人類β-皰疹病毒感染的促癌作用

吳克復 鄭國光 馬小彤 宋玉華

現代生命科學的研究進展提示生命起源可能經歷RNA-DNA-蛋白質的漫長進化歷程，從非細胞形態進化為細胞生物。現代生物是細胞生物與寄生/共生生物的共同體，細胞生物與非細胞生物共進化博弈豐富了生物進化的內涵，在現代生物中呈現出復雜的正常或異常(病態)生命過程。皰疹病毒是古老的非細胞生物，隨著人類進化形成了人類皰疹病毒(human herpesvirus, HHV)，主要分為α、β和γ3大類，在人群中廣泛傳播，不同的HHV有不同的致病效應。人類β-皰疹病毒主要包括HCMV、HHV-6A、HHV-6B和HHV-7，根據序列分析和保守性糖蛋白B(glycoprotein B)測定的結果, 人類β-皰疹病毒與人類γ-皰疹病毒的關系密切(圖1)[1]。人類β-皰疹病毒的主要生物學性質已基本闡明，歸納為表1[2～8]。

表1 人類β-皰疹病毒的生物學性質

圖1 人類皰疹病毒的分類和關系HSV-1.人類單純皰疹病毒-1型(HHV-1)；HSV-2.人類單純皰疹病毒-2型(HHV-2)；VZV.水痘帶狀皰疹病毒(HHV-3)；EBV.Epstein-Barr 病毒(HHV-4)；HCMV.人類巨細胞病毒(HHV-5)；KSHV.Kaposi 肉瘤相關皰疹病毒(HHV-8)

HHV與腫瘤的關系受到廣泛的關注。Epstein-Barr病毒(EBV，HHV-4)和Kaposi 肉瘤相關皰疹病毒(KSHV，HHV-8)屬于人類γ-皰疹病毒，經過半個多世紀的研究被確認是腫瘤病毒[9,10]。人類巨細胞病毒(human cytomegalovirus，HCMV)屬于β-皰疹病毒，在多種人類惡性腫瘤組織中可檢出其基因產物，往往與腫瘤細胞和腫瘤血管系統相關，能促進上皮間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和間充質上皮轉化(mesenchymal-epithelial transition，MET)，使宿主的抗HCMV免疫反應失效。有研究發現，HCMV的某些毒株能夠啟動和促進人類癌癥[11]。臨床研究表明，急性白血病患者化療后的HHV感染率高，尤其是β-皰疹病毒感染[12]。

Cantalupo等[13]對3000多例涵蓋22種腫瘤的患者標本進行測序，結果表明，EBV和β-皰疹病毒的檢出頻率高。嬰兒的急性淋巴細胞白血病可能與宮內HCMV感染有關[14]。筆者團隊建立的J6-1人白血病細胞系有EBV和HHV-6的雙重感染，在其骨髓標本中檢出新型皰疹病毒顆粒不久后患者死亡，提示HHV-6對病情惡化可能有促進作用。德國研究者報道的CROCO-Ⅱ白血病細胞系與J6-1相似，也有EBV和HHV-6雙重感染[15]。近20多年來對人類β-皰疹病毒的多方面研究揭示了此類病毒可能有促癌作用，本文對其研究進展進行綜述。

一、人類巨細胞病毒與腫瘤

臨床資料表明，HCMV可以成為胎兒、異體移植受者和艾滋病患者的致病因素，也可以成為重癥監護病房和老年人群的病原體。感染后HCMV可以通過血液播散到所有器官，在機體免疫系統控制下感染者通常持續表現出無臨床癥狀，在病毒載量達到高水平時才出現臨床癥狀。對于持續感染者，隨著時間的推移，機體耗費越來越多的免疫資源控制HCMV感染，使免疫系統的整體功能受損，導致免疫衰退[16]。

