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编号:10241216
一种新的人类疱疹病毒:Kaposi’s肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)
http://www.100md.com 《中国病毒学》 1999年第1期
     作者:王世珍 刘淑红 耿运琪

    单位:南开大学生命科学学院,天津 300071

    关键词:Kaposi’s肉瘤(KS);Kaposi’s肉瘤相关疱疹病毒(KSHV);8型人类疱疹病毒(HHV-8);获得性免疫缺陷综合征(AIDS)

    中国病毒学990101 A New Human Herpesvirus:Kaposi's Sarcoma-Associated Herpesvirus (KSHV)

    Wang Shizhen Liu Shuhong Geng Yunqi

    (College of Life Science, Nankai University, Tianjin 300071)

, 百拇医药     Key words Kaposi's sarcoma (KS), Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV), Human herpesvirus 8 (HHV-8), Acquired immunodeficiency syndrome (AIDS)

    1994年Y.Chang等人从AIDS患者的Kaposi's肉瘤(KS)组织中分离到了两种独有的序列[1],并由KS建立了基因组文库,对其中外源序列进行克隆和序列分析[2],初步确认一种新的人类疱疹病毒——KS相关疱疹病毒。

    1 KSHV的发现

    Kaposi's肉瘤是AIDS患者中最为常见的肿瘤。在AIDS患者和其他免疫抑制人群中,KS的发病率分别为美国正常人群发病率的20?000和600倍;AIDS患者中同性恋或两性恋者发病率为血友病人的20倍[3]。这些流行病学特点暗示:AIDS相关的KS可能是由一种感染性病原体引起的,而且该病原体是性传播的。被怀疑的对象包括巨细胞病毒(CMV)、乙型肝炎病毒(HBV)、6型人类疱疹病毒(HHV-6)、人类免疫缺陷病毒(HIV)和penetrans支原体,但是PCR检测发现,它们都不同于推测的病原体。
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    使KS研究柳暗花明的是一种名为“代表性差异分析”(representational difference analysis, RDA)的方法,即先PCR扩增短限制性片段,作为同一个体病变组织和正常组织的基因组“代表”;将病变组织的DNA“代表”与引物序列连接,再和过量未经连接的正常组织DNA“代表”杂交;这样,在随后的PCR循环中仅病变组织独有的DNA片段两条链都含有引物序列,能够被扩增。通过这种方法从KS组织中分离到了两段序列:KS330Bam和KS631Bam,分别与γ疱疹病毒herpesvirus saimiri (HVS)、Epstein-Barr virus (EBV)的衣壳蛋白和被膜(tegument)蛋白基因同源,标志着一种新的人类疱疹病毒。由于最初发现于KS组织,许多研究者称之为KS相关疱疹病毒(KSHV);作为第8种鉴定的人类疱疹病毒,它也被称为8型人类疱疹病毒(HHV-8)。

    2 KSHV的流行病学特点

    PCR检测发现:95%~100%AIDS相关KS患者的KS组织中存在KSHV序列,而健康人组织中KSHV序列的阳性率<1%[4,5]。KS患者未病变组织的KSHV序列阳性率约为20%,说明KSHV可传播至表型正常的组织,并在这些组织中潜伏。在经典欧洲-地中海KS、非洲地方性KS和接受移植者的KS中普遍发现了KSHV序列,可见KSHV不仅仅是AIDS患者的一种机会感染的感染源,而且很可能是所有形式KS的共同病原体。此外,AIDS相关的body cavity-based淋巴瘤(BCBL)和Multifocal Castleman's disease (MCD)患者的病变组织中也存在KSHV DNA。
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    52%KS患者的外周血单核细胞(PBMC)中可检出KSHV序列,健康者没有发现;未患KS的AIDS患者如果PBMC中含有KSHV序列,未来几年内出现KS的可能性极大[6]。在AIDS相关KS患者的睾丸中未检出KSHV序列,但他们的前列腺和精液中都能检出KSHV[7],说明前列腺可能是被感染宿主中KSHV潜伏或持续性感染的位点。KS患者的痰和咽喉标本中很少检测到KSHV,粪便也全部为阴性,但在KS患者的唾液中发现了以毒粒形式存在的KSHV序列[8],目前还不清楚这种感染性的唾液是否一种传播途径。

