引用本文
方风琴 综述, 季育华 审校. 人巨细胞病毒潜伏-激活研究的新进展. 25(3): 240-243
  
Permissions
Copyright©2010, 《检验医学》编辑部
《检验医学》编辑部
人巨细胞病毒潜伏-激活研究的新进展
方风琴 综述, 季育华 审校
上海交通大学医学院附属瑞金医院,上海 200025

通讯作者：季育华,联系电话：021-64370045-600637。

作者简介：方风琴,女,1982年生,硕士,主要从事巨细胞病毒生物学特性和免疫治疗相关研究。

关键词: 人巨细胞病毒; 潜伏-激活感染; 主要立即早期启动子; 沉默; pp65抗原血症
中图分类号:R373.9 文献标志码:A 文章编号:1673-8640(2010)03-0240-04

人巨细胞病毒(HCMV)一旦感染则终身潜伏或为持续性感染, 中国人群中HCMV的高感染率特别引起多方关注。我们已发表的一份较系统且具有相当样本量的调研报告提示, 上海人群在2~3岁年龄段已呈现较高的感染率(60.37%)并不断增长, 近25岁时已达97.03%[1]。与相关的资料比较明显高于发达国家, 甚至在发展中国家中都处于“ 领衔” 地位。健康个体中HCMV的初发感染通常无临床症状, 只有当受染宿主使用免疫抑制剂或免疫功能发育不全、免疫功能减弱时, HCMV的原发感染或潜伏-再激活感染可导致严重的临床表现, 往往是致死性的[2, 3]。为此, 早期监测特殊群体中HCMV潜伏-再激活是否发生, 能早期干预病毒激活感染的发展, 对上述特殊群体的健康甚至于生命至关重要。

HCMV潜伏-再激活的早期监测主要依赖于HCMV基础生物学的研究进度, 包括病毒潜伏、激活的地方与其特征的了解, 以及潜伏病毒再激活的调控程序间的彼此关系的阐明。

一、HCMV的潜伏部位

体外研究证明, HCMV体外感染只能在人胚肺成纤维细胞增殖, 而宿主HCMV活动性感染其侵犯的细胞种类较广泛, 如上皮细胞、内皮细胞、平滑肌细胞以及神经元细胞等, 推测HCMV的潜伏部位是多样性的。2004年, Goodrum等[4]通过系列的实验研究后比较果断地表示HCMV主要潜伏在某些特定的CD34造血干细胞亚群中(CD34+CD38-)以及之后发育的髓系细胞中。因为表面上来自同一祖先的髓系和淋系细胞, 可能在早期就决定其发生谱系定向行为。从而使得前者为HCMV潜伏场所, 而后者却不是。至于早期谱系定向行为与HCMV潜伏发生的时间顺序则不得而知[5]。然而, 猜测某些内皮细胞(特别是动脉内皮细胞)可能也是HCMV的潜伏场所, 是因为:(1)造血干细胞被认为是一些内皮细胞的前体细胞; (2)动脉粥样硬化的免疫健全个体, 往往能在其动脉壁中检测到较高的HCMV DNA; (3)激活感染时, HCMV在全身的播散速度很快, 除了单核细胞的播散因素外, 考虑还有其他的潜伏位点[6]。

二、HCMV的潜伏特征

区别病毒处于潜伏还是激活状态的关键点是看决定病毒增殖性感染的相关基因(裂解性基因)是否表达。新近, Reeves等[5]报道在病毒潜伏阶段可测到一些HCMV的立即早期区域的基因(IE)转录, 但IE1(IE72)以及IE2(IE86)基因却始终都不能在自然潜伏状态的细胞中被发现。结合他们先前的研究报道认为, 病毒所潜伏的细胞进入分化成熟后(如巨噬细胞或树突状细胞)产生并释放大量病毒颗粒时, 受染细胞中IE1/IE2基因才呈现高表达[7]。

