手足口病發(fā)病機制的相關研究進展

趙延大 高有方

亳州市人民醫(yī)院感染科，安徽亳州 236800

手足口病是近年來在我國及世界各地流行的一種傳染病，是一種普通的典型的自限性病毒綜合征，主要由人類腸道病毒感染所致，多發(fā)生在年齡較小的兒童，部分患者可出現(xiàn)腦干腦炎、神經(jīng)源性肺水腫等嚴重并發(fā)癥，病情進展快，可導致部分重癥患者死亡，對我國兒童健康產生了不利的影響，對臨床診療及公共衛(wèi)生領域帶來巨大挑戰(zhàn)。明確手足口病的發(fā)病機制的重要性也就不言而喻了，目前在手足口病發(fā)病機制方面已經(jīng)產生了不少研究成果。該研究就手足口病發(fā)病機制相關的研究進展進行綜述。

1 手足口病病原學及相關危險因素與發(fā)病相關的研究

1.1 病原學

早在l957年新西蘭Seddon 便對手足口病進行了描述，次年加拿大Robinson 等從患者糞便和咽拭子中分離出CVA16[1]。我國自1981年上海始見本病后，全國各地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)甚至流行。目前普遍認為手足口病病原為腸道病毒，包括柯薩奇病毒（coxsackie virus,CV)A 組16、4、5、6、7、9、10 型，CVB2，3，5,13 型，新型腸道病毒71（Enterovirus 71,EV71)型及埃可病毒（enteric cytopathogenic human orphan virus,EHCO)的某些血清型，其中以CVA16 及EV71 型多見。它們屬于小RNA 病毒科的腸道病毒屬，基因為單股正鏈RNA，病毒顆粒呈立體對稱的20 面體球形結構，直徑20～30 nm，由核酸及蛋白衣殼構成，無表面包膜，核酸為7.4～7.5 kb。

在我國及世界各地流行的菌株種類較多，并有新的血清型不斷被發(fā)現(xiàn)，但在重癥病例中，EV71 型感染所占比例最大，提示手足口病發(fā)病的輕重，與感染病毒種類相關，這可能與不同種類腸道病毒的抗原決定簇差異有關，譬如：1999年澳大利亞佩思爆發(fā)手足口病中的EV71C2 亞型，僅從患嚴重神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患兒中分離出來，而1997年馬來西亞分離株C3 亞型主要從單純手足口病、無菌性腦膜炎患者等無死亡患者中分離出來，通過對EV71 病毒結構蛋白VP1 分析發(fā)現(xiàn)，兩者的不同主要在于第170位氨基酸的不同，提示相應區(qū)域可能存在毒力相關的決定簇[2]。類似的研究中也發(fā)現(xiàn)了其他可能的毒力決定簇，提示手足口病發(fā)病輕重可能由多種不同的抗原決定簇決定。

2 相關危險因素

2.1 患者個體相關因素

手足口病發(fā)生與患者的年齡小、早產、低體重、近期上呼吸道感染史等因素有關，與普通患者相比，重癥患者發(fā)熱比例更大、熱程更長、嘔吐更頻繁、皮疹更少、血糖及白細胞計數(shù)更高[3]。對170 例手足口病死亡病例的研究發(fā)現(xiàn)，87%的死亡患者在3 歲以下，男女性別比為2.2:1，發(fā)熱、肌陣攣、嘔吐、口腔潰瘍的發(fā)生率均在50%以上，75%的白細胞計數(shù)高于1600/mm3，40%的血小板高于40 000/mm3，53%的血糖顯著升高，44%的肌鈣蛋白陽性[4]。患者個體因素對手足口病的發(fā)生發(fā)展起著一定得作用，患者發(fā)熱程度不同，可能與患者對致熱源的敏感性不同有關；性別差異提示，女性可能對手足口病病毒免疫力稍強，也可能腸道病毒對人體作用的分子機制有差異；這諸多因素中可能隱藏著許多有待我們解開的奧秘。