HCMV已經基本適應人類機體微環境，與人類免疫系統維持平衡，通常狀態下不引起臨床癥狀，因此長期以來HCMV未被列為人類的重要病原體。直到近半個世紀以來大量的免疫抑制患者出現危及生命的感染，HCMV才被關注。深入研究發現，其慢性感染與腫瘤等多種疾病相關。研究資料表明，HCMV基因產物存在于多種人類惡性腫瘤組織中，通常與腫瘤細胞和腫瘤血管系統相關。HCMV以及小鼠CMV腫瘤模型相關研究發現，CMV在腫瘤微環境間充質細胞和上皮細胞相互轉化方面發揮作用，促進EMT以及MET，促進腫瘤血管生成和增殖，阻礙宿主的抗CMV免疫反應。HCMV感染可以發生在多種器官，并持續感染多種成體干細胞，使之表達IE1、US28和vIL-10等與潛伏期相關的HCMV蛋白，這些蛋白可以促進干細胞增殖、造成基因組不穩定并導致免疫逃逸。感染引起的慢性炎癥可誘導活性氧的產生和先天宿主免疫防御反應，如APOBEC可進一步提高基因組的不穩定性，導致癌前病變(如結腸息肉)及癌變。HCMV在大腦中能感染神經元和神經膠質干細胞，提高干細胞存活潛能，增加致癌風險。IE1蛋白通過誘導Sox-2、Nanog和Oct3/4的表達，維持神經膠質母細胞瘤干細胞的生存；pUS28趨化因子受體誘導COX-2、IL-6的表達和NF-κB、STAT-3的活化，驅動致癌通路； vIL-10趨化因子在潛伏期的腫瘤細胞中表達，可提高腫瘤細胞的侵襲性(表2)[3]。

表2 人類巨細胞病毒感染主要產物的致癌性質

HCMV能感染多個器官并誘發與HCMV相關的惡性腫瘤。多組研究團隊的資料表明，并非所有HCMV毒株都能啟始腫瘤的發生，僅某些毒株具有此能力。在“腫瘤啟始”發生后，腫瘤細胞容易受到其他促癌因素的影響，HCMV通過多種機制促進腫瘤的進展。這一過程涉及腫瘤發生、發展的多種因素和機體狀態的多個方面，包括慢性炎癥、髓系細胞浸潤、血管生成、免疫抑制和代謝開關。在致癌微環境條件下，HCMV參與多種致癌機制(表3)[11]。

表3 HCMV感染的促癌機制

腫瘤免疫逃逸是HCMV影響腫瘤發生、發展的另一個重要方面，腫瘤與免疫系統的博弈過程包括消除、平衡和逃逸3個階段。宿主免疫系統通過檢測點控制腫瘤的進展，當腫瘤細胞跨越這些檢測點時，即形成腫瘤免疫逃逸，導致腫瘤的進展。HCMV基因產物可以損傷體液免疫和細胞免疫的各個方面使其失調。在消除階段，NK和T淋巴細胞識別和殺傷腫瘤細胞發揮重要作用，新生的成體干細胞和腫瘤前體細胞被HCMV感染，HCMV可以通過多種機制破壞NK和T淋巴細胞的反應和功能。進入平衡階段，腫瘤細胞的基因組不穩定性逐漸增加，通過免疫抑制機制獲得更大的生長潛力。進入第3階段，由于免疫逃逸，與免疫控制相關的抗癌機制逐漸喪失，逃逸通常伴隨著MHC-Ⅰ/MHC-Ⅱ表達下調和T淋巴細胞活性的喪失。HCMV感染相關的免疫逃逸機制是多種多樣的(表3)[11]。

二、HHV-6與腫瘤

玫瑰病毒(roseolovirus)包括HHV-6A、HHV-6B和HHV-7，比HCMV更適應人體微環境，趨向于整合到機體組織成分中，潛伏、隱匿得更深。它們在體內表現出更廣泛的細胞嗜性，與其他皰疹病毒類似，可以終生潛伏感染。

早期臨床觀察難以區分HHV-6A和HHV-6B，二者長期被認為是同一病毒的兩種變體，都是HHV-6，經過10多年的研究，科學界才確定二者是進化相關的不同種病毒。它們基因序列的同源性超過88%，有獨特的生物學、流行病學和臨床特點，但在形態上難以區分，均呈現出HHV的典型特征，即電子密集的20面體核心，并有被膜和脂蛋白包膜。

HHV-6A、HHV-6B和HHV-7大多在兒童時期感染，通常表現為無癥狀或有輕微不適。HHV-6原發性感染可以引起急性發熱性疾病，在6個月～3歲的幼兒中可引起不同程度的發熱、癲癇、皮疹、胃腸道和呼吸道癥狀，典型的皮疹即嬰兒玫瑰疹。HHV-7的原發性感染可以引起類似的癥狀，但發生率低。HHV-6A、HHV-6B和HHV-7在免疫功能低下的患者中可以出現活動性感染，細胞免疫缺陷患者可能有嚴重或致命的臨床表現。HHV-6A、HHV-6B、HHV-7能感染T淋巴細胞、單核-吞噬細胞、上皮細胞和中樞神經系統細胞，在大多數成人中導致終生慢性感染，通常無癥狀。HHV-6A和HHV-6B也會導致免疫功能低下患者的機會性感染，發生腦炎、肝炎、骨髓抑制、結腸炎和肺炎。它們在多發性硬化癥、心肌病、甲狀腺炎等慢性疾病中的病因學作用尚有爭議，有待于深入研究。HHV-7的致病性尚不清楚，似乎更易受機體免疫機制的控制。

