小反芻獸疫病毒宿主細胞受體的研究進展

王慧慧，金麗，蒲飛洋，李易聰，程燕※

(1.西北民族大學生命科學與工程學院，甘肅 蘭州 730010；2.西北民族大學生物醫學研究中心，甘肅 蘭州 730030)

小反芻獸疫（peste des petits ruminants,PPR）又稱綿羊和山羊瘟疫，是由小反芻獸疫病毒（PPRvirus,PPRV）引起的一種高度傳染性、致死性的疾病[1]。PPRV屬于副黏病毒科（Paramyxoviridae）麻疹病毒屬（Morbillivirus）的成員[2]，該病毒呈多形性，病毒粒子大小在400~500 nm之間，比牛瘟病毒（rinderpest virus,RPV）（300 nm）大，主要感染山羊和綿羊等小反芻獸，山羊比綿羊更易受影響，牛、水牛、駱駝和豬都會發生感染并產生相應亞臨床癥狀，PPR感染的臨床癥狀主要是突然發熱、腸炎、支氣管炎和壞死性口炎等[3]。病毒可通過氣溶膠、飛沫傳播到呼吸系統，主要感染部位是淋巴結和扁桃體，使得淋巴減少[4]，同時PPRV在扁桃體及淋巴結中具有很強的復制能力，但在呼吸道黏膜的上皮細胞中的復制能力不是很強，從扁桃體和淋巴結中釋放的大量子代病毒會隨著體液流動將病毒傳播至所有內臟淋巴結、骨髓、脾臟以及呼吸道和消化道黏膜等其他部位，從而造成機體內病毒含量增加，進而發展為病毒血癥[5]。

PPRV是單股負鏈RNA病毒，可編碼8種蛋白，其中有6種結構蛋白，即融合蛋白（fusion protein,F）、血凝素（hemagglutinin,H）、基質蛋白（matrixprotein,M）、核蛋白（nucleoprotein,N）、磷蛋白（phosphoprotein,P）和大聚合酶蛋白（large polymerase protein,L）以及兩種非結構蛋白（V和C）[6]?；蚪M3'和5'端的非翻譯區在病毒的轉錄和復制過程中起著至關重要的作用。PPRV的囊膜由F、H和M蛋白組成，F和H蛋白組成糖蛋白異構體，M蛋白是連接糖蛋白與核糖核酸蛋白復合物的紐帶。N蛋白包被基因組RNA形成PPRV的核殼體，L蛋白和P蛋白與N蛋白相結合，在病毒基因組復制過程中發揮重要作用。PPRV只有一種血清型[7]，但是根據PPRV基因序列可將毒株分為4個不同的譜系（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），通常譜系Ⅰ和Ⅱ在西非流行，譜系Ⅲ在阿拉伯和東非流行，而譜系Ⅳ在亞洲和中東流行[8]。

淋巴細胞信號活化分子（signaling lymphocyte activation molecule,SLAM）和脊髓灰質炎病毒受體相關分子4（poliovirus receptor-related 4,PVRL-4）是PPRV黏附細胞的主要細胞受體。SLAM與免疫細胞的感染和病毒的傳播有關，Nectin-4在病毒的傳播中起主要作用[9]，PPRV病毒入侵時，首先通過受體在淋巴和上皮組織中復制，再侵入神經系統繁殖，形成持續性感染[10]。猴和人類的SLAM和Nectin-4在各自的氨基酸序列中都具有很高的同源性，并且猴子麻疹病毒（Measlesvirus,MeV）的傳播，可導致麻疹樣疾病，這表明受體結合特異性的改變或適應在物種間的傳播具有重要作用。人們已確定SLAM為野生型PPRV的主要宿主受體，PPRV H-綿羊SLAM和PPRV H-人SLAM復合物非常相似，但是，PPRV感染SLAM+淋巴細胞或Nectin-4+上皮細胞的機制仍不清楚，因此，了解PPRV與宿主相互作用的關系以及當PPRV感染機體后，機體作出的免疫反應，這將對控制PPRV的增殖和傳播具有重要的意義。

