第十章
免疫应答基础理论

病毒是专性细胞内寄生物，与特异的宿主细胞表面分子（病毒受体）结合入侵细胞后，脱衣壳，利用宿主细胞的核酸、蛋白等生物合成系统复制，装配成新的病毒颗粒释放至细胞外。宿主抗病毒免疫应答的主要作用是阻止病毒感染和清除病毒感染的靶细胞。某些情况下，病毒可逃逸机体免疫系统的识别和攻击，致使病毒发生持续性感染。本章将着重介绍机体抗病毒免疫应答机制、规律及时相变化，同时列举病毒免疫逃逸及其引发免疫损伤的可能机制。

第一节　固有免疫应答机制

机体抗病毒感染的免疫学防御机制包括固有免疫及适应性免疫两大部分。其中，固有免疫在病毒感染早期发挥干扰病毒复制和限制病毒扩散的作用，适应性免疫在清除病毒和防止再感染方面发挥重要作用。固有免疫和适应性免疫是免疫系统不可分割的两个方面，二者相辅相成。不同类型病毒可启动不同类型的免疫应答，产生不同的免疫效应机制。既往已知多种固有免疫效应机制参与机体抗病毒防御过程，如干扰素、巨噬细胞及NK细胞等。近年来，随着对固有免疫应答研究的不断深入，越来越多新的固有免疫细胞亚群及固有免疫分子在抗病毒防御过程的作用机制不断被人们所认识，如NK T细胞、TCRγδ T细胞、Toll样受体及核苷酸结合寡聚化结构域（NOD）样受体等。

一、固有免疫的分子模式识别机制

固有免疫应答是机体抵御病毒入侵的第一道防线，该应答启动的前提是机体固有细胞对病毒成分的识别。病原体在漫长进化过程中一直保留着部分结构成分，这种保守结构成分称为病原体相关分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMP）。PAMP 为一大组或几大组病原体共有，代表了一种分子模式而非某一特定结构，它完全不同于宿主机体的自身成分。不同类型的固有细胞表达不同的模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR），通过PRR识别PAMP而发现病原体的存在。病毒相关的PAMP主要是病毒基因组核酸和/或病毒在复制过程中产生的核酸中间体（如双链RNA），识别病毒PAMP的PRR主要包括Toll样受体家族和RIG样受体家族的一些成员。不同PRR分别识别病毒不同组分，从而形成了一个机体细胞对感染细胞病毒全方位的探测识别系统。肝脏不仅是分泌型PRRs的主要来源，也表达膜结合型PRRs。肝脏内有多种免疫细胞可表达膜结合型PRRs，参与启动固有免疫应答和诱导适应性免疫应答，介导肝脏的损伤、修复及纤维化等过程。

（一）Toll样受体家族

Toll样受体（Toll-like receptors，TLR）的认识最早来自对果蝇胚胎发育的研究，现已知它是参与固有免疫的一类重要蛋白质分子，也是连接固有免疫和适应性免疫的桥梁。至今为止，已发现TLR有13个种类，其中TLR1～TLR9是人与小鼠共有的，TLR10只在人类中具有相应的功能，TLR11～TLR13则是小鼠特有的。TLRs主要表达在具有免疫功能的组织和细胞中，不同的TLRs识别的配体不同。人不同TLR受体的主要表达细胞、识别的配体见表3-10-1。现已报道与病毒感染相关的TLR受体主要包括TLR2～TLR9，其中TLR3识别病毒dsDNA，TLR7和TLR8识别病毒ssDNA；而TLR2和TLR4定位于细胞表面，主要识别病毒膜蛋白。

TLRs活化最重要的效应是监视与识别病原体结构成分，继而启动细胞内信号转导通路，诱导特异性基因表达（细胞因子和趋化因子等基因）。固有细胞分泌趋化因子和细胞因子能募集活化NK细胞、树突状细胞（dendritic cell，DC），促进DC向T细胞提呈抗原，启动T细胞应答；活化T细胞产生的细胞因子如IFN-γ，又进一步活化单核巨噬细胞。因此，借助TLR的桥梁作用，将固有免疫应答和适应性免疫应答紧密联系起来。

在抗病毒免疫应答中，固有免疫细胞通过TLR识别进入内体的病毒成分后，通过启动胞内NK-kB、IRF3、IRF7等信号通路，促进固有细胞释放Ⅰ型IFN及IL-1等，发挥抗病毒作用。TLR4蛋白在各种肝脏细胞上都能检测到，并很有可能参与内毒素的摄取和清除、促炎和抗炎细胞因子的产生，以及反应性氧化应激的启动。TLR4通路激活产生的活性氧分子及细胞因子的大量释放，可加重肝脏损伤。此外，TLR4可通过激活肝星形细胞，介导肝纤维化。有研究表明，TLR3、TLR4、TLR5、TLR7和TLR9的特异性配体均可通过诱导IFN-α、IFN-β及IFN-γ等细胞因子的产生，继而抑制转基因小鼠肝脏中HBV DNA的复制。TLR4的配体还可通过上调一氧化氮合酶（iNOS）的表达诱导HBV特异性的免疫应答而促进病毒的清除。用Poly I：C刺激外周血单个核细胞来源的髓样树突状细胞（myeloid dendritic cell，mDC）发现：慢性乙型肝炎患者mDC表达TLR3较健康对照者相对滞后，协同刺激因子CD86表达水平较低，提示DC功能障碍可能是导致乙型肝炎慢性化的重要原因之一。HCV 的 NS3蛋白可水解 TLR 信号通路分子 TRIF（TIR domain containing adaptor inducing interferon beta），使得TLR3不能与活化的IRF3和NK-kB的激酶结合，从而导致病毒的持续感染。这些研究结果为肝炎病毒感染治疗策略提供了新的思路。

（二）RIG样受体家族

由于TLR家族成员均为Ⅰ型跨膜蛋白，只能识别细胞外或内体中RNA病毒，对于细胞质中 RNA 无法做出反应。RIG 样受体家族（RIG like receptor family，RLRs）是一类胞内PRR，可以识别细胞内病毒RNA。研究者已证明，视黄酸诱导基因Ⅰ（retinoic acid inducible geneⅠ，RIG-Ⅰ）、蛋白黑色素瘤分化相关分子（melanoma differentiation associated gene-5，MDA5）及遗传学和生理学实验室蛋白2（laboratory of genetics and physiology-2，LGP2）均能够识别病毒相关模式分子，从而介导机体对病毒的固有免疫应答。三者在结构上有着很大的相似性，如它们的C端都有一个类DExD/H盒的RNA解旋酶结构域，而N端都有若干个半胱天冬酶活化募集结构域（caspase activation and recruitment domain，CARD），所以将它们归属于RIG样受体家族。这类受体主要识别存在于病毒感染细胞胞质中的病毒相关分子模式，如病毒感染复制产生的dsRNA等，在病毒早期识别及抗病毒免疫应答中具有重要的意义。

RIG-Ⅰ及MDA5识别其配体后的活化信号转导通路相同，通过线粒体抗病毒信号蛋白（mitochondrial antiviral signaling protein，MAVS）激活 NF-kB、IFR-3及 IRF7等信号通路，最终启动相关的细胞因子如IL-12、IL-6、IL-1、TNF及Ⅰ型干扰素等基因的表达，介导机体的抗病毒免疫应答效应。LGP2具有RNA结合功能的特性，可能通过与RIG-Ⅰ和MDA5竞争性地结合RNA，选择性地抑制RIG-Ⅰ和MDA5所引起的固有免疫应答，从而发挥免疫调节的作用。由于RIG样受体识别胞内病毒RNA，故其与HAV及HCV感染有密切关系。有研究表明，在HCV感染早期，HCV RNA通过与RIG-Ⅰ、MAVS信号通路激活IRF3，诱导IFN-β的释放，抑制病毒的复制和扩散。随着感染持续发展，HCV产生的NS3/4A蛋白可水解MAVS，使其从线粒体膜脱落，阻断了RIG-Ⅰ信号通路，造成HCV慢性持续感染。HAV可通过干扰RIG-Ⅰ信号通路中TBK1及IKKe的磷酸化而阻断IFN-β的产生。深入认识RLR信号通路的调控机制及肝炎病毒的干扰机制，将为肝炎病毒感染的分子治疗提供新的思路。

TLR与RIG-Ⅰ抗病毒胞内信号通路如图3-10-1所示。

（三）NOD样受体家族

NOD样受体（NOD like receptor，NLR）也是介导病毒抗原免疫识别的重要模式识别受体。NLR是胞质型PRR中的一个重要家族成员，主要由三个不同的结构域组成：C端富含亮氨酸的重复序列（leucine rich repeat，LRR），在识别配体中发挥着重要的作用；N 端为效应结构域如 CARD（caspase-activating and recruitment domain）与 PYD（pyrin domain），主要连接NLR受体分子与下游的衔接蛋白及效应分子，中间是NACHT，它对NLR的寡聚体化、活化非常重要。现已发现人类NLR有23个成员，根据NACHT结构域将人的NLR分为核苷酸结合寡聚化结构域（nucleotide-binding oligomerization domain，NOD）、神经元凋亡LRR 吡啶结构域蛋白（neuronal apoptosis LRR pyrin-domain protein，NALP）、Ⅱ类分子反式激活因子（class Ⅱ transactivator，C ⅡTA）、神经元凋亡抑制蛋白（neuronal apoptosis inhibitory protein，NAIP）、ICE 蛋白酶激活因子（ICE-protease activating factor，IPAF），其中 NOD 与NALP是主要的成员。NOD中研究最多的是NOD1与NOD2蛋白。NOD1的配体是γ-D-谷氨酸-meso-二氨基庚二酸（γ-D-glu-meso-DAP），NOD2的配体是胞壁酸二肽（MurNAc-L-Ala-D-isoGln，MDP）。二者与配体结合后，通过激活胞内接头受体作用蛋白2（receptor interacting protein 2，RIP2），继而激活转录因子 NF-kB，介导炎症介质的表达。NLR 中大部分成员的表达广泛，但有些NLR成员的表达较局限，如NALP3主要表达在免疫细胞，而NALP5表达在生殖细胞。目前已发现能与病毒相关分子结合的NLR有NLRP3、NLRP5、NLRC5等。已有研究报道NLRP3能与流感病毒的ssRNA结合，通过胞内信号分子的级联活化，最终导致促炎因子IL-1β、IL-18的表达发挥抗病毒作用；而NLRC5通过与IFN特异反应元件相互作用，调控IFN-γ的生成，发挥抗病毒作用。目前有关NLR在肝炎病毒感染过程中的直接作用报道较少，其确切的作用机制尚不明确。

二、细胞因子的抗病毒及免疫调控机制

（一）干扰素抗病毒作用

干扰素（interferon，IFN）是由病毒或干扰素诱生剂刺激单核巨噬细胞、T淋巴细胞等多种免疫细胞后所产生的一种糖蛋白，具有广谱抗病毒、抗肿瘤及免疫调节作用。

1.干扰素的种类

干扰素具有严格的种属特异性，即某一物种来源的干扰素，只能结合相同种属动物细胞表面的相应受体发挥效应。由人类细胞诱生的干扰素，根据其不同抗原性可分为α、β、γ、ω、ε、κ、δ、τ及λ 等多种类型。目前，根据其来源、同源性及受体特异性分为三类。Ⅰ型干扰素，包括 IFN-α、IFN-β、IFN-ω、IFN-ε、IFN-κ、IFN-δ、IFN-τ等，IFN-α主要由人白细胞产生，IFN-β主要由人成纤维细胞产生，在抗病毒感染中发挥重要作用；Ⅱ型干扰素目前只有干扰素γ，由T细胞产生，是一种促炎性细胞因子，又称免疫干扰素；Ⅲ型干扰素目前只有干扰素λ，2003年发现兼具有Ⅰ型干扰素和IL-10家族的双重特征，具有抗病毒、抗肿瘤及免疫调节等功能。

