EV71型重症手足口病免疫发病机制研究进展.pdf

FUER JIANKANG DAOKAN Vol.2 No.15 August 20232023年8月第2卷第15期22医学综述EV71型重症手足口病免疫发病机制研究进展郭 星1 钟柏茂21.广东医科大学第一临床医学院，广东湛江 524000；2.广东医科大学附属东莞儿童医院儿科，广东东莞 523000 摘要 肠道病毒 71 型（EV71）是导致重症手足口病（HFMD）的主要病原体之一。EV71 型重症 HFMD 患儿可出现无菌性脑膜炎、神经源性肺水肿、循环衰竭等严重并发症，甚至导致死亡，因其具有起病急、高死亡率等特点而受到广泛关注。EV71 型重症 HFMD 的发病机制与免疫系统功能失调密切相关。本文对机体免疫细胞比例失调、先天免疫信号通路改变及炎症因子异常分泌等免疫系统失调相关分子机制在 EV71 型重症HFMD 中的作用进行综述。关键词 肠道病毒 71 型；手足口病；免疫；发病机制 中图分类号 R512.5 文献标识码 A 文章编号 2097-115X（2023）15-0022-04Research progress on immune pathogenesis of severe EV71-infected hand,foot and mouth diseaseGUO Xing 1 ZHONG Baimao 2 1.The First Clinical Medical School,Guangdong Medical University,Guangdong Province,Zhanjiang 524000,China;2.Department of Pediatrics,Dongguan Children s Hospital Affiliated to Guangdong Medical University,Guangdong Province,Dongguan 523000,ChinaAbstract Enterovirus 71(EV71)is one of the major pathogens that cause severe hand,foot and mouth disease(HFMD).Children with severe EV71-infected HFMD can have aseptic meningitis,neurogenic pulmonary edema,circulatory failure and other serious complications,and even lead to death.Due to its characteristics of rapid onset and high mortality,severe EV71-infected HFMD has attracted wide attention.The pathogenesis of severe EV71-infected HFMD is closely related to immune system dysfunction.This article reviews the role of molecular mechanisms related to immune system disorders such as immune cell imbalance,changes in innate immune signaling pathways and abnormal secretion of inflammatory factors in severe EV71-infected HFMD.Key words Enterovirus 71;Hand,foot and mouth disease;Immunity;Pathogenesis肠道病毒 71 型（Enterovirus 71，EV71）是一种 RNA 病毒，是导致重症手足口病（hand，foot and mouth disease，HFMD）的主要病原体之一，感染症状主要表现为口腔、手、足、臀出现疱疹，可伴有发热，也可导致无菌性脑膜炎、神经源性肺水肿等严重并发症的发生，甚至导致患儿死亡1。EV71 感染常累及 5 岁以下的儿童，该群体免疫系统尚未完全发育完善，免疫功能低下可能是学龄前儿童易出现HFMD 的重要原因。EV71 感染所致重症 HFMD 的发病机制多与机体免疫反应调控异常相关，其中包括免疫细胞比例失调、抗病毒相关的先天免疫信号通路受抑制及炎症细胞浸润或细胞因子/趋化因子过度释放等。本文就免疫系统失调相关分子机制在 EV71 型重症 HFMD 中的作用进行综述。