1、病毒感染的抗體依賴性增強(qiáng)作用機(jī)制,2013年11月17日,contents,一、 ADE 的作用,二、感染時存在 ADE 作用的病毒,三、 ADE 的作用機(jī)制,四、產(chǎn)生ADE作用的病毒進(jìn)入靶細(xì)胞的途徑,五、 ADE 機(jī)制研究的意義,一、ADE 的作用,病毒感染都是從黏附于細(xì)胞表面開始的，黏附是通過 病毒表面蛋白與靶細(xì)胞上特異性受體和配體分子的相互作 用來完成的。病毒表面蛋白的特異性抗體常?？梢宰枰?這一步驟，將病毒“中和”，使其失去感染細(xì)胞的能力。 然而在有些情況下，抗體在病毒感染過程中卻發(fā)揮相 反的作用。它們協(xié)助病毒進(jìn)入靶細(xì)胞，提高感染率，這一 現(xiàn)象就是抗體依賴性增強(qiáng)作用。,Antibody

2、-dependent enhancement，ADE,一、ADE 的作用,ADE作用最早由Hawkes在20世紀(jì)60年代報道。 直到70年代中期 ，人們在研究登革熱病毒時才明確了ADE作用與致病性之間的關(guān)系。 自此以后，在多個科屬的40余種病毒的感染中發(fā)現(xiàn)有ADE作用的存在。,這些病毒大多數(shù)表現(xiàn)為嗜好在巨噬細(xì)胞中繁殖和容易引發(fā)宿主的持續(xù)性感染，用常規(guī)疫苗免疫來防治這類具有ADE效應(yīng)的病毒病時常常難以奏效。,二、感染時存在 ADE 作用的病毒,三、 ADE的作用機(jī)制,ADE作用的具體作用靶細(xì)胞多為成熟的單核一巨噬細(xì)胞系，其他抗原呈遞細(xì)胞 (APC)，某些正常T細(xì)胞 ，B細(xì)胞或EB病毒巨細(xì)胞病毒(

3、CMV)轉(zhuǎn)染的T、B細(xì)胞系以及其他一些幼稚細(xì)胞系等。這些細(xì)胞共同的特點是大多有一些相關(guān)受體。而這些受體又是某些病毒感染和擴(kuò)增的捷徑 借助各類特異的受體一配體反應(yīng)，提高病毒與靶細(xì)胞結(jié)合的概率，而表現(xiàn)出ADE效應(yīng)。 據(jù)推測，這些ADE相關(guān)病毒上可能存在不同的抗原表位，有些表位誘導(dǎo)中和性抗體，有些表位刺激增強(qiáng)性抗體。,三、 ADE的作用機(jī)制,不同病毒感染中的ADE作用與靶細(xì)胞種類、靶細(xì)胞的分化成熟及活化程度有關(guān)。另外在實驗中還觀察到，病毒感染中ADE作用發(fā)生與否，還和病毒感染與被動免疫的間隔時間有關(guān)。若在病毒感染動物的同時注射特異性抗體則大多能起到很好的保護(hù)作用，而在病毒感染后再注射抗體，則即使是中

4、和抗體也有可能增強(qiáng)病毒毒力。,三、 ADE的作用機(jī)制,研究者推斷在人類免疫缺陷病毒體外感染的ADE作用中至少存在5中機(jī)制：病毒-抗體復(fù)合物與FcR受體作用增強(qiáng)了對細(xì)胞的粘附；病毒-抗體-補(bǔ)體復(fù)合物通過與靶細(xì)胞上的CR2受體作用增強(qiáng)了粘附；病毒粒子上補(bǔ)體成分的沉積有助于病毒囊膜與細(xì)胞膜的融合；通過FcR或CR，使補(bǔ)體活化產(chǎn)物和細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)對靶細(xì)胞產(chǎn)生刺激效應(yīng)（如增強(qiáng)胞吞作用)；當(dāng)抗體或可溶性CD4在中和濃度以下時，可以結(jié)合到gp120寡聚體的一個亞基，引起其他亞基的構(gòu)型改變，使gp120活化，促進(jìn)病毒囊膜與細(xì)胞膜的融合。,四、產(chǎn)生ADE的病毒進(jìn)入靶細(xì)胞的途徑,試驗二,四、產(chǎn)生ADE的病毒進(jìn)入

