目前全球约有2.37亿慢性HBV感染者,通过垂直感染的婴儿中有80%以上发展为慢性乙型肝炎(CHB)[1]。目前CHB的治疗药物主要有IFNα和核苷(酸)类似物(NAs)两类。虽然两者均可在部分患者中获得持续病毒学应答和肝脏组织学改善,延缓疾病进展,但只有极少部分患者达到CHB功能性治愈,并且大多数CHB患者在停药后出现病毒反弹[2]。宿主免疫系统功能状态是决定病毒清除与否的关键因素。随着对CHB免疫致病机制的研究不断深入,发现机体对HBV出现免疫耐受及免疫功能失调是导致HBV感染慢性化的主要原因之一。因此,基于激活CHB患者体内免疫系统从而清除HBV的免疫治疗策略具有广阔的应用前景。在HBV感染中,天然免疫系统不仅可以识别并抑制病毒复制,在调节HBV适应性免疫应答中也发挥着关键作用,因此激活宿主天然免疫应答可能是将来实现CHB功能性治愈的重要手段之一。
1宿主肝内天然免疫系统在控制HBV感染过程中的作用
1.1参与HBV天然免疫应答的天然免疫受体
天然免疫系统是宿主抵御病原微生物入侵的第一道防线。病原体相关分子模式(PAMP)被病原体识别受体(PRR)识别并启动天然免疫应答[3]。PAMP主要为病原体特殊形式的核酸或细胞壁成分,在病原体进入细胞后或复制过程中被细胞的PRR识别。PRR是细胞内特异识别结合各种PAMP的受体,主要包括Toll样受体(TLR)和视黄酸诱导基因Ⅰ(RIG-Ⅰ)样受体(RLR)。这两大类受体主要位于专职抗原提呈细胞,如巨噬细胞和树突状细胞的表面或内部,也广泛表达于肝细胞和肝非实质细胞。
1.1.1Toll样受体(TLR)
TLR在机体识别PAMP并激活天然免疫反应中发挥重要作用,TLR主要识别来自于病原体的脂类、蛋白质和核酸等,通过MYD88依赖性或非依赖性途径启动下游信号通路,促进免疫细胞分泌Ⅰ型IFN等细胞因子,发挥抗病毒作用[4]。研究[5]表明,与健康对照相比,急性HBV感染者血清中未检测出较高的Ⅰ型IFN水平。对CHB患者外周血单个核细胞和肝细胞的研究[6]发现TLR3介导的先天免疫反应功能受损。Visvanathan等[7]也发现HBeAg阳性CHB患者的肝细胞、Kupffer细胞和外周血单个核细胞上TLR2的表达量低于HBeAg阴性患者,并且患者外周血中的浆细胞样树突状细胞的TLR7/9表达量降低[8]。这些研究均表明HBV可削弱由TLR介导的天然免疫系统的抗病毒作用。
1.1.2RIG-Ⅰ样受体(RLR)
最近的研究[9]表明,受感染肝细胞内的胞质DNA/RNA感受器可以识别HBV核酸。RIG-Ⅰ与HBV前基因组RNA的ε茎环结合,诱导肝细胞表达大量Ⅲ型IFN,但是未检测出其他与HBV先天免疫识别相关的炎性细胞因子,如IL-1β、IL-6和TNFα等。亦有研究[10]发现,HBVDNA暴露于细胞质中时,胞质DNA感受器环鸟苷酸-腺苷酸合成酶(cGAS)可以识别dsDNA,进而催化合成环二核苷酸(cGAMP),cGAMP激活干扰素刺激因子(STING),促进Ⅰ型IFN的表达。研究[11]发现,破坏病毒的衣壳或影响HBV反转录酶的活性可以产生RNA-DNA杂化双链,使HBV暴露于DNA传感器并激活天然免疫。
1.2参与HBV天然免疫应答的细胞类型及抗病毒效应
肝脏作为人体重要的免疫器官,其丰富的自然杀伤细胞(NK细胞)和巨噬细胞(如Kupffer细胞)是肝内天然免疫的主要防线。此外,肝细胞PRR介导的天然免疫应答在HBV感染初期以及慢性化过程中亦发挥着重要的作用。
1.2.1NK细胞