关于是否存在病毒潜伏相关转录子的问题争论激烈。早先有学者利用实验感染模型第1次鉴定并报道HCMV潜伏表达转录子(CLTs)的存在, 其主要位于IE区域[8]。相继还在自然潜伏细胞中也得到了肯定并在血清学阳性的个体中发现了针对该区域所编码蛋白的抗体。2004年Jenkins等[9]利用实验潜伏模型发现了UL111a转录子, 其编码白细胞介素10病毒类似物(vIL-10), 可抑制IL-10介导的激活通路。但他并非是潜伏阶段的专属转录子。以后, Bego等[10]又鉴定了一种潜伏相关转录子LUNA, 并发现该转录子与UL81以及UL82基因呈部分反向互补。经过实验性潜伏和自然潜伏2类不同模型的研究与分析, 陆续发现并得以鉴定了多个潜伏相关转录子, 其中大多数的转录子并不只是在潜伏阶段存在。所以到目前为止, 潜伏表达转录子的种类及其在病毒潜伏中的特定角色尚不清楚, 病毒潜伏的建立与维持与这些转录子的关系仍无从定论[5]。

三、HCMV潜伏与激活的相关机制

目前认为HCMV建立潜伏感染主要机制是沉默了病毒的主要立即早期启动子(MIEP)而有效地阻止病毒的激活。事实上, 不管在任何阶段, MIEP会受到多种细胞转录因子和高度有序的染色质结构的调控[11~13]。早先有人曾利用启动子转染实验证实了3种参与调控的转录因子, 他们分别为YY1、ERF以及GFI-1[8]。而Wright等[14]认为这些转录因子与染色质修饰蛋白(如组蛋白去乙酰化酶、组蛋白甲基转移酶)发生相互作用, 影响病毒的潜伏与激活。也有认为与抑制性染色质形成相关的细胞因子有关[15]。因此, 细胞中原本存在的高浓度抑制因素或由病毒潜伏后诱导产生的抑制因素对病毒潜伏的建立起着决定性作用的推断, 似乎否定了病毒通过自身基因的表达来影响或决定其潜伏与激活的说法[8]。已知几乎所有的疱疹病毒都能或多或少地表达MicroRNA, 并已经证明病毒的MicroRNA与病毒的潜伏有关。现知, HCMV也表达MicroRNA, 但与其他疱疹病毒不同的是, 14条HCMV MicroRNA都是在活动性感染阶段得以发现与鉴定的[16, 17], 可能与缺乏良好的HCMV潜伏模型有关系, 或尚未发现与潜伏阶段表达相关的MicroRNA。借鉴疱疹病毒中MicroRNA影响其潜伏的重要意义[18], 深信随着HCMV相关模型的建立与优化[19], 终究会揭开HCMV MicroRNA的神秘面纱。

目前研究HCMV的激活机制主要也是围绕着MIEP展开的, 即祛除MIEP周围的抑制因素, 使得染色质开放、疏松[7]或促进原始(未成熟)细胞的成熟分化, 使得MIE基因能够表达, 随及病毒复制呈现活性感染[7, 20]。移植, 尤其是骨髓造血干细胞移植中, 面临HCMV潜伏-激活感染的风险最大。据瑞金医院骨髓移植科的初步统计, 在造血干细胞移植受者中, HCMV激活率可达到70%~80%, 通过良好的药物控制, 真正发展成HCMV病的大约5%。此数据间接地支持了潜伏病毒的细胞分化成熟可激发病毒增殖性感染相关基因(也有称其为裂解性基因)表达的观点。

四、HCMV潜伏-再激活的诊断思路

HCMV潜伏-再激活的临床诊断, 迄今为止采用的还是HCMVpp65抗原血症、血浆HCMV实时定量聚合酶链反应(PCR)和血清病毒特异性抗体, 尤其是IgM型抗体的检测。HCMVpp65抗原血症的检测是基于多型核白细胞内有大量的病毒pp65蛋白, 应用相应的单克隆抗体来识别, 并根据其抗原阳性细胞数的多少来辅助诊断HCMV的激活感染[2]。事实上, 在临床的实际应用中也存在着许多困惑。如有些HCMV激活患者, 其pp65 抗原阳性细胞始终未能检出, 而在一些健康体检的样本中能检出一定量的pp65 抗原阳性细胞。根据我们近3年来对瑞金医院接受移植的患者的跟踪资料分析, 发现判断为HCMVpp65抗原阳性细胞时, 其显色部位必须在细胞核内, 而且荧光强度必须是亮绿色[21]。