2.干扰素的诱生过程

人Ⅰ型干扰素基因位于第9对染色体短臂上，Ⅱ型干扰素基因位于第12对染色体长臂上。正常情况下，这些干扰素受调节基因编码产生的阻抑蛋白所抑制，不能转录产生干扰素。当病毒感染或诱生剂作用下，使细胞内产生一种特异性因子，能与阻抑蛋白结合而解除该蛋白对干扰素基因的抑制，使干扰素基因活化，转录翻译出干扰素。

在病毒感染宿主细胞的24h内，即病毒复制的同时细胞产生Ⅰ型干扰素（IFN-α、IFN-β），在体内病毒量达高峰后不久，干扰素滴度也达高峰，随后病毒量明显减少。因此，干扰素即可阻断受染细胞的感染，又能限制病毒扩散。且其作用贯穿病毒感染起始、扩散、恢复的全过程。

3.干扰素抗病毒的作用机制

干扰素具有广谱抗病毒活性，主要通过阻断病毒复制而发挥效应。干扰素不能直接发挥抗病毒作用，须经宿主细胞介导发挥作用，其机制为：病毒感染细胞产生IFN-α/β，以旁分泌方式作用于旁邻未感染细胞，诱导其建立抗病毒状态，抵抗病毒的感染。

各类干扰素均有抗病毒作用，IFN-α及IFN-β的抗病毒作用强于IFN-λ及IFN-γ。IFN活性的发挥依赖于与细胞表面的干扰素受体（IFN-R）的结合，IFN-α和IFN-β与同一种受体（IFN-α/βR）结合，IFN-γ与另一种受体（IFN-γR）特异性结合，IFN-λ与其独特的受体（IFN-λR）。尽管三型干扰素所结合的受体不同，但其激活信号传递途径相似，其中Jak-STAT信号转导过程如下：IFN-α/β和 IFN-λ与IFN-R 结合，激活与其相连的 JAK激酶（just another kinase）；JAK激酶是一类非受体酪氨酸激酶家族，目前已发现四个成员，即JAK1、JAK2、JAK3和 TYK1，JAK 的底物为信号传导及转录活化蛋白（signal transducers and activators of transcription，STAT），STAT被JAK磷酸化后发生二聚化；STAT1/STAT2异源二聚体与干扰素调节因子9（interferon-regulatory factor 9，IRF9）结合干扰素刺激基因因子3（interferonstimulated gene factor 3，ISGF3）转录复合物，后者移位至细胞核，与 IFN 刺激应答元件（IFN-stimulated response element，ISRE）结合，继而启动靶基因（STAT1、STAT2、MIC 及 OAS 等）的转录和翻译，产生抗病毒蛋白，从而抑制病毒的复制；同源STAT1二聚体则构成 IFN-γ刺激因子（gamma-activated factor，GAF），与核内 IFN-γ刺激基因位点（gamma-activation site，GAS）相互作用，调控诸如干扰素调节因子（interferon-regulatory factor 1，IRF1）的表达。Ⅰ型和Ⅲ干扰素可以诱导细胞激活三种抗病毒途径：①OAS/RNaseL系统：通过激活2'，5'-寡腺苷酸合成酶（2'，5'-oligoadenylate synthetase，OAS），继而催化合成2'，5'-寡腺苷酸，后者能激活细胞中的内切核糖核酸酶（ribonuclease L，RNaseL）降解病毒的mRNA及细胞的RNA，从而起到抑制病毒复制的作用；②干扰素诱导蛋白激酶（interferon-inducible protein kinase，PKR）系统：借助PKR，使真核翻译起始因子elf-2的α亚基磷酸化，磷酸化的elf-2不能参与蛋白质翻译，从而阻断病毒蛋白翻译的起始；③Mx蛋白（myxovirus-resistant，抗黏液病毒蛋白）系统：Mx蛋白是IFN诱导的GTP酶。已有研究表明，Mx蛋白可在转录水平或其他水平干扰流感病毒及其他负链病毒的复制。其具体的作用机制尚不明确。IFN-γ除了激活Jak-STAT信号通路外，还可激活CrKL、P38、MAPK等其他信号通路，发挥更广泛的免疫调控作用。IFN信号转导途径见图3-10-2。

IFN除了诱导细胞产生上述抗病毒蛋白外，还能够诱发机体免疫系统对抗病毒的感染：Ⅰ型和Ⅱ型IFN均能增强MHC-Ⅰ类分子的表达；IFN-γ可诱导MHC-Ⅱ类分子的表达；IFN还可诱导某些蛋白酶或通透酶的表达，这些酶与病毒蛋白降解为抗原短肽（抗原表位）和MHC-Ⅰ类分子-抗原肽复合体、MHC-Ⅱ类分子-抗原肽复合体的转运有关；另外，Ⅰ型和Ⅱ型IFN均能激活巨噬细胞和NK细胞，增强其抗病毒活性。

（二）白细胞介素的免疫调节作用

白细胞介素（interleukin，IL）是由多种细胞产生、作用于多种细胞的一类细胞因子。因最初发现的IL由白细胞产生又在白细胞间发挥作用，所以称为白细胞介素（简称“白介素”），并一直沿用至今。目前已发现39个白介素，按发现顺序分别命名为IL-1至IL-39，新的IL还在不断发现。参与病毒感染性疾病发生过程的白介素主要有以下几种。

1.IL-1

IL-1是一种单核因子，主要由活化的单核巨噬细胞产生。此外，体内几乎所有的有核细胞，T细胞、B细胞、DC、NK细胞、成纤维细胞、内皮细胞及平滑肌细胞等均可产生IL-1。正常情况下，只有皮肤、尿液和汗液中含有低水平的IL-1。多数细胞在外来刺激物作用下才能合成和分泌IL-1，如丝裂原、抗原、病毒、免疫复合物和内毒素等。其生物学活性主要是参与免疫调节、介导炎症反应和影响组织代谢。IL-1过去被称为淋巴细胞活化因子（lymphocyte activating factor）、细胞促进蛋白质（mitogenic protein）以及 B 细胞活化因子（B cell activating factor）等多种不同的名称。

IL-1有 IL-1α和IL-1β两类，其受体 IL-1R亦有两种，即IL-1Rt Ⅰ（CDw121a）和IL-1RtⅡ（CDw121b）。这两种受体由不同基因编码产生，表达细胞类型亦有所不同。一般来说，IL-1Rt Ⅰ受体可以结合 IL-1α和 IL-1β，但与 IL-1α结合力较强，IL-1β与 IL-1Rt Ⅱ的结合力较高。IL-1与IL-1Rt Ⅰ受体结合后可发生内化，与IL-1Rt Ⅱ结合后易发生降解。IL-1具有一定的种属特异性，结合不同细胞表面受体后发挥不同的作用，其主要生物学活性是：①刺激骨髓多能造血干细胞的增殖，可刺激干细胞产生干细胞因子（stem cell factor，SCF），协同 IL-3、IL-6、粒细胞 -巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）、SCF 等因子刺激造血功能，IL-1用于预防化疗造成的骨髓抑制已进入临床试验；②促进胸腺细胞、T细胞的活化、增殖及分化，IL-1可促进T细胞表达MHC-Ⅱ类分子；③增强NK细胞的杀伤活性，与IL-2和IFN-γ协同作用，增强NK细胞的杀伤功能；④促进B细胞的功能，与IL-4协同作用，增强B细胞增殖和分化；⑤刺激吞噬细胞（巨噬细胞、中性粒细胞）释放TNF-α、IL-6等炎症因子，参与炎症发生过程。

IL-1受体拮抗剂（Interleukin 1 receptor antagonist，IL-1Ra）又称为 IL-1受体拮抗蛋白（interleukin 1 receptor antagonist protein，IRAP）是单核细胞等免疫活性产生的 IL-1特异性抑制因子。IL-1Ra与IL-1R两种均可结合，但与IL-1Rt Ⅰ结合能力强于IL-1Rt Ⅱ，可阻断IL-1与其受体的结合，抑制IL-1的生物学活性。目前，人工合成的rIL-1Ra用于败血症及类风湿关节炎已进入临床验证阶段。

2.IL-2与IL-2R

IL-2以前称为胸腺细胞刺激因子（thymocyte stimulating factor）、T 细胞生长因子（T cell growth factor）等。是 T 细胞（特别是 CD4 ⁺ T 细胞）受抗原或丝裂原刺激后合成的一种糖蛋白。其生物学活性是：①促进各类T细胞增殖，维持T细胞在体外长期生长；②促进CD8 ⁺ T细胞分化为CTL，发挥细胞毒作用；③促进NK细胞增殖；④促进B细胞生长和分化；⑤增强巨噬细胞的抗原提呈和细胞毒作用；⑥促进活化的T细胞、NK细胞和巨噬细胞释放IFN-γ。IL-2发挥作用必须通过与靶细胞膜上白介素-2受体（mIL-2R）相互作用才得以实现。人mIL-2R是由三条多肽链（α、β和γ）组成的糖蛋白，共同构成高亲和性受体。静止T细胞和NK细胞只表达IL-2R的b和γ链，为低亲和力受体，一旦活化即可表达IL-2R的α链（CD25），三者构成高亲和力受体，与低浓度IL-2结合，通过胞内信号转导，使靶细胞产生各种生物学反应。

可溶性 IL-2R（soluble IL-2 receptor，sIL-2R）是细胞膜结合形式 IL-2R α链的脱落物，以可溶性的形式存在于体液或培养液中。可溶性IL-2R（sIL-2R）是由一种酶将mIL-2Ra从细胞膜上裂解下来，进入体液或培养物中，而不是由死亡细胞释放。它的主要成分与mIL-2R相似，可竞争结合IL-2，发挥免疫负调节作用：①sIL-2R是mIL-2R的一种清除方式，sIL-2R从细胞膜脱落，降低mIL-2R的密度，控制活化T、B细胞过强免疫反应，维持体内免疫稳定；②sIL-2R是一种重要的抑制性免疫调节剂，与mIL-2R竞争结合IL-2，中和、活化T细胞周围过多的IL-2，从而抑制IL-2介导的免疫反应；③sIL-2R可作为IL-2转运蛋白，通过与IL-2结合，经血流将IL-2运送至远离IL-2产生的组织发挥作用，并可延长IL-2在体内的半衰期。

由于IL-2具有促进T细胞增殖及增强CTL细胞毒作用，曾被用于治疗病毒感染性疾病，与淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK细胞）等免疫活性细胞联合治疗肿瘤。新年发现，具有免疫抑制作用的调节性T细胞（regulatory T cell，Treg细胞）表面高表达IL-2R α（CD25），IL-2亦可诱导Treg细胞分化、增殖而介导免疫耐受。因此，IL-2具有免疫激活和免疫耐受双向的调节作用，促使人们开始重新评价和认识临床使用IL-2的疗效、适应证。

3.IL-6

IL-6由多种淋巴细胞和非淋巴细胞自发或刺激产生。脂多糖（LPS）可刺激单核巨噬细胞产生IL-6，Th细胞产生IL-6依赖于巨噬细胞或多发性肌炎抗原（polymyositisantigen，PMA）刺激。IL-6具有多种生物学活性：①促进B细胞增殖分化和分泌抗体；②促进T细胞增殖分化和表达IL-2受体；③增强NK细胞杀伤靶细胞的能力；④同IL-3促进干细胞分化和巨噬细胞的成熟；⑤加速肝细胞合成急性期蛋白等。新近的研究资料表明，IL-6与多种肿瘤的转移密切相关。

