SIV感染血腦屏障的機(jī)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(jìn)入人體后，除攻擊免疫系統(tǒng)外，還常常伴隨有嚴(yán)重的神經(jīng)侵襲性，常見(jiàn)星形細(xì)胞數(shù)目增加以及血管周圍巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)。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(yùn)動(dòng)綜合征）等多種異常。多年的動(dòng)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(yán)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(jī)制，存在幾種不同的假說(shuō)，其中比較公認(rèn)的是:(1)病毒直接侵入機(jī)制;(2)單核-巨噬細(xì)胞侵入假說(shuō);(3)T細(xì)胞誘導(dǎo)假說(shuō);(4)液相入胞假說(shuō)等。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，即病毒以游離病毒的形式或以感染病毒的細(xì)胞為載體，藉由上皮細(xì)胞或細(xì)胞間緊密連接處進(jìn)入并感染中樞神經(jīng)系統(tǒng)。由此可見(jiàn)，血腦屏障的主要組成部分——腦血管內(nèi)皮細(xì)胞是病毒進(jìn)入神經(jīng)系統(tǒng)的第一道屏障。那么，內(nèi)皮細(xì)

3、胞在這個(gè)過(guò)程中是否對(duì)病毒的侵入起到了阻擋作用，對(duì)病毒的阻擋是否存在選擇性？本研究從以下三部分對(duì)HIV/SIV通過(guò)腦血管內(nèi)皮細(xì)胞的可能機(jī)制進(jìn)行了研究。
　　第一部分:不同來(lái)源SIV單克隆毒株的分離與gp120序列比對(duì)。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(xì)胞的結(jié)合感染過(guò)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(diǎn)，將對(duì)SIV感染形成AIDS相關(guān)腸病和腦病的分子機(jī)制研究起到重大推進(jìn)作用。
　　從不同來(lái)源——腸道癥狀感染猴來(lái)源和神經(jīng)癥狀感染猴來(lái)源——分離病毒單克隆毒株，比較這兩種來(lái)源病毒的序列差異，發(fā)現(xiàn)SIV病毒在體內(nèi)的變異進(jìn)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(lái)源的毒株其包膜蛋白Gp120的序列具有顯著差異。兩種來(lái)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(diǎn)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(diǎn)變化值得注意，尤其是C1區(qū)的糖基化位點(diǎn)的缺失。V3區(qū)作為一個(gè)重點(diǎn)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(xì)胞(RF/6A)感染相關(guān)受體表達(dá)的鑒定。病毒感染的高峰期甚至平臺(tái)期，機(jī)體外周血內(nèi)都存在大量的游離病毒，這在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)為病毒感染進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞提供了機(jī)會(huì)

6、。很多研究都在腦部毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了HIV/SIV病毒的存在，體外實(shí)驗(yàn)也多次證實(shí)了HIV病毒具備感染腦血管內(nèi)皮細(xì)胞的能力，SIV的變異株也可以直接感染BMECs。然而，BMECs并沒(méi)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(xì)胞在分子水平和蛋白水平均無(wú)CD4的表達(dá)。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(cè)結(jié)果一致，均可檢測(cè)到。也就是說(shuō)在RF/6A細(xì)胞表面完全不表達(dá)CD4受體，表達(dá)少量的CCR5、CXCR4、CCR2、CX3CR等受體，BOB和BONZO蛋白的表達(dá)相對(duì)較多。相比大多數(shù)受體只能通過(guò)CD4依賴的方式介導(dǎo)病毒感染，使用CCR5或CXCR4時(shí)，以CD4非依賴方式感染內(nèi)皮細(xì)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(xì)胞的感染狀況相符合。
　　第三部分:不同來(lái)源毒株

8、及不同感染方式對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的感染情況比較。有研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)巨噬細(xì)胞嗜性SIV毒株能通過(guò)傳代，選擇一種易于從血液進(jìn)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(lái)源和不同嗜性的SIV和SHIV病毒直接感染內(nèi)皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)這些病毒均能感染內(nèi)皮細(xì)胞，但都處于較低水平，只能在分子水平檢測(cè)到而不能檢測(cè)到病毒蛋白的表達(dá)。由此也說(shuō)明病毒對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的感染水平較低，且不同嗜性和來(lái)源的病毒之前并沒(méi)有顯著差異，在感染過(guò)程中不存在內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)這些毒株的選

9、擇作用。
　　最新研究還證實(shí)，感染細(xì)胞和正常細(xì)胞間還可以通過(guò)形成病毒突觸結(jié)構(gòu)在細(xì)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(xì)胞，不表達(dá)CD4分子，但高表達(dá)多種糖蛋白及蛋白聚糖，對(duì)淋巴細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞具有很強(qiáng)的粘附能力，是否有可能通過(guò)病毒突觸結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)移病毒呢？本研究利用感染的CEMx174細(xì)胞和RF/6A細(xì)胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)可以有效促進(jìn)RF/6A細(xì)胞的感染，提高病毒的感染復(fù)制水平

10、。但不同來(lái)源不同嗜性病毒對(duì)RF/6A細(xì)胞的感染之間依然沒(méi)有差異。
　　總的來(lái)說(shuō)，我們研究發(fā)現(xiàn)SIV進(jìn)入BBB的主要途徑應(yīng)該是以感染細(xì)胞為載體對(duì)腦內(nèi)皮細(xì)胞的感染。血液中大量感染細(xì)胞（單核巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞）與腦內(nèi)皮細(xì)胞之間發(fā)生高效的病毒轉(zhuǎn)移，使病毒進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)。而游離病毒的直接感染也是病毒進(jìn)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(shí)，其他的感染輔助受體對(duì)病毒的吸附進(jìn)入介導(dǎo)效