从免疫学角度解读狂犬病

摘要：

狂犬病是一类由嗜神经性病毒——狂犬病病毒(RABV)引起的致死性疾病，该病目前在全球范围内仍然是一个重要的公共卫生问题。众所周知，宿主的免疫应答在调控病毒的侵染和促进病毒的清除方面发挥着重要作用。关于这点，有研究表明除了RABV诱导产生的中和抗体之外，干扰素和细胞介导的免疫在预防疾病形成方面同样扮演着重要角色。另一方面，RABV可以通过不同的机制来抑制宿主的免疫反应，例如：直接抑制宿主的基因表达、隔离病原相关分子模式或者修饰细胞因子信号途径，这些均能防碍宿主对抗RABV入侵的保护性免疫反应。在本文中，我们回顾了狂犬病免疫学相关文献，重点阐述了先天免疫和适应性免疫，以及病毒利用宿主体内的逃避免疫机制。最后，我们简要讨论了一下如何利用这些知识直接指导新研究和制定未来的治疗策略。

狂犬病是由狂犬病病毒(RABV)引起的一种急性脑炎，其在分类学地位上从属于弹状病毒科狂犬病病毒属狂犬病病毒种。它是一类最重要的人畜共患病，可影响哺乳动物的中枢神经系统(CNS)，尤其是在此类动物的某些目中。绝大多数的人类病例发生在非洲和亚洲，狗是该病的主要传播宿主，全球每年超过6万人因为罹患该病而死亡。

狂犬病病毒的基因组为负链RNA，其长度约12kb，编码5个结构蛋白，依次为：核衣壳蛋白(N)、磷蛋白(P)、基质蛋白(M)、糖蛋白(G)和依赖RNA的RNA聚合酶(L)。P、L和N蛋白参与形成螺旋状的核糖核蛋白(RNP)复合体，并且在病毒复制、转录和诱导宿主细胞及体液免疫应答方面发挥关键作用。RNP复合体由一层包含M蛋白和跨膜G蛋白的病毒包膜所环绕。G蛋白位于狂犬病病毒粒子表面，能够诱导宿主产生抗RABV的中和抗体(VNA)。此外，它还在狂犬病病毒发病过程中发挥重要作用，通过与细胞内受体（主要是乙酰胆碱受体(nAChR)）互作来行使功能。

一般而言，RABV通过咬伤或抓伤宿主来传播病毒。肌内感染RABV后，病毒在肌肉组织中经历一个时长可变的低水平复制阶段。然而，当接种高低度RABV时，病毒可感染运动终板，且不需要在肌肉中起始低速率复制。不过，也有其他研究显示病毒在肌肉组织中的复制对于其神经侵染性而言是必需的，且取决于病毒株系特异性和病毒逃脱宿主免疫的能力。

感染宿主后，RABV通过与nAChR及神经细胞粘附分子结合来穿过神经肌肉接头，经逆行轴突运输通路（图1）扩散到CNS中。然而，有文献报道，接种于足底足垫的RABV可被大感觉神经元优先捕获，运输到背根神经节，然后上行至大脑。另一研究表明RABV能够将树突细胞(DCs)作为交通工具将自身传至外周神经细胞，在此复制并扩散至CNS。这种偏好于某一种或其他类型的途径可能取决于病毒接种位点、感染后时间、病毒载量和咬伤深度。

当RABV到达中枢神经系统后，该病的临床症状才会表现出来。在中枢神经系统内，RABV导致神经功能障碍，引起死亡。如果宿主能够存活足够长时间，病毒粒子可离心式地传播到自主神经系统和周边腺体中（如唾液腺、肾上腺和泪腺）。因此，病毒可通过与被感染动物唾液接触的方式侵染其他哺乳动物。

在RABV经过神经迁移至中枢神经系统的过程中，病毒可被先天免疫系统所识别。不过，只有当病毒感染中枢神经系统时，RABV的特异性免疫应答才会被触发。简而言之，先天免疫系统组成了宿主防卫病毒感染的第一道屏障，在早期识别和随后微生物入侵激活的炎症反应中扮演重要作用。此外，在侵染晚期，适应性免疫系统负责病原物的清除和免疫记忆的形成工作。因此，在RABV侵染后，随着病原物的清除，宿主保护性免疫应答得以激活，不过，宿主免疫可能也在病毒发病过程中起到作用。