IL-6是一个多功能的细胞因子，但其生物学作用在很大程度上受IL-6受体结构和功能的影响。目前已知，IL-6受体由 IL-6受体结合蛋白（IL-6 binding receptor protein）及信号肽转导蛋白（signaling transducing protein）gp130组成。前者习惯性称之为 IL-6R（CD126），该蛋白广泛表达于巨噬细胞、肝细胞、静止T细胞、活化的B细胞及浆细胞等。正常B细胞和静止的B细胞表面不表达IL-6R，但激活B细胞或EB病毒转化的B细胞则表达IL-6R。gp130本身并不结合IL-6。IL-6与IL-6受体结合蛋白间的结合为低亲和力，但二者结合后IL-6R的构象发生改变，继而结合2个gp130分子，形成高亲和力的IL-6受体，并通过gp130传递胞内信号。

可溶性受体IL-6R（sIL-6R）可能是细胞膜结合形式IL-6R的脱落物，以可溶性的形式存在于健康人尿液及细胞培养上清液中。与sIL-2R等不同的是，sIL-6R与IL-6结合后，与细胞膜表面gp130结合，增强IL-6的刺激活性；而可溶性gp130的可抑制膜表面gp130与sIL-6R/IL-6结合，抑制IL-6的作用。IL-6与临床多种疾病的发生密切相关，尤其是自身免疫病。

4.IL-8

IL-8属于α类趋化因子，又称为趋化因子CXCL8。多种细胞如单核巨噬细胞，内皮细胞，成纤维细胞，表皮细胞等受到LPS、IL-1、TNF-α等刺激均可产生。主要生物学活性是趋化并激活中性粒细胞，促进中性粒细胞的溶酶体活化和吞噬作用。对嗜酸性粒细胞和T细胞也有一定的趋化作用。IL-8及相关趋化因子在炎症反应中起更直接的介导作用。IL-8受体有α（IL-8RA，又称CXCR1）和β（IL-8RB，又称CXCR2）两种，IL-8与这两种受体结合，对中性粒细胞起细胞趋化作用，实现其对炎症反应的调节。IL-8还有很强的促血管生成作用。

5.IL-10

IL-10是一种单链糖蛋白，主要由Th2细胞产生，但Th0细胞、Th1细胞、CD8 ⁺ T细胞、活化的B细胞、单核巨噬细胞、库普弗细胞、肝细胞、角化细胞等也可产生。IL-10主要生物学活性是起免疫抑制作用：①它能抑制Th1细胞产生细胞因子，如IL-2、IL-3、IFN-γ、TNF-β、GM-CSF等；②抑制巨噬细胞的抗原提呈功能及其释放炎症性细胞因子，如如 IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α、GM-CSF等；③抑制树突状细胞表达 MHC-Ⅱ类分子、ICAM-1及其他共刺激分子，从而阻碍其抗原提呈功能；④与IL-3、IL-4协同促进肥大细胞增殖。目前普遍认为，IL-10是一种重要的抗炎介质及免疫抑制因子，与炎症性疾病、自身免疫病及移植等多种的疾病密切相关。作为一种多功能的负性调节因子，IL-10水平的升高可能与组织损伤修复及病毒感染慢性化密切相关。

6.IL-12

IL-12又称自然杀伤细胞刺激因子（NK cell stimulating factor，NKSF）或细胞毒淋巴细胞成熟因子（cytotoxic lymphocyte maturation factor，CLMF）。IL-12主要由包括单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞在内的抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC）产生。其生物学活性：①促进T细胞及NK细胞增殖，诱导其释放IFN-γ、TNF-α、GM-CSF和IL-3等细胞因子；②增强特异性CTL及NK细胞的细胞毒效应；③促进Th0向Th1细胞分化，抑制Th2细胞发育；④通过促进IFN-γ的释放，减弱体液免疫应答，影响B细胞产生抗体类型，促进IgM转换为IgG2a，抑制IgE及IgG1的合成；⑤协同IL-3、GM-CSF促进造血干细胞和祖细胞的增殖等；⑥在体内具有抗血管形成的作用，有助于抑制肿瘤的生长和转移。

IL-12是一个70kD的异二聚体分子，由p35和p40两个亚单位构成。IL-12家族中其他成员，如IL-23、IL-27及IL-35，含有一个相同p40可溶性细胞因子受体亚单位和分子量不同的亚单位（IL-23p19、IL-27 p28及IL-35p35）。IL-12通过IL-12受体相结合而发挥作用。IL-12R由β1和β2链构成，其中p40与β2链结合后，介导p35与β1链相结合而发挥生物学作用。IL-12在诱导Th1细胞免疫应答中起着关键的作用，其在临床抗病毒感染、抗肿瘤及自身免疫病治疗中具有广阔的应用前景。

7.IL-17

IL-17是一个细胞因子家族，通常所说的IL-17是IL-17A。迄今为止，IL-17家族已有6个成员被发现：IL-17A（IL-17）、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E（亦命名为 IL-25）和IL-17F。不同成员间氨基酸序列的同源性为16%～50%不等，其中IL-17F与IL-17有较高的同源性（约50%），其编码基因定位于染色体的同一区段6p12。IL-17A在人鼠之间有很高的保守性（62%～88%）。IL-17A作为Th17细胞分泌的特征性细胞因子而备受关注。早期的观点认为，IL-17主要由活化的CD4 ⁺ T细胞释放；后来证实，胸腺细胞、上皮细胞、血管内皮细胞、NK细胞、γδT细胞及中性粒细胞等均可表达IL-17A。有趣的是，产生IL-17A细胞表面的CD44分子水平上升，而LECAM水平下降。提示，IL-17分泌与淋巴细胞归巢及记忆性T细胞形成有关。

IL-17家族成员以同源二聚体或异源二聚体的形式与其相应受体结合发挥作用。已知的受体有至少5个，即 IL-17R（IL-17RA 或 CD217）、IL-17RH1（IL-17RB 或 IL-25R）、IL-17RL（IL-17RC）、IL-17RD、IL-17RE等。目前研究比较透彻的是IL-17RA，其配体为IL-17A和IL-17F，表达IL-17RA细胞对IL-17A的反应强于其对IL-17F的反应。IL-17RA与IL-17RC在骨髓基质细胞、表皮细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞和树突状细胞中都有表达，而T细胞只表达IL-17RA，不表达IL-17RC。IL-17与其受体结合后胞内信号通路尚不明确。已有的研究资料表明，IL-17A、IL-17E及IL-17F是重要的促炎因子，且而IL-17B、IL-17C和IL-17D的功能还尚待研究。

有关IL-17在病毒感染性疾病发生过程中的作用研究相对较少。由于T细胞疱疹病毒表达一个IL-17的同源基因，IL-17被认为是病毒感染的一个致病因素。IL-17信号通路可调节宿主对单纯疱疹病毒产生免疫应答。然而，在泰勒氏鼠脑脊髓炎病毒（Theiler's murine encephalomyelitis virus，TMEV）感染导致脱髓鞘疾病的模型中发现，IL-17通过上调抗凋亡分子使感染的星形细胞难以凋亡，同时减弱CTL细胞毒作用，从而造成病毒持续感染。在某些病毒（如淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒）感染下，IL-17通过促成细胞因子风暴（cytokine storm）起到了事与愿违的致病作用。因此，IL-17参与抗病毒免疫应答，但作为炎症因子和免疫调节分子，其对机体造成影响取决于不同的疾病状态。

RORγτ是控制IL-17分化的关键转录因子。而且当免疫环境存在IL-12时，由Th0转化为Th1，而当免疫环境存在IL-23时，则从Th0转化为Th17。Th1细胞分泌的IFN-γ在促进Th1细胞分化的同时对Th17的分化有明显的抑制作用。Th2细胞也有类似的现象：其分泌的IL-4也明显抑制Th17的分化。

8.IL-18

IL-18最初名为干扰素γ诱生因子（interferon gamma inducing factor，IGIF）或IL-1γ，主要由活化的巨噬细胞及肝脏库普弗细胞产生。IL-18是一种强有力的免疫调节因子，在抗微生物、抗肿瘤，抗自身免疫病等方面发挥重要作用。其主要生物学功能是：①诱导Th1细胞及NK细胞产生IFN-γ；②促进T细胞增殖及Th1细胞的形成；③增强FasL介导的CTL及NK细胞的细胞毒效应；④与IL-12协同作用诱导NK细胞、巨噬细胞、CD8 ⁺ T、B细胞产生IFN-γ，二者联合作用是诱生IFN-γ最强的因子。在IFN-γ作用下，可诱导单个核细胞产生 IL-18结合蛋白（IL-18 binding protein，IL-18BP），IL-18BP 能够以高亲和力结合于IL-18并抑制IL-18的生物学活性，从而抑制IFN-γ的释放。IL-18-IFN-γ-IL-18BP构成一个负反馈的调控机制，调节Th1介导的免疫应答，控制机体的炎症反应及感染性疾病的转归。

（三）肿瘤坏死因子的免疫调节作用

肿瘤坏死因子（TNF）为多功能的细胞因子。TNF有α、β两种分子形式。TNF-α由细菌脂多糖活化的单核巨噬细胞产生，可引起肿瘤组织出血坏死，也称恶病质素（cachectin）；TNF-β由抗原或丝裂原刺激的淋巴细胞产生，具有肿瘤杀伤及免疫调节功能，又称淋巴毒素（lymphotoxin，LT）。尽管两型TNF有不同的细胞来源，DNA水平上也仅有28%的核苷酸序列同源，但两者结合于相同的膜受体，并且具有非常相似的生物学功能。人TNF-α、β的基因均位于第6号染色体。成熟α的分子量约17kD，而β略呈异质性，为20～25kD。TNF受体存在于几乎所有的有核细胞表面，存在于细胞上的TNF受体主要有两种：TNFRⅠ和TNFRⅡ，血清中存在的是可溶性的TNFR（sTNFRⅠ、sTNFRⅡ），它们的相互作用不仅对多种肿瘤细胞有细胞毒作用，还与炎症和发热反应、关节炎、败血症及多发性硬化等疾病有密切关系。

TNF的生物活性与IL-1十分相似，只是TNF的毒性较大，更易引起血管阻塞，抗肿瘤作用更强。低浓度的TNF-α主要在局部发挥作用，高浓度可以进入血流，引起全身性反应。其主要的生物学作用如下：①对多种肿瘤细胞均有杀伤或抑制作用，敏感性因肿瘤细胞类型而异；②对RNA病毒和DNA病毒均有抑制作用，且明显的种属特异性；③具有广泛的免疫调控作用，包括促进T/B细胞增殖、促进抗原提呈、促使骨髓释放中性粒细胞和巨噬细胞等；④促进中性粒细胞和单核细胞趋化及活化作用，诱发炎症及急性期反应。现已研制TNF-α的抗体和多种免疫拮抗剂，来中和病毒性感染等患者体内TNF-α，抑制TNF-α在组织内的超表达，已成为急慢性炎症性疾病的生物治疗手段之一。

三、固有免疫细胞的抗病毒机制

（一）单核巨噬细胞系统

单核巨噬细胞系统（mononuclear phagocyte system）包括血液中的单核细胞和组织中固定或游走的巨噬细胞，是一群具有吞噬杀伤作用的固有免疫细胞。外周血单个核细胞占白细胞总数1%～3%，它在血流中仅存留几小时至数十小时，然后黏附到毛细血管内皮，穿过内皮细胞接合处，移行至全身各组织并发育成熟为巨噬细胞。单核巨噬细胞在病毒感染过程中具有直接或间接的抗病毒作用，其可能的作用机制如下：

