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1、病毒感染的抗体依赖性增强作用机制,2013年11月17日,contents,一、 ADE 的作用,二、感染时存在 ADE 作用的病毒,三、 ADE 的作用机制,四、产生ADE作用的病毒进入靶细胞的途径,五、 ADE 机制研究的意义,一、ADE 的作用,病毒感染都是从黏附于细胞表面开始的，黏附是通过病毒表面蛋白与靶细胞上特异性受体和配体分子的相互作用来完成的。病毒表面蛋白的特异性抗体常常可以阻抑这一步骤，将病毒“中和”，使其失去感染细胞的能力。 然而在有些情况下，抗体在病毒感染过程中却发挥相反的作用。它们协助病毒进入靶细胞，提高感染率，这一现象就是抗体依赖性增强作用。,Antibody-depe
2、ndent enhancement，ADE,一、ADE 的作用,ADE作用最早由Hawkes在20世纪60年代报道。直到70年代中期 ，人们在研究登革热病毒时才明确了ADE作用与致病性之间的关系。自此以后，在多个科属的40余种病毒的感染中发现有ADE作用的存在。,这些病毒大多数表现为嗜好在巨噬细胞中繁殖和容易引发宿主的持续性感染，用常规疫苗免疫来防治这类具有ADE效应的病毒病时常常难以奏效。,二、感染时存在 ADE 作用的病毒,三、 ADE的作用机制,ADE作用的具体作用靶细胞多为成熟的单核一巨噬细胞系，其他抗原呈递细胞 (APC)，某些正常T细胞 ，B细胞或EB病毒巨细胞病毒(CMV)转染的
3、T、B细胞系以及其他一些幼稚细胞系等。这些细胞共同的特点是大多有一些相关受体。而这些受体又是某些病毒感染和扩增的捷径 借助各类特异的受体一配体反应，提高病毒与靶细胞结合的概率，而表现出ADE效应。 据推测，这些ADE相关病毒上可能存在不同的抗原表位，有些表位诱导中和性抗体，有些表位刺激增强性抗体。,三、 ADE的作用机制,不同病毒感染中的ADE作用与靶细胞种类、靶细胞的分化成熟及活化程度有关。另外在实验中还观察到，病毒感染中ADE作用发生与否，还和病毒感染与被动免疫的间隔时间有关。若在病毒感染动物的同时注射特异性抗体则大多能起到很好的保护作用，而在病毒感染后再注射抗体，则即使是中和抗体也有可能
4、增强病毒毒力。,三、 ADE的作用机制,研究者推断在人类免疫缺陷病毒体外感染的ADE作用中至少存在5中机制：病毒-抗体复合物与FcR受体作用增强了对细胞的粘附；病毒-抗体-补体复合物通过与靶细胞上的CR2受体作用增强了粘附；病毒粒子上补体成分的沉积有助于病毒囊膜与细胞膜的融合；通过FcR或CR，使补体活化产物和细胞内的信号转导对靶细胞产生刺激效应（如增强胞吞作用)；当抗体或可溶性CD4在中和浓度以下时，可以结合到gp120寡聚体的一个亚基，引起其他亚基的构型改变，使gp120活化，促进病毒囊膜与细胞膜的融合。,四、产生ADE的病毒进入靶细胞的途径,试验二,四、产生ADE的病毒进入靶细胞的途径,
5、试验二,Fc受体(FcR)介导的ADE作用最早由Halstead等提出，现在认为这是最常见的ADE作用机制。在这一作用机制中，通过抗体Fc片断与细胞表面FcR的相互作用使病毒一抗体复合物与具有FcR的细胞结合(免疫系统的细胞。包括巨噬细胞、单核细胞、B细胞、嗜中性白细胞和粒细胞)，使病毒黏附于细胞表面，从而使细胞对病毒的摄入和内在化增强。随后可能由于病毒不能被立即灭活，导致病毒在细胞内的复制并随之扩散。许多病毒，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、西尼罗病毒、甲型流感病毒、汉坦病毒、麻疹病毒、腺伴随病毒、黄热病毒如日本脑炎病毒、蜱传脑炎病毒和Wesselsbro