2.2 環(huán)境因素

手足口病發(fā)病與季節(jié)、大氣壓、風速、濕度、溫度等因素均有一定的關系[2]，第一，我國在不同季節(jié)或月份發(fā)病情況有明顯差異，5～7月份為發(fā)病高峰，9～10月為發(fā)病小高峰。氣溫每升高1℃，每周發(fā)病人數(shù)可增加9.47%，每增高1 個大氣壓卻降低7.53%，相對濕度每增加1%，發(fā)病數(shù)相應增加1.48%～3.3%；風速的增加也伴隨發(fā)病數(shù)的增加。這些數(shù)據(jù)表明環(huán)境對手足口病發(fā)病起著舉足輕重中的作用，但其中具體機制尚無明確的結論，上述的環(huán)境因素可能通過影響患者的免疫力或者使腸道病毒發(fā)生變異，從而作用于手足口病發(fā)病機制中的某個環(huán)節(jié)而使發(fā)病可能性增大或減小。有研究發(fā)現(xiàn)大氣壓力的減低可以減弱免疫器官或系統(tǒng)的能力[6]，可啟發(fā)我們進一步的研究思路。

2.3 其他因素

有研究發(fā)現(xiàn)，G6PD 缺陷者在EV71 感染急性期，由于抗氧化能力不足，可能會出現(xiàn)高水平氧化應激，加重氧化應激損傷；重癥組中G6PD 缺陷者病情好轉需時及住院時間均較G6PD 活性正常者長[3]，提示G6PD 在手足口病發(fā)生發(fā)展中可能起到一定的作用。另外，是否存在一些尚未發(fā)現(xiàn)的與手足口病發(fā)生發(fā)展相關的危險因素需要進一步的研究。

2 機體免疫功能與手足口病發(fā)病機制的相關研究

目前許多研究提示，手足口病的發(fā)生與機體免疫功能受抑制有關，尤其是細胞免疫。細胞免疫在機體免疫應答中起著非常重要的作用，是機體防病抗病的重要屏障。

（1）Th17 細胞及CD4+CD25+Treg 細胞 Th17 細胞是CD4+T細胞的一個新亞型，Th17 細胞的標志性細胞因子IL-17 是一種重要的炎癥介質，可誘導IL-6、TNF 等其他炎癥細胞因子、基質金屬蛋白酶和MCP-1、MIP-2 等趨化因子的表達，引起炎癥細胞浸潤和組織損傷，也可通過粒細胞集落刺激因子和IL-8 參與中性粒細胞的增殖、成熟和趨化及樹突細胞成熟。Treg 細胞是一類具有免疫抑制作用的T 細胞亞群，可通過細胞接觸機制或細胞因子抑制抗原提呈細胞或T 細胞的活化，調控免疫應答的強度，減輕對機體組織的損傷[8]。CD4+CD25+Treg 細胞隨著病情的加重，數(shù)量逐漸減少，而Th17 細胞水平隨病情進展逐步升高[ ]，以重型組變化更為明顯，提示手足口病患兒外周血Th17 細胞應答增強，Treg 細胞應答降低，Th17/Treg 比例失衡可能在手足口病發(fā)病機制中具有重要作用。

（2）其他T 細胞研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比較，Th1 及Tc1 細胞在輕型和重型手足口病中均顯著升高，Th1/Th2 細胞的比率也有一致的結果[4]。外周血中CD14+單核細胞HLA-DR 的表達、CD3+T 細胞、CD4+T 細胞、CD8+T 細胞及NK 細胞隨病情加重而逐漸降低，出現(xiàn)肺水腫患者的上述T 細胞更低[9]，結果提示：手足口病患者的細胞免疫功能很可能是降低的，降低的細胞免疫在手足口病的發(fā)生發(fā)展中是否扮演特別重要的角色，需要更大樣本量及更深入的研究。

（3）體液免疫 在手足口病患者的細胞免疫功能受到抑制后，體液免疫的變化亦受到重視，徐俊等認為手足口病患者體液免疫功能相對升高，可能是機體感染腸道病毒后，增強了相應的體液免疫能力，其研究結果顯示手足口病患兒體內具有體液免疫功能的B 淋巴細胞CD3-CD19+亞群及調節(jié)分化、黏附的CD19+CD23+淋巴細胞亞群百分比較對照組升高，EV71 組升高更明顯[11]。而另一項研究顯示：B 細胞、免疫球蛋白、補體在輕重不同患者間卻沒有顯著差異[9]。提示不同患者之間，可能存在體液免疫的差異，手足口病患者的體液免疫情況尚需更多研究進一步證實。

