樹突狀細胞與輪狀病毒相互作用機制研究進展①

葉麗萍 胡靜濤 王春鳳

(吉林農業大學動物科學技術學院，長春130118)

樹突狀細胞與輪狀病毒相互作用機制研究進展①

葉麗萍 胡靜濤 王春鳳

(吉林農業大學動物科學技術學院，長春130118)

輪狀病毒(Rotavirus，RV)屬于呼腸孤病毒科輪狀病毒屬成員，是引起嬰幼兒和其他幼齡動物腹瀉的主要病原之一，全世界每年約有400 000名兒童因感染此病毒而死亡[1]。RV感染已成為全球性的健康問題，各國研究人員對其感染的特點、免疫反應及疫苗開發做了大量的研究[2-4]。RV感染機體首先入侵腸道，以腸道黏膜免疫為主誘導機體免疫應答[5,6]，但其免疫機理目前尚未完全清楚，研究RV感染的黏膜免疫機制將對疫苗的開發和疾病的防治至關重要。黏膜免疫是連接固有免疫和獲得性免疫的橋梁，其中樹突狀細胞(Dendritic cells,DCs)作為重要的抗原遞呈細胞(Antigen presentation cells，APC)起著銜接固有免疫和獲得性免疫的關鍵免疫分子作用[7,8]。本文就RV感染對DCs的影響及相互作用機制的研究做一綜述。

1 與RV感染相關的DCs分類

RV感染機體主要入侵腸道上皮細胞而導致腸絨毛損傷，腸道DCs的表型各不相同，但多以CD11chighMHCⅡhighDCs為主[9]。根據胃腸道淋巴結、派氏集合淋巴結(Peyer′s patch，PP)等是否表達CD11b和CD8α，將DCs分為CD11c+CD11b+CD8α-、CD11c+CD11b-CD8α+、CD11c+CD11b-CD8α-及CD11c+CD11cintCD8α+B220+四個亞群[10]。腸道中CD103+DCs還可分為CD103+CD11b+和CD103+CD11b-兩個亞群，CD103+CD11b+DCs具有分泌淋巴細胞并促進T細胞產生免疫應答作用[9]；而小腸黏膜固有層(Lamina propria，LP)中的CD103+DCs主要是CD11chiCD11bhiDCs亞群，能特異表達TLR5和誘導固有B細胞分化IgA+類漿細胞[11]。除此，Henri等[12]發現小鼠腸系膜淋巴結(Mesenteric lymph nodes，MLN)中存在CD11b+CD4+和CD4-CD8-DEC-205intDCs亞群。

2 RV感染與DCs相互作用機制

DCs對腸黏膜部入侵的病原體起到免疫識別、免疫應答和免疫調節作用，其數量和成熟狀態直接影響腸道免疫應答能力。當腸道發生感染，源于多能造血干細胞的未成熟DCs(Immature DCs，IDCs)通過外周血液循環進入淋巴組織，攝取抗原發育為成熟DCs(Mature DCs，MDCs)并促進T、B淋巴細胞產生相應的免疫應答。RV與DCs相互作用是誘導還是抑制DCs成熟，DCs如何在抗RV感染中起著銜接固有免疫和獲得性免疫關鍵分子作用，學者們做了大量研究。

2.1RV感染誘導/抑制DCs活化成熟 正常情況下絕大多數組織和器官內的DCs屬于IDCs，起到免疫監視作用，低表達共刺激分子CD80、CD86、CD40和MHCⅡ。當病原體侵入機體，DCs被活化為MDCs抗原遞呈能力增強，能夠有效的將處理的抗原遞呈給初始T細胞使之活化，從而啟動免疫應答[13,14]。DCs成熟主要表現為共刺激分子的表達上調，趨化因子受體和細胞因子產生的變化，涉及到的信號通路包括NF-κB/IκBα、PI3K/Akt、MAPK/Erk/p38和MyD88/IRFs[14,15]。作者研究表明豬輪狀病毒DN30209株能誘導小鼠BMDCs的成熟與活化，上調表達MHCⅡ和共刺激分子CD40、CD80、CD86，DCs的抗原遞呈能力增強，通過TLR3/TRIF/NF-κB信號和TLR2/MyD88/NF-κB信號通路參與免疫應答。

