李 覃 綜述 周 欣，李玉明 審校

病毒性心肌炎自身免疫反應(yīng)期發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

李 覃1,2綜述 周 欣2，李玉明2審校

病毒性心肌炎；發(fā)病機(jī)制；自身免疫

病毒性心肌炎(viral myocarditis，VMC)是由病毒感染引起的、以心肌細(xì)胞變性壞死和間質(zhì)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)及纖維滲出為病變特征的疾病，也是造成新生兒死亡及引起青壯年擴(kuò)張性心肌病的主要誘因之一。迄今，已發(fā)現(xiàn)20余種病毒可誘發(fā)VMC，包括腸病毒、腺病毒、HIV-1、流感病毒、細(xì)小病毒、巨細(xì)胞病毒、皰疹病毒、丙型肝炎病毒等，尤以腸病毒屬的柯薩奇病毒B3 型(coxsackievirus B3，CVB3)致病力最強(qiáng)[1]。根據(jù)病程進(jìn)展，可將VMC分為三個(gè)階段：(1)病毒復(fù)制期，此期發(fā)生心臟損傷及自身免疫被激活；(2)自身免疫反應(yīng)期，包括自身免疫應(yīng)答和獲得性免疫應(yīng)答；(3)擴(kuò)張型心肌病期。其中，自身免疫反應(yīng)是導(dǎo)致VMC的重要發(fā)病機(jī)制[2]。因此，筆者將著重對(duì)VMC自身免疫反應(yīng)期的發(fā)病機(jī)制作一綜述。

1 VMC對(duì)自身反應(yīng)性T細(xì)胞的作用

正常情況下，機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)外來(lái)抗原產(chǎn)生免疫應(yīng)答，對(duì)自身組織抗原誘導(dǎo)免疫耐受，而誘導(dǎo)免疫耐受的一個(gè)重要機(jī)制就是清除潛在的自身反應(yīng)性T細(xì)胞。但是，當(dāng)某些能夠識(shí)別自身抗原的胸腺細(xì)胞因與自身抗原肽的親和力較低未被淘汰時(shí)，一旦機(jī)體出現(xiàn)炎性反應(yīng)，借助相應(yīng)的配受體間相互作用，自身反應(yīng)性T細(xì)胞就會(huì)進(jìn)入富含相關(guān)自身抗原的外周組織而被激活，啟動(dòng)自身免疫反應(yīng)[3]。研究顯示，在CVB3誘導(dǎo)的VMC小鼠模型中，造模3 d后病毒滴度達(dá)到峰值，而心肌損傷發(fā)生在接種后4～5 d，這表明心肌損傷與病毒的直接作用關(guān)系不大，而與病毒啟動(dòng)的自身免疫密切相關(guān)[4]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，病毒感染后首先通過(guò)共同受體進(jìn)入心肌細(xì)胞，經(jīng)胞內(nèi)復(fù)制表達(dá)病毒蛋白并釋放病毒顆粒，然后提呈抗原，啟動(dòng)自身反應(yīng)性T細(xì)胞，發(fā)生自身免疫應(yīng)答[5]。VMC中的自身反應(yīng)性T細(xì)胞可能由病毒感染誘導(dǎo)的新抗原或心臟自身抗原激活產(chǎn)生。此外，與病毒多肽有交叉反應(yīng)(分子模擬)的心肌抗原也能誘導(dǎo)自身反應(yīng)性T細(xì)胞活化，損害心肌細(xì)胞，長(zhǎng)期積累影響心臟收縮，最終導(dǎo)致心臟重塑和擴(kuò)張型心肌病。VMC患者由于細(xì)胞膜信號(hào)、胞內(nèi)激酶、轉(zhuǎn)錄因子等的異常，使自身反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞持續(xù)存在，不斷加重的自身免疫反應(yīng)和炎性反應(yīng)的惡性循環(huán)，使VMC持續(xù)惡化[6]。

