上海第二医科大学生物化学教研室(200025)王建华(综述)陈诗书(审校)
摘 要人疱疹病毒8型(HHV-8)是近年来通过分子生物学途径从卡波济氏肉瘤(KS)病变部位发现并被命名的一种新型疱疹病毒,其独特的DNA序列与EB病毒及Saimiri疱疹病毒(SHV)的基因组有很高的同源性。它广泛存在于各种形式的KS中,可能是KS致病的相关因子,此外还与B细胞淋巴瘤和增生性皮肤病有关。深入研究这种病毒将有助于进一步理解病毒与宿主的相互关系以及病毒在感染复制和潜伏过程中的机制。本文就有关这方面的研究进展作了综述。
关键词:疱疹病毒8例分子生物学
HHV-8是首先从KS病灶中发现并最初被命名与KS相关的疱疹病毒(KSHV)。进一步研究证实。HHV-8是一种不同于HHV-6和HHV-7的新型疱疹病毒。它属γ疱疹病毒亚科,主要感染淋巴细胞,其基因组编码多种与细胞蛋白同源的蛋白,可扰乱细胞增殖和凋亡的机制,引起细胞转化和永生化。
1.HHV-8的分子生物学特性
HHV-8是Chang等[1]从伴发KS的艾滋病患者(AIDS-KS)的肉瘤病灶中用代表性差异分析(RDA)扩增DNA得到两个片断(即KS330Bam和KS631Bam),进行测序和基因结构分析后被发现并命名的。在此后的研究中,人们一直设想在排除其他疱疹病毒感染(如CMV,EB,SHV)的情况下建立HHV-8感染的阳性细胞株,从而可在电镜下直接观察病毒颗粒。直至最近,Said等[2]才成功地在KS-1细胞株中建立此模型,并用电镜比较了HHV-8与CMV的特殊超微结构。Said发现在KSHV感染的病例中,HHV-8病毒颗粒很脆弱且量很少,CMV则更难见到;和CMV相比,HHV-8病毒体密度相对较低。完整的CMV病毒颗粒大小差异明显,总体上CMV(150~200nm)要大于HHV-8(120~150nm),且CMV病毒包膜的形态要比HHV-8更加多样。但两者间也有一些相似的基本结构,包括核酸衣壳和存在中央DNA核心缺乏的空心衣壳(即非感染包膜病毒颗粒)。Bohenzky等[3]也利用HHV-8阳性细胞株DNA进行了DNA基因结构序列分析,发现病毒基因组长约170kb。由于一些基因组的复制,某些分离株可能更长。基因组由长的单一区域和两侧端重复区组成,其中长的单一区域约长140kb,被分成相对于其他疱疹病毒的保守基因区和含有编码调节因子、细胞因子DNA代谢基因的KSHV独有基因区。在长的单一区域两则,各含有一个末端重复区,长约35kb,其中一段的801bp末端重复顺序中富含G:C碱基,在病毒复制周期的细胞中,它们可能连接起来使基因组成环。
事实上与HHV-6、HHV-7显著不同的是,HHV-8病毒感染并非只是由单一毒株引起。Nicholas等[4]发现,通过HHV-8基因组开放读码框ORF26和ORF75基因中约1.0%~1.5%的核苷酸差异,可将其区分为A、B、C三个亚型。某些毒株似乎有地区分布的倾向,但仍不知它们是否与某些特殊疾病有关联。有趣的是,三个亚型单一区域的最左端和最右端末尾及与末端重复连接部分基因所编码的内容物存在着相当大的差异,如左端ORF-K1蛋白受体,在A亚型中就存在着很大的差异,与C亚型存在15%氨基酸差异,与B亚型的差异可高达30%。
随着对HHV-8病毒基因的深入研究,人们对其基因结构特性的认识也进一步加深。Cesarman等[5]从原发性渗出性B细胞淋巴瘤(PEC)基因组文库中获得一段长约12.3kb的KSHV克隆,测序发现此克隆和SHV病毒右端有广泛的同源性和共线性,与EB病毒基因组的左端有部分同源。对其中的四个ORF进行测序发现,下列病毒和细胞基因有同源性:(1)EB病毒膜抗原p140和SHV160;(2)SHV和细胞周期素D(Cyclin d);(3)SHV和细胞G蛋白偶联受体(可能有助于特异肿瘤的发展)。在此基础上,Bais等[6]进一步对表达在KS及PEC hHV-8的ORF74进行了研究,发现ORE74可编码一种G蛋白相连的受体,它以一种组成型(非拮抗剂依赖)方式,刺激与细胞增殖相联的信号传导途径,导致细胞转化和肿瘤发生,并通过血管内皮生长因子、血管生成因子、锥体细胞生长因子介导,诱导血管生成。研究也发现,这种受体可激活两种蛋白激酶JNK/SAPK和P38MAPK,通过类似炎症细胞因子的诱导,触发级联样的信号传导。Bais等[6]认为,这种受体是一种可利用细胞传导途径,诱导细胞转化的病毒癌基因及介导KSHV致瘤中心血管生成的激活剂。
Sarid等[7]对HHV-8在感染细胞中复制的潜伏期和分裂期两个阶段进行研究,发现HHV-8在潜伏期可表达一种病毒性周期蛋白vCYC,它可直接使pRB磷酸化。pRB磷酸化后,它即丧失了抑制细胞增殖的特性,使得病毒可进入细胞周期S相并启动病毒核酸合成。Sarid等[7]认为,vCYC的细胞周期调节类似于细胞周期素D,并可能在感染的细胞中维持着循环。这说明,HHV-8在进化中已形成了一种特殊的针对先天性细胞抗潜伏病毒感染的反应,来维持自身的生存。