1 PPRV受體的種類

1.1 SLAM受體

SLAM也叫CD150，是一種糖蛋白，是細胞表面受體免疫球蛋白超家族CD2亞群，這類CD2蛋白家族既是黏附分子，也是免疫應答的調節因子。SLAM表達與PPRV復制高度相關，不同動物SLAM mRNA表達水平的不同也會影響病毒復制水平，因此SLAM mRNA表達水平可能是反芻動物對PPR不同敏感性的決定因素之一，同時SLAM表達水平與PPRV對宿主細胞的感染性和復制水平密切相關[11]。Tatsuo等[11]發現SLAM為犬瘟熱病毒（caninedistempervirus,CDV）、牛瘟病毒（rinderpest virus,RPV）和PPRV的受體，通過序列分析得到山羊、綿羊、牛和水牛的SLAM基因在核苷酸和氨基酸水平上的同源性分別為96.3%~98.5%和92.9%~96.8%，并發現山羊SLAM與綿羊SLAM的同源性較高（96.8%），其次是與牛SLAM（93.5%）、水牛SLAM（92.9%）、狗SLAM（70.2%）和人SLAM（62.8%），以上結果表明，SLAM基因有顯著的氨基酸差異，從而體現出麻疹病毒的物種特異性。此外，由于不同動物物種間保守氨基酸的存在，研究者需要進一步探索麻疹病毒對新物種的適應。Ohishi等[12]在山羊SLAM V結構域中發現了影響宿主-病毒特異性結合的8個關鍵氨基酸序列，并且它們在羊、牛和水牛中也相對保守。

成年人SLAM的結構有217個氨基酸，包括兩個Ig結構域的膜外區、一個含有21個氨基酸的跨膜片段和一個含有77個氨基酸的細胞質結構域[13]。人CD 150 V結構域與MeV H蛋白相互作用，其他結構域，如C2結構域、TM和CY在病毒與宿主細胞的結合中沒有起到任何作用[13]。SLAM在活化T細胞、記憶T細胞和成熟樹突狀細胞等中表達，也在原發性外周血淋巴細胞上表達，在CD4+和CD8+記憶T細胞上表達水平高于未成熟細胞，但在B細胞中的表達水平低[14]。

大量證據表明MeV在61位組氨酸處與受體SLAM結合，在60位異亮氨酸處和63位纈氨酸處與其相鄰的氨基酸殘基結合，賴氨酸58、59和61位點的氨基酸殘基似乎也與人CD150的受體功能有關，后來人們也發現60、61和63位點的甲硫氨酸氨基酸殘基對SLAM作為CDV受體的功能非常重要[15]。SLAM和麻疹病毒的相互作用不僅是病毒與宿主的第1個靶點，也是導致宿主組織產生病理變化和臨床癥狀的重要原因。SLAM對H蛋白有高度的親和力，它能通過表達或與之接觸使得細胞中SLAM表達水平下調，而且H蛋白通過連續的構象變化與CD 150相互作用[16]。

1.2 Nectin-4/PVRL 4受體

雖然SLAM是麻疹病毒的一種細胞受體，但MeV在氣管、肺、咽和食道等的SLAM陰性上皮細胞中的感染表明MeV的進入與其他細胞受體有關[4]。直到2001年，研究者提出上皮細胞中可能的受體為Nectin-4，Nectin-4的V區與MeV H蛋白具有很強結合能力，這表明Nectin-4是PPRV和CDV的上皮受體[17]。

PVRL 4是脊髓灰質炎病毒受體樣蛋白（PVRLs）的成員，由510個氨基酸跨膜蛋白組成，分子量66 kDa。黏附分子在獨立于Ca2+的細胞-細胞黏附中起著與SLAM相似的作用，也有類似免疫球蛋白的3個Ig樣外顯子結構域[18]，它在組織中廣泛表達，包括造血細胞、神經元細胞、內皮細胞和上皮細胞。小鼠體內Nectin-4在大腦、肺、睪丸和胚胎中表達，而人體內主要在胎盤中表達，在犬腦中也檢測到了Nectin-4[19]，表明CDV通過Nectin-4感染神經細胞。除此之外，研究者在狗的室管膜細胞、腦膜細胞、神經細胞和浦肯野細胞等中發現Nectin-4，但在人腦中沒有檢測到，并且還發現犬上皮組織中Nectin-4表達的分布模式與人類的相似[20]。與SLAM不同的是，Nectin-4在不同物種之間高度保守，它消除了病毒對受體適應的需要[21]。黏連蛋白家族的蛋白是一種新的調節因子，調節細胞活動，比如細胞極化、分化運動、增殖和存活。人們已證明Nectin-4在MeV感染的人腦內皮細胞中上調表達，MeV最初在能夠表達SLAM/CD 150的T細胞、B細胞和樹突狀細胞中增殖，然后傳播到宿主的腎臟、胃腸道、肝臟和呼吸道上皮細胞等部位[22]。

