病毒性心肌炎自身免疫反應期發病機制的研究進展

李 覃 綜述 周 欣，李玉明 審校

病毒性心肌炎自身免疫反應期發病機制的研究進展

李 覃1,2綜述 周 欣2，李玉明2審校

病毒性心肌炎；發病機制；自身免疫

病毒性心肌炎(viral myocarditis，VMC)是由病毒感染引起的、以心肌細胞變性壞死和間質炎性細胞浸潤及纖維滲出為病變特征的疾病，也是造成新生兒死亡及引起青壯年擴張性心肌病的主要誘因之一。迄今，已發現20余種病毒可誘發VMC，包括腸病毒、腺病毒、HIV-1、流感病毒、細小病毒、巨細胞病毒、皰疹病毒、丙型肝炎病毒等，尤以腸病毒屬的柯薩奇病毒B3 型(coxsackievirus B3，CVB3)致病力最強[1]。根據病程進展，可將VMC分為三個階段：(1)病毒復制期，此期發生心臟損傷及自身免疫被激活；(2)自身免疫反應期，包括自身免疫應答和獲得性免疫應答；(3)擴張型心肌病期。其中，自身免疫反應是導致VMC的重要發病機制[2]。因此，筆者將著重對VMC自身免疫反應期的發病機制作一綜述。

1 VMC對自身反應性T細胞的作用

正常情況下，機體免疫系統對外來抗原產生免疫應答，對自身組織抗原誘導免疫耐受，而誘導免疫耐受的一個重要機制就是清除潛在的自身反應性T細胞。但是，當某些能夠識別自身抗原的胸腺細胞因與自身抗原肽的親和力較低未被淘汰時，一旦機體出現炎性反應，借助相應的配受體間相互作用，自身反應性T細胞就會進入富含相關自身抗原的外周組織而被激活，啟動自身免疫反應[3]。研究顯示，在CVB3誘導的VMC小鼠模型中，造模3 d后病毒滴度達到峰值，而心肌損傷發生在接種后4～5 d，這表明心肌損傷與病毒的直接作用關系不大，而與病毒啟動的自身免疫密切相關[4]。進一步研究發現，病毒感染后首先通過共同受體進入心肌細胞，經胞內復制表達病毒蛋白并釋放病毒顆粒，然后提呈抗原，啟動自身反應性T細胞，發生自身免疫應答[5]。VMC中的自身反應性T細胞可能由病毒感染誘導的新抗原或心臟自身抗原激活產生。此外，與病毒多肽有交叉反應(分子模擬)的心肌抗原也能誘導自身反應性T細胞活化，損害心肌細胞，長期積累影響心臟收縮，最終導致心臟重塑和擴張型心肌病。VMC患者由于細胞膜信號、胞內激酶、轉錄因子等的異常，使自身反應性T淋巴細胞持續存在，不斷加重的自身免疫反應和炎性反應的惡性循環，使VMC持續惡化[6]。

目前臨床上對于VMC并無特效治療藥物，多采用對癥方法，控制疾病發展。因此，進一步深入研究闡明VMC發病過程中自身反應性T淋巴細胞異常活化的分子免疫機制，從自身反應性T淋巴細胞的角度認識和理解VMC的本質，有助于研制出針對特定異常T細胞、具有高度特異性的小分子藥物，不僅能糾正自身反應性T細胞的異常活化，還有可能降低藥物不良反應，為人類治療該類免疫相關性疾病提供更有效的措施。