6、n病毒等感染的ADE皆依赖于FcR途径。,Fc受体（FcR）介导的ADE,四、产生ADE的病毒进入靶细胞的途径,试验二,研究表明FclRI、FclRI、CDl5、B2一mG、CD33的双特异性单克隆抗体(McAb)能介导登革热病毒(DENV)到达细胞表面，促进病毒与其受体相互作用，从而增强感染。通过阻断靶细胞上FcR，或用葡萄球菌A蛋白封闭免疫球蛋白的Fc段，或采用相应的免瘴球蛋白F(ab)片段等，均可阻断ADE现象。证明通过FcR进入相应细胞是病毒感染引起ADE现象的一条重要途径。进来有证据显示ADE介导的Fc受体的连接作用可能通过促进早期的白细胞介素一10(IL一10)的分泌。导致细胞通信
7、抑制因子(socs)蛋白和TH2的表达，抑制宿主细胞抗病毒基因表达。,Fc受体（FcR）介导的ADE,四、产生ADE的病毒进入靶细胞的途径,试验二,由补体受体CR介导的ADE作用由Cardosa等最早提出，该途径通过免疫球蛋白(热稳定性因子)与病毒结合并激活补体系统(热不稳定性因子)，然后与靶细胞上的补体受体相结合，导致病毒内在化和感染的增强。在这条途径中，免疫球蛋白、MHC I类抗原受体CD4、补体激活替代途径、补体成分C3d的受体CR2是被认为是必需的。另外也有人认为这一途径中CR的作用并不是直接将病毒导人靶细胞，而是使病毒能更好地与靶细胞上的病毒受体相结合，从而增加感染机会。HIV/SI
8、V、DENV等病毒都通过这一途径而引起ADE作用。Sullivan等提出了体外HIV感染中ADE作用的另一种机制。当抗体或可溶性CD4在中和浓度以下时，可以结合到gpl20寡聚体的一个亚基，引起其他亚基的构型改变，使gpl20活化，促进病毒囊膜与细胞膜的融合I表达此蛋白的假病毒颗粒感染293和内皮细胞的水平。在这一ADE作用中，血清中热不稳定因子是必需的。说明它不是依赖FcR的，而是依赖补体的。但是这一增强作用并不需要补体的活化。因为经典补体途径的抑制剂并没有抑制这一作用，反而使增强作用加大。,补体受体（CR）介导的ADE,四、产生ADE的病毒进入靶细胞的途径,试验二,有研究发现西尼罗病毒对具
9、有FcR的P388D I细胞的感染性在抗病毒IgM存在的情况下增强。补体3型受体(CR3)的特异性单抗可以阻断这一增强作用，但FcR的抗体却不能阻断这一作用。这一发现表明，黄病毒感染中ADE作用存在两种不同的作用机制：分别由FcR和CR介导。FcR只在免疫系统的细胞中表达，而CR的分布相对较广。,补体受体（CR）介导的ADE,四、产生ADE的病毒进入靶细胞的途径,试验二,从渐渐恢复的病人得到的血浆和血清增强灵长类动物肾细胞的埃博拉病毒的感染而且这种增强作用被病毒糖蛋白抗体和补体成分Clq介导且是埃博拉病毒感染非单核细胞ADE现象的唯一介质这是病毒感染中ADE作用的又一机制：由病毒、抗体和Clq
10、形成的复合体与细胞表面的Clq受体(CIqR)结合促进了病毒与特异性受体的结合或者通过CIqR介导的细胞间信号转导引起靶细胞的胞吞作用。HIV感染中也可能存在Clq介导的ADE作用(Prohaszka，1997)。在正常生理条件下，Clq分子与丝氨酸蛋白酶酶原、Clr和Cls结合在一起。当Clq与激活因子(如抗原、抗体复合物)结合时，血清中Cl抑制因子可以介导Clr和Cls从Clq上分离下来这样就可使Clq与细胞表面受体的结合增强。病毒感染ADE作用中Clq与CIqR的参与说明这可能是一种普遍存在的机制因为CIqR不仅存在于免疫细胞表面许多其他的细胞，如嗜中性粒细胞、B细胞、成纤维细胞、平滑肌
11、细胞和内皮细胞等也具有CIqR。,其他因子介导的ADE,四、产生ADE的病毒进入靶细胞的途径,试验二,Mehlhop E等指出ADE很有可能促进prrsv的发病而且被26Ka包膜蛋白特异性抗体介导。Mahalingam S等研究发现罗斯河病毒的抗体依赖性增强作用抑制脂多糖诱导的抗病毒转录因子(ATAT-1和NF-kappaB)复合物。通过对HIV的ADE研究，认为CD4分子在病毒感染单核细胞或非单核细胞系(如EB病毒转化B细胞)时也是重要的介质。Chen RF等研究显示登革热2型(DEN一2)感染的ADE与免疫抑制介导因子如PGE(2)和IL-4合成有关。Guuillon C等发现病毒表面蛋白