1.吞噬杀伤作用

巨噬细胞对大多数病毒有较强的吞噬杀伤能力。巨噬细胞在静息状态时活性较低，当病毒侵入机体时，多种因素可诱导巨噬细胞的活化。活化巨噬细胞在结构和功能发生明显变化，表现为代谢增快、吞噬能力增强、溶酶体酶增加等，并可释放抗病毒和细胞毒性的因子，如TNF-α、氧自由基等，对吞入的病毒和邻近的病毒感染靶细胞发挥吞噬杀伤作用。肝、脾等各种组织中的巨噬细胞以及血流中的单核细胞在病毒血症时均起着清除病毒的作用。

组织损伤和炎症可加速外周血单个核细胞向组织移行，单核巨噬细胞的活化并被调动到感染部位主要是适应性免疫应答协调的结果。参与此过程的细胞主要是CD4 ⁺ Th细胞亚群。当病毒抗原与已致敏的CD4 ⁺ T细胞再次接触后，CD4 ⁺ T细胞可释放多种细胞因子，其中巨噬细胞移动抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF）可抑制巨噬细胞的运动，使巨噬细胞停留聚集在感染部位；巨噬细胞趋化因子（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）可吸引巨噬细胞至感染部位；巨噬细胞活化因子（macrophage activating factor，MAF）和IFN-γ可使静息状态的巨噬细胞激活成为活化的巨噬细胞。此外，巨噬细胞表面的IgG Fc受体或C3b受体能与IgG抗体Fc段或补体片段C3b结合，从而增强对包被有抗体或补体片段的病毒颗粒或病毒感染细胞的吞噬杀伤作用，即所谓的调理吞噬作用。以上这些机制都有利于巨噬细胞发挥抗病毒作用。

2.抗原提呈作用

巨噬细胞作为一类重要的抗原提呈细胞，可加工提呈病毒抗原给T细胞，启动适应性免疫应答。巨噬细胞表达MHC-Ⅱ类分子，可将病毒抗原提呈给CD4 ⁺ T细胞，促进CD4 ⁺ Th的分化，并释放大量的细胞因子（IFN-γ、MIF、MCP-1及MAF等）反馈作用于巨噬细胞，促进巨噬细胞表达MHC-Ⅱ类分子而增强其抗原提呈能力。

3.免疫调节作用

激活的巨噬细胞能分泌多种生物活性物质如IL-12、TNF-α、IL-1β等细胞因子，可激活和促进淋巴细胞增殖、分化和成熟，发挥重要的免疫调节作用。

（二）NK细胞

自然杀伤细胞（natural killer cell，NK细胞）是一类重要的固有免疫细胞，NK细胞抗病毒效应发生于适应性免疫应答之前，甚至可以在病毒复制之前识别和杀伤病毒感染细胞，故在机体早期抗病毒中发挥重要作用。

1.NK细胞的亚群及分布

NK细胞是淋巴细胞一个亚群，但其不表达T细胞所特有的表型（TCRαβ、TCRγδ及 CD3）或B细胞表型（BCR 和 CD19）。人 NK 细胞表面标志为CD19 ^- CD3 ^- CD56 ⁺ CD16 ⁺ ，主要分布于外周血、淋巴结、骨髓、脾脏、肝脏、胸腺和肺组织中。人NK细胞占外周血淋巴细胞总数的5%～10%，根据细胞表面CD56分子表达的密度，人类NK细胞可分为CD56 ^bright 和CD56 ^dim 两大亚群。CD56 ^bright NK细胞亚群占外周血NK细胞的90%，为终末分化的NK细胞，高表达趋化因子CD62L、CCR7及CXCR4，提示该群细胞极易向次级淋巴组织及非淋巴组织聚集，发挥杀伤功能；CD56 ^dim NK细胞亚群占外周血NK细胞的10%，高表达趋化因子CXCR1、CX3CR1及ChemR23，以释放细胞因子为主，提示其参与免疫调节。小鼠NK细胞没有CD56同源分子的表达。小鼠NK细胞的标志是NK1.1、Ly49及DX5，某些品系的小鼠（如BABL/c鼠）无NK1.1的表达。中国科技大学田志刚课题组长期致力于研究NK细胞。他们与美国Yokoyama院士合作，发现一群肝脏特有的NK细胞，称之为肝脏驻留型自然杀伤细胞（liver-resident NK cell）。小鼠肝脏驻留型NK细胞的表面标志DX5 ^- CD49a ⁺ ，这群细胞与传统NK细胞的转录调控网络不同，表现出黏膜固有淋巴细胞（mucosal ILC1）的特征，且具备传统NK细胞不具备的免疫记忆功能。随后，其他课题组也先后报道驻留于不同组织NK细胞的表面分子有所不同。

2.NK细胞的来源及增殖、活化

NK细胞确切的来源还不十分清楚，一般认为由骨髓中的淋巴干细胞分化而来。尽管NK细胞在人类淋巴结中比例很低，但在淋巴结中可测到NK 前体细胞（CD34 ⁺ CD117 ⁺ CD161 ^- ）、不成熟 NK 细胞（CD127 ⁺ CD161 ⁺ CD94 ^- ）及成熟 NK细胞（CD56 ^bright CD16 ^- ），提示淋巴结可能是人类NK细胞发育成熟的场所。

IL-15在NK细胞发育分化过程中发挥重要作用，IL-15基因缺陷小鼠NK细胞数量和功能异常。TGF-β是NK增殖分化的负调控因子，TGF-β的缺失可导致NK细胞异常扩增。成熟NK细胞表面表达IL-2及IL-12的受体，在IL-2刺激下可发生增殖反应，IL-12活化NK细胞可产生IFN-γ。

3.识别“自己”和“非己”的机制

NK细胞的杀伤活性无需抗原诱导、无MHC限制，且杀伤靶细胞的作用出现早，故称为自然杀伤细胞。已知NK细胞缺乏抗原特异性受体，可以杀伤不同病毒感染的细胞，而对宿主正常自身组织细胞无细胞毒作用。它是如何识别病毒感染“非己”细胞和正常组织的“自己”细胞？目前的观点认为NK细胞表面具有两种功能相反的受体，两种受体可对其杀伤效应发挥正负调控作用：①杀伤细胞活化受体（KAR）：能广泛识别并结合病毒感染细胞和某些肿瘤细胞表面的糖类配体。其胞质内区可转导活化信号，使NK细胞活化产生杀伤作用。目前已知人的NK细胞活化受体有杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killer immunoglobulin-like receptor，LIRs）家族中 KIR2DL2、KIR2DL3，杀伤细胞凝集素样受体（killer lectin-like receptor，KLR）家族中的 CD94/NKG2C、NKG2D，天然细胞毒性受体（natural cytotoxicity receptor，NCR）家族中 NKp46/NCR ₁ 、NKp40及 NKp30等。②杀伤细胞抑制受体（KIR）：此类受体的胞膜外区能够识别表达于自身组织细胞表面的MHC-Ⅰ类分子（人HLA-C、B、A；小鼠H-2D），其胞质内区能介导抑制信号产生。目前已知人的NK细胞抑制受体有有LIRs受体家族中的KIR2DS2、KIR2DS3，KLR家族中的CD94/NKG2A、CD94/NKG2B，免疫球蛋白样转录体受体。

两种受体对NK细胞杀伤作用的调节机制：NK细胞活化受体与病毒感染细胞表面相应糖类配体结合，传递活化信号，产生杀伤作用；NK细胞抑制受体与正常组织细胞表面MHC-Ⅰ类分子结合，传递抑制信号并占主导作用，从而阻断杀伤信号的激活。正常自身组织细胞表面MHC-Ⅰ类分子表达正常，NK细胞抑制受体传递的抑制信号占主导地位，导致NK细胞不破坏自身组织细胞；病毒感染细胞表面MHC-Ⅰ类分子表达减少或缺失，影响了NK细胞表面抑制受体对相应配体的识别，使杀伤活化受体的作用占主导地位，NK细胞诱导病毒感染的细胞发生溶解破坏或发生凋亡。总之，NK细胞是通过检查“自身的缺席”而发挥识别“自己”和“非己”的作用，有别于细胞毒性T淋巴细胞（CTL），后者是通过寻找“异己”分子发挥特异性识别作用。

4.NK细胞抗病毒的效应机制

NK细胞在病毒感染的早期即适应性免疫应答尚未被激发前即可杀伤病毒感染细胞，不受病毒抗原或MHC限制。NK细胞抗病毒作用的效应机制可概括为：①病毒感染可降低感染细胞表面MHC-Ⅰ类分子表达，通过阻断抑制性受体的效应，促进NK细胞对感染细胞的杀伤效应；②NK细胞可合成并释放IFN-γ和TNF-α等抑制病毒复制的细胞因子；③病毒诱导的内源性IFN-γ可激活NK细胞，增强其杀细胞活性，而激活的NK细胞可产生Ⅱ型干扰素（IFN-γ），IFN-γ可上调病毒感染细胞表面表达MHC-Ⅰ类分子，NK细胞和IFN-γ呈正反馈调控，从而杀伤病毒感染的靶细胞；④体内产生抗病毒抗体后，NK细胞可通过抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibody dependent cellular cytotoxicity，ADCC）而杀伤病毒感染细胞。NK细胞杀伤病毒感染细胞的杀伤机制与CTL相似，如通过穿孔素/颗粒酶溶解细胞及导致细胞凋亡，通过Fas/FasL及TNF/TNF-R1凋亡途径诱导细胞凋亡。

新近，有学者发现人NK细胞中也有一群具有免疫记忆功能的NK细胞亚群（CD3 ^- CD56 ⁺ FcRg ^- ）。与传统NK细胞相比，它们可以释放更多的IFN-γ并具有更强的ADCC效应。已发现在多种病毒感染性疾病（如人巨细胞病毒、EB病毒及HBV等）患者的外周血中高表达。目前尚未知该免疫特征产生的机制及其调控环节，但毫无疑问NK细胞记忆功能提示它在机体抵御病毒等病原体感染过程中可扮演更为重要角色。

（三）NKT细胞

NK T（natural killer T）细胞是一群细胞表面既有 T 细胞抗原受体（T cell receptor，TCR）又有NK细胞受体的特殊T细胞亚群。Budd等在1987年首次报道了一群携带恒定的T细胞受体（TCRα）和NK细胞活化受体NKR-P1的特殊免疫细胞。现有的研究证明，与传统的 T 细胞一样，NK T 细胞（natural killer T cell，NKT cell）由 CD4 ^- CD8 ^- 胸腺祖 T 细胞发育而来，根据其表面CD4及CD8分子表达情况，发育成熟的NK T细胞可分为CD4 ^- CD8 ^- 细胞、CD4 ⁺ CD8 ^- 及CD4 ^- CD8 ⁺ 细胞三个亚群。NK T细胞表面TCR缺乏多样性，抗原识别谱窄，可识别不同靶细胞表面CD1分子提呈的共有脂类和糖脂类抗原，具有CD1d限制性，不受MHC限制。目前已经发现NK T细胞识别自身抗原时，几乎所有的抗原提呈细胞都是使用的CD1d分子，所提呈的抗原为一种糖脂类抗原——脑苷脂-α-半乳糖酰基鞘胺醇（α-galactosylceramide，α-Galcer）。多数病毒本身并不表达α-Galcer，NK T 细胞在抗病毒感染中的作用有赖于其与树突状细胞（dendritic cell，DC）间的相互作用。在感染发生时，首先DC经由Toll样受体被活化，其分泌的前炎症因子IL-12对NK T细胞的活化及随后的IFN-γ分泌至关重要。NK T细胞活化后快速分泌大量细胞因子如IL-4、IFN-γ、TNF-α等，IFN-γ可直接抑制病毒的复制，并可激活NK细胞及CD8 ⁺ CTL杀伤病毒感染的细胞；另一方面，NKT活化后通过上调CD40L表达，与DC表面CD40相互作用后，促进DC的活化并使之释放IL-12，IL-12进一步活化NKT，激发新一轮的IFN-γ分泌。鉴于NK T细胞在病原体感染时能快速反映，随后活化其他免疫细胞的特性，被看作固有免疫和适应性免疫之间的桥梁。

