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      手足口病發(fā)病機制的相關(guān)研究進展

      2015-08-29 01:54:42趙延大高有方
      中外醫(yī)療 2015年5期
      關(guān)鍵詞:腸道病毒口病病患者

      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(yán)重并發(fā)癥,病情進展快,可導(dǎo)致部分重癥患者死亡,對我國兒童健康產(chǎn)生了不利的影響,對臨床診療及公共衛(wèi)生領(lǐng)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(chǎn)生了不少研究成果。該研究就手足口病發(fā)病機制相關(guān)的研究進展進行綜述。

      1 手足口病病原學(xué)及相關(guān)危險因素與發(fā)病相關(guān)的研究

      1.1 病原學(xué)

      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(rèn)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??刹《荆╡nteric 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(jié)構(gòu),直徑20~30 nm,由核酸及蛋白衣殼構(gòu)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(guān),這可能與不同種類腸道病毒的抗原決定簇差異有關(guān),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(yán)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(jié)構(gòu)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(yīng)區(qū)域可能存在毒力相關(guān)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(guān)危險因素

      2.1 患者個體相關(guān)因素

      手足口病發(fā)生與患者的年齡小、早產(chǎn)、低體重、近期上呼吸道感染史等因素有關(guān),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(xì)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(xì)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(guān);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(fēng)速、濕度、溫度等因素均有一定的關(guān)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(yīng)增加1.48%~3.3%;風(fēng)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(jié)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(yīng)激,加重氧化應(yīng)激損傷;重癥組中G6PD 缺陷者病情好轉(zhuǎn)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(guān)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(guān)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(guān),尤其是細(xì)胞免疫。細(xì)胞免疫在機體免疫應(yīng)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(xì)胞及CD4+CD25+Treg 細(xì)胞 Th17 細(xì)胞是CD4+T細(xì)胞的一個新亞型,Th17 細(xì)胞的標(biāo)志性細(xì)胞因子IL-17 是一種重要的炎癥介質(zhì),可誘導(dǎo)IL-6、TNF 等其他炎癥細(xì)胞因子、基質(zhì)金屬蛋白酶和MCP-1、MIP-2 等趨化因子的表達(dá),引起炎癥細(xì)胞浸潤和組織損傷,也可通過粒細(xì)胞集落刺激因子和IL-8 參與中性粒細(xì)胞的增殖、成熟和趨化及樹突細(xì)胞成熟。Treg 細(xì)胞是一類具有免疫抑制作用的T 細(xì)胞亞群,可通過細(xì)胞接觸機制或細(xì)胞因子抑制抗原提呈細(xì)胞或T 細(xì)胞的活化,調(diào)控免疫應(yīng)答的強度,減輕對機體組織的損傷[8]。CD4+CD25+Treg 細(xì)胞隨著病情的加重,數(shù)量逐漸減少,而Th17 細(xì)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(xì)胞應(yīng)答增強,Treg 細(xì)胞應(yīng)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(xì)胞研究發(fā)現(xiàn),與對照組相比較,Th1 及Tc1 細(xì)胞在輕型和重型手足口病中均顯著升高,Th1/Th2 細(xì)胞的比率也有一致的結(jié)果[4]。外周血中CD14+單核細(xì)胞HLA-DR 的表達(dá)、CD3+T 細(xì)胞、CD4+T 細(xì)胞、CD8+T 細(xì)胞及NK 細(xì)胞隨病情加重而逐漸降低,出現(xiàn)肺水腫患者的上述T 細(xì)胞更低[9],結(jié)果提示:手足口病患者的細(xì)胞免疫功能很可能是降低的,降低的細(xì)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(xì)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(rèn)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(yīng)的體液免疫能力,其研究結(jié)果顯示手足口病患兒體內(nèi)具有體液免疫功能的B 淋巴細(xì)胞CD3-CD19+亞群及調(diào)節(jié)分化、黏附的CD19+CD23+淋巴細(xì)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(xì)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(xì)胞因子與手足口病發(fā)病機制的相關(guān)研究

