肝細胞介導的天然免疫應答參與控制乙型肝炎病毒感染*

廖桂嬋，彭 頡，張小勇

乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）是一種小環型部分雙鏈DNA病毒，屬于嗜肝病毒屬。HBV沒有直接的肝細胞毒性，其感染后宿主免疫系統與病毒之間復雜的相互作用引發的免疫性肝損傷是其致病的重要機制。天然免疫是機體抵抗病原微生物入侵的第一道防線，病原體相關分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMPs）被病原體識別受體（pathogens recognition receptors，PRRs）識別并啟動天然免疫應答。肝細胞上表達的PRRs介導的天然免疫應答在HBV感染相關的免疫效應中發揮重要作用。HBV在與宿主免疫系統的博弈過程中已經進化出逃避天然免疫識別的主動策略，或主動干擾天然免疫信號通路誘導免疫抑制，從而有利于自身復制。充分理解肝細胞介導的天然免疫應答在參與控制HBV感染過程中的作用及其調控機制，有助于設計新的免疫治療策略來預防并根除病毒。

1 肝細胞表達的天然免疫受體識別HBV

天然免疫受體的表達，對于感知入侵病原體、啟動先天免疫應答、限制感染的傳播、促進有效的適應性免疫應答起著至關重要的作用。天然免疫對HBV的識別可能涉及三種類型的宿主細胞：（1）肝細胞；（2）肝非實質細胞（NPCs），如肝竇內皮細胞（LSECs）和庫普弗細胞（KCs）；（3）骨髓、漿細胞樣樹突狀細胞（DCs）、巨噬細胞等。由于宿主細胞PRRs能迅速識別病毒成分，I型干擾素（IFN）和IFN刺激基因（ISGs）的誘導是病毒感染的特征。以前，HBV被認為是一種隱匿型病毒，可以通過逃避宿主的先天免疫系統在肝臟中建立持續性感染。Wieland et al[1]用黑猩猩實驗感染模型報道HBV不能顯著干擾宿主細胞基因轉錄或誘導ISGs在肝臟表達。然而，越來越多的證據表明，在HBV感染的情況下，宿主細胞上表達的PRRs，例如Toll樣受體（Toll like receptors，TLRs）、NOD 樣受體 （NOD like receptors，NLRs）、維甲酸誘導基因 -1（retinoic acid induced gene 1，RIG-1）和黑色素瘤分化相關基因5（melanoma differentiation-associated gene-5，MDA5）等，可以識別HBV。Cooper et al[2]表明HBV核配體可以激活TLR2介導的人THP-1巨噬細胞信號通路，誘導促炎因子的產生。Lu[3]報道MDA5在轉染HBV基因型D質粒的Huh7細胞和高壓尾靜脈注射小鼠肝臟中的表達上調。最近的一項研究表明RIG-1是肝細胞中HBV最重要的先天免疫傳感器，在HBV感染的人原代肝細胞和肝癌細胞系中誘導IFN-λ的產生[4]。這些結果均提示HBV可以被宿主細胞的PRRs檢測到，并在特定情況下啟動天然免疫應答。

2 天然免疫受體的表達和功能與HBV感染

在慢性HBV感染背景下，HBV可以被天然免疫系統識別。然而，值得注意的是，與丙型肝炎病毒（HCV）相比，HBV在急性感染過程中僅誘導微不足道的IFNs和ISGs，這與黑猩猩和小鼠模型的研究結果一致[1，5]。這些結果提示HBV可能已經進化了防御策略來避免被PRRs識別。另外，HBV可以通過多種機制調節PRRs通路的活化，導致天然免疫信號通路發生紊亂，完成免疫逃逸，維持感染持續。反之，PRRs也可以通過激活肝臟免疫細胞發揮免疫調節作用和抗HBV作用。

2.1 TLRs 多項研究表明在慢性HBV感染過程中TLRs的表達和功能受到損害。目前，TLR2、TLR3、TLR4、TLR7、TLR8、TLR9 已被證實在 HBV 感染免疫逃逸階段的免疫細胞中表達降低[6-9]。TLRs可以通過MYD88依賴性或非依賴性途徑啟動下游信號通路，促進免疫細胞分泌細胞因子，發揮抗HBV作用[10]。然而，TLRs細胞內信號通路可能被HBV 成份阻斷。HBsAg通過抑制干擾素調節因子（interferon regulatory factor，IRF）的表達和核轉位，特異性抑制TLR9介導的IFN-α的產生。HBeAg可以通過干擾同型Toll/IL-1R（Toll/IL-1 receptor，TIR）相互作用，抑制TLR2介導的NF-κB和IFN-α啟動子的激活。此外，它還可以抑制IL-1介導的NF-κB在肝細胞中的活化[11]。HBcAg能通過活化TLR2通路誘導KCs細胞產生IL-10，從而抑制HBV特異性T細胞應答[12]。另一項研究表明，HBV顆粒可抑制TLR9介導的IFN-α分泌[13]。進一步分析發現，在HBV存在下，DCs中TLR9表達降低，而HBV顆粒可以直接抑制TLR9啟動子的活性。最近的研究表明HBV聚合酶通過抑制IKKs的活性來抑制TNF-α、TLR3和TLR4誘導的NF-κB信號[14]。