（四）γδT细胞

T细胞根据其表面抗原识别受体（TCR）不同可分为αβT细胞和γδT细胞两大类。我们通常所提及的T细胞为αβT细胞，约占外周血T细胞总数的90%，可进一步分为CD3 ⁺ CD4 ⁺ CD8 ^- 及CD3 ⁺ CD4 ^- CD8 ⁺ 两大类。γδT细胞是在1986年发现的一类特殊的T淋巴细胞，它在T细胞发育的早期即离开了胸腺，TCR基因重排有限，其TCR的多样性较TCRαβ T细胞少，识别抗原亦不同于TCRαβ。根据TCRγδ链的种类，目前主要分为两个亚群——Vδ2和Vδ1两个T淋巴细胞亚群，分别占人外周血γδT淋巴细胞的50%～90%和10%～50%。γδT细胞主要分布于皮肤和肠道、呼吸道及泌尿生殖道等黏膜和皮下组织，在健康人外周血中只占CD3 ⁺ T细胞的0.5%～1%，多数为CD4 ^- CD8 ^- 少数表达CD8 ⁺ 。γδT细胞所识别的抗原种类有限，常常是非MHC分子非限制性的，主要包括：①热休克蛋白（HSP）；②感染细胞表面CD1分子提呈的脂类抗原；③某些病毒蛋白或表达于感染细胞表面的病毒蛋白；④细菌裂解产物中的磷酸化抗原，如分枝杆菌的磷酸糖。目前，多数的证据表明，γδT细胞具有抗感染和抗肿瘤作用，通过释放穿孔素和颗粒酶B（granzyme B），可直接杀伤感染病毒或胞内菌的靶细胞、异常表达CD1分子的靶细胞及某些肿瘤细胞。活化的γδT细胞可释放多种细胞因子，如 IFN-γ、TNF-α、IL-4、IL-17、TGF-β等，参与多种慢性炎症性疾病、肿瘤的发生发展过程。

第二节　适应性免疫应答机制

适应性免疫是指抗原特异性T及B淋巴细胞接收抗原刺激后，经自身活化、增殖、分化为效应细胞，产生一系列生物学效应的全过程。根据参与免疫应答细胞种类及其机制的不同，可分为B细胞介导的体液免疫应答和T细胞介导的细胞免疫应答两种类型。体液免疫以产生抗体起作用，尤其是特异抗体的中和作用最为关键，但是抗体只能结合感染细胞外或细胞膜表面的相应抗原，要清除寄生在宿主细胞内的病毒，细胞免疫起着更为重要的作用。

一、病毒抗原的加工与提呈

病毒抗原的加工提呈是适应性免疫应答的启动及效应发挥的前提，尤其是T细胞介导的细胞免疫应答与抗原提呈途径密切相关。T细胞不能直接识别游离抗原，只能识别抗原提呈细胞加工处理过的MHC-分子-抗原肽复合物。尽管B细胞可直接识别某些病毒成分，但B细胞的活化和分化有赖于T细胞的辅助。因此，抗原有效提呈对机体启动适应性免疫防御机制十分重要。

MHC分子或称MHC抗原是表达于细胞表面的糖蛋白，除作为移植抗原外，还与抗原提呈及免疫应答的调控相关。根据分子结构不同分成三类：即Ⅰ类分子、Ⅱ类分子和Ⅲ类分子。人类的 MHC 分子称为人类白细胞抗原（human leucocyte antigen，HLA），亦分为 HLA-Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ三类分子。不同类型病毒抗原可通过MHC-Ⅰ类或Ⅱ类分子途径被加工和提呈给不同类型的T细胞识别，启动细胞免疫应答。

1.MHC-Ⅰ类分子途径

MHC-Ⅰ类分子几乎存在于所有体细胞表面，病毒感染宿主细胞后，其DNA可与宿主细胞基因组DNA整合，进而由宿主细胞表达相应产物，故病毒蛋白属内源性抗原。内源性病毒蛋白由蛋白酶体酶降解为8～12个氨基酸残基的抗原肽，具有免疫原性的抗原肽经抗原转运蛋白（TAP）转运至内质网，与内质网里的MHC-Ⅰ类分子形成稳定的抗原肽-MHC-Ⅰ类分子复合体。该复合体经高尔基体转运至细胞表面，被CD8 ⁺ T细胞的TCR识别，活化的CD8 ⁺ CTL继而对病毒感染的细胞发挥杀伤效应（图3-10-3）。

2.MHC-Ⅱ类分子途径

MHC-Ⅱ类分子主要分布在活化的T细胞、树突状细胞、巨噬细胞及B细胞等专职性的抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC）膜表面，并结合这些专职性抗原提呈细胞摄取加工处理的外源性抗原片段。细胞外病毒可被吞噬细胞吞饮，而表达于细胞表面的病毒蛋白可被内吞，二者在溶酶体酶酸性囊泡中水解为15～20个氨基酸残基的肽段，在内质网内合成的MHC-Ⅱ类分子经高尔基体转移至溶酶体内后，再与抗原肽结合而形成MHC-Ⅱ类分子-抗原肽复合体转移至细胞表面，被CD4 ⁺ T细胞的TCR识别（图3-10-3）。CD4 ⁺ T细胞所识别的抗原肽-MHC-复合体不仅限于上述专职性的抗原提呈细胞。某些细胞在细胞因子（如干扰素）的诱导下MHC-Ⅱ类抗原的表达上调，亦能将抗原提呈给CD4 ⁺ T细胞，这类细胞称为非专职性APC。活化的CD4 ⁺ Th通过释放大量的细胞因子调节并活化CTL继而发挥抗病毒作用。

在病毒感染中两种提呈方式并非截然分离，可出现交叉提呈的方式。病毒必须在活细胞中增殖，故病毒在感染过程中，主要以MHC-Ⅰ类分子途径提呈抗原，诱生CD8 ⁺ CTL活化为主的细胞免疫应答。此外，感染细胞释放的病毒颗粒或病毒抗原可经MHC-Ⅱ类分子途径提呈抗原，激活CD4 ⁺ Th细胞介导的免疫应答。应用灭活疫苗或纯化的病毒抗原进行免疫时，因缺乏复制性活病毒，完全以外源性抗原形式被提呈，故仅诱导CD4 ⁺ Th活化和抗体产生，一般缺乏CD8 ⁺ CTL介导的细胞免疫效应。

二、体液免疫应答的作用

一般认为病毒基因编码的所有蛋白均可诱导抗体产生，但只有针对表达于病毒或受染细胞表面糖蛋白的抗体才具有控制病毒感染的作用，这类与病毒结合后能消除病毒感染能力的抗体称为中和抗体（neutralizing antibody）。病毒在细胞内复制的特点决定体液免疫在抗病毒感染中作用有限，且病毒感染诱生的不同类型抗体的作用机制亦不尽相同，其主要机制如下：

1.中和作用

病毒表面抗原刺激机体产生特异性中和抗体，能与相应病毒结合，阻止病毒吸附于易感细胞，或穿入细胞内，抑制病毒血症，防止病毒向附近组织或全身扩散，并对预防病毒再次感染有重要作用。中和抗体的主要作用对象是游离于细胞外的病毒，后者仅见于感染早期尚未进入细胞的病毒，或因感染细胞裂解或以芽生的方式释放至细胞外的病毒。发挥中和作用抗体的类型包括IgA、IgG和IgM。其中分泌型抗体IgA（secretory immunoglobulin A，sIgA）存在于黏膜局部，可阻止病毒吸附于呼吸道或消化道黏膜细胞。血清内特异性IgG和IgM抗体可与病毒结合发挥清除病毒的作用。一旦病毒进入细胞并进行复制，中和抗体则无法发挥作用，不能单独清除已感染的细胞。

2.调理作用

调理作用（opsonization）是指抗体与病毒抗原形成复合物，通过抗体分子的Fc端与吞噬细胞的Fc受体结合，而促进吞噬细胞对病毒的吞噬和清除。具有调理作用的抗体主要是血清中IgM及IgG。此外，一些补体的裂解片段亦具有调理作用。

3.激活补体作用

抗体与病毒抗原形成复合物可通过激活补体经典途径发挥抗病毒作用，主要作用机制如下：①激活补体后形成攻膜复合物（membrane attack complex，MAC）可直接裂解有包膜的病毒；②激活补体过程中所产生的补体片段如C3a、C5a等具有趋化功能，趋化吞噬细胞抵达感染局部；③激活补体过程中所产生的补体片段如C3b、C4b结合病毒颗粒上，通过其与吞噬细胞的C3b、iC3b、C4b受体的结合，可促进吞噬细胞对病毒的吞噬和清除，所谓补体介导的调理作用；④抗体在补体的共同作用下可裂解病毒感染的细胞，该作用只有在细胞表面病毒抗原密度到达5×10 ⁶ 时才能奏效。IgM激活补体能力最强，其次是IgG1和IgG3，IgG2激活作用较弱；IgG4及IgA的凝聚物可通过旁路途径激活补体。

4.抗体依赖细胞介导的细胞毒作用

抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibody dependent cellular cytotoxicity，ADCC）是指抗体与感染细胞表面的病毒抗原结合，通过抗体分子的Fc端与NK细胞、巨噬细胞表面的Fc受体结合，从而增强了杀伤细胞对病毒感染细胞的细胞毒效应。ADCC的杀伤活性在细胞表面病毒抗原密度到达1×10 ³ 时即可发挥作用。介导ADCC作用的抗体主要是IgG型，效应细胞表面的Fc受体主要为FcγR。

三、细胞免疫应答的作用

虽然局部和全身的抗体可阻止溶细胞病毒从被其杀伤的宿主细胞中释放出来后的扩散，但是仅靠抗体不足以对付从细胞中发芽出来的感染性颗粒，这些颗粒可能不与抗体接触就蔓延到邻近的细胞。此外，病毒是专性胞内寄生的病原体。因此，细胞免疫在清除病毒感染细胞中起着决定性作用。

（一）CD8 ⁺ Tc细胞的作用

细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL，Tc）的杀伤性作用具有病毒特异性，一般出现于病毒感染后7天左右。由于病毒在细胞内复制的早期即可表达病毒抗原，CTL可在病毒尚未装配成完整的感染性颗粒之前发挥识别杀伤靶细胞的作用。CTL主要作用于病毒复制部位，清除病毒感染细胞和抑制细胞内病毒复制，在病毒感染的恢复中起重要作用。

CTL对病毒感染细胞的特异性杀伤作用须与靶细胞接触，对旁邻细胞无损害，并可连续杀伤多个靶细胞。病毒抗原经由MHC-Ⅰ类分子提呈途径提呈给抗原特异性CD8 ⁺ CTL识别并活化CTL。CD8 ⁺ CTL的充分活化及分化成熟还需CD4 ⁺ Th细胞释放的细胞因子和细胞表面协同刺激分子的相互作用。CTL杀伤效应具有抗原特异性及MHC-Ⅰ类分子限制性。过继转移实验为MHC限制的病毒特异的CTL的保护作用提供了重要证据。例如淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（LCMV）感染时，具有有效免疫功能的动物产生强烈的特异CTL应答，导致病毒的清除。不产生CTL应答的小鼠，例如子宫内或新生期感染者，在病毒接种后发生产出性感染，病毒持续存在于实验动物的一生。然而，过继转移MHC限制的LCMV特异的CTL产生了有效的免疫重构并将病毒从动物体内清除掉。在人的过继转移实验中，转移CMV特异的CTL和不发生CMV肺炎相关联。