      (1)白細(xì)胞介素(interleukin,IL)IL 是由多種細(xì)胞產(chǎn)生并作用于多種細(xì)胞的一類細(xì)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(dǎo)炎癥細(xì)胞浸潤,加重炎癥反應(yīng)及誘導(dǎo)多種細(xì)胞凋亡,是細(xì)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(chǎn)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(fù)期,輕者高于重者,認(rèn)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(xì)胞參與病毒免疫,以助于疾病的恢復(fù)[13]。

      ②IL-2、IL-6 IL-2 由活化的Th1 細(xì)胞產(chǎn)生,可刺激巨噬細(xì)胞、NK 細(xì)胞和CTL 細(xì)胞,介導(dǎo)細(xì)胞免疫,可促進已活化的T 細(xì)胞增殖并分化成效應(yīng)的TD 細(xì)胞和TC 細(xì)胞,還可刺激TNF 等細(xì)胞因子的分泌。IL-6 是B 細(xì)胞產(chǎn)生抗體必須的分化因子,腦脊液IL-6 主要來源于腦內(nèi)的膠質(zhì)細(xì)胞,其有調(diào)節(jié)免疫應(yīng)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(zhì)[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(jié)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(jié)果與之一致,提示二者參與了手足口病的炎癥反應(yīng),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(zhì)毒性對神經(jīng)細(xì)胞的損害,同時也可神經(jīng)細(xì)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(guān)炎癥細(xì)胞及免疫細(xì)胞參與病毒防御,可清除病毒,也可引起嚴(yán)重炎癥;IL-10 是一種重要的抗炎因子,抑制細(xì)胞的吞噬作用、氧化反應(yīng)及細(xì)胞內(nèi)殺傷作用,可導(dǎo)致T 淋巴細(xì)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(zhì)有關(guān),而重癥者代償力下降導(dǎo)致抗炎的IL-10分泌減少[16]。IL-13 主要作用為誘導(dǎo)單核細(xì)胞分化,抑制促炎因子、趨化因子和NO 的產(chǎn)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(xì)胞因子主要由CD4+Th1 細(xì)胞、CD8+毒性T 細(xì)胞、NK 細(xì)胞產(chǎn)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(guān)鍵作用,而IFNγ 能增強血管的通透性,研究顯示EV71 感染導(dǎo)致肺水腫的患者血清中的IFNγ 水平明顯升高,在正常腦實質(zhì)中一般沒有IFNγ,但炎癥時通過作用于星形膠質(zhì)細(xì)胞,可對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生有害的作用[18]。IFNα 由單核和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生,可抑制病毒復(fù)制及多種細(xì)胞增殖、刺激免疫細(xì)胞活化、調(diào)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(xì)胞分泌,有多種生物學(xué)活性,是神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的重要介質(zhì),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(dá)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(guān),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(dǎo)的核轉(zhuǎn)錄因子κB 信號通路起作用,也可能與介導(dǎo)炎癥級聯(lián)反應(yīng)、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、上調(diào)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶等機制有關(guān)。

      4 與手足口病發(fā)病機制相關(guān)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(nèi)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(nèi)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(biāo),腸道通透性是評估腸道黏膜屏障功能的重要內(nèi)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(nèi)毒素水平、DAO 活性等指標(biāo)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(chǎn)物進入血循環(huán)造成內(nèi)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(dǎo)致腦炎等并發(fā)癥[23]。手足口病患者在應(yīng)用凝結(jié)芽孢桿菌活菌散輔助治療時,其皮疹好轉(zhuǎn)及消退時間、體溫、食欲恢復(fù)正常的時間比未用該活菌散治療患者的相應(yīng)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(jié)構(gòu)及受體Plevka 等[25]對EV71 病毒結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)一種特異的小分子化學(xué)結(jié)構(gòu),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(zhì)的侵害,故而口袋因子能促進病毒的復(fù)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(jié)合,使病毒粒子構(gòu)象改變,提示SCARB2 是EV71 的特異受體,并進一步發(fā)現(xiàn)這種結(jié)合可導(dǎo)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]??诖蜃蛹癝CARB2 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(zhì)在內(nèi),其由面部肌肉到達(dá)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(guān)。

      (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(dǎo)致此類并發(fā)癥的機制尚需進一步的研究。

      5 小結(jié)

      綜上所述,手足口病的發(fā)病機制是一個復(fù)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(jié)果。目前雖然發(fā)現(xiàn)了許多與手足口病發(fā)病相關(guān)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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