目前臨床上對(duì)于VMC并無(wú)特效治療藥物，多采用對(duì)癥方法，控制疾病發(fā)展。因此，進(jìn)一步深入研究闡明VMC發(fā)病過(guò)程中自身反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞異常活化的分子免疫機(jī)制，從自身反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞的角度認(rèn)識(shí)和理解VMC的本質(zhì)，有助于研制出針對(duì)特定異常T細(xì)胞、具有高度特異性的小分子藥物，不僅能糾正自身反應(yīng)性T細(xì)胞的異常活化，還有可能降低藥物不良反應(yīng)，為人類治療該類免疫相關(guān)性疾病提供更有效的措施。

2 VMC對(duì)自身抗體的作用

自身免疫的一個(gè)重要特征就是自身抗體水平升高?？剐募】贵w(anti-myocardial antibody，AMA)是一種心臟自身抗體，可以通過(guò)檢測(cè)患者血清中AMA水平來(lái)了解患者體內(nèi)自身免疫引起的心肌損傷情況，從而指導(dǎo)臨床治療。VMC患者體內(nèi)可檢出心臟反應(yīng)性自身抗體(heart reactive autoantibody，HRA)，多屬IgG類抗體，少數(shù)為IgA 和IgM。HRA與抗原結(jié)合后在補(bǔ)體參與下對(duì)心肌細(xì)胞發(fā)揮溶細(xì)胞作用，導(dǎo)致心肌細(xì)胞溶解壞死，其作用機(jī)制主要通過(guò)分子模擬實(shí)現(xiàn)。例如，心肌ADP/ATP載體(ANT)是位于線粒體內(nèi)膜上的疏水蛋白，前者的功能夠完成細(xì)胞質(zhì)與線粒體間的ADP/ATP 轉(zhuǎn)運(yùn)，后者可將線粒體內(nèi)合成的ATP 轉(zhuǎn)運(yùn)到胞漿，同時(shí)將胞漿ADP 轉(zhuǎn)入線粒體，通過(guò)氧化磷酸化產(chǎn)能，是與細(xì)胞能量代謝有關(guān)的最重要的載體蛋白。CVB3外殼蛋白1218～1228位氨基酸序列結(jié)構(gòu)與ANT蛋白27～36位氨基酸序列結(jié)構(gòu)類似，因此，抗CVB3抗體也能與ANT蛋白發(fā)生交叉反應(yīng)，導(dǎo)致心肌細(xì)胞受損，演變?yōu)閂MC。此外，HRA還能與心肌細(xì)胞膜上的鈣通道發(fā)生交叉反應(yīng)，影響線粒體膜的能量轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝，使鈣內(nèi)流增加，胞內(nèi)鈣超載，導(dǎo)致心肌細(xì)胞破壞損傷。目前己發(fā)現(xiàn)十余種HRA，但與VMC發(fā)生關(guān)系密切的主要包括抗心肌肌凝蛋白抗體、抗線粒體ADP/ATP載體抗體、抗獨(dú)特型抗體、抗心肌G 蛋白偶聯(lián)受體抗體(如腎上腺B受體和抗M2 毒蕈堿受體)等[7]。