与NK细胞杀伤效应机制相似，CTL主要通过以下几种方式杀伤病毒感染的靶细胞：①活化的CTL向靶细胞释放穿孔素和颗粒酶。穿孔素与颗粒酶的联合作用在诱导靶细胞的凋亡中发挥协同作用，穿孔素在靶细胞膜上构筑孔道，有利于颗粒酶进入靶细胞并重新分布，聚集在裂解的靶细胞部位。颗粒酶B亦可通过受体介导的胞吞作用进入细胞，激发病毒感染细胞凋亡。颗粒酶B（granzyme B，GraB）是诱发细胞凋亡活力最强的酶，其主要是通过诱导caspase 10和caspase 8是诱发细胞凋亡。②活化CTL高表达Fas，与靶细胞膜表面Fas分子相互作用，经Fas/FasL途径启动死亡信号而活化凋亡途径。此外，CTL还可分泌一系列的细胞因子，如TNF-α、IFN-γ等，直接杀伤病毒感染细胞并阻止病毒复制，这些细胞因子还可募集并活化其他类型的免疫细胞，起着免疫调节的效应。

CTL在体内的抗病毒作用机制可通过以下实验方案加以验证：①将特异性CTL细胞亚群或CTL克隆过继转移到感染的动物，观察病毒的清除；②注射特异性单克隆抗体以去除动物体内CD8 ⁺ 或CD4 ⁺ T细胞，可观察到病毒感染加剧；如过继转移CD8 ⁺ T细胞或CD4 ⁺ T细胞给上述动物，可以控制病毒感染。此外，目前已有相应基因小鼠用于阐明免疫系统中抗病毒免疫机制的多重性。

（二）CD4 ⁺ Th细胞的作用

多数CD4 ⁺ T细胞为辅助性T细胞（helper T cell，Th），其TCR特异性识别并结合抗原提呈细胞表面的MHC-Ⅱ类分子-抗原肽，在特定细胞因子的诱导下，由成熟未致敏的Th0细胞分化为Th1、Th2、Th9、Th17、Th22、Treg及Tfh等不同细胞亚群。这些不同亚群 CD4 ⁺ Th通过释放不同的细胞因子，在机体内发挥不同的效应功能（图3-10-4）。其中与病毒感染性密切相关的亚群主要有Th1、Th2、Th17及Treg等。

1.Th1/Th2细胞平衡

Th1型细胞可分泌IL-2、IFN-γ和TNF-α等细胞因子，主要与细胞免疫应答的激发相关，如参与巨噬细胞的募集和活化，促进CTL增殖、分化，辅助IgG 2a亚型抗体的产生；而Th2型细胞分泌IL-4、IL-5和IL-10等细胞因子，与激活B细胞和体液免疫有关。生理条件下，机体的Th1与Th2细胞处于相对平衡状态，一旦平衡失调则发生疾病。Th1与Th2细胞的特征及其介导的生理和病理效应见表3-10-2。

2.Treg细胞负调控作用

调节性 T 细胞（regulatory T cell，Treg细胞）是一个广义的概念，指的是一类具有负调节作用的T细胞亚群。调节性T细胞以免疫负向调节的方式来抑制着自身反应性T细胞的作用，对多种刺激呈低反应状态，并能抑制CD4 ⁺ 和CD8 ⁺ T细胞的活化、增殖及其细胞因子的分泌。调节性T细胞种类繁多，根据其来源及作用特征可分为：①自然调节 T 细胞（natural regulatory T cell，nTreg）：直接从胸腺分化而来，占外周血 CD4 ⁺ 细胞的5%～10%；②适应性调节性 T 细胞（inducible regulatory T cell，iTreg）或称为诱导性调节性T细胞。由初始CD4 ⁺ T细胞在抗原和特定的细胞因子诱导产生，如分泌的转化生长因子β（TGF-β）为主的Th3及分泌IL-10为主的Tr1；③新近发现，CD8 ⁺ T细胞也存在一群具有抑制CD4 ⁺ 效应T细胞作用的调节性T细胞（如CD3 ⁺ CD8 ⁺ CD2 ^- CD25 ⁺ Treg）。尽管Treg的免疫抑制作用已十分肯定，但有关这些不同类型Treg特异性表面分子标志、诱生分化过程及其与免疫系统其他细胞及分子间的作用机制等尚未完全阐明。

具有免疫抑制效应的Tregs表达的标志性分子有多种，但其多数表面标志均为非特异性，如 CD25、GITR（肿瘤坏死因子受体）、CTLA4（细胞毒性 T 淋巴细胞相关抗原4）、CCR4、CCR7及CD127等。通常情况下，小鼠Treg的表面标志为CD3 ⁺ CD4 ⁺ CD25 ⁺ Foxp3 ^high ；人Treg的表面标志为CD3 ⁺ CD4 ⁺ CD25 ⁺ CD127 ^low/- 。

3.Th17亚群的炎症效应

Th17细胞是一类分泌IL-17A、IL-17F、IL-21及IL-22等细胞因子的辅助性T细胞亚群。Th17的主要功能是通过IL-17A及其受体发挥作用。此外，Th17细胞还可分泌趋化因子CCL20，其受体为CCR6，多表达于树突状细胞及单核巨噬细胞等，在炎症发生时介导这些细胞的迁移并参与B细胞的成熟及活化。除了Th17外，NK细胞、NK T细胞、γδT细胞等固有免疫细胞也具有释放IL-17A的作用。IL-22属于IL-10细胞因子家族成员。IL-22不仅可以由Th17细胞分泌，也可以由Th22、自然杀伤细胞22（NK22）等其他细胞产生，参与保护和修复组织损伤以及急性期炎症反应，并在黏膜固有免疫中起重要作用。

RORγt是Th17细胞形成的标志性转录因子。在TGF-β以及IL-6的共同作用下，人类Th0细胞分化为能分泌IL-17A、IL-17F的Th17细胞，而IL-23可促进Th17细胞并诱导其释放IL-22。RORγt是类固醇核受体家族的一员，它具有三个结构域：一个保守的DNA结合结构域（带有两个与DNA结合的锌指结构位点）、一个保守的配体结合结构域（带有一个C端AF2结构，用于招募辅助受体）、一个连接上述两个结构域的中间结构。RORγt与其配体结合之后，靶向与DNA结合，同时招募辅助受体与组蛋白乙酰化酶与甲基化酶，最终刺激IL-17A基因的表达。RORγt是促进Th17细胞分化增殖的关键性转录因子，且RORγt的表达、稳定性及其活性的动态调节决定了Th17的功能发挥。

Th17与多种自身免疫病的发生发展存在密切的关系，如类风湿关节炎、多发性硬化、炎性肠病及银屑病等。已有文献报道，在这些自身免疫病的发病期可在血清中测到IL-17A水平的上升，同时在炎症局部病灶也测到Th17细胞的浸润。这些证据支持Th17细胞与自身免疫病组织炎症发生密切相关。然而，Th17细胞最初的功能并非诱导自身免疫病，而是参与Th1及Th2细胞无法抵御的某些特定病原体的清除过程，如大肠埃希菌、沙门菌、肺炎克雷伯菌、百日咳杆菌等细菌及新型隐球菌、白念珠菌等真菌感染均引发机体产生强烈的Th17的应答。近年来，越来越多的研究发现病毒也可以诱导Th17细胞的应答。在HBV慢性感染患者及HCV急性感染患者血清中均可观察到IL-17水平的升高，可能与乙型肝炎的慢性化和丙型肝炎急性肝损伤相关。在HIV感染的早期亦可测到产生IL-17的CD4 ⁺ T细胞，但在慢性感染患者体内未测及Th17细胞。Th17细胞对病毒感染性疾病的具体作用机制尚不明确。

CD4 ⁺ T细胞除了上述亚群外，还有Th9、Th22、Tfh等不同亚群。如上所述，不同细胞因子及转录因子在不同亚群CD4 ⁺ 分化过程中起着至关重要的作用，如IL-12/IFN-γ与转录因子T-bet在Th1细胞分化中起重要的调控作用，这些分化的Th细胞亚群具有不可逆性。新近，越来越多的数据支持不同GATA-3与Th2分化密切相关，TGF-β与foxp3调控Treg细胞的分化，而IL-6/TGF-β与转录因子RORγt促进Th17细胞分化。既往的观点认Th细胞亚群间可相互转化，具有一定的可塑性。2015年，耶鲁大学的Richard A.Flavell课题组在 Nature 杂志发表论文提出，Th17细胞在一定条件下可被诱导分化为Treg（主要是Tr1）。在EAE模型中发现，介导局部炎症发生的Th17细胞可能是一种同时具有释放IL-17A和IFN-γ的双阳性细胞。此外，近年发现一些CD4 ⁺ T细胞也具有杀伤病毒感染细胞的活性。在麻疹病毒感染中，细胞毒性CD4 ⁺ T细胞可识别表达MHC-Ⅱ类分子的病毒感染的靶细胞。这些研究使得原有的Th细胞亚群的分类方法及其功能变得更加错综复杂。然而，这也给我们提出新的命题，Th细胞亚群的分化调控及其作用机制尚有很多未知的内容，期待着我们去深入探讨。

（三）记忆性T细胞及长效的免疫保护

1.记忆性T细胞的来源、分类及功能

免疫记忆是机体免疫系统功能的重要特征。在抗原诱导适应性免疫应答的后期，多数的效应细胞发生死亡，少数免疫细胞分化为记忆性T细胞（memory T cell，Tm）、记忆性 B 细胞（memory B cell，Bm）等。记忆性 T 细胞在体内存活时间可长达数年，甚至终身存在。在机体遭遇相同抗原时，引发机体产生快速而强烈的免疫应答。人的记忆性B细胞主要的表面标志为CD27 ⁺ IgD ^+/- ，分布于脾脏滤泡、淋巴结、派尔集合淋巴结等外周免疫组织中。Bm表达高亲和力的抗原识别受体，在抗原再次刺激后，能迅速分化为浆细胞，分泌IgG、IgM、IgA等五类免疫球蛋白。

初始、效应及记忆性T细胞主要的表面标志见表3-10-3，其在人中央型及效应型记忆性T细胞表达水平见图3-10-5。

2.记忆性T细胞形成及维持的影响因素

记忆性T细胞在机体的免疫系统抵抗相同病原微生物的入侵、抗肿瘤免疫效应及慢性移植排斥反应的发生等过程都发挥极其重要的作用。然而，关于记忆性T细胞形成、生存及维持还存有许多疑问，多数的理论尚处于假说阶段。

第三节　宿主抗病毒免疫应答规律及时相变化

宿主抗病毒感染的免疫应答类型与病毒在体内扩散方式密切相关。经血扩散的病毒感染（如脊髓灰质炎病毒等肠道病毒），宿主抗病毒免疫应答以体液免疫为主；而经细胞-细胞间扩散的病毒感染（如疱疹类病毒和致癌性病毒等），则以细胞免疫为主；局部病毒感染（如流感病毒）则以局部产生的特异性sIgA抗体起主要抵御作用；经血播散的全身性病毒感染可激发特异性体液和细胞免疫，且抗病毒免疫力持久。此外，同一病毒感染不同动物，或用不同途径感染同一动物，其免疫应答类型也不尽相同。如对那些短潜伏期的病毒感染，病毒感染的器官常就是其进入的门户，并不涉及经由体内通道的中间阶段，时间太短以致无法依靠初次免疫应答来清除病毒。此时，在所有的抗感染效应机制中，干扰素的快速产生是抗病毒感染的最主要机制。