12、gpl20的结构决定人类免疫缺陷症病毒1传染的抗体介导的增强作用。并依靠gpl20一CCR5相互作用的调节。Huanq KJ等利用流动细胞计数方法和单克隆抗登革热抗原，观察到抗E和抗prM抗原都能增强登革热感染且有浓度依赖性但与血清型无关。此外，抗prM抗原通过肽特异性结合机制，同样在FcR缺失细胞上增强登革热病毒粒子的结合和感染，如BHK一21或A549细胞。抗prM抗原(Ab)与BHK一12或A549细胞有交叉反应且识别自我抗原如热休克蛋白60。简而言之。除了细胞表面FcR传统性增强作用，抗prM抗原在登革热病毒粒子上介导的增强作用由双重特异性结合登革热病毒粒子和靶细胞介导。,其他因子介导
13、的ADE,四、产生ADE的病毒进入靶细胞的途径,试验二,除通过FcR和(或)CR可介导ADE作用外，有些针对病毒的特异性抗体可能只是引导病毒到达靶细胞表面，进而增进其与病毒受体的结合效率，而另外一些细胞表面分子也可能起到介导作用，或其本身就是病毒受体。,ADE的5种机制,试验二, Fc片段与Fc受体作用, c3片段与c3受体作用, Clq片段与CIq受体作用,I：ADE作用是通过与病毒结合的抗体上的Fc片段与细胞表面的Fc受体的相互作用介导的；：补体通过经典途径激活后，C3片段与补体受体的相互作用引发了ADE；：结合在抗体上的Clq与细胞表面的C1q受体结合后促进了病毒对细胞的黏附；,ADE的
14、5种机制,试验二, 抑制抗病毒基因表达,V 改变病毒蛋白构型,IV：具有ADE作用的病毒复制时可以抑制细胞抗病毒基因的表达；V：抗体与病毒表面蛋白结合后会引发病毒蛋白构型的改变，会促进与细胞的融合,五、ADE 机制研究的意义,试验二,疫苗介导病毒感染的敏感性增强或变体病毒发病机制的例子已经被很多种不同病毒属的感染证明。研究表明，梅迪维斯纳和山羊关节炎灭活疫苗不但不能预防感染，而且还促进炎性疾病的发生；猴艾滋病和马传染性贫血亚单位疫苗有时也能促进感染；临床上有时见到接种PRRS疫苗后使PRRS症状加剧。PRRS疫苗病毒诱导的抗体能增强野毒株在猪体内的复制，而疫苗病毒的增殖也能被野毒株诱导的母源抗
15、体所增强。猪群受到PRRSV野毒感染后，群体内免疫水平参差不齐，不同个体的ADE差别很大；另外，通过母源抗体获得对PRRS被动免疫的仔猪，一旦抗体水平下降至保护性水平以下(亚中和水平)，PRRSV就会表现ADE活性，从而增加了动物感染和发病的危险性。,五、ADE 机制研究的意义,试验二,很多基于这种现象的机制仍然不是很明白。一般来说慢病毒感染尤其是关于HIV和AIDS病毒疫苗的研制几乎没有成功的。对于疫苗介导的增强感染的敏感性，确定的病毒如猫科冠形病毒、登革热病毒和猫免疫性缺陷病毒，已经被证实抗体依赖性增强作用扮演这非常重要的角色。疫苗介导的增强作用在确定的黄色病毒属、冠形病毒属、慢病毒属疫苗
16、的研发是一个主要的障碍。而且，近来在抗HIV疫苗研发上遇到的失败至少有部分归因于感染敏感性增强的产生，Bloom ME等研究认为腺病毒(ADV)衣壳蛋白VP2中抗VP2：428-466抗体在体外聚集病毒颗粒形成免疫复合物、介导ADE、中和病毒感染。结构模型提示，VP2：428-466表面暴露的残基是很容易进入抗体结合的，腺病毒(ADV)衣壳内抗单个靶肽的抗体既有中和作用又有ADE，观察到的这种现象能解释以衣壳为基础的疫苗的失败。有研究结果显示缺乏ADE诱导性抗原决定簇的糖蛋白(GP)，可能增加糖蛋白作为疫苗抗原的可能性。,五、ADE 机制研究的意义,试验二,病毒的遗传差异性非常高，而且有显示这种差异性与疫苗的研发有许多关联。因为被一种株系诱导的免疫可能仅仅部分的抗一种不同的株系，毒株存在广泛的抗原多样性，其ADE差别甚大，因此有必要利用病理模型探讨ADE在PRRS等疾病的致病机理中的地位和作用，确定这类病毒与ADE相关的抗原决定簇，并进行修饰处理或将其从候选疫苗病毒中剔除，以期研制出安全有效的疫苗。,希望老师和同学们批评指正！,