3 VMC對(duì)新型細(xì)胞因子的作用

細(xì)胞因子是一類由活化的免疫細(xì)胞分泌在細(xì)胞間發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用的小分子多肽，能夠決定免疫應(yīng)答類型以及自身免疫反應(yīng)的持續(xù)情況，在VMC炎性反應(yīng)和感染后免疫應(yīng)答的進(jìn)程中起重要作用。其中，輔助性T細(xì)胞(helper T cell, Th)細(xì)胞產(chǎn)生的白細(xì)胞介素2(interleukin -2，IL-2)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor，TNF-α)、γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)等Ⅰ型細(xì)胞因子調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫，在VMC早期占優(yōu)勢(shì)。例如，TNF-α是固有免疫的主要介質(zhì)，可顯著增加白細(xì)胞、心肌細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞膜黏附分子表達(dá)，促進(jìn)淋巴細(xì)胞向心肌浸潤(rùn)，參與炎性反應(yīng)和內(nèi)毒素性休克、動(dòng)脈硬化、靜脈血栓形成以及脈管炎等多種心血管疾病的病理進(jìn)程，尤其是VMC的發(fā)病機(jī)制[8]。Th2 細(xì)胞產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL -10、IL-13等Ⅱ型細(xì)胞因子調(diào)節(jié)體液免疫應(yīng)答，在VMC恢復(fù)期比例升高，有利于疾病恢復(fù)。而且，不同類型細(xì)胞因子相互影響，協(xié)同作用，參與病理性心肌損傷的發(fā)生[9]。近年，一些新型細(xì)胞因子在VMC自身免疫反應(yīng)階段的作用日益引起人們關(guān)注。

3.1 IL-9 是一類多效細(xì)胞因子，主要促進(jìn)T 細(xì)胞和肥大細(xì)胞增殖，在體內(nèi)炎性組織定位中起重要的促進(jìn)作用，特別是能夠參與體內(nèi)自身免疫性炎性反應(yīng)[10]。IL-9受體(IL-9 receptor， IL-9R) 屬共γ鏈的細(xì)胞因子受體家族, 由一條特異性的α鏈(IL-9Rα) 和一條γ鏈組成。IL-9 與其受體結(jié)合后, 可使JAK1、JAK3 相互磷酸化，進(jìn)而促使STAT 磷酸化，形成STAT1-STAT3異源二聚體、STAT1 同源二聚體和STAT5 同源二聚體并進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，通過(guò)一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)啟動(dòng)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)，發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)作用。Veldhoen等[11]近年在nature雜志撰文指出，TGF-β和IL-4 聯(lián)合作用可以誘導(dǎo)小鼠na?ve CD4+T細(xì)胞分化成為能產(chǎn)生IL-9 的一種新的T細(xì)胞亞群，命名為Th9 細(xì)胞。然而，Th17細(xì)胞也能分泌產(chǎn)生IL-9，并有可能介導(dǎo)Th17細(xì)胞的炎性反應(yīng)[12]。Qing等[13]通過(guò)CVB3誘導(dǎo)的小鼠VMC研究發(fā)現(xiàn)， Th9細(xì)胞并可能并不參與VMC的發(fā)病過(guò)程，但在某些自身免疫性疾病中，IL-9+、IL-17+細(xì)胞明顯增加，提示產(chǎn)生IL-9的Th17可能發(fā)揮更重要的作用。最近，楊帆等[14]報(bào)道，VMC小鼠中雖然可檢測(cè)到低水平的IL-9+Th17細(xì)胞，但是相關(guān)性分析顯示，IL-9+Th17細(xì)胞與VMC心肌病理積分并無(wú)相關(guān)性。因此，IL-9及Th9與VMV的關(guān)系及其具體自身免疫機(jī)制等問(wèn)題還有待深入探索。