3 細胞因子與手足口病發(fā)病機制的相關研究

（1）白細胞介素（interleukin，IL）IL 是由多種細胞產生并作用于多種細胞的一類細胞因子,種類多、作用廣泛，在手足口病的發(fā)病過程中，有的可能會促進疾病發(fā)展，有的可能會保護機體，有的可能發(fā)揮雙重作用。

①IL-1β IL-1β 可介導炎癥細胞浸潤，加重炎癥反應及誘導多種細胞凋亡，是細胞功能永久喪失的重要原因。檢測手足口病患者的腦脊液時發(fā)現(xiàn)，手足口病合并腦膜炎及肺水腫的患者的IL-β 的水平比僅合并腦膜炎的患者高[12]，提示IL-1β 能在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中產生，并可能參與了神經(jīng)源性肺水腫的發(fā)生。張美英等發(fā)現(xiàn)手足口病患者IL-1β 的水平，在急性期明顯高于恢復期，輕者高于重者，認為IL-1β 可能參與機體早期的天然免疫及獲得免疫，使免疫細胞參與病毒免疫，以助于疾病的恢復[13]。

②IL-2、IL-6 IL-2 由活化的Th1 細胞產生，可刺激巨噬細胞、NK 細胞和CTL 細胞，介導細胞免疫，可促進已活化的T 細胞增殖并分化成效應的TD 細胞和TC 細胞，還可刺激TNF 等細胞因子的分泌。IL-6 是B 細胞產生抗體必須的分化因子，腦脊液IL-6 主要來源于腦內的膠質細胞，其有調節(jié)免疫應答的作用，一方面參與機體免疫防護，另一方面是機體免疫病理損傷的介質[14]。杜開先[15]等對手足口病腦脊液中的IL-2 及IL-6 進行了檢測，結果顯示二者在腦炎組的水平明顯高于對照組，在血清中的水平也有人進行了測定，結果與之一致，提示二者參與了手足口病的炎癥反應，在免疫失衡過程中起到重要作用，腦脊液中過量的IL-6 可減少神經(jīng)遞質毒性對神經(jīng)細胞的損害，同時也可神經(jīng)細胞的病理損傷發(fā)生驚厥，發(fā)揮雙重作用。

③L-8、IL-10、IL-13 研究發(fā)現(xiàn)IL-8 在手足口病合并肺水腫患者的外周血中的水平明顯升高，其通過趨化相關炎癥細胞及免疫細胞參與病毒防御，可清除病毒，也可引起嚴重炎癥；IL-10 是一種重要的抗炎因子，抑制細胞的吞噬作用、氧化反應及細胞內殺傷作用，可導致T 淋巴細胞功能喪失，血清中的IL-10 在普通手足口病患兒升高，在重癥者則降低，可能與普通型能代償性的分泌抗炎介質有關，而重癥者代償力下降導致抗炎的IL-10分泌減少[16]。IL-13 主要作用為誘導單核細胞分化，抑制促炎因子、趨化因子和NO 的產生，Huang 等對感染EV71 的小鼠補充IL-13、IL-6、IFNγ 后，小鼠遲緩性麻痹發(fā)生率較對照組無明顯變化，而肺水腫肺出血的發(fā)生率增加，活檢示肺重量增加，提示IL-13 等可能參與了肺水腫的形成[17]。

（2）干擾素（Interferons，IFN）IFNγ 是一種多效能的細胞因子主要由CD4+Th1 細胞、CD8+毒性T 細胞、NK 細胞產生，對于自然免疫及獲得免疫均有重要作用。肺血管通透性增加可能在肺水腫發(fā)生中起關鍵作用，而IFNγ 能增強血管的通透性，研究顯示EV71 感染導致肺水腫的患者血清中的IFNγ 水平明顯升高，在正常腦實質中一般沒有IFNγ，但炎癥時通過作用于星形膠質細胞，可對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產生有害的作用[18]。IFNα 由單核和巨噬細胞產生，可抑制病毒復制及多種細胞增殖、刺激免疫細胞活化、調節(jié)免疫等。研究顯示早期予高劑量干擾素的EV71 感染小鼠存活率較對照組高，但如果EV71 感染3 d 后才用IFNα 治療卻無效，提示IFNα 有抗EV71 的作用，但一旦病毒侵入神經(jīng)系統(tǒng)，就不能再發(fā)揮作用[19]。