NK细胞是抗HBV的重要天然免疫细胞,主要集中在肝窦内皮层,其表型和生物学功能均不同于外周血中的NK细胞。肝脏中的NK细胞主要分为CD56dimCD16+和CD56brightCD16+两个亚群。CD56dimCD16+NK细胞主要通过穿孔素/颗粒酶介导的细胞毒性作用直接破坏HBV感染的肝细胞发挥抗病毒作用,其数量减少可能会导致HBV持续存在。而CD56brightCD16+NK细胞主要通过分泌IFNγ、TNFα、IL-10等细胞因子,参与调节树突状细胞、Kupffer细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞和内皮细胞的免疫应答[12]。在土拨鼠肝炎病毒(WHV)急性感染模型中已证明NK细胞具有抗HBV活性[13],所以NK细胞介导的免疫应答可能是早期清除HBV的关键因素。但慢性HBV感染后NK细胞表型和功能都发生改变,研究[14]已证明,CHB患者的NK细胞在产生IFNγ等细胞因子及其介导的细胞毒作用方面存在功能缺陷。此外,NK细胞通过细胞毒作用或Fas/Fas配体相互作用清除感染HBV的肝细胞从而加重与HBV相关的肝损伤[15-16]。
1.2.2单核(巨噬)细胞
单核细胞是重要的天然免疫细胞,可分化成树突状细胞和巨噬细胞。在免疫活跃的HBV感染者中,CD14+CD16+单核细胞数量有所增加,且增高幅度与ALT水平呈正相关,提示这类细胞可能参与肝脏炎症和纤维化的形成[17-18]。Kupffer细胞是一类定居于肝内的巨噬细胞,多聚集在肝窦,与肝窦内皮细胞一起构成肝脏抵御入侵病原体的第一道防线。Kupffer细胞表面表达多种TLRs和清道夫受体。在静息状态下,Kupffer细胞清除血液中的细菌产物,产生IL-10和TGFβ,促进调节性T淋巴细胞的扩增。当肝内出现炎症时,可诱导单核细胞来源的炎性巨噬细胞在肝内聚集,从而打破肝脏免疫耐受环境,加剧肝内炎症状态。在高压水动力法建立HBV转染小鼠模型中,HBcAg可诱导Kupffer细胞TLR2表达上调和IL-10分泌增加,从而抑制HBV特异性T淋巴细胞应答[19]。Kupffer细胞也可通过清除抗病毒免疫反应中凋亡的肝细胞从而减轻肝内炎症[20]。
1.2.3树突状细胞
树突状细胞是机体最重要的抗原提呈细胞,分为前体期、未成熟期、迁移期和成熟期四个阶段。前体期树突状细胞参与抗原的摄取、加工和提呈,进而激活机体的适应性免疫系统[21]。HBV可以抑制树突状细胞与NK细胞相互作用,从而抑制浆细胞样树突状细胞诱导的NK细胞分泌IFNγ的功能[22]。同时,研究[23]发现CHB患者的树突状细胞抗原递呈能力减弱,不能有效的将HBV抗原提呈至T淋巴细胞,导致T淋巴细胞活化障碍,从而机体出现针对HBV的免疫耐受状态。
1.2.4肝细胞
肝细胞是HBV入侵的主要宿主细胞,其通过表达多种PRRs介导天然免疫应答。此前研究[24]已证明,TLR2配体激活NF-κB、PI3K/Akt和MAPK信号通路的不同分支,诱导肝细胞产生炎症因子。TLR2介导的先天免疫应答可分别降低HBV和WHV在HepG2.2.15细胞和土拨鼠原代肝细胞中的复制和基因表达。另一项研究[25]表明小鼠原代肝细胞高表达TLR3/4,在特异性配体刺激下,TLR信号通路活化并刺激肝细胞分泌炎症因子,抑制HBV的复制。此外,RIG-1可能是肝细胞识别HBV最重要的先天免疫传感器[26],通过拮抗HBV聚合酶(P蛋白)与ε茎环的相互作用,从而抑制HBV复制。
1.3参与HBV天然免疫的重要细胞因子
1.3.1IL家族
IL-8能够上调TNF相关的凋亡诱导配体(TRAIL)的表达,在IL-8、IFNα存在的条件下,NK细胞可以通过TRAIL途径诱导受感染肝细胞凋亡以减少病毒载量,但同时也导致肝损伤。在Fisicaro等[27]的研究中,发现在自限性感染者体内,早期IL-2的产生有助于宿主控制病毒和抗原清除,而IL-10的高表达可以抑制NK细胞的激活,从而增加HBV免疫逃逸的概率。
1.3.2IFN家族
根据IFN氨基酸排列顺序和特异性识别的受体不同将其分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型IFN。Ⅰ型IFN分为IFNα和IFNβ,参与机体的抗病毒反应与免疫调节,它可以促进多种免疫细胞的抗病毒作用,同时也可直接抑制HBV的复制[28]。Ⅱ型IFN主要是IFNγ,是机体内主要的巨噬细胞刺激因子,能够提高NK细胞和巨噬细胞的免疫活性。Ⅲ型IFN(IFNλ)与I型IFN的抗病毒机制相一致,但由于Ⅲ型IFN其受体分布的组织特异性及较少的副反应,使其在HBV的治疗研究中也备受