    对KSHV的血清流行病学研究至今仍缺乏令人满意的方法。当前用于抗体检测的KSHV抗原全部来自BCBL建立的被KSHV潜伏感染的细胞系。用这种细胞系对不同来源的血清进行免疫荧光分析发现:全部非洲地方性KS患者,和96%的AIDS相关KS美国患者的血清中含KSHV抗体,90%美国同性恋男性AIDS患者血清为阳性,而仅23%静脉用药AIDS患者和21%女性AIDS患者有KSHV抗体,与普通成年人群并无差异[9]。血友病患者和其他接受血制品人群的血清阳性率也与普通人相似。这些结果显示:KSHV首要的传播方式为性传播。2%~8%的儿童为血清学阳性,暗示还存在非性传播途径[10]。免疫荧光显示25%美国正常成人都有抗BCBL细胞系的抗体,而PCR检测发现,正常人组织中极少出现KSHV DNA,这可能是该细胞系同时被另一种更为普遍的病毒感染造成的;或者是一些人曾被KSHV侵入,并产生了抗体,但由于他们良好的免疫系统或其他某些原因,造成病毒未能在机体中大量繁殖。
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    KSHV病毒包括100多种蛋白成分,抗体很容易与某些未知的抗原发生交叉反应。因而,很多研究组都在寻找一种能产生灵敏、可靠结果的病毒抗原用于血清检测[11~14],已有的抗原包括被KSHV与EBV共同感染的BC-1细胞表达的KSHV裂解周期抗原(lytic-cycle antigen)p40、小病毒衣壳抗原(small viral capsid antigen, sVCA)、核抗原p226和p234,但它们的灵敏度还不够理想。对病毒其他抗原的研究还在进行之中。

    3 KSHV的分类地位

    KSHV基因组被克隆和序列分析后,比较它与疱疹病毒科其他成员的关系发现:KSHV是一种γ-2疱疹病毒(猴病毒属,Rhadinovirus),在该属成员herpesvirus saimiri (HVS)、2型马疱疹病毒(EHV2)和4型牛疱疹病毒(BHV4)中,KSHV与HVS关系最近[2]。KSHV是猴病毒属中第一个感染人类的成员。γ-1疱疹病毒(淋巴隐伏病毒属,Lymphocryptovirus)EBV是与KSHV最接近的人类病毒。
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    4 KSHV的病理学

    KS主要见于皮肤,组成上不均一,纺锤状(spindle)内皮细胞占主要部分。KSHV以淋巴系统为初级复制场所,并与淋巴增殖失调密切相关,符合γ疱疹病毒嗜淋巴性的特点。AIDS相关KS比经典KS和地方性KS更具危害性,可影响系统器官。免疫抑制有利于病毒的复制,从而触发KS多灶病状。培养的KS细胞可分泌多种细胞因子,如碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、IL-6和血小板衍生生长因子(PDGF),而且发现bFGF、IL-1β、IL-6和制癌蛋白(oncostatin)M等生长因子和细胞因子对KS中纺锤细胞的增殖有重要作用。因此,人们推测细胞因子的局部失调很可能是KS形成的主要原因。