1 宿主免疫细胞比例失调1.1 Tregs/Th17比例失衡Treg 细胞是一类具有免疫抑制功能的 T 细胞亚群，可通过细胞接触及分泌免疫抑制细胞因子抑制抗原提呈细胞及 T 细胞的活化来发挥免疫抑制作用，调控免疫应答强度，最终发挥抑制炎症因子过量分泌、减轻机体组织损伤的作用。Th17 作为 CD4+T 细胞的新亚型，其比例上调可导致严重的组织损伤和炎症，甚至可造成致命的免疫病理损伤。致病性和保护性 T 细胞亚群比例失衡是导致免疫系统功能紊乱的重要因素2。有研究表明，EV71 型重症HFMD 患儿出现 Tregs 和 Th17 细胞比例失衡，具体表现为 Treg 细胞减少、Th17 细胞增多，失衡程度越高，患儿症状越严重3。1.2 固有淋巴细胞（innate lymphoid cells，ILCs）比例增加ILCs 由固有淋巴祖细胞分化为 ILC1s、ILC2s、ILC3s 三种淋巴细胞，此类淋巴细胞大多驻留于组织中4。研究表明，ILCs 可通过分泌 IFN-、IL-4、IL-17、IL-13 及 IL-22 等多种炎症因子，呈递抗原或参与受体介导的细胞相互作用来促进 T 细胞极通讯作者 FUER JIANKANG DAOKAN Vol.2 No.15 August 20232023年8月第2卷第15期23医学综述化和效应功能3，5。Li 等6研究发现 EV71 重症HFMD 患儿并发病毒性脑膜炎时，外周血中 ILC1s和 Th1 细胞比例异常升高，与 ILC1s 相关的细胞因子 IFN-的表达量也出现显著升高，并且发现外周血中 ILC1s 异常升高的 HFMD 患儿病情严重的风险会高 2.9 倍。2 先天免疫信号相关通路2.1 EV71抑制视黄酸诱导基因样受体信号反应视黄酸诱导基因样受体介导的先天抗病毒信号主要存在于哺乳动物细胞胞质中，可通过识别外来微生物的双链 RNA 启动先天免疫信号转导途径。该受体主要包含视黄酸诱导基因及黑色素瘤分化相关基因 5，均由 N 末端串联半胱天冬酶活化和募集结构域、中央 DExD/H-box RNA 解旋酶结构域及 C 末端结构域构成。半胱天冬酶活化和募集结构域可通过与线粒体抗病毒信号衔接蛋白信号相互作用触发下游信号传导，如通过激活干扰素调节因子（interferon regulatory factor，IRF）和核因子-B（nuclear factor-kappa B，NF-B）信号通路促进炎性细胞因子、IFN-/的产生，进而参与抗病毒反应7。DExD/H-box RNA 解旋酶结构域及 C 末端结构域主要通过识别病毒双链 RNA 促进 IFN-/的转录启动抗病毒反应8-9。EV71 感染引起的先天免疫反应受视黄酸诱导基因样受体依赖机制的调节10。EV71 编码蛋白3C 可拮抗 IFN-1b 下游刺激基因 2-5-寡腺苷酸合成酶 3 以致下游组成性 RNA 酶 L 的激活受到抑制，失去对 EV71 的抑制作用11。EV71 编码蛋白2A 已被证实可通过水解模式受体黑色素瘤分化相关基因 5，进一步阻断 IFN-/转录、抑制抗病毒功能12。微小 RNA 在多种细胞类型固有免疫反应的调节中发挥关键作用，有研究发现 EV71 编码蛋白 3C 通过下调 miR-526a 抑制视黄酸诱导基因依赖性固有免疫反应13。2.2 EV71干扰Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）信号反应有研究发现 EV71 诱导的先天免疫应答需特定TLRs 参与介导14。Zhu 等15研究发现，EV71 型重症 HFMD 患儿外周血单核细胞包括 TLR3、TLR4、TLR7 及 TLR8 等多种 TLRs 分子表达显著上调，且TLRs 高表达与 TNF-、IFN-、IL-6 及 IL-10 等炎症因子的过量分泌呈正相关。此外，有研究显示EV71 感染可促进肝细胞生长因子调节的酪氨酸激酶 底 物 与 TLR7/NF-B/p38 及 TLR7/NF-B/IRF3信号通路相互作用，从而促进促炎细胞因子、干扰素的产生，引发炎症免疫应答16。有研究在 EV71 感染小鼠模型及人类大脑皮层的星形胶质细胞模型中发现，EV71 感染可触发 TLR7 信号传导和炎症因子IL-6 释放，诱发中枢神经病变17。2.3 EV71抑制核苷酸结合寡聚结构域样受体（nucleotide-binding oligomerization domain like receptors，NLRs）信号反应NLRs 是一类存在于细胞质中的模式识别受体，通过识别病原体相关分子模式激活下游信号转导通路，促进炎症小体生成并产生 IL1-、IL-18 及IFN-等多种炎症因子，在抵抗病原体入侵及维持机体免疫系统稳态中发挥重要调节作用18。