3.2 IL-17 是最近廣受關(guān)注的炎性細(xì)胞因子。IL-17家族至少有6個(gè)成員(IL-17A-F)，目前，對(duì)該家族中IL-17A(以下稱為IL-17)研究較多。除了直接參與炎性反應(yīng)，IL-17還能誘導(dǎo)促炎性因子的產(chǎn)生(如TNF-α、IL-6 及 IL-1β)，從而促使炎性反應(yīng)的擴(kuò)大化。最近有研究表明，IL-17A在急性VMC中所起作用較小，而在慢性VMC導(dǎo)致的擴(kuò)張型心肌病的進(jìn)程中發(fā)揮更為重要的作用[15]。應(yīng)用IL-17A 單克隆抗體治療VMC小鼠，能預(yù)防心臟纖維化以及VMC后心室重構(gòu)[16]。IL-21是濾泡輔助性T 細(xì)胞(Tfollicular helper cells，Tfh)的主要效應(yīng)因子，以自分泌方式促進(jìn)Tfh 細(xì)胞增殖分化，并且可為自身反應(yīng)性B 細(xì)胞提供不恰當(dāng)?shù)妮o助信號(hào)，產(chǎn)生大量自身抗體，參與VMC的自身免疫反應(yīng)[17]。此外，IL-21還能正反饋?zhàn)饔糜赥h17 細(xì)胞，促進(jìn)其生長(zhǎng)分化并分泌效應(yīng)因子。因此，研究IL-17及IL-21與VMC的關(guān)系可能有助于進(jìn)一步揭示VMC的發(fā)病機(jī)制，并為VMC的免疫治療提供新的靶點(diǎn)和研究方向。

3.3 IL-22 是近年被發(fā)現(xiàn)的IL-10家族成員，與IL-10存在22%的同源性，是Th22、Th17細(xì)胞的重要效應(yīng)分子，主要通過(guò)與其受體結(jié)合發(fā)揮作用。IL-22 受體是由跨膜的IL-22R1和IL-10R2 復(fù)合體構(gòu)成，當(dāng)該受體活化時(shí)，可激活下游的JAK-STAT、p38、JNK、ERK1/2 MAPK等信號(hào)通路[18]。由于IL-22 受體主要存在于皮膚、胃腸道、呼吸道等外部身體屏障的上皮細(xì)胞中，因此，IL-22一度被認(rèn)為在炎性皮膚中發(fā)揮作用。但是，最近有研究發(fā)現(xiàn)，IL-22同樣可能在VMC急性期發(fā)病機(jī)制中扮演關(guān)鍵角色[18]。Aizwa等[19]在大鼠試驗(yàn)性自身免疫性心肌炎中使用IL-22-Ig 基因治療， 可以有效控制心肌炎的癥狀，說(shuō)明IL-22 在此種疾病中可能起著致病性的作用。然而，也有學(xué)者指出，抗IL-22抗體阻斷IL-22后可加重VMC病情，使存活率降低[20]。IL-22在CVB3誘導(dǎo)的VMC 中發(fā)揮抗炎、抗病毒的作用機(jī)制，或許與影響STAT3信號(hào)通路激活有關(guān)，且受IL-17的調(diào)控。這些研究提示，IL-22可能是VMC發(fā)病過(guò)程中重要的保護(hù)性細(xì)胞因子?？梢?jiàn)，IL-22在VMC的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮雙重效應(yīng)，具體調(diào)節(jié)機(jī)制尚待進(jìn)一步研究闡明。

總之，VMC為病毒感染和機(jī)體免疫反應(yīng)相互作用導(dǎo)致心肌細(xì)胞損傷的復(fù)雜過(guò)程，同時(shí)還受年齡、性別、營(yíng)養(yǎng)、妊娠、遺傳背景等諸多因素影響。但是，從免疫角度探索VMC的發(fā)病機(jī)制，可能為VMC的診斷和治療開(kāi)辟新途徑，具有重要的臨床意義和廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 江國(guó)強(qiáng), 劉 政. 急性重癥病毒性心肌炎22 例[J]. 武警醫(yī)學(xué), 2012,23(3): 240-241.

[2] Reddy J, Massilamany C, Buskiewicz I,etal. Autoimmunity in viral myocarditis[ J]. Curr Opin Rheumatol, 2013,25(4):502-508.

[3] 龔非力. 醫(yī)學(xué)免疫學(xué)[M]. 2版. 北京:科學(xué)出版社, 2007:141-151.

[4] Fairweather D, Stafford K A, Sung Y K. Update on coxsackievirus B3 myocarditis[J]. Curr Opin Rheumatol, 2012,24(4):401-407.

