、TIF和IL-6的分泌，并且调节非依赖T细胞的增殖[34]。先前的研究报道称，CD46受体能够在补体反应中起主要作用，并保护T细胞免疫，从而介导PPRV感染树突状细胞（Dendritic Cells,DCs），而DCs是免疫应答启动者，也是免疫耐受的诱导者[35]。因此，CD46在病原入侵机体中起着至关重要的作用。同时，病毒通过多种机制抵抗宿主的防御，而PPRV感染后先天性免疫激活的一个信号是SLAM单核细胞的表达，这些单核细胞可刺激T、B细胞的表达，但在致炎细胞因子的刺激下SLAM在DCs表面表达，SLAM表达水平易受炎症介质的影响[36]。总之，SLAM受体可调节细胞因子的类型，并促进成熟DCs刺激T淋巴细胞的功能。

2.2 适应性免疫反应中受体的表达对PPRV的影响

SLAM在未成熟T细胞、外周血T细胞和部分B细胞等中表达，作为机体对病原体的一种反应，辅助性T细胞被激活并分泌细胞因子，在T细胞的激活和分化过程中SLAM的表达主要受细胞因子的调控，T细胞受刺激使自身增殖和分化并激活B细胞、巨噬细胞和其他淋巴细胞，随后B细胞产生抗体抵抗病原体感染[37]。T和B细胞也能分化成记忆性T细胞，以保证宿主在病原体重新入侵时能诱导快速的免疫反应，包括PPRV在内的麻疹病毒感染过程中，由保护细胞介导的体液反应主要针对H、F和N蛋白，并且淋巴细胞在这些免疫应答中起主要作用，而SLAM受体介导淋巴细胞参与免疫反应等功能[38]。

在PPRV蛋白中，N蛋白具有较强的免疫原性，但它不能诱导抗病毒的保护性免疫应答[39]。体内PPRV感染会产生抗体，从而引起感染细胞的抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用，而H蛋白是这种细胞毒性机制的主要靶点之一。PPRV和RPV的N蛋白诱导了Ⅰ类限制性、抗原特异性和交叉反应强的CD8+T细胞反应，CD8+T细胞识别PPRV中的非结构蛋白（C或V）并在早期感染中发挥保护作用，并通过细胞分泌细胞因子IFN-或MHC相关的细胞毒性物质来阻断病毒的复制。此外，N蛋白19肽的氨基端T辅助表位和羧基端线性B细胞表位的存在有助于产生更大的特异性抗体，人们也发现抗RPV糖蛋白H和F的抗体对抗PPRV具有保护作用。

2.3 病毒蛋白-SLAM相互作用对PPRV免疫反应的抑制作用

麻疹病毒为继发性细菌感染提供了机会，麻疹病毒感染后的外周血淋巴细胞和淋巴组织可抑制IFN的产生、抑制免疫球蛋白的合成或阻滞细胞周期，但是免疫抑制在PPRV和其他麻疹病毒中的作用机制仍然未知。先前有关MeV的研究表明，一种或多种病毒蛋白（H和F）之间的表面接触，会抑制外周血淋巴细胞（PBLs）的增殖，并有少量的病毒感染[39]。所有麻疹病毒，包括PPRV，能抑制淋巴细胞增殖，且PPRV对山羊外周血淋巴细胞的免疫抑制作用比RPV强[40]。除H和F外，其他病毒蛋白N和P也在抑制淋巴增殖和诱导麻疹病毒属病毒（MeV和RPV）淋巴细胞耗竭中起重要作用。N蛋白通过与人和小鼠B细胞的FCRII结合使抗体的产生受到抑制，也抑制淋巴增殖，从而导致免疫抑制，而糖蛋白复合物则抑制T细胞的增殖。表达树突状细胞和SLAM/CD 150受体的淋巴细胞是MeV感染的主要靶点，干扰CD 150在宿主体内的正常功能，在2016年，Romanets-Korbut等[41]发现MeV H与CD150相互作用导致人树突状细胞呈现早期Akt磷酸化，且抑制DC p38 MAPK磷酸化，从而调节了信号转导通路并抑制了宿主免疫反应。该研究进一步表明，MeV H与人树突状细胞的相互作用能抑制IL-12的产生，从而导致MeV感染过程中的免疫抑制。

麻疹病毒的非结构蛋白在抵抗免疫反应中起着重要的作用，研究人员发现PPRV V蛋白通过与MDA-5结合有效抑制IFN-的产生，并且与RIG-I结合较小程度上抑制IFN-的产生[42]。Hahm等[43]证明麻疹病毒V和C蛋白不通过TLR-4信号介导IL-12的抑制；相反，MeV H与人SLAM结合有助于TLR-4介导IL-12的抑制[43]。MeV H蛋白与抗体递呈细胞的受体结合后，表现出免疫抑制活性，MeV的V蛋白抑制IFN-和NF-B（核因子B）信号，而在RPV中，C蛋白抑制IFN的产生，P蛋白与STAT1和IFN信号相互作用。

3 展望

自2007年我国首次出现PPRV，给养殖户带来巨大的经济损失，PPR是一种重要的动物疾病，近年来，有报道PPRV感染的宿主已经扩大到其他不常见的宿主，如单峰骆驼、羚羊、野生山羊、大羚羊、鹿、野山羊和猪等。PPRV也可能有适应新宿主的能力，这给在全球试图根除PPR带来了挑战，并且宿主对PPRV的敏感性、耐药性尚不十分清楚，研究人员需要了解PPRV的细胞受体和其他潜在受体、PPRV感染的宿主免疫反应和PPRV感染可能的免疫抑制机制来加强PPR的免疫机理以及疫苗的研究工作。研究PPRV的受体对更深入地研究PPRV感染的分子机制以及设计阻断PPRV感染的药物等奠定了重要的基础，也对其他麻疹病毒使用不同细胞受体提供了有用的信息，有助于明确病毒感染的宿主范围。MeV已经得到了广泛的研究，通过与MeV的比较得到了与PPRV免疫反应和免疫抑制有关的信息，因此，进一步深入研究PPRV与宿主细胞受体的相互作用以及宿主免疫反应机制，可为PPRV的防控提供有益的思路。