SIV感染血腦屏障的機制研究.pdf

1、艾滋病是由人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)感染引起的獲得性免疫缺陷綜合征。HIV進入人體后，除攻擊免疫系統(tǒng)外，還常常伴隨有嚴重的神經(jīng)侵襲性，常見星形細胞數(shù)目增加以及血管周圍巨噬細胞浸潤。臨床癥狀覆蓋了從急性腦病到AIDS癡呆綜合征（也稱HIV癡呆或HIV相關(guān)感知/運動綜合征）等多種異常。多年的動物疾病模型研究也發(fā)現(xiàn)，SIV感染猴也可以引起類似的嚴重的腦神經(jīng)癥狀。
　　目前研究表明

2、，HIV/SIV在感染早期即可穿透血腦屏障(BBB)，侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)。關(guān)于其感染機制，存在幾種不同的假說，其中比較公認的是:(1)病毒直接侵入機制;(2)單核-巨噬細胞侵入假說;(3)T細胞誘導(dǎo)假說;(4)液相入胞假說等。簡單來說，即病毒以游離病毒的形式或以感染病毒的細胞為載體，藉由上皮細胞或細胞間緊密連接處進入并感染中樞神經(jīng)系統(tǒng)。由此可見，血腦屏障的主要組成部分——腦血管內(nèi)皮細胞是病毒進入神經(jīng)系統(tǒng)的第一道屏障。那么，內(nèi)皮細

3、胞在這個過程中是否對病毒的侵入起到了阻擋作用，對病毒的阻擋是否存在選擇性？本研究從以下三部分對HIV/SIV通過腦血管內(nèi)皮細胞的可能機制進行了研究。
　　第一部分:不同來源SIV單克隆毒株的分離與gp120序列比對。在SIV感染恒河猴中我們發(fā)現(xiàn)，一些恒河猴出現(xiàn)了典型的AIDS相關(guān)腸病癥狀，而另一些則出現(xiàn)了顯著的中樞神經(jīng)病理學(xué)變化即AIDS腦病癥狀。這些臨床癥狀的差異是否與病毒序列的變異，尤其是在病毒與靶細胞的結(jié)合感染過程中起到關(guān)鍵

4、的作用的Gp120蛋白變異相關(guān)。了解不同嗜性病毒準(zhǔn)種的包膜Gp120蛋白序列之間的差異特點，將對SIV感染形成AIDS相關(guān)腸病和腦病的分子機制研究起到重大推進作用。
　　從不同來源——腸道癥狀感染猴來源和神經(jīng)癥狀感染猴來源——分離病毒單克隆毒株，比較這兩種來源病毒的序列差異，發(fā)現(xiàn)SIV病毒在體內(nèi)的變異進化具有一定的趨向性，腸道癥狀感染猴與神經(jīng)癥狀感染猴來源的毒株其包膜蛋白Gp120的序列具有顯著差異。兩種來源毒株Gp120氨基酸序

5、列差異集中在V1和V4區(qū)，而V4區(qū)的糖基化位點增加可能與腸道癥狀的形成相關(guān)。神經(jīng)癥狀感染猴腦部分離毒株在保守區(qū)的糖基化位點變化值得注意，尤其是C1區(qū)的糖基化位點的缺失。V3區(qū)作為一個重點與毒株嗜性相關(guān)的區(qū)域，我們發(fā)現(xiàn)它并非是造成腸道癥狀和神經(jīng)癥狀差異的主要區(qū)域。
　　第二部分:內(nèi)皮細胞(RF/6A)感染相關(guān)受體表達的鑒定。病毒感染的高峰期甚至平臺期，機體外周血內(nèi)都存在大量的游離病毒，這在相當(dāng)長時間內(nèi)為病毒感染進入內(nèi)皮細胞提供了機會

6、。很多研究都在腦部毛細血管內(nèi)皮細胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了HIV/SIV病毒的存在，體外實驗也多次證實了HIV病毒具備感染腦血管內(nèi)皮細胞的能力，SIV的變異株也可以直接感染BMECs。然而，BMECs并沒有與Gp120結(jié)合的CD4分子，在缺乏CD4受體的情況下，病毒是如何感染的呢？
　　本研究發(fā)現(xiàn)，RF/6A內(nèi)皮細胞在分子水平和蛋白水平均無CD4的表達。其他感染相關(guān)受體CCR5、CXCR4、GPR15(BOB)、STR33(BONZO)、CCR2

7、、CXCR7、CX3CR1等在mRNA水平和蛋白水平的檢測結(jié)果一致，均可檢測到。也就是說在RF/6A細胞表面完全不表達CD4受體，表達少量的CCR5、CXCR4、CCR2、CX3CR等受體，BOB和BONZO蛋白的表達相對較多。相比大多數(shù)受體只能通過CD4依賴的方式介導(dǎo)病毒感染，使用CCR5或CXCR4時，以CD4非依賴方式感染內(nèi)皮細胞應(yīng)該是主要的病毒感染方式，這也和通常情況下內(nèi)皮細胞的感染狀況相符合。
　　第三部分:不同來源毒株

8、及不同感染方式對內(nèi)皮細胞的感染情況比較。有研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)巨噬細胞嗜性SIV毒株能通過傳代，選擇一種易于從血液進入猴腦室的毒株，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生。本研究選用不同來源和不同嗜性的SIV和SHIV病毒直接感染內(nèi)皮細胞，發(fā)現(xiàn)這些病毒均能感染內(nèi)皮細胞，但都處于較低水平，只能在分子水平檢測到而不能檢測到病毒蛋白的表達。由此也說明病毒對內(nèi)皮細胞的感染水平較低，且不同嗜性和來源的病毒之前并沒有顯著差異，在感染過程中不存在內(nèi)皮細胞對這些毒株的選

9、擇作用。
　　最新研究還證實，感染細胞和正常細胞間還可以通過形成病毒突觸結(jié)構(gòu)在細胞間大量高效轉(zhuǎn)移病毒，這種轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的感染比游離病毒顆粒感染高100倍。構(gòu)成血腦屏障的血管內(nèi)皮內(nèi)皮細胞，不表達CD4分子，但高表達多種糖蛋白及蛋白聚糖，對淋巴細胞和單核巨噬細胞具有很強的粘附能力，是否有可能通過病毒突觸結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)移病毒呢？本研究利用感染的CEMx174細胞和RF/6A細胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)可以有效促進RF/6A細胞的感染，提高病毒的感染復(fù)制水平

10、。但不同來源不同嗜性病毒對RF/6A細胞的感染之間依然沒有差異。
　　總的來說，我們研究發(fā)現(xiàn)SIV進入BBB的主要途徑應(yīng)該是以感染細胞為載體對腦內(nèi)皮細胞的感染。血液中大量感染細胞（單核巨噬細胞和T細胞）與腦內(nèi)皮細胞之間發(fā)生高效的病毒轉(zhuǎn)移，使病毒進入腦實質(zhì)。而游離病毒的直接感染也是病毒進入的途徑，但由于其感染效率較低，不是主要途徑。這種低水平感染現(xiàn)象可能與CD4受體的缺失有關(guān)。在缺少CD4時，其他的感染輔助受體對病毒的吸附進入介導(dǎo)效