中图分类号:R373.2;R542.2文献标识码:A
文章编号:1004-3934(2000)03-0150-04
The Relationship of Enteroviruses,Myocarditis
and Dilated Cardiomyopathy
SHI Di-ming,CHEN Shu-xia
(Department of Cardiology,Renji Hospital of Shanghai Second Medical University,Shanghai200001)
肠道病毒包括柯萨奇A组、B组病毒、脊髓灰质炎病毒、埃可病毒和新型肠道病毒,共70多型,是微小核糖核酸(RNA)病毒科中的一个属。这是一种单股正链RNA病毒,其基因组大约由7 400个核苷酸所组成。病毒颗粒无包膜且病毒衣壳是由4种蛋白质(VP1~VP4)组成的20面体对称结构。该病毒除引起心肌疾病外,也是新生儿感染的常见病原,此外还可引起无菌性脑膜炎、上呼吸道感染等疾病。该组病毒有持续感染的特性。
柯萨奇病毒是广泛存在于自然界中的一种肠道病毒。其在人群中快速传播常可引起小范围的流行,大部分为无症状的亚临床感染。从历史上说,正是由于儿童所患的心肌炎开始引起人们对柯萨奇病毒的注意。早期关于新生儿外周组织中分离出曾在产院流行的柯萨奇病毒的报道已被以后的研究所证实,证明在心肌炎患儿的心肌组织中确实存在柯萨奇病毒。以后的研究又显示孕妇如在怀孕期间感染柯萨奇病毒可能会导致胎儿损伤。大量血清学研究也证实,患有心血管畸形的新生儿其母亲感染柯萨奇病毒的可能性会更大些。
成人心肌炎和肠道病毒联系的研究显得较为困难,主要原因是不容易从成人心脏组织中分离出病毒。现在许多流行病学的研究仍主要依靠外周组织病毒培养和血清学分析的方法来进行诊断。由于肠道病毒可以自由传播,且在感染几周后患者的咽拭物和粪便中仍可培养出病毒,因此从这些部位分离出病毒的诊断价值不大。同时血清学检查亦面临许多问题:某些患者体内高滴度抗体可持续很长时间,并且成人接触肠道病毒的机会较多,也可使抗体滴度异常增高而混淆诊断。尽管如此,对最近所作血清学研究进行比较显示:33%~36%的急性心肌炎成人患者既有抗柯萨奇病毒的中和抗体滴度升高又有肠道病毒特异性的IgM抗体的存在,说明近期有柯萨奇病毒感染,在这些报道中对照组的感染率从4%~10%不等。
检测病毒RNA的分子生物学技术问世促进了非致命感染患者的心肌组织研究,从而为急性心肌炎患者心肌组织中存在肠道病毒提供了证据。Hilton等[1]使用原位杂交方法发现:20%急性心肌炎患儿的心脏组织中携带肠道病毒RNA。这个结果被Martin等[2]的研究所证实。Martin等[2]使用聚合酶链反应(PCR)方法发现38名急性心肌炎患儿的心肌活检标本中有8名携带肠道病毒RNA,而17名对照组成员均为阴性等[2]。最近Towbin等[3]的研究扩展了这一发现,使用PCR方法发现135名患儿中有23名患儿肠道病毒阳性。
在心肌炎成人患者的研究中使用分子生物学技术显得尤为重要。PCR方法的应用,使一些传统诊断方法无法解决的问题得到了满意的答案。尽管在心脏组织的病毒RNA检测中有完全不同的阳性率的报道[4,5],但目前已对柯萨奇B组病毒感染和心肌炎的相关性达成了共识。在急性心肌炎病原学研究中使用的分子生物学技术也同样被应用到扩张型心肌病(DCM)的病原学研究中。本综述的目的旨在通过对以往发表文章中与心肌炎和DCM有关的分子生物学资料进行分析,借以阐述肠道病毒与心肌炎和DCM的联系,进一步对以往研究中存在的不足以及今后的研究方向等问题作探讨。
1肠道病毒与急性心肌炎
在急性心肌炎患者中,对成人和小儿患者的分子生物学实验数据进行分析[1,12]结果显示:12篇报道中11篇的患者病毒基因物质检测结果阳性率超过对照组。这些研究成果的累计资料显示:23.52%的患者(289名患者中有68名)和6.48%的对照组成员(216名中有14名)肠道病毒检测结果阳性,比数比为4.44(95%的可信区间[CI],2.51~7.82)。这一结果说明肠道病毒感染和急性心肌炎之间存在联系,以往基于传统病毒分离方法和血清学检查的大量报道亦证实了这一观点。
2肠道病毒与扩张性心肌病
