艾滋病免疫重建治疗策略的研究进展.pdf

综 述 艾滋病免疫重建治疗策略的研究进展孙富艳1, 卢洪洲1, 2, 31. 上海市( 复旦大学附属) 公共卫生中心感染科, 上海 201508; 2. 复旦大学附属华山医院感染科, 上海 200040;3. 复旦大学上海医学院内科学系, 上海 200032摘 要: 获得性免疫缺陷综合征( AIDS) 是由人类免疫缺陷病毒( HIV) 侵犯并破坏机体免疫系统引起的疾病。20 世纪 90 年代前, 人们普遍认为免疫系统的破坏是不可逆转的, 但自高效抗反转录病毒疗法出现以后, 发现受损的免疫功能可以获得重建并成为研究的热点。免疫功能重建是指患者受损的免疫功能恢复到正常水平或接近正常水平, 从而降低机会性感染和肿瘤的发生, 降低发病率和病死率。随着各项技术的发展和改进,AIDS 的发病机制和免疫重建机制得到进一步研究, 改善调节患者 CD4+细胞的数量和免疫功能及细胞毒性 T细胞( CTL) 的杀伤功能是最重要的保护性免疫机制。目前一些治疗新策略和手段, 如细胞因子治疗、 HIV 特异性疫苗的研制已进入试验或临床阶段, 以期进一步改善患者的免疫功能。关键词: 获得性免疫缺陷综合征; 治疗性疫苗; 免疫重建Therapeuticstrategiesforimmunereconstitutioninacquiredimmunodeficiency syndromeSUN Fu-Yan1, LU Hong-Zhou1,2, 31. Department of Infectious Disease, Shanghai Public Health Clinical Center Affiliated to Fudan University, Shanghai201508, China; 2. Department of Infectious Disease, Huashan Hospital, Fudan University, Shanghai 200040, China;3. Department of Medical Science, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, ChinaAbstract: Acquired immunodeficiency syndrome ( AIDS) is caused by the human immunodeficiency virus ( HIV) , aninfection that destroys the body s immune system. It was thought that the immunodeficiency observed in this diseasewas irreversible,despite antiretroviral therapy.Since the 1990s,however,highly active antiretroviral therapy( HAART) has been used for clinical treatment. It has since been realized that HAART not only suppresses HIVreplication but also reconstitutes the immune function in AIDS patients. Recent research has asked how to effectivelyreconstitute the immune function in AIDS patients, which involves facilitating the ability of the immune system tonormal or near normal levels through anti-viral strategies and adoptive immunotherapy among other approaches. Thegoal of immune reconstitution is dissipation of the clinical symptoms of AIDS, as evidenced by a decrease in theincidence of AIDS-related opportunistic infections and tumors and a decline in rates of