1.3 CD46受體

1993年，研究人員對淋巴細胞標記物的一項研究表明，CD46的補體調節劑是麻疹病毒的受體[23]，研究證明人CD46使細胞與麻疹病毒結合，CD46作為細胞受體與MeV相互作用，雖然MeV的野生毒株不能與CD46相互作用，但在MeV和其他麻疹病毒中能激發融合激活的機制[24]。CD46不能作為CDV和RPV的受體，但它具有調節T細胞、產生調節性T細胞和控制干擾素的產生等功能[25]。人們研究發現，MeV與CD46結合在受體的短共識重復序列1（SCR 1）和短共識重復序列2（SCR 2）上[26]。CCP1結構域的R59突變使得病毒融合以及CD46表達水平下調，盡管CD46不是RPV的細胞受體，但在RPV中檢測發現CD46的表達水平下調，在PPRV中發現CD46的表達水平輕度下調，而CDV中未發現CD46的表達水平下調[27]，這表明CD46的表達水平可能獨立于其受體作用，與麻疹病毒作用不相關。

1.4 RTKs

受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase,RTKs），也被認為是體外PPRV感染的候選受體。RTKs是最大的一類酶聯受體，它既是受體，又是酶，能夠同配體結合，使靶蛋白的酪氨酸殘基磷酸化[28]。所有的RTKs都由配體結合位點的細胞外結構域、跨膜疏水的 螺旋區和含有酪氨酸蛋白激酶（RTK）活性的細胞內結構域組成[29]。

1.5 其他假定受體

雖然已有研究者提出以上幾種PPRV的受體，但相關研究人員覺得仍可能有其他未知的受體參與病毒與宿主的結合。其中，Manoharan等[30]提出，部分唾液酸也可能是PPRV的受體，同樣，Griffin指出MeV不僅感染免疫細胞，也感染不表達SLAM的內皮細胞和神經元細胞，這表明可能有其他未知的受體與病毒相互作用。最近的一項研究表明，血凝素和高融合蛋白參與了病毒在人神經元間細胞到細胞的傳播，在MeV的某些假定神經元受體存在的情況下，沒有引起合胞體的形成[31]。有報道稱，在PPRV感染神經元和膠質細胞時，PPRV與邊界病毒的聯臺感染促進了PPRV入侵大腦，但目前還沒有任何有關PPRV單獨感染大腦的報道，因此，研究者還需要大量的研究來探索關于這些麻疹病毒科病毒的宿主受體[32]。

2 病毒受體相互作用對PPRV免疫應答的影響

2.1 先天免疫反應中受體的表達和調節對PPRV的影響

病毒入侵宿主后會激活宿主的天然免疫應答，而Toll樣受體在天然免疫中起主要作用[33]，也能激活細胞凋亡、吞噬、補體和炎癥介質，其他模式識別受體，比如視黃酸誘導基因-1（RIG-1）樣受體和黑色素瘤分化抗原-5（MDA-5）和寡聚核苷酸樣受體（NLRs）在細胞因子生成抗病毒狀態中同樣發揮作用。PPRV感染引發炎癥并且產生腫瘤壞死因子，來刺激免疫細胞誘導發熱、凋亡、炎癥和敗血癥，還可刺激TNF-誘導多種免疫細胞的激活，導致干擾素及細胞因子的表達，如IFN-、IFN-、IL-1、IL-10和IL-6等，而SLAM則能夠誘導細胞對IL-12、TIF和IL-6的分泌，并且調節非依賴T細胞的增殖[34]。先前的研究報道稱，CD46受體能夠在補體反應中起主要作用，并保護T細胞免疫，從而介導PPRV感染樹突狀細胞（Dendritic Cells,DCs），而DCs是免疫應答啟動者，也是免疫耐受的誘導者[35]。因此，CD46在病原入侵機體中起著至關重要的作用。同時，病毒通過多種機制抵抗宿主的防御，而PPRV感染后先天性免疫激活的一個信號是SLAM單核細胞的表達，這些單核細胞可刺激T、B細胞的表達，但在致炎細胞因子的刺激下SLAM在DCs表面表達，SLAM表達水平易受炎癥介質的影響[36]?？傊?，SLAM受體可調節細胞因子的類型，并促進成熟DCs刺激T淋巴細胞的功能。

2.2 適應性免疫反應中受體的表達對PPRV的影響

SLAM在未成熟T細胞、外周血T細胞和部分B細胞等中表達，作為機體對病原體的一種反應，輔助性T細胞被激活并分泌細胞因子，在T細胞的激活和分化過程中SLAM的表達主要受細胞因子的調控，T細胞受刺激使自身增殖和分化并激活B細胞、巨噬細胞和其他淋巴細胞，隨后B細胞產生抗體抵抗病原體感染[37]。T和B細胞也能分化成記憶性T細胞，以保證宿主在病原體重新入侵時能誘導快速的免疫反應，包括PPRV在內的麻疹病毒感染過程中，由保護細胞介導的體液反應主要針對H、F和N蛋白，并且淋巴細胞在這些免疫應答中起主要作用，而SLAM受體介導淋巴細胞參與免疫反應等功能[38]。

