人類皰疹病毒與細(xì)胞自噬作用的研究進(jìn)展

沈偉欽，趙 陽(yáng)，楊慧蘭

自噬作用是普遍存在于大部分真核細(xì)胞中的一種生物學(xué)現(xiàn)象，又稱為Ⅱ型細(xì)胞死亡，是指細(xì)胞在外界因素的影響下，細(xì)胞對(duì)其內(nèi)部受損的細(xì)胞器、折疊錯(cuò)誤的蛋白質(zhì)和入侵機(jī)體的病原體進(jìn)行降解的生物學(xué)過程[1]。因此，自噬能夠使機(jī)體在嚴(yán)峻的環(huán)境下通過“降解自我，提供能量”得以生存，同時(shí)也是清除入侵機(jī)體病原體的重要機(jī)制。近年來較多研究證實(shí)了自噬在感染性疾病、心腦血管疾病、神經(jīng)退行性疾病及癌癥等疾病中的基礎(chǔ)性作用[2,3]，而且發(fā)現(xiàn)自噬在清除入侵病原體如人類皰疹病毒（human herpes virus，HHV）中也發(fā)揮了重要作用[4]。HHV是一組可引起人類疾病的有包膜的DNA病毒，包括單純皰疹病毒（herpes simplex virus，HSV）、水痘 - 帶狀皰疹 病 毒（varicella-zoster virus，VZV）、Epstein-Barr病毒（Epstein-Barr virus，EBV）、人類巨細(xì)胞病毒（human cytomegalovirus，HCMV）、人類皰疹病毒6 型（human herpes viru type 6，HHV-6）、人類皰疹病 毒 7 型（human herpes viru type 7，HHV-7） 和卡波西肉瘤相關(guān)皰疹病毒（Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus，KSHV）。但由于細(xì)胞自噬在進(jìn)化過程中具有高度的保守性，HHV逐漸進(jìn)化出逃避、抑制、破壞細(xì)胞自噬的機(jī)制，甚至能夠利用自噬為病毒感染和復(fù)制提供有利條件。本文擬就近期關(guān)于細(xì)胞自噬與HHV相互作用的研究作一綜述。

1 HSV與自噬

HSV是人類最常見的病原體之一，屬α皰疹病毒亞科。HSV分為兩型即單純皰疹病毒1型（HSV-1）和單純皰疹病毒2型（HSV-2），臨床上HSV-1主要引起生殖器以外的皮膚黏膜和腦部感染，而HSV-2主要引起生殖器部位或新生兒感染[5]。目前關(guān)于HSV與自噬的研究主要集中于HSV-1。有研究發(fā)現(xiàn)HSV-1感染鼠樹突狀細(xì)胞、初生小鼠神經(jīng)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞后均能拮抗宿主細(xì)胞的自噬反應(yīng)[6-8]，而HSV-1感染神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞后能促進(jìn)自噬的發(fā)生[9]。另外在HSV-1感染巨噬細(xì)胞后期可觀察到自噬體形成增加[8,10]，這說明HSV-1中自噬的發(fā)生可能與被感染細(xì)胞類型和（或）感染時(shí)間密切相關(guān)。

感染成纖維細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞后，HSV-1的神經(jīng)毒性蛋白ICP34.5（由γ34.5基因編碼）可阻礙自噬的誘導(dǎo)。目前認(rèn)為ICP34.5主要通過以下機(jī)制發(fā)揮作用：一是ICP34.5結(jié)合自噬關(guān)鍵蛋白Beclin1,抑制其誘導(dǎo)的自噬；二是抑制自噬的PKR/eIF2α通路信號(hào)通路，信號(hào)通路在病毒誘導(dǎo)的自噬中發(fā)揮重要作用，eIF2α的磷酸化是自噬激活的上游信號(hào)。而HSV-1的ICP34.5能與蛋白磷酸酶1結(jié)合，使磷酸化的eIF2α脫磷酸化，從而阻斷PKR/eIF2α信號(hào)通路，抑制了HSV-1 誘導(dǎo)的自噬[11,12]。此外，HSV-1 的US11基因也可調(diào)節(jié)PKR/eIF2α信號(hào)通路。US11基因編碼一種雙鏈RNA結(jié)合蛋白，該蛋白可與PKR直接結(jié)合或與PACT（一種PKR的激活因子）結(jié)合來拮抗PKR通路，從而抑制PKR/eIF2α信號(hào)通路介導(dǎo)的自噬[13]。