现已清楚,Bcl-2蛋白家族具有调节细胞死亡的特性。此家族成员中都有两个高度保守的结构域,即Bcl-2同源物1(BH1)和Bcl-2同源物2(BH2)。它们在维持Bcl-2及Bcl-Xl稳定和抑制死亡活性中发挥着重要作用。近年来一些研究发现,HHV-8基因组可编码一种Bcl-2同源物(vBcl-2),其结构和作用机制的研究,已引起人们极大的兴趣。Cheng等[8]通过测序发现,HHV-8 vBcl-2(KS bcl-2)和Bcl-2同源物的氨基酸序列的同源性十分低(15%~20%),集中表现在BH1区域、BH2区域、Bcl-X1、或由EB病毒编码的另一种vBcl-2同源物——BHRF1中。KS bcl-2的过分表达如bcl-2一样,可有效地阻止凋亡。有趣的是:KS bcl-2与其他bcl-2家族成员既不形成同二聚物,也不形成异二聚物,说明KS bcl-2可能已进化,从而得以逃脱细胞Bax和Bak蛋白的任何负调节效应。Kennedy等[9]深入研究了bcl-2在KS中的表达及其表达是否存在p53关联,发现bcl-2和p53的表达并不依赖于HHV-8的存在。HHV-8感染的发病机制是一种多因素的复杂过程,现仍不清楚其表达与病程是否存在直接关联。此外,Nicholas等[10]在研究HHV-8基因组离散位点(DL-B)时发现了编码一个IL-6同源物和2个巨噬细胞炎症蛋白(MIP-1)的ORF。研究显示,IL-6同源物与同源性IL-6蛋白具有同样的多重特性,且vIL-6和vMIP-1在丁酸盐诱导的HHV-8阳性细胞株中(BCBL)都呈现高水平表达。同时,淋巴细胞增生性综合征和Castleman's病(MCD)在KS的致病机制中所涉及到vIL-6的作用已引起了人们极大的关注,有关此方面的深入研究正在进行。MIP-1可通过趋化性募集内源性产生细胞因子的细胞进入受损组织,增加vIL-6引发的效应,可潜在性地影响病程发展。
2.HHV-8的感染与致病性
尽管HHV-8主要感染淋巴细胞(尤其是B淋巴细胞),但在KS组织的抽提物、损伤部位的内皮细胞和锥体细胞中也可检测到HHV-8 rNA转录体。同时,从KS感染的外周血单核细胞(PBMC)中也发现有线性HHV-8 dNA。在HPV转化的内皮细胞系BB19和腺病毒转化的肾上皮细胞系293中也显示其对HHV-8的易感性。Blackbma等[11]利用经佛波脂刺激HHV-8感染B淋巴瘤细胞BCBL-1的过滤液与CD19+细胞共同培养,发现CD19+细胞中含有HHV-8 rNA,但是连续的HHV-8的复制仍没有获得成功。相比之下,HHV-6和HHV-7可在人单核细胞中大量稳定地生长。HHV-8在感染细胞中的致病机制至今仍不清楚,有一种解释是:HHV-8通过感染一种细胞亚群产生细胞因子,促进内皮细胞、鳞状上皮细胞或B细胞增殖而形成KS、鳞状细胞或B细胞淋巴瘤。
大量研究已显示,HHV-8感染与临床多种疾病的发生存在关联。对AIDS患者的口腔KS损伤部位进行PCR检测,结果发现HHV-8 dNA大部分序列,且在血清中存在HHV-8抗体。进一步研究表明:在各种类型的KS中,如HIV阴性者KS、HIV阴性同性恋KS、AIDS相关不同部位的(如胃肠道、肺)KS、器官移植后免疫抑制治疗的KS、经典型KS、地中海KS和非洲型KS、HHV-8 dNA检出率都相当高,而在非KS损伤部位、旁新生天疱疹、寻常天疱疹或叶天疱疹病灶中则很难检测到HHV-8 dNA,说明HHV-8可能是KS致病因子或其至少与KS病理机制密切相关。需要指出的是:尽管HHV-8 dNA序列可出现与KS损伤相关的内皮细胞和锥体细胞中,有资料提示HHV-8也可能在冠状动脉硬化中发挥作用。但Ye等[12]研究发现,HHV-8的感染与冠状动脉硬化的发生不存在任何关联。来源于其他肿瘤的内皮细胞,如血管瘤、血管淋巴样增生,是否有HHV-8存在还需进一步研究证实。
HHV-8通常也被发现在与EB病毒感染相关的体腔及B细胞肿瘤中,但在某些淋巴瘤中,如原发性渗出性淋巴瘤(PEL),仅含有HHV-8,说明此致病因子可能涉及到它们的转化过程。HHV-8基因组在每个淋巴细胞中一般可发现约40~80拷贝,而在KS中,这种频率大约是每个淋巴细胞的一半,这或许可反映出在这种肿瘤中病毒中病毒仅感染某些特定的细胞,此特点在EB病毒相似。一些研究证实,HHV-8可出现在BCBLs、多心性MCD中,由此提示在血管淋巴母细胞增生性淋巴结病和反应性淋巴结病的发病机制中,HHV-8可能起着十分重要的作用。Inagi等[13]在无免疫缺陷的各种皮肤病灶中(包括恶化前或恶性皮肤肿瘤)检测到HHV-8 dNA并惊奇地发现,在恶化前Bowen's病和恶性鳞状细胞癌中HHV-8 dNA检出率相当高,而光化性角化病、恶性前上皮样紊乱,尽管HHV-8不常见,但阳性率也不低。相比之下,Paget's病增生性皮肤病灶和非增生性皮肤病灶(如皮炎、硬斑病、上皮囊肿和疤痕),HHV-8 dNA阳性率相对较低。这些结果说明,在无免<