RV感染促進DCs活化成熟還是導致細胞凋亡仍無定論。Narvaez等[16]研究認為RRV不誘導IDCs和MDCs凋亡，能誘導大約20%的IDCs成熟但不會改變MDCs的表型變化；互作用24 h后MDCs較IDCs表達更多的CD83和NSP4，表明RRV易感染MDCs。Istrate等[17]認為活的牛輪狀病毒RF-81株(RFV)、RF 2/6-GFP-VLP和RF 8*2/6/7-VLP中RFV能上調共刺激分子CD86的表達，刺激骨髓樹突細胞(Bone marrow-derived dendritic cells ，BMDCs)活化成熟，而且RFV能在BMDCs中表達病毒蛋白。Rodriguez等[18]的研究發現，RRV感染Caco-2細胞上清液刺激IDC 與單純用RRV刺激IDC HLA-DR和CD86表達明顯增加；單純用RRV刺激IDCs可以提高CD83、HLA-DR、CD86的表達。Rosales-Martinez等[19]的研究則認為恒河猴輪狀病毒(Rhesus monkey rotavirus，RRV)能活化新生兒臍帶血(Umbilical cord blood,UCB)DCs，上調表達CD40、CD86和MHCⅡ，流式細胞術檢測發現2% UCB DCs和28% PB DCs感染RRV。Mesa等[20]的研究認為mDC和pDC與RRV作用的初期即被感染，pDC能產生RV特異性記憶性T細胞參與免疫反應。

2.2RV感染的Toll樣受體信號通路 Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)作為重要的病原體相關分子模式(Pathogen-associated molecular patterns， PAMP)，其信號通路在誘導DCs成熟及激活固有免疫應答過程中起著重要作用[21,22]。RV感染時單核細胞表達的TLRs可通過識別dsRNA激活NF-κB和干擾素途徑，導致細胞因子及輔助刺激分子的釋放，調節機體非特異性免疫應答[22]。Pott等[23]的研究認為RV感染后TLR3的表達量明顯高于TLR2、TLR4、TLR6-9，且成年鼠Tlr3誘導的免疫反應能更有效地抑制RV復制。Rosales-Martinez等[19]研究認為RRV能上調表達UCB DCs中TLR3、TLR4，產生大量的下游細胞因子IL-6、IL-12/23p40、IL-10、TGF-β、TNF-α和IFN-β，誘導Th1類細胞反應參與免疫應答。除此RV感染還可能與TLR2、TLR7、TLR8和TLR9參與并誘導致病后的免疫應答有關[24,25]。

TLRs通過激活下游核轉錄因子(NF-κB)和干擾素調節因子3(IFR3)等誘導DCs分泌細胞因子和Ⅰ型干擾素，激活固有免疫應答[22,26]。NF-κB的活化可以誘導多種抗炎細胞因子的分泌，刺激初始型CD4+T和CD8+T淋巴細胞，所以RV通過改變策略抑制NF-κB活化以保證病毒的復制[22,26]。Casola等[27]認為RV感染能誘導IκB激酶β(IKK-β)大量活化從而減少NF-κB基因轉錄利于RV的復制[28]。在感染初期RV可短暫地阻斷STAT1、STAT2和NF-κB的活化逃避宿主固有免疫反應，但一些細胞因子可啟動Jak-STAT信號途徑增強機體的抗RV能力[29]。與TLR2、TLR4、TLR7、TLR8屬于MyD88依賴型信號途徑不同，TLR3進行MyD88非依賴型/TRIF依賴型的TLRs/NF-κB信號轉導，誘導NF-κB晚期活化[26]。

2.3RV感染的干擾素途徑 病毒感染可通過AMP與模式識別受體(Pattern recognition receptors，PRRs)結合，通過TLRs和RLR通路而啟動干擾素調控因子(Interferon regulatory factor， IRF)，進一步表達Ⅰ型IFNs(IFN-α和IFN-β)或Ⅱ型IFN(IFN-γ)參與抗病毒感染反應[29]。IFN信號轉導通路主要通過啟動JAK-STAT或PI3K、PKC、MAP激酶途徑分泌大量細胞因子產生抗病毒作用。NSP1與磷脂酰肌醇激酶-3(PI3K)亞基P85相互作用進而活化抗細胞凋亡 PI3K/Akt通路，這一通路的活化有利于RV的復制[30,31]。Douagi等[32]的研究則認為RRV和UV-treated RV均能促進mDCs 活化和產生Ⅰ型IFN，RRV刺激mDCs上調表達CD40也依賴于Ⅰ型IFN信號途徑，且Ⅰ型IFN的產生不經過TLR依賴信號途徑。此外RV感染后NSP1通過蛋白激酶降解IRF3、IRF5和IRF7阻斷Ⅰ型IFN轉錄，逃避宿主固有免疫反應[33,34]。恒河猴輪狀病毒RRV和人輪狀病毒Wa株通過抑制STAT1和STAT2的核聚集對抗天然免疫過程中Ⅰ型和Ⅱ型IFN作用[29]。Sen等[35]認為RV通過蛋白激酶R(PKP)依賴途徑分泌IFN-β，細胞缺乏PKR會導致IFN-β分泌量減少，機體抗RV反應依賴線粒體抗病毒信號蛋白(MAVS/IPS-1)、維甲酸誘導基因IRIG-Ⅰ、黑色素瘤分化相關基因5(MDA-5)和IRF3的參與。