2 VZV與自噬

VZV在兒童初次感染引起水痘，恢復(fù)后病毒潛伏在體內(nèi)，少數(shù)患者在成人后病毒再發(fā)而引起帶狀皰疹[14]。目前關(guān)于VZV和自噬通路之間如何相互作用的研究較少，具體機(jī)制尚不明確。Buckingham等[15,16]對(duì)自噬及其在VZV整個(gè)感染周期中的抑制或誘導(dǎo)作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在整個(gè)感染周期中VZV感染細(xì)胞存在大量自噬，且VZV誘導(dǎo)的自噬能促進(jìn)VZV gE糖蛋白的生物合成及處理。那么VZV感染細(xì)胞后是如何誘導(dǎo)自噬的？大多數(shù)病毒感染細(xì)胞后會(huì)引發(fā)細(xì)胞應(yīng)激，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和活性氧的產(chǎn)生，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力激活非折疊蛋白質(zhì)反應(yīng)，繼而引起一系列特定的靶基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯水平下調(diào)，以維持細(xì)胞正常功能[17]。Carpenter等[18]與Carpenter和Grase[19]在隨機(jī)挑選的VZV感染患者的皮膚囊泡中，觀察到大量自噬體的形成，并證實(shí)VZV感染細(xì)胞后豐富的糖蛋白生物合成引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和非折疊蛋白反應(yīng)從而誘導(dǎo)自噬的發(fā)生。而自噬反過來可能幫助細(xì)胞減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，維持了細(xì)胞存活和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，一定程度上促進(jìn)VZV的復(fù)制、存活和釋放。然而，最近有研究表明，VZV感染細(xì)胞后可抑制細(xì)胞自噬的后期階段，主要為自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，降解其包裹內(nèi)容物的過程。當(dāng)自噬溶酶體形成被抑制后，VZV可躲避宿主的清除作用，病毒滴度明顯增加[20]。

3 HCMV與自噬

HCMV是一種普遍的條件致病菌，屬β皰疹病毒亞科。很多正常人身上均潛伏有HCMV，但在大多數(shù)免疫正常個(gè)體呈無癥狀感染，而在免疫抑制個(gè)體、胎兒和嬰幼兒感染則可出現(xiàn)明顯病癥[21]。HCMV在感染的不同階段對(duì)自噬的調(diào)控不同。在HCMV感染人成纖維細(xì)胞早期，HCMV可以刺激自噬。而在感染的后期階段，研究者通過監(jiān)測(cè)自噬體形成和自噬潮，發(fā)現(xiàn)新的病毒蛋白合成后則抑制自噬[22,23]。HCMV感染細(xì)胞后表達(dá)2種與抑制自噬相關(guān)的病毒蛋白，TRS1和IRS1。TRS1和IRS1的BECN1結(jié)合域與自噬相關(guān)蛋白BECN1/Beclin 1結(jié)合并阻斷自噬的發(fā)生。僅表達(dá)IRS1或TRS1的單突變HCMV部分抑制自噬，而不表達(dá)IRS1和TRS1的雙突變HCMV可以刺激自噬[23,24]。目前研究對(duì)于HCMV感染導(dǎo)致宿主細(xì)胞自噬變化的觀點(diǎn)較為統(tǒng)一，但宿主細(xì)胞自噬狀態(tài)對(duì)HCMV感染過程的影響仍有爭(zhēng)議。Mouna等[23]通過自噬誘導(dǎo)劑和shRNA敲除自噬抑制基因，發(fā)現(xiàn)在人成纖維細(xì)胞中刺激自噬增強(qiáng)了HCMV復(fù)制。相反，抑制自噬則減少HCMV復(fù)制。然而Belzile等[25]利用海藻糖，一種非依賴mTOR通路的自噬誘導(dǎo)劑，可抑制多種細(xì)胞類型（人成纖維細(xì)胞，主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞和源自人胚胎干細(xì)胞的神經(jīng)細(xì)胞）中的HCMV感染，降低其病毒滴度。