mortality.Throughtechnological developments and better understanding of the immunopathogenesis and mechanisms of immunereconstitution, it is possible to improve the level and function of CD4+T cells and to enhance HIV-specific cytotoxicT lymphocyte( CTL) immune responses. At present, a number of new therapies and strategies are entering clinicalstudies, including the use of various cytokines and therapeutic HIV vaccines.Key words:Acquired immunodeficiency syndrome; Therapeutic vaccine; Immune reconstitution基金项 目: 十一 五国家 科技 重大专 项( 2008ZX10001-008)通信作 者: 卢洪 洲, E-mail: luhongzhou fudan. edu. cnCorresponding author: LU Hong-Zhou,E-mail: luhongzhou fudan. edu. cn 艾滋病又称获得性免疫缺陷综合征( acquiredimmunodeficiency syndrome, AIDS) , 是人类免疫缺陷病毒( human immunodeficiency virus, HIV) 感染引起的一种慢性传染病。目前已知 AIDS 主要通过性接触、 血液和母婴传播, HIV 为单链 RNA 病毒, 侵入机体后侵袭、 破坏 CD4+细胞( 主要是 CD4+T 细胞) ,导致机体的免疫功能( 主要是细胞免疫) 严重受损,最后并发各种机会性感染和肿瘤。以往人们认为,这种免疫 功能的 破坏 是不可 逆转的。自 20 世 纪90 年代, 高 效 抗 反 转 录 病 毒 治 疗 ( highly activeantiretroviral therapy, HAART) 运用于临床治疗后, 人03微 生物与 感染 2009 年 3 月第 4 卷第 1 期 Journal of Microbes and Infection, March 2009, Vol. 4, No. 1们意识到 HAART 不仅能抑制 HIV 的复制, 而且能使 AIDS患者的免疫功能得到重建。目前关于免疫重建的机制尚不很清楚, 随着 AIDS 免疫病理及发病机制研究的进展, 其免疫重建的机制也得到进一步阐明并成为研究热点, 继而促进更多的治疗方法和策略进入试验或临床研究。本文就近年来有关AIDS免疫重建治疗策略的研究进展予以综述。1 AIDS患者免疫重建的含义自 20 世纪 90 年代提出 HAART 方法后, 人们逐渐认识到有效的治疗可以促使 AIDS 患者的免疫功能重建, 这是近年来 AIDS 研究领域中的重大进展之一。AIDS免疫功能重建的含义是指经抗病毒、过继性免疫等治疗后, HIV 引起的各种免疫异常恢复正常或接近正常水平, 即: CD4+T 细胞增加; CD4+T细胞恢复对记忆抗原刺激的正常反应能力以及免疫辅助、 免疫调节功能; 患者体内异常的免疫激活恢复正常。当然免疫重建也包括抗病毒和免疫调节治疗后其他免疫细胞数量和功能的恢复,以及各种临床症状的好转, 如各种机会性感染和肿瘤的发生率下降及 AIDS 患者的病死率和发病率降低。2 各种治疗方法和策略的研究及其应用2.1 HAART 后的免疫重建治疗 AIDS的最大挑战是实施有效的治疗方案以重建免疫系统的 功能和恢复外周血 T 细胞池。HAART是目前应用最广泛的治疗策略, 已证明其可有效减少病毒载量并有助于 CD4+T 细胞的修复。HAART是多种抗反转录病毒药物的联合用药, 主要是 2 种 核 苷 类 似 物 反 转 录 酶 抑 制 剂 ( nucleosidereverse transcriptase inhibitor, NRTI) 和 1 种非核苷类似物反转录酶 抑制剂( non-NRTI, NNRTI) , 或 2 种NRTI 和 1 种蛋白酶抑制剂( protease inhibitor, PI) 联合用药。