不同抗病毒免疫应答效应机制的作用时相见图3-10-6。

第四节　病毒的免疫逃逸机制

一般来说，病毒的免疫逃逸与病毒本身的特性、宿主的遗传特性以及宿主对病毒的免疫性有关。在病原方面，病毒的若干特性有助于其免疫逃逸，缺乏免疫原性的病毒不能刺激宿主产生免疫应答，因而有些病毒尽管感染剂量很高仍不能诱生抗体；某些病毒基因与宿主染色体整合而免受免疫排斥，随宿主细胞遗传物质的复制而增殖。在受感染的机体方面，宿主的遗传特性对抗病毒免疫力的影响表现于某些病毒感染的特殊人群分布特征。从分子水平上看，免疫应答过程中所必需的MHC分子、黏附分子、细胞因子、膜受体以及各种效应分子的任何缺陷均可能导致病毒的免疫逃逸现象。病毒的免疫逃逸机制十分复杂，各种病毒的特性不同，其免疫逃逸机制也不尽相同。

一、病毒在免疫应答启动阶段的干扰作用

在病毒诱导宿主产生免疫应答的启动阶段，病毒可以通过改变自身抗原性躲避免疫系统的识别和攻击，也可在抗原提呈和T细胞识别阶段干扰免疫应答的诱导过程。

（一）病毒抗原的变异

在与免疫系统的持续斗争过程中，病毒不断地改变其表面抗原结构，以逃逸宿主免疫系统的攻击。病毒抗原存在两种改变的形式，分别称为“漂移”和“转换”。以流感病毒为例，流感病毒表面含有血凝素和神经氨酸酶两种主要抗原。病毒基因组的点突变导致血凝素的微小变化称为抗原漂移；病毒通过其他动物宿主的不同病毒储库产生大批的遗传物质对换，从而导致病毒抗原性的明显变化称为抗原转换。流感病毒在感染前通过血凝素黏附到宿主细胞，后者使新形成的病毒从被感染的细胞表面唾液酸中释放。机体可产生针对血凝素的保护性免疫，当血凝素的改变足以使先前建立的免疫失效时，便暴发了流感的流行。

（二）病毒基因的整合及限制性表达

有些病毒能将DNA整合于宿主细胞DNA中，而逃逸宿主免疫系统的识别和攻击。如某些逆转录病毒可以在逆转录酶的作用下合成中间DNA，后者以一定的方式整合入宿主细胞染色体DNA中，使得受感染细胞不表达或少表达病毒结构蛋白，导致宿主长期呈“无抗原”状态，不启动免疫应答。几乎所有的病毒都不同程度地利用限制性表达方式来躲避宿主免疫系统的监视，疱疹病毒和一些逆转录病毒表现尤为突出。例如，一旦单纯疱疹病毒在神经元内潜伏下来，病毒基因组的所有基因除一种以外全部停止转录，使得被感染神经元内几乎没有任何病毒痕迹。

（三）病毒潜伏于免疫豁免区

宿主体内少数的组织和器官是免疫细胞不易接近的部位，享有免疫豁免区的特权。某些病毒潜伏于免疫豁免区，在不引起局部炎症的情况下可以暂时避开免疫系统的监视。如中枢神经系统（CNS）的血-脑脊液屏障限制了淋巴细胞进入CNS，因此不易被T淋巴细胞识别，所以，CNS是多种病毒（如麻疹病毒、单纯疱疹病毒、水痘-带状疱疹病毒）长期慢性感染和潜伏的器官。另外，许多病毒能够在肾脏中长期存在，如人多瘤病毒（human polyoma virus，BKV）以及人巨细胞病毒（human cytomegalovirus，HCMV）等。虽然人体内并不存在血-肾屏障，大量淋巴细胞经肾脏内经过，但是由于基底膜使受感染基底细胞与宿主免疫细胞无法直接接触，免疫细胞无法及时清除病毒。类似的隔离作用在其他分泌腺中也存在。

（四）病毒产生拮抗性的T细胞决定簇

研究发现，HBV慢性感染患者分离出的病毒表位可发生变异，这种变异的表位能够作为TCR的拮抗剂抑制CTL的抗病毒作用。那些供MHC或者TCR识别的决定性残基被修饰的突变可能作为激动剂诱导长久、深度的T细胞无能状态。这些情形都可以导致持续感染，其机制是因病毒的突变导致MHC-多肽-TCR作用的亲和力发生改变，抑制了特异性淋巴细胞的活化。

（五）病毒干扰宿主细胞加工提呈抗原

宿主细胞加工提呈病毒抗原是适应性免疫应答（尤其细胞免疫应答）启动和效应发挥的前提。抗原的加工提呈基本过程是：抗原分子经加工处理并降解为多肽片段后与MHC分子形成抗原肽-MHC-分子复合体，再转移至抗原提呈细胞表面以供TCR识别，在协同刺激分子共同作用下激活T细胞。不同类型病毒可通过不同手段和策略干扰宿主细胞的抗原提呈过程，使病毒感染细胞表面缺少让CTL识别的靶子，不能诱导淋巴细胞的活化和效应发挥。

二、病毒对免疫效应机制的干扰作用

尽管病毒抗原可能诱发宿主的免疫应答，病毒还可以通过不同机制对抗或破坏宿主抗病毒的免疫效应。

（一）病毒逃逸补体的作用

某些病毒具有天然抵抗补体的裂解作用，或通过模拟补体调控蛋白的结构与功能，以封闭和阻断补体活化反应中的关键环节。如牛痘病毒可产生丰富的在结构上与C4b结合蛋白（一种抑制C3转化酶形成的补体灭活物质）相关的产物，阻遏补体的经典激活途径及其介导的炎症应答和杀病毒作用。Ⅰ型单纯疱疹病毒（herpes simplex virus，HSV）通过产生C3结合分子促进补体替代激活途径中的C3转化酶的衰变而阻止补体的级联反应。另有些病毒利用补体受体进入细胞，如EB病毒（EBV）通过结合到CR2表面受体感染B细胞。此外，尚发现，以抗体和补体包被的HIV比不经调理的病毒具有更强的毒力。

（二）病毒逃逸NK细胞的作用

NK细胞为固有免疫系统重要组成，能够在病毒感染早期非特异性地杀伤病毒感染靶细胞。正常情况下，NK细胞表面抑制性受体与自身MHC-产物相互作用产生抑制信号，防止NK细胞杀伤自身细胞，而“选择性”杀伤MHC-Ⅰ类分子表达下调的病毒感染细胞。人巨细胞病毒（HCMV）编码的UL18基因产物与MHC-Ⅰ类分子同源，可结合NK细胞抑制性受体，抑制NK细胞对其感染的细胞发挥杀伤作用。故表达UL18蛋白MCMV的病毒的毒力较强，而不表达UL18的突变株易被NK细胞清除。

（三）病毒干扰细胞因子的功能

细胞因子（cytokine，CK）是免疫细胞及某些非免疫系统细胞合成、分泌的一类蛋白质或小分子多肽，可调节免疫应答及炎症反应，在抗病毒免疫中发挥重要的调控作用。病毒可通过编码细胞因子类似物、细胞因子受体类似物或编码细胞因子拮抗性蛋白等途径抵抗细胞因子的抗病毒作用。已知干扰素及其介导信号通路在宿主抗病毒免疫中十分重要，许多病毒正是通过破坏此通路来逃避固有免疫系统的攻击。如腺病毒至少表达4种可拮抗IFN活性的蛋白，导致干扰素应答基因封闭，对干扰素反应性下降。痘病毒家族可编码可溶性细胞因子受体，从而阻断相应细胞因子活性。趋化因子（chemokine）是一组由免疫细胞分泌的多肽，能趋化免疫效应细胞抵达病毒感染的局部，并调控免疫应答。某些病毒可编码趋化因子样或趋化因子受体样分子，从而干扰趋化因子对免疫效应细胞的趋化及调动作用，介导病毒的免疫逃逸。

（四）病毒诱导树突状细胞的功能失活

树突状细胞（dendritic cell，DC）作为专职抗原提呈细胞在免疫应答产生和维持中发挥着关键性作用。外周组织中不成熟DC可摄取和处理抗原，随后发生迁移并逐渐分化成熟；成熟DC的抗原处理能力减弱而表达MHC和协同刺激分子（如CD80、CD86、CD40等）的能力增强；迁移到淋巴结的DC将抗原提呈给T细胞，诱导细胞免疫应答。DC在病毒感染后早期识别病毒蛋白即可有效诱导针对病毒蛋白的CTL应答。目前已发现，多种病毒能通过不同的作用机制导致树突状细胞抗原提呈及激活免疫应答的能力减弱。如感染MCMV的DC表面MHC和协同刺激分子表达减少，对成熟刺激信号无反应，且失去了分泌IL-12和IL-2的能力，不能诱导有效的T细胞应答。HCMV同样可诱导DC功能失活，感染HCMV的晚期细胞分泌可溶性细胞因子TGF-β等，抑制DC的成熟等。新近研究发现，一些病毒还能通过上调树突状细胞表达负性协同刺激分子（如PD-L1等），诱导耐受型树突状细胞细胞群的产生。

此外，有些病毒可直接影响CTL的杀伤效应，如β型副流感病毒通过下调颗粒酶B的表达强烈抑制CTL。

三、病毒诱导机体产生免疫抑制状态

近年研究发现，许多病毒感染可导致机体免疫应答能力下降或暂时性免疫抑制。病毒对宿主免疫系统的直接侵犯而使免疫系统功能受损是部分病毒逃脱免疫攻击、发生持续感染的重要机制。

（一）病毒直接感染并破坏宿主免疫细胞

某些病毒可直接感染淋巴细胞或巨噬细胞，如HIV或诱导细胞转化成肿瘤细胞的病毒（如EBV、人类嗜T淋巴细胞病毒-1）等。当病毒感染处于潜伏期，这些病毒以非感染形式长期于免疫细胞内，一旦病毒所潜藏的细胞被激活，病毒也可能被激活而产生感染性病毒颗粒而导致免疫细胞的死亡。这种免疫抑制效应往往使病毒性疾病加重、持续并使疾病进程复杂化。如麻疹患儿对结核菌素皮肤试验反应低下，或由阳性转为阴性，其可能原因是麻疹病毒侵犯巨噬细胞和T、B细胞所致。再如，HIV感染巨噬细胞和CD4 ⁺ T细胞，早期表现为潜伏感染，随着病程推移，CD4 ⁺ T细胞数量大量减少，细胞免疫功能明显低下，最终发生获得性免疫缺陷综合征（AIDS）。

（二）病毒诱导抑制性细胞因子的产生

病毒胞内寄生的特性决定机体抵御病毒感染的有效机制是细胞免疫应答。因此，能够促进Th1细胞分化及CTL活化的细胞因子具有抗病毒效应，如IL-2、IL-12、IFN-γ等。反之，抑制Th1分化的细胞因子则具有抑制细胞免疫的作用，如IL-4、IL-10、TGF-β等。已发现，有些病毒具有上调抑制性细胞因子表达的作用。如EB病毒能产生一种与人类IL-10具有84%同源性的产物（vIL-10），后者不仅能下调TAP及抗原肽-MHC-Ⅱ类分子的输送，抑制病毒抗原的有效提呈，还能抑制单核巨噬细胞分泌IL-12，从而抑制Th1细胞的分化及IL-2、IFN-γ的分泌，CTL不能增殖及分化为效应细胞，从而抑制机体产生有效的免疫应答。

（三）病毒诱导抑制性免疫细胞的产生及分化

1.调节性T细胞

已有大量的研究资料显示Treg与病毒感染性疾病密切相关，尤其是CD4 ⁺ CD25 ⁺ Treg亚群在病毒感染中的作用研究较多，但目前尚无法得出肯定的结论。一些研究资料表明，CD4 ⁺ CD25 ⁺ Treg可抑制机体抗病毒的免疫效应。如在单纯疱疹病毒感染之前将CD4 ⁺ CD25 ⁺ Treg去除，针对HSV的特异性细胞免疫应答可提高2～3倍，而过继转移CD4 ⁺ CD25 ⁺ Treg则抑制CD8 ⁺ T细胞的抗病毒效应。另一些研究者提出CD4 ⁺ CD25 ⁺ Treg免疫抑制效应可能是某些病毒持续性感染和疾病的慢性化的重要机制。CD4 ⁺ CD25 ⁺ Treg的存在使得机体无法充分抵抗病毒，导致慢性感染。如在HIV、CMV、HCV等病毒的慢性感染中，均证实慢性感染者外周CD4 ⁺ CD25 ⁺ Treg数量明显高于健康者及急性感染者。还有一些学者提出，Treg的出现可能是机体控制过度炎症反应及避免宿主细胞过度受到免疫攻击的“保护性”反馈机制。尽管Treg在病毒感染性疾病中的作用还存在一些纷争，但深入研究其具体的作用机制，必将为临床制定有效的抗病毒治疗方案提供重要的思路和线索。