[5] Noutsias M, Patil V J, Maisch B. Cellular immune mechanisms in myocarditis[J]. Herz, 2012,37(8):830-835.

[6] Kallwellis-Opara A, D?rner A, Poller W C,etal. Autoimmunological features in inflammatory cardiomyopathy[J]. Clin Res Cardiol, 2007,96(7):469-480.

[7] Fairweather D, Petri M A, Coronado M J,etal. Autoimmune heart disease: role of sex hormones and autoantibodies in disease pathogenesis[J]. Expert Rev Clin Immunol, 2012,8(3):269-284.

[8] Rose N R. Critical cytokine pathways to cardiac inflammation[J]. J Interferon Cytokine Res, 2011,31(10):705-710.

[9] Shijie Z, Moriya J, Yamakawa J,etal. Mao-to Prolongs the survival of and reduces TNF-alpha expression in mice with viral myocarditis[J]. Evid Based Complement Alternat Med, 2010,7(3):341-349.

[10] Kara E E, Comerford I, Bastow C R,etal. Distinct chemokine receptor axes regulate Th 9 cell trafficking to allergic and autoimmune inflammatory sites[J]. J Immunol, 2013,191(3):1110-1117.

[11] Veldhoen M, Uyttenhove C, van Snick J,etal. Transforming growth factor-beta‘reprograms’ the differentiation of T helper 2 cells and promotes an interleukin 9-producing subset[J].Nat Immunol, 2008,9(12):1341-1346.

[12] Singh T P, Sch?n M P, Wallbrecht K,etal. Involvement of IL-9 in Th17-associated inflammation and angiogenesis of psoriasis[J]. Plos One, 2013,8(1):51752.

[13] Qing K, Weifeng W, Fan Y,etal. Distinct different expression of Th17 and Th9 cells in coxsackie virus B3-induced mice viral myocarditis[J]. Virol J, 2011,8(1):267-269.

[14] 楊 帆, 伍偉鋒, 顏玉鸞, 等. 病毒性心肌炎小鼠IL-9+/Th17細(xì)胞的變化[J]. 臨床心血管病雜志, 2013,29(8):624-627.

[15] Baldeviano G C, Barin J G, Talor M V,etal. Interleukin-17A is dispensable for myocarditis but essential for the progression to dilated cardiomyopathy[J]. Circ Res, 2010,106(10):1646-1655.

[16] Yuan J, Yu M, Lin Q W,etal. Th17 cells contribute to viral replication in coxsackievirus B3-induced acute viral myocarditis [J].J Immunol, 2010,185(7):4004-4010.

[17] Bauquet A T, Jin H, Paterson A M,etal. The costimulatory molecule ICOS regulates the expression of c-Maf and IL-21 in the development of follicular T helper cells and TH-17 cells[J]. Nat Immunol, 2009,10(2):167-175.

[18] Liu Y, Pan W, Yang S,etal. Interleukin-22 protects rat PC12 pheochromocytoma cells from serum deprivation-induced cell death[J]. Mol Cell Biochem, 2012,371(1-2):137-146.

[19] Chang H, Hanawa H, Liu H,etal. Hydrodynamic-based delivery of an interleukin-22-Ig fusion gene ameliorates experimental autoimmune myocarditis in rats[J]. J Immunol, 2006,177(6):3635-3643.

[20] Kong Q, Wu W, Yang F,etal. Increased expressions of IL-22 and Th22 cells in the coxsackievirus B3-Induced mice acute viral myocarditis[J]. Virol J, 2012,9:232-234.

(2014-03-10收稿 2014-06-20修回)

(責(zé)任編輯 郭 青)

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李 覃，博士，副教授，E-mail: tanli20042001@163.com

1.300309天津，武警后勤學(xué)院病原生物與免疫學(xué)教研室； 2. 300162，天津市心血管重塑與靶器官損傷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

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