5、靶細(xì)胞的途徑,試驗二,Fc受體(FcR)介導(dǎo)的ADE作用最早由Halstead等提出，現(xiàn)在認(rèn)為這是最常見的ADE作用機(jī)制。在這一作用機(jī)制中，通過抗體Fc片斷與細(xì)胞表面FcR的相互作用使病毒一抗體復(fù)合物與具有FcR的細(xì)胞結(jié)合(免疫系統(tǒng)的細(xì)胞。包括巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、B細(xì)胞、嗜中性白細(xì)胞和粒細(xì)胞)，使病毒黏附于細(xì)胞表面，從而使細(xì)胞對病毒的攝入和內(nèi)在化增強(qiáng)。隨后可能由于病毒不能被立即滅活，導(dǎo)致病毒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制并隨之?dāng)U散。許多病毒，如登革病毒、HIV猴免疫缺陷病毒、阿留申水貂病病毒、呼吸道合胞病毒、西尼羅病毒、甲型流感病毒、漢坦病毒、麻疹病毒、腺伴隨病毒、黃熱病毒如日本腦炎病毒、蜱傳腦炎病毒和Wes

6、selsbron病毒等感染的ADE皆依賴于FcR途徑。,Fc受體（FcR）介導(dǎo)的ADE,四、產(chǎn)生ADE的病毒進(jìn)入靶細(xì)胞的途徑,試驗二,研究表明FclRI、FclRI、CDl5、B2一mG、CD33的雙特異性單克隆抗體(McAb)能介導(dǎo)登革熱病毒(DENV)到達(dá)細(xì)胞表面，促進(jìn)病毒與其受體相互作用，從而增強(qiáng)感染。通過阻斷靶細(xì)胞上FcR，或用葡萄球菌A蛋白封閉免疫球蛋白的Fc段，或采用相應(yīng)的免瘴球蛋白F(ab)片段等，均可阻斷ADE現(xiàn)象。證明通過FcR進(jìn)入相應(yīng)細(xì)胞是病毒感染引起ADE現(xiàn)象的一條重要途徑。進(jìn)來有證據(jù)顯示ADE介導(dǎo)的Fc受體的連接作用可能通過促進(jìn)早期的白細(xì)胞介素一10(IL一10)的分泌

7、。導(dǎo)致細(xì)胞通信抑制因子(socs)蛋白和TH2的表達(dá)，抑制宿主細(xì)胞抗病毒基因表達(dá)。,Fc受體（FcR）介導(dǎo)的ADE,四、產(chǎn)生ADE的病毒進(jìn)入靶細(xì)胞的途徑,試驗二,由補(bǔ)體受體CR介導(dǎo)的ADE作用由Cardosa等最早提出，該途徑通過免疫球蛋白(熱穩(wěn)定性因子)與病毒結(jié)合并激活補(bǔ)體系統(tǒng)(熱不穩(wěn)定性因子)，然后與靶細(xì)胞上的補(bǔ)體受體相結(jié)合，導(dǎo)致病毒內(nèi)在化和感染的增強(qiáng)。在這條途徑中，免疫球蛋白、MHC I類抗原受體CD4、補(bǔ)體激活替代途徑、補(bǔ)體成分C3d的受體CR2是被認(rèn)為是必需的。另外也有人認(rèn)為這一途徑中CR的作用并不是直接將病毒導(dǎo)人靶細(xì)胞，而是使病毒能更好地與靶細(xì)胞上的病毒受體相結(jié)合，從而增加感染機(jī)會

8、。HIV/SIV、DENV等病毒都通過這一途徑而引起ADE作用。Sullivan等提出了體外HIV感染中ADE作用的另一種機(jī)制。當(dāng)抗體或可溶性CD4在中和濃度以下時，可以結(jié)合到gpl20寡聚體的一個亞基，引起其他亞基的構(gòu)型改變，使gpl20活化，促進(jìn)病毒囊膜與細(xì)胞膜的融合I表達(dá)此蛋白的假病毒顆粒感染293和內(nèi)皮細(xì)胞的水平。在這一ADE作用中，血清中熱不穩(wěn)定因子是必需的。說明它不是依賴FcR的，而是依賴補(bǔ)體的。但是這一增強(qiáng)作用并不需要補(bǔ)體的活化。因為經(jīng)典補(bǔ)體途徑的抑制劑并沒有抑制這一作用，反而使增強(qiáng)作用加大。,補(bǔ)體受體（CR）介導(dǎo)的ADE,四、產(chǎn)生ADE的病毒進(jìn)入靶細(xì)胞的途徑,試驗二,有研究發(fā)現(xiàn)