对最近所做的21例DCM研究(主要是使用分子生物学技术对疾病组和对照组进行比较[4,6-8,11-27])进行归纳分析发现:512名DCM患者和517名对照组成员中,24.80%的患者和6.38%的对照组成员显示有肠道病毒感染,比数比为4.84(95% CI,3.31~7.06)。DCM患者中肠道病毒检测阳性率在0%~75%[6,13-15,27]之间。该结果支持肠道病毒感染和DCM这间存在联系。进一步分析也发现,21篇报道中有7篇报道的疾病组和对照组之间没有显著性差别,而且由于所涉及的小样本研究较多,所以无法对数据进行进一步的统计学分析。如在DCM组中病毒阳性率分别为20.00%、55.56%和75.00%,而在对照组均为阴性的研究中,其DCM组均少于10个患者[11,18,27]。余下的11个报道中有7个没有对PCR扩增产物进行排序。因为基因扩增过程中产物很容易被污染(最常见的是被实验室中使用的参考株污染),因此对扩增产物进行排序是排除污染的一种有效方法。1个对扩增产物进行排序的研究发现:扩增产物和常规方法中作为阳性对照的柯萨奇B3病毒结构相同;在另一个严格控制并排序证实肠道病毒有五倍差异的研究中,炎症性心脏病患者包含在DCM组中[24]。这些研究都包含于肠道病毒在DCM中作用的总体分析中,故不能肯定这些肠道病毒阳性患者不是急性心肌炎患者。
肠道病毒与心脏疾病联系的研究中有一个很重要的环节,那就是对照组的选择。肠道病毒可以引起小范围的流行感染,在不同的人群中病毒的携带率有明显的差异。血清学研究显示DCM组和对照组IgM的阳性率存在显著差异[6,28]。Keeling等[28]发现如果将DCM患者的血清学分析数据和他们的家人或紧密接触的人的该项数据进行比较,DCM组和对照组IgM的阳性率分别为37%和28%,可以得出相对危险度为1.5。在同一个研究中,如果DCM患者和未加选择的对照组进行比较,危险度则更高(DCM组和对照组IgM阳性率分别为33%和5%)。在进行血清学研究时,可以从家人或相同工作环境的人中取得标本并加以分析比较,得出可能经历过相同感染的结论,但在取心脏活检标本检测病毒RNA时,做相同的比较几乎是不可能的。对于一个能引起小范围流行的病毒而言,这种非配对的流行病学资料存在着偏差。
3病毒性心肌炎与扩张型心肌病
病毒性心肌炎与DCM的关系是目前研究的一个重点。曾有小鼠感染柯萨奇病毒以后引起类似充血性心肌病的组织学改变的报道,以及田鼠感染柯萨奇病毒以后引起心肌肥大的报道。也有DCM的动物模型和全遗传性或化学诱导性的DCM患例,但是目前缺乏从病毒性心肌炎到DCM疾病进程可能性的实验室数据。
如果肠道病毒和DCM相关,那么这种损伤的机理又是什么?溶解性病毒感染引起的大量心肌细胞死亡不可能导致DCM的症状。因为被病毒感染的细胞比例要比用原位杂交方法观察到的细胞比例大得多[16]。事实上,许多使用非常敏感的套式PCR技术来检测病毒的研究[8,24]提示:当临床上表现出明显的DCM症状时,存在于心肌组织中的病毒RNA已很少或局限化。如果在急性心肌炎中所见的病理学改变和由于溶解性病毒感染及感染后的免疫反应所引起的病理学改变相吻合的话,那么在细胞水平导致DCM的结构改变就很难用病毒性疾病来解释。目前推测免疫介导的心肌损害是DCM的发病机理。小鼠动物试验已经显示柯萨奇病毒能溶解心肌细胞。对心肌的最大损害既可发生在高病毒滴度的时候(柯萨奇B1、B4病毒感染的病例[29]),也可发生在病毒(柯萨奇B3病毒)感染后免疫反应开始时[30]。病毒对心肌组织的损伤既可以通过直接损伤,也可以通过更微妙的免疫机制造成损伤。随着病毒的缓慢复制和其在细胞间的流动,感染区域组织由于细胞毒性的T淋巴细胞作用而逐渐被破坏。病毒的持续感染和抗病毒的免疫反应相互作用,可引起足够的细胞损伤最终导致DCM。小鼠动物试验研究结果显示:免疫系统中不同成分在动物感染病毒后起不同的作用:缺乏CD4细胞的小鼠更容易患心肌炎,没有功能性细胞毒性T淋巴细胞的小鼠存活期更长且不容易患心肌炎[31]。但在人体感染少量柯萨奇病毒以后哪种免疫反应成份活性最大,以及对何种病毒蛋白起作用目前尚不清楚。
一种有流行病学和实验证据支持的假设是:肠道病毒感染可能触发了一种过度免疫反应,不仅抗病毒抗原而且抗自身组织。在严重联合免疫缺陷小鼠身上所做的试验显示:若把慢性心肌炎患者外周血白细胞输入这些小鼠体内可导致小鼠左心室功能损害[32]。这提示在慢性心肌炎患者体内存在细胞介导的自身免疫反应。大量研究结果提示:在DCM患者体内,自身抗体直接作用于心肌肌球蛋白。这些自身抗体是否引起细胞损害目前还不清楚