2.骨髓来源的抑制性细胞

尽管骨髓来源的抑制性细胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）发现至今已有20余年，但由于其来源较复杂且缺乏特征性的表面标志，其作用机制并不十分明确。近年来，有关MDSC在病毒感染性疾病中负调控作用的报道逐渐增多。2012年，Tacke报道了在慢性HCV感染的PBMC中测到表型为CD14 ⁺ CD11b ^+/low HLADR ^-/low 的MDSC，CD33 ⁺ 单个核细胞经与HCV感染的肝细胞共培养后可转变为该表型的MDSC，而抑制MDSC释放活性氧（ROS）可逆转MDSC对T细胞的抑制作用。由此推测，MDSC的存在可能是HCV持续感染和慢性化的因素之一。

四、免疫检查点分子介导的免疫逃逸机制

目前已发现的免疫检查点抑制性分子主要包括程序性死亡分子1（programmed death factor 1，PD-1）、细胞毒性 T 淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4，CTLA4）、淋巴细胞活化基因3（lymphocyte activation gene 3，LAG-3）、B 和 T 细胞衰减器（B and T cell attenuator，BTLA）及 T 细胞免疫球蛋白黏蛋白3（T cell immunoglobulin domain and mucin-3，Tim-3）等，这些“检验点”分子CD编号、配体、可能表达的细胞类型及主要的作用机制见表3-10-4。

（一）PD-L1/PD-L2-PD-1抑制性途径

PD-1是免疫球蛋白超家族CD28家族成员，为50～55kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白，属于免疫球蛋白超家族成员。由类似IgG V区、跨膜区及胞内区组成。IgG V结构区是从质膜中分离的20个氨基酸区域，与CTLA4、CD28及其他共刺激因子具有22%～33%的同源性；胞内区具有2个酪氨酸基序，即免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM）和免疫受体酪氨酸转换基序（immunoreceptor tyrosine-based switch motif，ITSM）。ITSM对于PD-1发挥免疫抑制功能十分必要。PD-1的表达与T细胞凋亡无关但与T细胞活化状态密切相关。PD-1受T细胞受体（T cell receptor，TCR）信号诱导表达，在慢病毒感染及肿瘤进展患者病灶局部T细胞表面PD-1表达上调，与肿瘤及病毒的免疫逃逸密切相关。

PD-1作为免疫抑制性膜分子，与T细胞活化发挥杀伤作用、释放细胞因子及发生凋亡密切相关。在HBV感染的不同时期，外周血HBV特异性CTL表达PD-1水平不同：在HBV急性肝炎发病早期升高，恢复期下降，呈现一过性的高表达；在急性肝衰竭发病过程中，与血浆ALT水平升高相比较，PD-1表达升高表现为滞后现象；在慢性HBV感染过程，PD-1持续表达在HBV特异性CTL表面，伴有肝内库普弗细胞/内皮细胞及树突状细胞表面高表达PD-L1分子。由此推测，在急性HBV感染早期PD-1的表达升高有利于控制T细胞介导的免疫应答，而PD-1表达滞后或缺乏，使得免疫应答失控，造成免疫病理损伤，促进肝衰竭的发生。在慢性HBV感染过程，PD-1的持续高表达可抑制T细胞的杀伤功能和记忆性T细胞的形成，造成病毒不易被清除，发生持续感染。阻断PD-1介导的免疫抑制可以恢复T细胞的功能，有利于进一步清除病毒。

在HCV感染急性期，在外周血及肝组织局部的HCV特异性CTL表面均可测到PD-1表达的上调，且PD-1高表达患者组，HCV呈现持续感染；同时发现慢性HCV感染肝组织内的CTL表达PD-1水平高于外周血CTL，由此推测，PD-1的免疫负调控作用主要在病灶局部发挥作用。用治疗性抗体阻断PD-1抑制性途径可恢复CTL的杀伤活性，促进病毒的清除。

目前已知，PD-1存在两个配体（PD-L1和PD-L2），其中PD-L1有两个受体PD-1和CD80（B7.1）。因此，在利用阻断性抗体进行临床研究和治疗时需考虑以下几个方面的问题：针对PD-1和PD-L1的阻断性抗体可阻断PD-1/PD-L1抑制性通路，但阻断PD-1并不等同于阻断PD-L1；抗PD-1抗体能阻断PD-1与PD-L1、PD-L2结合，却不能阻断PD-L1与CD80相互作用；抗PD-L1抗体能阻断PD-L1与PD-1、CD80结合，却不能阻断PD-1与PD-L2的结合。目前已通过美国食品药品管理局（Food and Drug Administration，FDA）认证的PD-L1/PD-L2-PD-1抑制性途径的代表性抗体药物有nivolumab（人源化抗PD-1的IgG4型单克隆抗体，中文参考译名纳武利尤单抗）、pembrolizumab（人源化抗PD-1的IgG4型单克隆抗体，亦称MK-3475，中文参考译名帕博利珠单抗）及atezolizumab（人源化抗PD-L1的IgG4型抗体，亦称MPDL3280A，中文参考译名阿特珠单抗）。nivolumab和pembrolizumab可有效阻断PD-1与PD-L1/PD-L2的结合；而atezolizumab可高选择性阻断PD-L1与PD-1的相互作用。这些治疗性抗体在晚期黑色素瘤、非小细胞肺癌及非霍奇金淋巴瘤、肝癌等多种恶性肿瘤治疗领域表现出的显著疗效，备受研究者的关注。但这些抗体是否适合于慢性病毒性肝炎等病毒性感染性疾病的治疗有待进一步深入探讨。

（二）TIM家族成员及其配体

T细胞免疫球蛋白黏蛋白（TIM）家族位于人染色体5q32.2，共包括3个基因，分别是Tim-1、Tim-3及Tim-4。已有文献报道，慢性乙型肝炎患者外周血中CD4 ⁺ T、CD8 ⁺ T细胞、NK细胞及和肝脏浸润性淋巴细胞中Tim-3表达水平高于健康对照者；病毒特异性CD8 ⁺ T细胞表面Tim-3和PD-1表达水平均显著升高，并与CD8 ⁺ T细胞功能耗竭密切相关。在转染HBV表达载体的NK92细胞（人恶性非霍奇金淋巴瘤患者的自然杀伤细胞）和HBV转基因小鼠体内分离的NK细胞中同样可以检测出Tim-3表达量增加。与HepG2和HepG2.2.15细胞相比，用抗Tim-3的抗体或者Tim-3 Fc融合蛋白阻断Tim-3信号可导致NK92细胞的细胞毒性增加，同时可促进IFN-γ的产生。因此推测，在慢性HBV感染过程中，病毒特异性CD8 ⁺ T细胞耗竭及CD4 ⁺ Th1细胞的功能失调或障碍是机体无法清除体内HBV的直接原因。阻断Tim-3信号通路能重塑慢性乙型肝炎（chronic hepatitis B，CHB）患者病毒特异性CD8 ⁺ T细胞及CD4 ⁺ Th1的效应功能，促进病毒的清除。

第五节　病毒感染的免疫病理损伤机制

一种特定病毒感染的临床特征主要由哪种细胞被感染以及感染所引起的细胞病理（即细胞溶解或凋亡）所决定。病毒诱导宿主的免疫应答的同时所导致的病理损伤，称为免疫病理作用。许多和病毒有关的疾病的发生实际上是继发于宿主的免疫应答，会累及未被病毒感染的器官组织和细胞。因此，在病毒感染过程中，除病毒复制可直接对宿主细胞造成功能损伤和细胞裂解外，针对病毒抗原的免疫应答也可能造成细胞和组织的损伤。

一、抗体介导的“增强”作用

抗体与病毒结合可促进某些病毒感染细胞，如借助抗病毒抗体Fc段可促进病毒感染表达FcR的细胞，此为“增强”作用。该作用可见于登革病毒、呼吸道合胞病毒、黄热病病毒等。当抗体与病毒结合后，抗体介导病毒更多地进入巨噬细胞中进行增殖。病毒在细胞内增殖后，细胞膜表面出现病毒抗原成分而激发机体的免疫应答，致使细胞释放蛋白激酶、凝血激酶等多种酶类，进一步激活补体和凝血系统，释放血管通透因子，引起一系列的病理改变，甚至导致出血性休克。故在判断新疫苗效果及进行抗体治疗时，应充分注意抗体这一特殊的负面效应。

二、免疫复合物介导的组织损伤

在病毒持续性感染的情况下，当抗体亲和力较低或抗原-抗体的比例不当时，常常在血液循环中或细胞表面形成抗原-抗体复合物，抗原-抗体复合物沉积于肾脏或血管基底膜，激活补体后可引起Ⅲ型超敏反应，造成局部组织免疫病理性损伤，可发生肾损害、关节炎、肝炎等。

三、T细胞介导的组织损伤

T细胞所介导病理作用主要来源于病毒感染所诱发的CTL的杀伤效应。CTL识别并攻击病毒感染的宿主细胞，对于及时清除病毒感染细胞具有重要作用。然而在某些情况下，T细胞介导的细胞免疫应答过于强烈可造成大量组织损伤，甚可导致宿主死亡。如淋巴脉络丛脑膜炎病毒感染，成鼠感染LCMV后因中枢神经系统受损而死亡；如将感染鼠的特异性T细胞清除或抑制T细胞功能则可使小鼠存活，表现为持续性病毒感染，再次输入特异性T细胞则发病死亡。由此提示，该病毒致病机制是由于特异性T细胞应答损伤了中枢神经系统，而不是病毒的直接损伤。

四、病毒感染与自身免疫

急性或慢性病毒感染均可诱发、促进或加剧自身免疫病。病毒引起的自身免疫机制十分复杂，目前已知病毒可能通过以下途径诱导自身免疫应答。

1.自身抗原的修饰或改变

某些病毒感染可使病毒感染细胞膜被修饰或表达新抗原而诱导自身免疫应答。

2.隐蔽抗原的暴露

在某些病毒感染过程中，由于炎症反应造成组织损伤，使得组织细胞中的隐蔽抗原得以暴露，经抗原处理后提呈给免疫系统，诱发自身免疫应答。

3.分子模拟

某些病毒的蛋白序列与宿主自身抗原具有同源性，从而打破免疫耐受，诱导免疫系统对自身组织产生免疫应答，如麻疹、腮腺炎病毒感染后发生的脑炎，可能缘于病毒与中枢神经系统间存在共同抗原而引发自身免疫应答所致。

综上所述，病毒的致病机制错综复杂，以上所概括的病毒致病机制及机体抗病毒的防御机制仅仅是一般规律，某种特定病毒的致病机制通常难以“对号入座”。因此，深入的致病机制研究应该是能鉴定在疾病发生与发展整个过程中，包括病原与宿主相互作用中，所涉及的特定的病毒基因及其所编码的蛋白以及宿主的易感细胞表面受体、MHC分子、凋亡分子的基因及其激活机制。

（张秋玉） J6VJdgqFyK1En7BzkHb7UKgr2MrarvwSoK3upFYhVCQnJfm98s29MQ0p/g8KLVRj