在PPRV蛋白中，N蛋白具有較強的免疫原性，但它不能誘導抗病毒的保護性免疫應答[39]。體內PPRV感染會產生抗體，從而引起感染細胞的抗體依賴性細胞介導的細胞毒作用，而H蛋白是這種細胞毒性機制的主要靶點之一。PPRV和RPV的N蛋白誘導了Ⅰ類限制性、抗原特異性和交叉反應強的CD8+T細胞反應，CD8+T細胞識別PPRV中的非結構蛋白（C或V）并在早期感染中發揮保護作用，并通過細胞分泌細胞因子IFN-或MHC相關的細胞毒性物質來阻斷病毒的復制。此外，N蛋白19肽的氨基端T輔助表位和羧基端線性B細胞表位的存在有助于產生更大的特異性抗體，人們也發現抗RPV糖蛋白H和F的抗體對抗PPRV具有保護作用。

2.3 病毒蛋白-SLAM相互作用對PPRV免疫反應的抑制作用

麻疹病毒為繼發性細菌感染提供了機會，麻疹病毒感染后的外周血淋巴細胞和淋巴組織可抑制IFN的產生、抑制免疫球蛋白的合成或阻滯細胞周期，但是免疫抑制在PPRV和其他麻疹病毒中的作用機制仍然未知。先前有關MeV的研究表明，一種或多種病毒蛋白（H和F）之間的表面接觸，會抑制外周血淋巴細胞（PBLs）的增殖，并有少量的病毒感染[39]。所有麻疹病毒，包括PPRV，能抑制淋巴細胞增殖，且PPRV對山羊外周血淋巴細胞的免疫抑制作用比RPV強[40]。除H和F外，其他病毒蛋白N和P也在抑制淋巴增殖和誘導麻疹病毒屬病毒（MeV和RPV）淋巴細胞耗竭中起重要作用。N蛋白通過與人和小鼠B細胞的FCRII結合使抗體的產生受到抑制，也抑制淋巴增殖，從而導致免疫抑制，而糖蛋白復合物則抑制T細胞的增殖。表達樹突狀細胞和SLAM/CD 150受體的淋巴細胞是MeV感染的主要靶點，干擾CD 150在宿主體內的正常功能，在2016年，Romanets-Korbut等[41]發現MeV H與CD150相互作用導致人樹突狀細胞呈現早期Akt磷酸化，且抑制DC p38 MAPK磷酸化，從而調節了信號轉導通路并抑制了宿主免疫反應。該研究進一步表明，MeV H與人樹突狀細胞的相互作用能抑制IL-12的產生，從而導致MeV感染過程中的免疫抑制。

麻疹病毒的非結構蛋白在抵抗免疫反應中起著重要的作用，研究人員發現PPRV V蛋白通過與MDA-5結合有效抑制IFN-的產生，并且與RIG-I結合較小程度上抑制IFN-的產生[42]。Hahm等[43]證明麻疹病毒V和C蛋白不通過TLR-4信號介導IL-12的抑制；相反，MeV H與人SLAM結合有助于TLR-4介導IL-12的抑制[43]。MeV H蛋白與抗體遞呈細胞的受體結合后，表現出免疫抑制活性，MeV的V蛋白抑制IFN-和NF-B（核因子B）信號，而在RPV中，C蛋白抑制IFN的產生，P蛋白與STAT1和IFN信號相互作用。

3 展望

自2007年我國首次出現PPRV，給養殖戶帶來巨大的經濟損失，PPR是一種重要的動物疾病，近年來，有報道PPRV感染的宿主已經擴大到其他不常見的宿主，如單峰駱駝、羚羊、野生山羊、大羚羊、鹿、野山羊和豬等。PPRV也可能有適應新宿主的能力，這給在全球試圖根除PPR帶來了挑戰，并且宿主對PPRV的敏感性、耐藥性尚不十分清楚，研究人員需要了解PPRV的細胞受體和其他潛在受體、PPRV感染的宿主免疫反應和PPRV感染可能的免疫抑制機制來加強PPR的免疫機理以及疫苗的研究工作。研究PPRV的受體對更深入地研究PPRV感染的分子機制以及設計阻斷PPRV感染的藥物等奠定了重要的基礎，也對其他麻疹病毒使用不同細胞受體提供了有用的信息，有助于明確病毒感染的宿主范圍。MeV已經得到了廣泛的研究，通過與MeV的比較得到了與PPRV免疫反應和免疫抑制有關的信息，因此，進一步深入研究PPRV與宿主細胞受體的相互作用以及宿主免疫反應機制，可為PPRV的防控提供有益的思路。