有研究表明，EV71 感染后可触发炎症小体 NLRP3 相关的信号传导通路，且 EV71 编码的非结构蛋白 3D 可直接促进 NLRP3 相关炎症小体复合物的生成，从而导致炎症因子 IL-1 及 IL18 的生成及大量释放而发挥抗病毒作用19。在 EV71 感染小鼠模型中，给予重症 HFMD 小鼠重组 IL-18 可显著逆转 EV71 感染所致的重症表型20。有研究发现，EV71 编码蛋白2A 及 3C 在哺乳动物细胞中可通过裂解 NLRP3 调控炎症小体活性抑制 IL1-分泌21。3 炎症因子风暴EV71 感染会触发复杂的免疫防御机制，固有免疫系统首先对外源性病原体入侵产生免疫应答，再进一步由抗原呈递细胞激活机体适应性免疫反应，随着固有免疫细胞和特异性免疫细胞相继被激活，大量炎症细胞因子和趋化因子被释放，炎症因子及趋化因子分泌失控可导致免疫因子介导的炎症损伤。炎症细胞因子、趋化因子的异常表达及促炎与抗炎细胞因子动态平衡的破坏，与 EV71 型重症HFMD 的发生相关。3.1 炎症细胞因子研究表明 EV71 感染者血清中炎症细胞因子IL-1、IL-6、TNF-及 IFN-等均有不同程度的升高22-23，且部分炎症因子升高程度与 EV71 感染的病情进展及严重程度密切相关24，提示炎症因子异常表达是 EV71 型重症 HFMD 的重要发病机制之一。在 EV71 型重症 HFMD 早期，促炎细胞因子首先被固有免疫细胞释放，随后在病毒早期复制及早期感染控制中具有抑制作用。但随病情进展，促炎细胞因子过度释放，而过表达的细胞因子又可通过一系列反应途径诱导过度的免疫反应，导致细胞因子出现级联反应，以致“细胞因子风暴”，导致严重的局部和（或）全身性炎症，导致多器官功能障碍。FUER JIANKANG DAOKAN Vol.2 No.15 August 20232023年8月第2卷第15期24医学综述3.2 趋化因子感染 EV71 后，首先产生促炎细胞因子，可诱导趋化因子产生，将大量免疫细胞募集至机体感染部位发挥抗感染作用。有研究表明，趋化因子 IL-8、IP-10、MCP-1、RANTES 的表达有助于将非特异性免疫细胞（巨噬细胞等）募集到感染部位发挥抗病毒作用，加速病情恢复。然而，有研究在 EV71 型重症HFMD 脑炎患儿的脑脊液中发现上述趋化因子显著升高25。Shen 等26利用 EV71 感染 IP-10 缺失小鼠模型研究发现，IP-10 缺失可导致 CD8+T 细胞数量及炎症因子 IFN-表达下调、病毒复制能力增强，导致死亡率显著增加。3.3 补体因子补体系统是颅脑防御和保持颅脑稳态的主力军，补体失调或过度激活可能导致血脑屏障破坏，抑制补体激活可缓解病理损伤、改善疾病预后。补体系统作为局部监测系统，具有保护大脑免受病毒感染、参与组织稳态和修复的作用27。有研究发现，EV71 感染导致神经系统并发症时，补体系统存在功能障碍28。补体因子 C3a 和 C5a 通过激活血脑屏障组成细胞及增加炎症细胞渗入，导致二次组织损伤和器官功能障碍29-30。4 小结免疫系统是一个复杂且精密协调的网络，免疫系统通过抵御外来病原体入侵，清除自身衰老、损伤的细胞以维持机体各项机能正常。外来病原体感染后激活免疫系统，活化的免疫细胞主要通过模式识别受体进行抗病毒信号转导及释放细胞因子参与防御反应，免疫系统功能失调被认为是 EV71 感染的致病机制之一。免疫细胞比例及功能异常、固有免疫反应信号转导受阻、促炎细胞因子和趋化因子过度释放及补体系统异常激活均参与 EV71 感染的致病过程。大量研究已对 EV71 感染导致免疫系统失调的分子机制进行探索，EV71 导致的免疫系统失调主要和 IRF 依赖性信号通路、NF-B 信号通路的异常激活有关。EV71 感染初期可通过自身相关蛋白阻断抗病毒信号通路传导逃脱固有免疫的杀伤，此类蛋白为 EV71 疫苗的开发提供研究靶点。此外，炎症因子风暴是 EV71 型重症 HFMD 组织器官损伤的主要原因。虽已证实 IRF 依赖信号通路及 NF-B 信号通路的过度激活与炎症因子风暴的发生密切相关，但局部炎症反应来自 EV71 感染诱导的组织部位浸润炎症细胞信号通路还是外周血免疫细胞炎症信号通路激活尚未明确，仍待进一步研究炎症因子风暴发生的细胞及驱动相关信号通路激活的分子机制，为 EV71 型重症 HFMD 的治疗提供理论依据。参考文献1 Puenpa J，Wanlapakorn N，Vongpunsawad S，et al.The History of Enterovirus A71 Outbreaks and Molecular 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