实施血浆HCMV实时定量PCR来检测潜伏病毒是否已激活, 已经成为目前临床诊断的主要辅助手段。但由于引物的选择差异, 不同试剂盒间的质量差异, 以及临床有效的cut off值尚未定论, 所以血浆HCMV DNA的检测应用争议很大。我们最近对2个免疫状态不同的群体(即健康体检群体和移植群体)HCMVpp65抗原血症、HCMV-IgM、血浆HCMV DNA和白细胞内HCMV DNA进行检测, 4个指标的初步分析结果接近于Gimeno和Deback等人的观点[22, 23], 即pp65抗原血症监测方法尚存在缺陷, 因为有相当的主观性并且所需白细胞量大、标本需要尽快处理等。若血浆或全血实时荧光PCR在适宜的cut off值的控制下, 完全可以替代pp65抗原血症。我们在分析HCMVpp65抗原检测和HCMV DNA检测的一致性时发现, 细胞内HCMV DNA的检出率明显高于血浆HCMV DNA的检出, 当决定HCMV DNA检出阳性的cut off值为102拷贝/106拷贝细胞管家基因(GAPDH)时, 两者的一致性相当好[21]。同时, 我们的初步建议也符合Gentile和Kim等[24, 25]的意见, 即仅依靠pp65抗原血症或实时荧光PCR均会导致一部分重症患者的漏检, 而两者的互补应用值得推荐。