9、西尼羅病毒對具有FcR的P388D I細(xì)胞的感染性在抗病毒IgM存在的情況下增強(qiáng)。補(bǔ)體3型受體(CR3)的特異性單抗可以阻斷這一增強(qiáng)作用，但FcR的抗體卻不能阻斷這一作用。這一發(fā)現(xiàn)表明，黃病毒感染中ADE作用存在兩種不同的作用機(jī)制：分別由FcR和CR介導(dǎo)。FcR只在免疫系統(tǒng)的細(xì)胞中表達(dá)，而CR的分布相對較廣。,補(bǔ)體受體（CR）介導(dǎo)的ADE,四、產(chǎn)生ADE的病毒進(jìn)入靶細(xì)胞的途徑,試驗二,從漸漸恢復(fù)的病人得到的血漿和血清增強(qiáng)靈長類動物腎細(xì)胞的埃博拉病毒的感染而且這種增強(qiáng)作用被病毒糖蛋白抗體和補(bǔ)體成分Clq介導(dǎo)且是埃博拉病毒感染非單核細(xì)胞ADE現(xiàn)象的唯一介質(zhì)這是病毒感染中ADE作用的又一機(jī)制：由病毒

10、、抗體和Clq形成的復(fù)合體與細(xì)胞表面的Clq受體(CIqR)結(jié)合促進(jìn)了病毒與特異性受體的結(jié)合或者通過CIqR介導(dǎo)的細(xì)胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)引起靶細(xì)胞的胞吞作用。HIV感染中也可能存在Clq介導(dǎo)的ADE作用(Prohaszka，1997)。在正常生理條件下，Clq分子與絲氨酸蛋白酶酶原、Clr和Cls結(jié)合在一起。當(dāng)Clq與激活因子(如抗原、抗體復(fù)合物)結(jié)合時，血清中Cl抑制因子可以介導(dǎo)Clr和Cls從Clq上分離下來這樣就可使Clq與細(xì)胞表面受體的結(jié)合增強(qiáng)。病毒感染ADE作用中Clq與CIqR的參與說明這可能是一種普遍存在的機(jī)制因為CIqR不僅存在于免疫細(xì)胞表面許多其他的細(xì)胞，如嗜中性粒細(xì)胞、B細(xì)胞、成纖

11、維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等也具有CIqR。,其他因子介導(dǎo)的ADE,四、產(chǎn)生ADE的病毒進(jìn)入靶細(xì)胞的途徑,試驗二,Mehlhop E等指出ADE很有可能促進(jìn)prrsv的發(fā)病而且被26Ka包膜蛋白特異性抗體介導(dǎo)。Mahalingam S等研究發(fā)現(xiàn)羅斯河病毒的抗體依賴性增強(qiáng)作用抑制脂多糖誘導(dǎo)的抗病毒轉(zhuǎn)錄因子(ATAT-1和NF-kappaB)復(fù)合物。通過對HIV的ADE研究，認(rèn)為CD4分子在病毒感染單核細(xì)胞或非單核細(xì)胞系(如EB病毒轉(zhuǎn)化B細(xì)胞)時也是重要的介質(zhì)。Chen RF等研究顯示登革熱2型(DEN一2)感染的ADE與免疫抑制介導(dǎo)因子如PGE(2)和IL-4合成有關(guān)。Guuillon C等發(fā)

12、現(xiàn)病毒表面蛋白gpl20的結(jié)構(gòu)決定人類免疫缺陷癥病毒1傳染的抗體介導(dǎo)的增強(qiáng)作用。并依靠gpl20一CCR5相互作用的調(diào)節(jié)。Huanq KJ等利用流動細(xì)胞計數(shù)方法和單克隆抗登革熱抗原，觀察到抗E和抗prM抗原都能增強(qiáng)登革熱感染且有濃度依賴性但與血清型無關(guān)。此外，抗prM抗原通過肽特異性結(jié)合機(jī)制，同樣在FcR缺失細(xì)胞上增強(qiáng)登革熱病毒粒子的結(jié)合和感染，如BHK一21或A549細(xì)胞?？筽rM抗原(Ab)與BHK一12或A549細(xì)胞有交叉反應(yīng)且識別自我抗原如熱休克蛋白60。簡而言之。除了細(xì)胞表面FcR傳統(tǒng)性增強(qiáng)作用，抗prM抗原在登革熱病毒粒子上介導(dǎo)的增強(qiáng)作用由雙重特異性結(jié)合登革熱病毒粒子和靶細(xì)胞介導(dǎo)。