（3）腫瘤壞死因子（TNF）TNFα 是一種多肽，由活化的單核-巨噬細胞分泌，有多種生物學活性，是神經(jīng)、內分泌、免疫調節(jié)系統(tǒng)中的重要介質，參與維持正常生理功能，并能在許多疾病過程中出現(xiàn)表達的變化，同時起到重要作用[20]。研究顯示[21]，單純手足口病患兒血清和腦脊液中TNFα 含量與對照組相比明顯升高，且腦脊液TNFα 與血清TNFα 含量呈正相關，提示TNFα 參與了手足口病的發(fā)病過程，其機制可能通過其介導的核轉錄因子κB 信號通路起作用，也可能與介導炎癥級聯(lián)反應、誘導細胞凋亡、上調誘導型一氧化氮合酶等機制有關。

4 與手足口病發(fā)病機制相關的其他研究

（1）腸黏膜屏障功能及腸道菌群 腸道屏障功能不僅在內外源感染的防御中起到舉足輕重的作用，其重要性亦體現(xiàn)在腸道免疫穩(wěn)定及平衡等方面。血D-乳酸、血漿內毒素水平、血漿二胺氧化酶（DAO）活性等是體現(xiàn)腸道通透性的常用指標，腸道通透性是評估腸道黏膜屏障功能的重要內容[22]。研究發(fā)現(xiàn)正常兒童和輕型手足口病患者血D-乳酸、血漿內毒素水平、DAO 活性等指標均低于重癥患者，提示重癥手足口病患者存在腸粘膜通透性增加，即屏障功能受損，從而有利于腸道病毒移位，其毒素及代謝產物進入血循環(huán)造成內毒素毒血癥狀，由于腸道病毒的嗜神經(jīng)性，移位的病毒可進入神經(jīng)系統(tǒng)導致腦炎等并發(fā)癥[23]。手足口病患者在應用凝結芽孢桿菌活菌散輔助治療時，其皮疹好轉及消退時間、體溫、食欲恢復正常的時間比未用該活菌散治療患者的相應時間明顯縮短，由此推測手足口病患者存在腸道菌群紊亂及可能出現(xiàn)了腸粘膜屏障功能的損傷[24]。

（2）腸道病毒的的特異結構及受體Plevka 等[25]對EV71 病毒結構研究發(fā)現(xiàn)一種特異的小分子化學結構，即"口袋因子"，它暴露于表面蛋白（VP）五聚體周圍峽區(qū)的表面，能使病毒穩(wěn)定性增強，同時防御外界物質的侵害，故而口袋因子能促進病毒的復制與傳播，使病情易于進展，同時在EV71 的自我保護程序中有重要作用。有研究證實溶酶體整合膜蛋白II（SCARB2）可與EV71病毒表面蛋白（VP1）五聚體周圍的峽谷區(qū)結合，使病毒粒子構象改變，提示SCARB2 是EV71 的特異受體，并進一步發(fā)現(xiàn)這種結合可導致病毒粒子釋放病毒基因組RNA，進而完成感染過程[26]。另外P 選擇素糖蛋白配體1（PSGL-1）亦被證實為EV71 的特異受體[25]。口袋因子及SCARB2 等特異受體的發(fā)現(xiàn)對手足口病發(fā)病機制的完善提供了重要的研究依據(jù)。

（3）中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染的機制 Tan SH 等用小鼠模型對EV71 的研究中證實，小鼠感染的EV71 能直接作用于腦干，包括髓質在內，其由面部肌肉到達腦干的途徑很可能是逆向軸漿運輸。重癥手足口病患者的神經(jīng)系統(tǒng)受累可能與此機制有關。

（4）一些少見的并發(fā)癥有報道顯示手足口病可出現(xiàn)一些較罕見的并發(fā)癥，如附睪炎[29]、睪丸炎[30]、腎病綜合征[31]等，但這些均為個例報道，其導致此類并發(fā)癥的機制尚需進一步的研究。

5 小結

綜上所述，手足口病的發(fā)病機制是一個復雜的課題，對于手足口病的控制及診斷治療均有重大的意義。其涉及的范圍較廣，不單單是腸道病毒與人體的相互作用，其發(fā)病與病原體、人體、環(huán)境及三者間的相互作用都是密不可分的，是多種因素綜合作用的結果。目前雖然發(fā)現(xiàn)了許多與手足口病發(fā)病相關的因素，但其具體的作用機制及各因素間的相互作用有待進一步完善，其機制的完全闡明還需要不斷地努力。

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