移植医学的发展必然推动HCMV的深入研究, 其核心方向仍然是 HCMV潜伏-激活的调控。譬如MicroRNA在其中起的关键作用, 潜伏-激活中HCMV的自身作用, 宿主细胞的参与路径与作用, 以及病毒与宿主细胞间的互动交流状态等。作为疱疹病毒家族成员, 病毒潜伏与激活的相关研究意义深远, 尤其是HCMV的潜伏机制迄今为止仍是一个谜。借鉴良好的HCMV潜伏模型的建立与研究, HCMV的潜伏-激活终究会明了。然而, 目前临床上关于HCMV潜伏-激活感染的诊断指标议论纷纷, 原因是除了尚缺乏基础研究的资助外, 还因为不同群体间对所选检测方法的适用性有差异。因为HCMV感染在不同人群中的发生、发展(如中国人群和西方发达国家人群)存在差异, 其中包括内外环境因素的影响差异和临床医生处置思路不同的诸多原因。锁定中国的感染群体, 深入细致的研究分析, 一定能够在此领域的研究中有所突破。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] Fang FQ, Fan QS, Yang ZJ, et al. Incidence of Cytome-galovirus infection in Shanghai, China[J]. Clin Vaccine Immunol, 2009, 16(11): 1700-1703. [本文引用:1] [JCR: 2.598]
[2] Rawlinson W, Scott G. Cytomegalovirus: a common virus causing serious disease[J]. Aust Fam Physician, 2003, 32(10): 789-793. [本文引用:2] [JCR: 0.705]
[3] 季育华, 王祥慧. 移植领域中人巨细胞病毒感染的关注点与对策[J]. 中华器官移植杂志, 2008, 3(29): 188-189. [本文引用:1]
[4] Goodrum F, Jordan CT, Terhune SS, et al. Differential outcomes of Human cytomegalovirus infection in primitive hematopoietic cell subpopulations[J]. Blood, 2004, 104(3): 687-695. [本文引用:1] [JCR: 9.06]
[5] Reeves M, Sinclair J. Aspects of Human cytomegalo-virus latency and reactivation[J]. Curr Top Microbiol Immunol, 2008, 325(1): 297-313. [本文引用:3]
[6] Milioti N, Bermudez-Fajardo A, Penichet ML, et al. Antigen-induced immunomodulation in the patho-genesis of atherosclerosis[J]. Clin Dev Immunol, 2008: 1-15
(Article ID: 723539). ID: 723539). [本文引用:1] [JCR: 3.064]
[7] Reeves MB, MacAry PA, Lehner PJ, et al. Latency, chromatin remodeling, and reactivation of Human cytomegalovirus in the dendritic cells of healthy carriers[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2005, 102(11): 4140-4145. [本文引用:3] [JCR: 9.737]
[8] 李敏, 季育华, 陆志檬, 等. 人巨细胞病毒潜伏-再激活感染的研究进展[J]. 国外医学微生物分册, 2001, 24(5): 7-9, 15. [本文引用:3]
[9] Jenkins C, Abendroth A, Slobedman B. A novel viral transcript with homology to human interleukin-10 is expressed during latent Human cytomegalovirus infection[J]. J Virol, 2004, 78(3): 1440-1447. [本文引用:1] [JCR: 5.076]
[10] Bego M, Maciejewski J, Khaiboullina S, et al. Cha-racterization of an antisense transcript spanning the UL81-82 locus of Human cytomegalovirus[J]. J Virol, 2005, 79(17): 11022-11034. [本文引用:1] [JCR: 5.076]
[11] Sinclair J, Sissons P. Latency and reactivation of Human cytomegalovirus[J]. J Gen Virol, 2006, 87(Pt7): 1763-1779. [本文引用:1] [JCR: 3.127]
[12] Ioudinkova E, Arcangeletti MC, Rynditch A, et al. Control of Human cytomegalovirus gene expression by differential histone modifications during lytic and latent infection of a monocytic cell line[J]. Gene, 2006, 384(1): 120-128. [本文引用:1] [JCR: 2.196]
[13] Reeves M, Murphy J, Greaves R, et al. Autorepr-ession of the Human cytomegalovirus major immediate-early promoter/enhancer at late times of infection is mediated by the recruitment of chromatin remodeling enzymes by IE86[J]. J Virol, 2006, 80(20): 9998-10009. [本文引用:1] [JCR: 5.076]
[14] Wright E, Bain M, Teague L, et al. Ets-2 repressor factor recruits histone deacetylase to silence Human cytomegalovirus immediate-early gene expression in non-permissive cells[J]. J Gen Virol, 2005, 86(Pt 3): 535-544. [本文引用:1] [JCR: 3.127]
[15] Slobedman B, Stern JL, Cunningham AL, et al. Impact of Human cytomegalovirus latent infection on myeloid progenitor cell gene expression[J]. J Virol, 2004, 78(8): 4054-4062. [本文引用:1] [JCR: 5.076]
[16] Fannin Rider PJ, Dunn W, Yang E, et al. Human cytomegalovirus microRNAs[J]. Curr Top Microbiol Immunol, 2008, 325(1): 21-39. [本文引用:1]
[17] Cullen BR. Viral and cellular messenger RNA targets of viral microRNAs[J]. Nature, 2009, 457(7228): 421-425. [本文引用:1] [JCR: 38.597]
[18] Gupta A, Gartner JJ, Sethupathy P, et al. Anti-apoptotic function of a microRNA encoded by the HSV-1 latency-associated transcript[J]. Nature, 2006, 442(7098): 82-85. [本文引用:1] [JCR: 38.597]
[19] Goodrum F, Reeves M, Sinclair J, et al. Human cytomegalovirus sequences expressed in latently infected individuals promote a latent infection in vitro[J]. Blood, 2007, 110(3): 937-945. [本文引用:1] [JCR: 9.06]
[20] Reeves MB, Lehner PJ, Sissons JG, et al. An in vitro model for the regulation of Human cytomegalovirus latency and reactivation in dendritic cells by chromatin remodelling[J]. J Gen Virol, 2005, 86(Pt11): 2949-2954. [本文引用:1] [JCR: 3.127]
[21] Fang FQ, Mao KZ, Zhang L, et al. The complex relationship of CMV IgM, pp65 antigenemia, plasma and cellular HCMV Q-PCR disclosed by the immunocompetent population and HSCT patients(unpublished data 2009). [本文引用:2]
[22] Gimeno C, Solano C, Latorre JC, et al. Quantifi-cation of DNA in plasma by an automated real-time PCR assay (cytomegalovirus PCR kit) for surveillance of active Cytomegalovirus infection and guidance of preemptive therapy for allogeneic hematopoietic stem cell transplant recipients[J]. J Clin Microbiol, 2008, 46(10): 3311-3318. [本文引用:1] [JCR: 4.068]
[23] Deback C, Fillet AM, Dhedin N, et al. Monitoring of Human cytomegalovirus infection in immunosup-pressed patients using real-time PCR on whole blood[J]. J Clin Virol, 2007, 40(3): 173-179. [本文引用:1] [JCR: 3.287]
[24] Gentile G, Picardi A, Capobianchi A, et al. A pros-pective study comparing quantitative Cytomegalovirus (CMV) polymerase chain reaction in plasma and pp65 antigenemia assay in monitoring patients after allogeneic stem cell transplantation[J]. BMC Infect Dis, 2006, 6(2): 167-176. [本文引用:1] [JCR: 3.025]
[25] Kim DJ, Kim SJ, Park J, et al. Real-time PCR assay compared with antigenemia assay for detecting Cytomegalovirus infection in kidney transplant recipients[J]. Transplant Proc, 2007, 39(5): 1458-1460. [本文引用:1]