13、,其他因子介導(dǎo)的ADE,四、產(chǎn)生ADE的病毒進(jìn)入靶細(xì)胞的途徑,試驗二,除通過FcR和(或)CR可介導(dǎo)ADE作用外，有些針對病毒的特異性抗體可能只是引導(dǎo)病毒到達(dá)靶細(xì)胞表面，進(jìn)而增進(jìn)其與病毒受體的結(jié)合效率，而另外一些細(xì)胞表面分子也可能起到介導(dǎo)作用，或其本身就是病毒受體。,ADE的5種機(jī)制,試驗二, Fc片段與Fc受體作用, c3片段與c3受體作用, Clq片段與CIq受體作用,I：ADE作用是通過與病毒結(jié)合的抗體上的Fc片段與細(xì)胞表面的Fc受體的相互作用介導(dǎo)的； ：補(bǔ)體通過經(jīng)典途徑激活后，C3片段與補(bǔ)體受體的相互作用引發(fā)了ADE； ：結(jié)合在抗體上的Clq與細(xì)胞表面的C1q受體結(jié)合后促進(jìn)了病毒對細(xì)胞

14、的黏附；,ADE的5種機(jī)制,試驗二, 抑制抗病毒基因表達(dá),V 改變病毒蛋白構(gòu)型,IV：具有ADE作用的病毒復(fù)制時可以抑制細(xì)胞抗病毒基因的表達(dá)； V：抗體與病毒表面蛋白結(jié)合后會引發(fā)病毒蛋白構(gòu)型的改變，會促進(jìn)與細(xì)胞的融合,五、ADE 機(jī)制研究的意義,試驗二,疫苗介導(dǎo)病毒感染的敏感性增強(qiáng)或變體病毒發(fā)病機(jī)制的例子已經(jīng)被很多種不同病毒屬的感染證明。研究表明，梅迪維斯納和山羊關(guān)節(jié)炎滅活疫苗不但不能預(yù)防感染，而且還促進(jìn)炎性疾病的發(fā)生；猴艾滋病和馬傳染性貧血亞單位疫苗有時也能促進(jìn)感染；臨床上有時見到接種PRRS疫苗后使PRRS癥狀加劇。PRRS疫苗病毒誘導(dǎo)的抗體能增強(qiáng)野毒株在豬體內(nèi)的復(fù)制，而疫苗病毒的增殖也能

15、被野毒株誘導(dǎo)的母源抗體所增強(qiáng)。豬群受到PRRSV野毒感染后，群體內(nèi)免疫水平參差不齊，不同個體的ADE差別很大；另外，通過母源抗體獲得對PRRS被動免疫的仔豬，一旦抗體水平下降至保護(hù)性水平以下(亞中和水平)，PRRSV就會表現(xiàn)ADE活性，從而增加了動物感染和發(fā)病的危險性。,五、ADE 機(jī)制研究的意義,試驗二,很多基于這種現(xiàn)象的機(jī)制仍然不是很明白。一般來說慢病毒感染尤其是關(guān)于HIV和AIDS病毒疫苗的研制幾乎沒有成功的。對于疫苗介導(dǎo)的增強(qiáng)感染的敏感性，確定的病毒如貓科冠形病毒、登革熱病毒和貓免疫性缺陷病毒，已經(jīng)被證實抗體依賴性增強(qiáng)作用扮演這非常重要的角色。疫苗介導(dǎo)的增強(qiáng)作用在確定的黃色病毒屬、冠形病毒屬、慢病毒屬疫苗的研發(fā)是一個主要的障礙。而且，近來在抗HIV疫苗研發(fā)上遇到的失敗至少有部分歸因于感染敏感性增強(qiáng)的產(chǎn)生，Bloom ME等研究認(rèn)為腺病毒(ADV)衣殼蛋白VP2中抗VP2：428-466抗體在體外聚集病毒顆粒形成免疫復(fù)合物、介導(dǎo)ADE、中和病毒感染。結(jié)構(gòu)模型提示，VP2：428-466表面暴露的殘基是很容易進(jìn)入抗體結(jié)合的，腺病毒(ADV)衣殼內(nèi)抗單個靶肽的抗體既有中和作用又有ADE，觀察到的這種現(xiàn)象能解釋以衣殼為基礎(chǔ)的疫苗的失敗。有研究結(jié)果顯