最近的研究表明包括IFN-λ1(IL-29)，IFN-λ2(IL-28A)和IFN-λ3(IL-28B)的Ⅲ型IFNs也在固有免疫反應中起著重要作用[36]。與IFN-αβ-R-/-型和野生型小鼠比較IFN-λ缺陷小鼠更易受到RV感染驗證了上述觀點，成年小鼠IFN-λ表達需要完整的Tlr3/Trif信號[34]。總之RV感染機體Ⅰ型IFNs(IFNα/β)和Ⅲ型IFN(IFN-λ)都起著重要的抗病毒作用，它們的作用大小取決于病毒株的自然狀態、病毒復制部位、IFN-λ的協同效應、病毒復制持續的時間及宿主的年齡等因素[37]。

2.4RV感染介導T細胞、B細胞免疫反應 DCs根據來源不同分為主要表達CD11c+的髓細胞來源DCs(DC1)和CD123+的漿細胞來源DCs(DC2)。DC1成熟活化后分泌大量IL-12、IL-β、IL-2α、IL-6、IL-10等促炎性細胞因子，促使CD4+T細胞向Th1分化；而DC2活化后主要分泌IL-8促使CD4+T細胞向Th2分化[38,39]，CD4+T細胞及其分泌的相關細胞因子能有效防止RV的再次感染。Jiang等[39]檢測嬰幼兒急性RV感染IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IL-12、IFN-γ、TNF-α的變化情況，結果IL-6、IL-10和IFN-γ表達量明顯增高，暗示RV自然感染時Th1和Th2類細胞因子都發揮作用且急性感染后期以IL-12和IFN-γ為主的Th1 類細胞反應為主[40]。Wang等[41]研究認為，Wa株RV感染細胞能誘導TLR4、TLR5、TLR7和TLR9基因活化并刺激下游IFN-α、IFN-β、TNF-α、IL-6、IL-8和IL-17細胞因子的表達，參與細胞免疫應答。Narvaez等[16]的研究認為RV感染DCs不誘導IDC和MDC死亡，促進IDC分泌IL-6，但IL-1β、 IL-8、 IL-10、 IL-12、TNF-α、IFN-β分泌較少；MDC分泌IL-6和少量的IL-10和IL-12p70。

B細胞在抗RV感染中也起著重要作用，RV感染小鼠的脾臟和骨髓中IgG和IgA表達B細胞利于RV的清除，急性感染期黏膜B細胞也參與免疫反應[42]。Fenaux等[40]研究發現，RRV感染小鼠MLN中可檢測到大量感染的B細胞和DCs,且NSP4陽性細胞能表達pDCs 標志分子B220、mDCs 標志分子CD11c以及CD11b。Deal等[43]的研究認B細胞識別的Ⅰ型IFN對RV調節的B細胞活化至關重要，RV感染鼠小腸中pDCs和IFN-α/β參與B細胞活化，RV刺激的pDCs與αIFN-α共培養能明顯增加CD69+B細胞的表達。Pane等[44]的研究則認為RRV感染后B細胞的活化需要CD11c+DC的參與，Ⅰ型IFN能直接增加DCs和B細胞向T細胞遞呈抗原的能力。

3 展望

綜上所述，DC通過攝取、處理、遞呈病毒粒子并產生相應的免疫應答，參與機體的抗RV感染作用。但是，病原體會通過抑制DC成熟、改變體內DC數量、促進DC凋亡、阻止DC遷移等多種方式逃避機體的免疫識別。隨著對RV感染免疫機制的不斷深入研究，細胞免疫和體液免疫的研究取得了巨大進展，但對RV感染的天然免疫和腸道黏膜免疫研究相對較少。更加深入地研究RV感染與宿主細胞互作機制、RV感染對DC的影響將更全面的了解RV感染致腸炎的發病機理及抗RV感染天然免疫機制，對有效預防RV感染，促進抗RV疫苗的研發具有重要意義。

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[收稿2016-09-03 修回2016-11-05]

(編輯 許四平)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.06.030

①本文受國家“863”計劃項目(2013AA102806)、國家自然科學基金項目(31272541, 31272552)和吉林省科技發展計劃項目(20160519011)資助。

葉麗萍(1975年-)，女，碩士，高級實驗師，主要從事動物微生態學與動物黏膜免疫方面的研究，E-mail: yeliping1114@163.com。

及指導教師：王春鳳(1972年-)，女，博士，教授，主要從事動物微生態學與動物黏膜免疫方面的研究， E-mail: wangchunfeng@jlau.edu.cn。

S852.65+9.4

A

1000-484X(2017)06-0947-04