    5 KSHV的基因组结构

    KSHV基因组为165?kb的双链线性DNA[15],与其它γ疱疹病毒基因组大小近似。在潜伏感染的BCBL-1细胞中,KSHV以附加体(episome)的单体环状形式存在,当病毒从潜伏状态诱导进入裂解周期时,线性基因组形式大量积累。在被EBV共感染的非许可性或半许可性B细胞中KSHV基因组大小约270kb,可能是基因组的串联多聚化或倍增重排造成的。
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    KSHV基因组中间为140.5kb的低GC DNA(L DNA),GC含量53.5%,含至少81个开放阅读框架(ORF);两边为801个核苷酸的高GC DNA(H DNA)串联重复,GC含量达84.5%[16]。GC含量的不均一性导致密度梯度离心时基因组断裂,这是猴病毒属的一个共同特点。KSHV L DNA中的ORF与HVSLDNA基因共线性,并有66个ORF与HVS同源,因而用HVS基因组相应位置上的基因来初步命名KSHV的基因。猴病毒属有很多与细胞基因同源性很高的ORF,可能是病毒在进化中从宿主细胞捕获的,常包括编码干扰免疫系统的蛋白(补体控制蛋白同源物、CD59)、参与核苷酸代谢的酶(胸苷合成酶、二氢叶酸还原酶)和细胞生长调节因子(细胞周期蛋白、IL-17、IL-8受体等)的基因。此外,KSHV还有几个其他猴病毒属没有的细胞同源基因:vIL-6[17,18]、三个CC趋化因子、干扰素应答因子和N-CAM家族穿膜蛋白ox-2。这些基因产物都类似于细胞周期调控蛋白和信号蛋白,在病毒对宿主细胞的作用中有重要意义。KSHV和HVS都有D型细胞周期蛋白(cyclin D)基因[19~22]和bcl-2的同源物,它们在阻止细胞凋亡或细胞周期停滞中起作用。
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    KSHV还编码许多病毒结构蛋白和酶类,与HVS和EBV相比,有一些是保守的。其中DNA聚合酶参与病毒DNA复制,二氢叶酸还原酶与胸苷合成酶参与核苷酸合成。此外,还包括基因表达调节物、5个保守的疱疹病毒衣壳蛋白、5个糖蛋白和编码在同一ORF中的蛋白酶(Pr)和装配蛋白(AP)[22]

    EBV的核抗原(EBNAs)和潜伏膜蛋白(LMPs)对病毒潜伏状态的维持及病毒引起的宿主细胞转化十分重要,它们能诱导hIL-6、cyclin D、IL-8受体、细胞Bcl-2和补体控制蛋白CR-2等细胞基因的表达。KSHV虽然不编码与EBNA和LMP类似的蛋白,但它凭借病毒基因组本身携带的细胞同源基因,可以达到与EBV这两种蛋白相同的目的:克服宿主细胞对病毒感染产生的细胞周期停滞、细胞凋亡和细胞免疫激活这些应答现象。病毒用某种手段调节细胞生长是为了自己的繁殖,但当病毒没有进行裂解复制时,这些促进生长基因的表达便导致了细胞增殖的失调,从而产生肿瘤。

, 百拇医药     6 KSHV的基因表达

    在KS中,KSHV的基因表达有很大局限性。杂交实验只发现了两种病毒RNA:大小分别为1.1kb和0.7kb的T1.1和T0.7。这两个序列都含有poly(A)信号,未经转录后拼接或RNA编辑,而且在不同的KSHV分离物中完全保守。T1.1的序列分析暗示它并非mRNA[23],原位杂交发现,它主要定位于细胞核,伴随主要衣壳蛋白(MCP)RNA出现于少数肿瘤细胞中,这些细胞可能正在产生子代病毒,因而T1.1是一种裂解周期基因产物。T0.7有信使功能,位于胞质,其产物表现强烈的疏水性,推测是一种小的膜蛋白,称为Kaposin。在肿瘤发生发展的各个阶段,绝大多数的肿瘤细胞都含有这种病毒转录物,它可能与细胞的转化有关[24,25]。当然,由于所用基因组文库不完整及杂交实验灵敏度的影响,很可能还有其他基因的表达。