在原發性感染期間，HHV-6將其基因組整合到單核細胞、巨噬細胞、T淋巴細胞或骨髓祖細胞等體細胞的端粒中，使其基因組存在于潛伏感染的細胞中，導致其在宿主體內的持續存在并伴隨散發的重新激活。HHV-6也可以將其基因組整合到生殖細胞中，導致后代的每個細胞中都攜帶著病毒基因組，稱為遺傳性染色體整合的HHV-6(iciHHV-6)，存在于大約1%的人群中，其檢出頻率從0.2%到2.9%不等，取決于研究調查的人群和地區[17,18]。HHV-6與腫瘤的關系受到廣泛關注，是研究熱點之一，但是研究結論存在一定爭議。與HCMV比較，HHV-6缺乏致癌作用的充分證據，但是有促癌性質(表4)[11,19～22]。

表4 HCMV和HHV-6的促癌性質

與其他皰疹病毒類似， HHV-6A、HHV-6B通過多種機制調節或抑制宿主的免疫反應，促進它們在體內的傳播，并維持其長期潛伏感染。目前已經通過體外研究模型闡明了多種HHV-6A、HHV-6B的免疫調節機制(表5)[23]。

表5 HHV-6A和HHV-6B免疫調節機制

自噬是維持細胞穩態和適應應激狀態所需的分解過程，分為巨自噬(通常稱自噬)、微自噬和分子伴侶介導的自噬，也參與抗微生物免疫反應。自噬由一組自噬相關蛋白介導、幾條分子途徑參與調控，其中最重要的是mTOR和AMPK途徑。自噬調控機制對養分、缺氧和ROS堆積敏感，可以是選擇性的，也可以是非選擇性的。抗病毒自噬涉及MHC-Ⅱ和MHC-Ⅰ介導的抗原表達，需要由單核細胞前體形成抗原遞呈細胞(樹突狀細胞)，HHV-6在與人類共進化過程中形成了抑制自噬的機制，能夠抑制這個過程(圖2)[24]。

圖2 HHV-6抑制自噬的后果

Eliassen等[25]綜合了近年來HHV-6與腫瘤的相關性研究，提出HHV-6A和HHV-6B的可能致癌或促癌機制。HHV-6A的病毒產物U24和DR7A起重要作用，它們阻斷凋亡，引起細胞轉化、侵襲和改變增殖通道，并通過轉激活(transactivation)作用增強其他病毒的致癌性(圖3)[25]。

圖3 HHV-6A可能的致癌和腫瘤調節機制HHV-6A感染介導的變化可能使凋亡機制紊亂、導致細胞轉化、增強侵襲和增殖機制，釋放微泡(MVB)，轉激活其他病毒的致癌性：EBV、HERV(人類內源性病毒)、HPV(人類乳頭狀瘤病毒)、HIV-1(人類免疫缺陷病毒-1)

積累的研究資料表明，不同的腫瘤病毒可以有各自獨特的致癌機制[26]。HHV-6B通過不同于HHV-6A的病毒產物(如U95、DR7B)以及其他細胞機制介導的作用破壞凋亡機制，導致細胞轉化、侵襲和細胞增殖能力增強；也可能增強其他病毒的致癌活性。HHV-6B還可通過未知的機制促進鄰近未感染細胞的生長影響微環境，進而發揮促癌作用(圖4)[25]。

圖4 HHV-6B可能的致癌和腫瘤調節機制

三、展 望

已有的研究結果對于β-皰疹病毒的致癌性難以得到一致的結論。不同的研究團隊在不同地區、不同人群得到的結果可以有很大的差異，甚至出現相悖的結果。這些地區、人群可能流行不同的病毒毒株，僅某些有致癌或促癌作用。深入研究和進一步病毒分型可能找出致癌性強的毒株。

iciHHV-6的深入研究不但可能為某些罕見腫瘤的發生、發展提供新的線索，而且可能為內源性腫瘤的起源研究提供新的線索。

現有的抗皰疹病毒藥物靶向裂解途徑感染，對隱性感染和再激活感染無效；皰疹病毒作為溶腫瘤細胞治療載體的研究也有賴于隱匿狀態下激活和抑制調控機制的闡明，溶細胞感染和隱匿感染或激活的調節機制將成為抗皰疹病毒治療研究的新熱點[27]。