2.2 NLRs NLRs是十年前發現的一種新型的PRRs，在多種疾病的免疫致病機制中發揮重要作用。已知的NLRs有22種，根據共同結構域的N-末端區域可將NLR分為四個家族，包括NLRA（包含酸性反活化域）、NLRB（包含桿狀病毒抑制重復樣域）、NLRC（包含細胞凋亡蛋白激活和招募域）和NLRP（包含熱蛋白結構域）[15]。NLRs可以通過激活NF-kB、IRF和絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）來刺激天然免疫系統。在HBV免疫耐受期慢性HBV感染患者肝活檢組織檢查中，感染肝細胞NOD1和NLRP1表達上調[16]。NLRX1基因突變導致慢性乙型肝炎易感性增加[17]。此外，在HBV免疫識別/清除階段CHB患者外周血NLRP3蛋白表達上調，而NLRP1和NLRC4蛋白表達并不上調[18]。NLRs抗HBV的作用還需進一步研究。

2.3 RIG-1/MDA5 RLRs是一類天然免疫受體，它可以識別微生物核酸，并導致包括IRF1、3和7在內的多種轉錄因子的激活[19]。RIG-1和MDA5均屬于RLRs家族，它們具有相同的結構，使用共同的信號適配器IFN-β啟動子刺激因子1（IPS-1），但它們的靶點不同，可以識別不同范圍的病毒。據報道，HBV通過HBx蛋白抑制RIG-1/MDA5的IPS-1功能，抑制 IRF1/3/7 的活化，導致 IFNs分泌障礙[20，21]。此前研究表明，CHB患者 PBMCs中 RIG-1和MDA5 mRNA水平明顯下降。然而，這些因子水平不受HBeAg水平和病毒載量的影響[4]。最近幾項研究表明，乙型肝炎病毒在小鼠Huh7細胞系和肝臟的復制導致MDA5表達增加，而非RIG-1增加。在HBV免疫逃逸期，CHB患者PBMCs中MDA5 mRNA水平下降，而RIG-1沒有下降[3]。RIG-1/MDA5在HBV感染中的表達和變化尚存爭議，可能與選擇的細胞模型、動物模型以及患者的病情、病毒基因型、宿主遺傳和免疫狀況不同有關。

3 天然免疫受體通路的激活參與控制HBV感染

雖然HBV感染對PRRs介導的天然免疫的激活較弱，但大量研究表明，不同的PRR激動劑在體內和體外均可抑制HBV的復制和基因表達。Isogawa et al[22]首次報道靜脈注射 TLR3、TLR4、TLR5、TLR7或TLR9配體在HBV轉基因小鼠模型中誘導I型IFN的產生，能抑制HBV復制。這一發現與體外觀察一致，TLR3激活的小鼠庫普弗細胞或肝竇內皮細胞的培養基可以通過誘導IFN-β在小鼠肝細胞中間接抑制HBV復制[14，23]。值得一提的是，最近的臨床前期研究顯示，口服TLR7激動劑GS-9620能夠刺激pDCs中IFN-α的強烈反應，并觸發PBMCs和肝組織ISGs的表達，從而抑制慢性感染乙型肝炎病毒和土撥鼠黑猩猩的病毒復制[24]。此外，在土撥鼠肝細胞或肝細胞瘤細胞系，TLR2和TLR4配體能夠直接通過絲裂原活化蛋白激酶-細胞外信號調節激酶（mitogen-activated protein-kinase-extracellular signal regulated kinase，MAPKERK）和磷脂酰肌醇（PI3K-AKT）通路的激活，抑制土撥鼠乙型肝炎病毒復制。RIG-1在肝細胞激活5-三磷酸核糖核酸 siRNA或乙型肝炎病毒5'-α區域RNA也可以誘導肝細胞內IFNs應答[20，21]。上述研究結果提示PRRs誘導的天然免疫應答參與HBV感染的控制。值得注意的是，這種抗病毒活性也與肝內T、NK和KC細胞反應的激活有關，這些細胞反應產生IFN-γ。

4 小結與展望

越來越多的證據證明HBV可以被宿主PRRs識別，從而誘導天然免疫應答，通過胞內信號通路并依賴于免疫細胞分泌的細胞因子參與控制HBV復制。然而，這些天然免疫受體與HBV之間存在復雜的相互作用：一方面，PRRs可以識別HBV感染，并通過多種途徑激活胞內特殊的信號通路，誘導IFNs和TNF-α等細胞因子的產生，影響疾病的轉歸；另一方面，HBV感染可能引起免疫細胞PRRs表達水平和功能的改變。雖然現階段包括TLRs在內的PRRs激動劑在控制HBV復制上展現出一定的作用，特異性的PRRs和細胞內信號通路參與HBV的識別和抑制仍需要進一步研究。考慮到不同的HBV蛋白對天然免疫系統的抑制作用，深入了解HBV不同成份誘導的免疫機制有望為開發針對HBV固有免疫應答的免疫策略，特異性PRR激動劑激活宿主天然免疫系統克服HBV免疫抑制作用，可能有助于實現HBV清除。