    正常生长的BCBL细胞系中基因表达情况与KS十分相似。佛波酯TPA能够诱导细胞系中病毒的裂解复制,表现为促进病毒DNA合成、更多的基因组区域转录和子代毒粒的产生及释放。可见,在无TPA诱导时,病毒基因的限制表达是潜伏感染的标志,也说明KS中大多数被感染的细胞为潜伏感染,仅在很少一部分细胞中有病毒的裂解复制。如果潜伏感染刺激靶细胞的无限增殖,而且这种刺激并不是永久性的,那么,就需要一些产毒性感染的细胞释放子代病毒,以对新的细胞进行潜伏感染,肿瘤才得以生长。这种保持一定的潜伏和裂解感染比例的调控机制,还有待人们去发现。
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    7 KSHV与HIV的相互作用

    KS的发病与AIDS明显相关,暗示KSHV与HIV之间存在相互作用。临床上AIDS相关性KS比非AIDS相关性KS严重;HIV tat基因的转染能够促进体外培养的KS纺锤细胞生长;HIV的感染还可能使被KSHV感染的淋巴细胞释放细胞因子和生长因子,同时破坏免疫监视系统。这些结果说明HIV的感染至少通过免疫抑制和tat激活两方面加速KS肿瘤的形成。但是KS病灶中几乎检测不到HIV,推测tat的水平很低。此外,有研究表明KSHV在体外激活HIV的基因表达,但还不知道是否由某种KSHV编码的细胞因子介导。KSHV和HIV在体内的相互作用尚需进一步研究。

    8 KSHV的动物模型

    猴腹膜后腔纤维瘤病(retroperitoneal fibromatosis,RF)是一种血管纤维增殖肿瘤,与人类的KS在形态学和组织学特点上十分相似。象KS在AIDS病人中流行一样,RF与一种D型反转录病毒——2型猴反转录病毒(SRV-2)感染引起的猴获得性免疫缺陷综合征(SAIDS)高度相关。从Macaca属中两种猴子Macaca nemestrina和Macaca mulatta的RF组织经PCR得到了不同于任何已知疱疹病毒的两种DNA序列。这两种新的疱疹病毒被暂时称为腹膜后腔纤维瘤病疱疹病毒(RFHV),分别表示为RFHVMn和RFHVMm[26]。序列比较发现:在所有疱疹病毒中,KSHV与这两种RF病毒序列同源性最高,关系最近。这两种新的疱疹病毒与KSHV一样属于γ疱疹病毒亚科,并与KSHV一起构成了γ亚科中的一群,这一群中的成员与人类KS和其他灵长类的KS样肿瘤相关。根据上述结果人们猜测:KSHV是由非人灵长类传播至人类的,由于在地理位置相距很远的人群中均能发现KSHV,该传播事件一定发生在很久以前。
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    RF与KS的相似性及RFHV与KSHV的亲缘关系都说明Macaca猴子的RF可以作为研究人类KS的动物模型。利用该模型,人们可增加对KSHV各方面特点的了解,并筛选治疗KS样肿瘤的药物。

    9 小结

    虽然科学工作者对这个新发现的病毒从不同的角度进行了研究,但由于缺乏适合KSHV生长的细胞培养系统,对该病毒毒粒结构、生活周期、与宿主细胞相互作用等方面的生物学特性至今还没有深入的了解。该病毒基因组的结构和功能、基因表达调控、与其他病毒的相互关系以及它的病理学特征和在临床上的意义,有待进一步研究。目前应该肯定的是:KSHV与Kaposi's肉瘤相关,并且常与HIV伴生感染,对人类的健康有重要影响。对该病毒的分子生物学、临床医学、流行病学、病理学诸方面迅速开展研究,将有助于KSHV相关疾病的治疗,为人类健康作出贡献。

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    收稿日期1997-09-22修回日期:1997-11-03, http://www.100md.com