4 EBV病毒與自噬

EBV為皰疹病毒科嗜淋巴細(xì)胞病毒屬的成員，EBV在人群中廣泛感染，可長(zhǎng)期潛伏在人體淋巴組織中。當(dāng)機(jī)體免疫功能低下時(shí)，潛伏的EBV活化引起相關(guān)疾病，如傳染性單核細(xì)胞增多癥、非洲兒童淋巴瘤（Burkitt淋巴瘤）和鼻咽癌[26]。在潛伏感染期時(shí)EBV表達(dá)9種蛋白質(zhì)，包括6種EBV編碼的核抗原類（EBNA1-EBNA6）及3種潛伏膜蛋白類（LMP-1、LMP-2A、LMP-2B）[27]。目前看來EBV潛伏期間表達(dá)的蛋白質(zhì)有助于誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，有研究報(bào)道潛伏膜蛋白LMP-1、LMP-2A可促進(jìn)自噬體的形成，并且上調(diào)了自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)[28,29]。此外，最近Bhattacharjee等[30]發(fā)現(xiàn)了EBNA-3C在自噬調(diào)控中的作用，通過激活自噬相關(guān)基因ATG3、ATG5和ATG7以誘導(dǎo)自噬，從而抑制細(xì)胞凋亡并維持細(xì)胞生長(zhǎng)。

而在裂解復(fù)制期間EBV可以誘導(dǎo)細(xì)胞自噬。Hung等[31]的研究表明，EBV感染293T細(xì)胞（一種人胚胎來源的腎上皮細(xì)胞系）后自噬的激活是由EBV編碼的轉(zhuǎn)錄因子Rta激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）傳導(dǎo)引起的。并且發(fā)現(xiàn)293T細(xì)胞中自噬的激活可以促進(jìn)EBV的復(fù)制，當(dāng)使用自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤抑制自噬活性后，EBV裂解蛋白的表達(dá)和病毒顆粒的產(chǎn)生明顯下降。此外，最近有研究報(bào)道了EBV通過激活PKC θ-p38 MAPK軸[32]或JNK 1/2 通路[33]誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，從而促進(jìn)病毒復(fù)制。這提示自噬在EBV裂解復(fù)制過程中發(fā)揮了重要作用，而EBV裂解蛋白對(duì)細(xì)胞自噬的具體調(diào)控機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究。

5 KSHV與自噬

KSHV也被稱為人類皰疹病毒8型，屬γ皰疹病毒，在人免疫缺陷病毒（HIV）攜帶者的卡波西肉瘤患者體內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)。KSHV和EBV的DNA序列有較高的同源性，與多種類型的淋巴細(xì)胞腫瘤、淋巴增殖性疾病以及多種其他腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[34]。KSHV與細(xì)胞自噬之間的具體關(guān)系尚不明確。有研究顯示KSHV編碼的轉(zhuǎn)錄因子Rta可能通過上調(diào)自噬相關(guān)基因的表達(dá)來激活自噬，增強(qiáng)的自噬最終并不是清除病毒，而是促進(jìn)病毒的裂解性周期復(fù)制，在使用自噬抑制劑和敲除自噬相關(guān)基因抑制自噬后，KSHV的病毒活性也受到抑制[35,36]。然而，Jang等[37]用KSHV感染成纖維細(xì)胞，在其感染早期檢測(cè)到自噬的增強(qiáng)。當(dāng)研究者用自噬抑制劑或Beclin1-siRNA抑制自噬后，細(xì)胞培養(yǎng)上清液中KSHV特異性DNA的量顯著增加，表明自噬可能是宿主細(xì)胞阻止KSHV復(fù)制的機(jī)制之一。

6 結(jié)語(yǔ)及展望

機(jī)體進(jìn)化出復(fù)雜的防御網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對(duì)入侵的病原體，經(jīng)典自噬作為機(jī)體免疫系統(tǒng)一部分，通過先天性免疫和適應(yīng)性免疫清除進(jìn)入體內(nèi)的HHV。然而HHV進(jìn)化出多種機(jī)制來逃避自噬乃至利用自噬為其復(fù)制和致病提供條件，但其中的具體機(jī)制有待深入研究。隨著對(duì)細(xì)胞自噬與HHV相互作用機(jī)制的研究不斷進(jìn)步，無疑會(huì)促進(jìn)對(duì)病原體-宿主相互作用的理解，為預(yù)防和治療抗HHV藥物開辟新途徑，也為調(diào)控細(xì)胞自噬控制感染的發(fā)生、發(fā)展提供新的方法和思路。