2 VMC對自身抗體的作用

自身免疫的一個重要特征就是自身抗體水平升高。抗心肌抗體(anti-myocardial antibody，AMA)是一種心臟自身抗體，可以通過檢測患者血清中AMA水平來了解患者體內自身免疫引起的心肌損傷情況，從而指導臨床治療。VMC患者體內可檢出心臟反應性自身抗體(heart reactive autoantibody，HRA)，多屬IgG類抗體，少數為IgA 和IgM。HRA與抗原結合后在補體參與下對心肌細胞發揮溶細胞作用，導致心肌細胞溶解壞死，其作用機制主要通過分子模擬實現。例如，心肌ADP/ATP載體(ANT)是位于線粒體內膜上的疏水蛋白，前者的功能夠完成細胞質與線粒體間的ADP/ATP 轉運，后者可將線粒體內合成的ATP 轉運到胞漿，同時將胞漿ADP 轉入線粒體，通過氧化磷酸化產能，是與細胞能量代謝有關的最重要的載體蛋白。CVB3外殼蛋白1218～1228位氨基酸序列結構與ANT蛋白27～36位氨基酸序列結構類似，因此，抗CVB3抗體也能與ANT蛋白發生交叉反應，導致心肌細胞受損，演變為VMC。此外，HRA還能與心肌細胞膜上的鈣通道發生交叉反應，影響線粒體膜的能量轉運、代謝，使鈣內流增加，胞內鈣超載，導致心肌細胞破壞損傷。目前己發現十余種HRA，但與VMC發生關系密切的主要包括抗心肌肌凝蛋白抗體、抗線粒體ADP/ATP載體抗體、抗獨特型抗體、抗心肌G 蛋白偶聯受體抗體(如腎上腺B受體和抗M2 毒蕈堿受體)等[7]。

3 VMC對新型細胞因子的作用

細胞因子是一類由活化的免疫細胞分泌在細胞間發揮重要調節作用的小分子多肽，能夠決定免疫應答類型以及自身免疫反應的持續情況，在VMC炎性反應和感染后免疫應答的進程中起重要作用。其中，輔助性T細胞(helper T cell, Th)細胞產生的白細胞介素2(interleukin -2，IL-2)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor，TNF-α)、γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)等Ⅰ型細胞因子調節細胞免疫，在VMC早期占優勢。例如，TNF-α是固有免疫的主要介質，可顯著增加白細胞、心肌細胞及血管內皮細胞膜黏附分子表達，促進淋巴細胞向心肌浸潤，參與炎性反應和內毒素性休克、動脈硬化、靜脈血栓形成以及脈管炎等多種心血管疾病的病理進程，尤其是VMC的發病機制[8]。Th2 細胞產生IL-4、IL-5、IL -10、IL-13等Ⅱ型細胞因子調節體液免疫應答，在VMC恢復期比例升高，有利于疾病恢復。而且，不同類型細胞因子相互影響，協同作用，參與病理性心肌損傷的發生[9]。近年，一些新型細胞因子在VMC自身免疫反應階段的作用日益引起人們關注。

3.1 IL-9 是一類多效細胞因子，主要促進T 細胞和肥大細胞增殖，在體內炎性組織定位中起重要的促進作用，特別是能夠參與體內自身免疫性炎性反應[10]。IL-9受體(IL-9 receptor， IL-9R) 屬共γ鏈的細胞因子受體家族, 由一條特異性的α鏈(IL-9Rα) 和一條γ鏈組成。IL-9 與其受體結合后, 可使JAK1、JAK3 相互磷酸化，進而促使STAT 磷酸化，形成STAT1-STAT3異源二聚體、STAT1 同源二聚體和STAT5 同源二聚體并進入細胞核內，通過一系列級聯反應啟動相關基因轉錄表達，發揮相應的生物學作用。Veldhoen等[11]近年在nature雜志撰文指出，TGF-β和IL-4 聯合作用可以誘導小鼠na?ve CD4+T細胞分化成為能產生IL-9 的一種新的T細胞亞群，命名為Th9 細胞。然而，Th17細胞也能分泌產生IL-9，并有可能介導Th17細胞的炎性反應[12]。Qing等[13]通過CVB3誘導的小鼠VMC研究發現， Th9細胞并可能并不參與VMC的發病過程，但在某些自身免疫性疾病中，IL-9+、IL-17+細胞明顯增加，提示產生IL-9的Th17可能發揮更重要的作用。最近，楊帆等[14]報道，VMC小鼠中雖然可檢測到低水平的IL-9+Th17細胞，但是相關性分析顯示，IL-9+Th17細胞與VMC心肌病理積分并無相關性。因此，IL-9及Th9與VMV的關系及其具體自身免疫機制等問題還有待深入探索。