本篇综述基于免疫接种后及实验动物模型基础，总结了现今已有的与狂犬病免疫及病毒用以规避宿主免疫系统的逃脱机制的相关知识。在文章结尾处，我们探讨了狂犬病免疫研究的进一步动向，并对现有知识能否为狂犬病治疗新方案的发展扫清障碍这一问题展开了讨论。

先天免疫系统能够通过种系模式识别受体(PRRs)来检测微生物的存在与否。PRRs通常用来鉴定进化的保守结构，如病原物相关分子模式(PAMPs)和危险相关分子模式(DAMPs)等。在PRRs中，研究透彻的家族主要有Toll样受体(TLRs)、视黄酸诱导基因I型受体(RLRs，如视黄酸诱导基因I(RIG-I)和黑色素瘤分化相关基因5(MDA5))、热蛋白、HIN结构域(PYHIN)蛋白（如AIM2）和核苷酸结合寡聚结构域(NOD)样受体（如NOD1、NOD2、NLRP1、NLRP3和NLRC4）等。病毒元件的识别会导致信号转导通路被打开，释放出I型干扰素(IFNα/β)、炎性细胞因子和趋化因子，将免疫细胞吸引至被感染组织中。

在病毒侵染早期，宿主先天免疫系统识别病毒后，其防卫反应会被触发。对于RABV而言，病毒通过叮咬或抓挠的方式感染宿主的皮肤或肌肉之后，宿主先天免疫应答即刻被触发。在RABV侵染时，PRRs可能在外周及随后的中枢神经系统中被激活。位于这些部位的RIG-I可识别细胞质中RABVRNA，并将此视为一种特异性信号，经IPS-I/MAVS/VISA/Cardif途径激活细胞核内因子NF-κB和I型干扰素调控应答。同样地，在RABV侵染时，TLR-3、4和7可被激活，这表明在IFN分泌的过程中，除了病毒基因组RNA外，其他组分可能也有参与。

起初，神经元和肌肉细胞被认为是RABV的主要靶标，但现今已有证据表明巨噬细胞也可被病毒感染，一旦巨噬细胞转移到体内，病毒也随之传播。病毒被巨噬细胞识别后，可选择性触发ERK1/2信号通路来产生NO和CXCL10（非p38），进而调节抗病毒细胞的功能且不会引发过度炎症反应。最近，Lythe等发现巨噬细胞在狂犬病免疫部位发生积累，这种情况要么与皮肤及肌肉组织的巨噬细胞增殖有关，要么与循环性单核细胞的招募有关。招募过程是通过CCR2和CX3CR1（不规则趋化因子受体1）感知被感染或损坏组织释放的趋化因子得以实现的。作者强调，这些病毒种群图谱的特征和命运能够为RABV可由感染的巨噬细胞传播这一观点提供新视野。

显而易见，巨噬细胞除了其他功能之外，还可通过内吞和吞噬作用将病原物吸收到细胞内隔间。DCs是抗原呈递细胞，其对初生T细胞的激活至关重要，并能直接激活宿主产生针对入侵微生物的适应性免疫应答。有报道指出，实验室条件下的减毒RABV感染可大幅度促进NF-κB的激活和DCs的成熟。此外，RABV通过RIG-I信号通路激活DCs，识别病毒RNA，尤其是前导RNA(IPS依赖型)，进而诱导产生I型干扰素。相反，野生型RABV不能有效诱导DC的激活，这会对病毒蛋白呈递至初生T细胞的过程产生干扰。作者发现RABV街毒株可通过与DCs低效结合或进入DCs来逃避DC-介导的免疫激活，导致前导RNA的从头合成水平显著下降。这种RABV的无效结合或进入DC的现象与G蛋白有关。最近针对DC的激活分析表明，与携带胞外域的病毒不同，当病毒含有来源于野生型RABVG蛋白的信号肽和跨膜结构域时，有助于病毒与DCs的结合及激活，这暗示着G蛋白介导的DC激活可能由胞外域调控。

众所周知，NK细胞在应对病毒侵染的先天免疫中充当调解员作用。它能识别并杀死病毒感染的细胞，直接或间接通过细胞因子（特别是IFN-γorIFNα/β）来抑制病毒的复制。部分研究指明，NK细胞在人狂犬病病毒和实验模型中的保护作用发生在适应性免疫反应诱导之前。最近，Horowitz等利用灭活狂犬病病毒证实NK细胞在疫苗特异性细胞因子和细胞毒素的即时招募应答方面起着主要作用，细胞毒素的招募主要依赖IL-2，它由抗原特异性的记忆T细胞产生。值得一提的是，这个研究首次阐明了NK细胞的接种后激活机制，并将