3.2 IL-17 是最近廣受關注的炎性細胞因子。IL-17家族至少有6個成員(IL-17A-F)，目前，對該家族中IL-17A(以下稱為IL-17)研究較多。除了直接參與炎性反應，IL-17還能誘導促炎性因子的產生(如TNF-α、IL-6 及 IL-1β)，從而促使炎性反應的擴大化。最近有研究表明，IL-17A在急性VMC中所起作用較小，而在慢性VMC導致的擴張型心肌病的進程中發揮更為重要的作用[15]。應用IL-17A 單克隆抗體治療VMC小鼠，能預防心臟纖維化以及VMC后心室重構[16]。IL-21是濾泡輔助性T 細胞(Tfollicular helper cells，Tfh)的主要效應因子，以自分泌方式促進Tfh 細胞增殖分化，并且可為自身反應性B 細胞提供不恰當的輔助信號，產生大量自身抗體，參與VMC的自身免疫反應[17]。此外，IL-21還能正反饋作用于Th17 細胞，促進其生長分化并分泌效應因子。因此，研究IL-17及IL-21與VMC的關系可能有助于進一步揭示VMC的發病機制，并為VMC的免疫治療提供新的靶點和研究方向。

3.3 IL-22 是近年被發現的IL-10家族成員，與IL-10存在22%的同源性，是Th22、Th17細胞的重要效應分子，主要通過與其受體結合發揮作用。IL-22 受體是由跨膜的IL-22R1和IL-10R2 復合體構成，當該受體活化時，可激活下游的JAK-STAT、p38、JNK、ERK1/2 MAPK等信號通路[18]。由于IL-22 受體主要存在于皮膚、胃腸道、呼吸道等外部身體屏障的上皮細胞中，因此，IL-22一度被認為在炎性皮膚中發揮作用。但是，最近有研究發現，IL-22同樣可能在VMC急性期發病機制中扮演關鍵角色[18]。Aizwa等[19]在大鼠試驗性自身免疫性心肌炎中使用IL-22-Ig 基因治療， 可以有效控制心肌炎的癥狀，說明IL-22 在此種疾病中可能起著致病性的作用。然而，也有學者指出，抗IL-22抗體阻斷IL-22后可加重VMC病情，使存活率降低[20]。IL-22在CVB3誘導的VMC 中發揮抗炎、抗病毒的作用機制，或許與影響STAT3信號通路激活有關，且受IL-17的調控。這些研究提示，IL-22可能是VMC發病過程中重要的保護性細胞因子。可見，IL-22在VMC的發生發展過程中發揮雙重效應，具體調節機制尚待進一步研究闡明。

總之，VMC為病毒感染和機體免疫反應相互作用導致心肌細胞損傷的復雜過程，同時還受年齡、性別、營養、妊娠、遺傳背景等諸多因素影響。但是，從免疫角度探索VMC的發病機制，可能為VMC的診斷和治療開辟新途徑，具有重要的臨床意義和廣闊的應用前景。

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(2014-03-10收稿 2014-06-20修回)

(責任編輯 郭 青)

國家自然科學基金(81202843)，天津市應用基礎與前沿技術研究計劃(11JCYBJC14600，14JCZDJC36700)，中國博士后科學基金(20090461498，201104796)

李 覃，博士，副教授，E-mail: tanli20042001@163.com

1.300309天津，武警后勤學院病原生物與免疫學教研室； 2. 300162，天津市心血管重塑與靶器官損傷重點實驗室

李玉明，E-mail：cardiolab@gmail.com

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