HAART 后引起的 T 细胞恢复主要表现为3 个阶段 1: 早期记忆性 T细胞增加, 因为病毒感染和凋亡所致的细胞死亡减少, 体内淋巴细胞再分布, 即治疗前滞留于患者脾脏和淋巴结等外周免疫器官的淋巴细胞释放至外周血, 并非是新生细胞; 异常的 T 细胞激活减少和 CD4+T 细胞对记忆抗原的反应能力恢复; 晚期纯真 CD4+T 细胞增加和CD8+T细胞减少, 但都没有恢复到正常范围, 增加的 T 细胞主要是再生的新细胞, 并可观察到 CD4+T细胞受体多样性的改善。胸腺为 T 细胞的发育和分化提供了良好的微环境, 是保证外周血 T细胞池稳定和 T 细胞表面受体多样性的重要免疫器官, 在T细胞的恢复中起重要作用。HAART 抑制病毒复制, 导致宿主病毒载量减少及 T 细胞功能恢复, 从而使胸腺功能得以改善和修复, 有利于 T 细胞的功能和数量改善。同时研究也表明注射生长激素、 胸腺 激 素 及 细 胞 因 子 ;主 要 是 白 细 胞 介 素 2( interleukin-2, IL-2) 对胸 腺功能的恢复有重要 作用 2。HAART后虽然对 HIV 特异性的辅助作用可能没有恢复, 但针对某些抗原的特异性免疫反应将改善, 从而降低 AIDS 患者机会性感染和肿瘤的发生率。近来研究证明, 抗病毒治疗亦可改善自然杀伤细胞和树突细胞的功能, 有助于病毒载量的减少和 T 细胞数量和功能的恢复 3。HAART 对 HIV/AIDS 免疫功能重建也有其局限性: HAART后, 由于种种原因, 只有部分患者HIV 的活动及复制能被长期、 有效控制, 另外 T细胞对记忆抗原反应能力的持久恢复也仅发生于这部分患者 2, 虽然这些患者的免疫功能得到重建, 但能否恢复到正常水平尚未证实。 患者 CD4+细胞特异性抗 HIV 的免疫反应能力未恢复 4。 抗病毒治疗后, 随着 HIV 病毒载量的下降, 患者 CD8+T 细胞特异性抗 HIV 的能力下降 4。 抗反转录病毒药物价格昂贵, 药物的不良反应及耐药性等问题也是 HAART的重要挑战。2.2 以免疫治疗为基础的免疫重建针对免疫病理中 T 细胞功能的异常和机体异常的免疫激活, 以调节免疫功能为基础的免疫疗法成为研究热点, 与抗病毒治疗的联合运用更有效促进了患者的免疫重建。2. 2. 1 细胞因子的应用及研究 目前研究的细胞因子主要有 IL-2、 IL-7、 IL-15 及 IL-12, 其中研究最多且明确应用于临床的主要是 IL-2。IL-2 为重要的 T细胞生长因子, 能高效刺激 T细胞和自然杀伤细胞的增殖和功能的发挥, 促进抗原呈递和其他细胞因子的产生和释放, HIV 感染导致 IL-2 的产生明显减少。大量临床研究表明, HAART 联合 IL-2 治疗引起更明显的 CD4+T细胞的增加和 T 细胞正常免疫功能的恢复, 尤其对单用 HAART 不能获得免疫改善的患者。IL-2 驱动免疫重建的重要机制是 CD4+细胞增加, 其特异性机制尚不清楚, 主要有以下几种假设: 促进外周 T 细胞的增殖和减少外周 T 细胞的损失; 影响 T 细胞凋亡的比率, 同时引起纯真 T 细胞和记忆 T 细胞的增加; 通过调节胸腺的功能, 影13微生物 与感染 2009 年 3 月 第 4 卷第 1 期 Journal of Microbes and Infection, March 2009, Vol. 4, No. 1响 T 细胞的合成及IL-7/ CD127( IL-7R) 系统。IL-2通过以上 1 种或几种机制促进免疫功能的重建, 但主要机制是减慢 CD4+T 细胞的更新并延长其生存期。研究也发现, IL-2 可减少高表达 CD38 的 CD8+T细胞, 降低 HIV 引起的异常免疫激活 5。IL-7 和IL-15 能促进 T 细胞的增殖和功能的恢复, 为治疗HIV 感染提供了另一平台。IL-7 在维持 T细胞动态平衡中起关键性作用, 可促进纯真 T 细胞的存活及记忆细 胞 的 产 生 6。HIV 感 染 患 者 T 细 胞 表 面CD127 表 达 减 少, 尤 以 CD8+T 细 胞 减 少 明 显,CD127 的下调致使 IL-7 不能对 T细胞发生作用 7。研究发现, HIV 感染者体内 CD8+T 细胞中 CD127表达减 少, 以 反 应 性 CD8+T 细 胞 明 显, 而 对 于CD4+T 细 胞 仅 反 应 性 记 忆 T 细 胞 表 达 减 少, 且CD127-T 细胞高表达 CD38。所以, CD127 的表达与 T 细 胞 的 功 能 有 关。同 时 发 现 在 HAART 中CD127 的表达在 CD4+T 细胞( 除中枢性记忆 T 细胞外) 中没有变化, 而在 CD8+T 细胞中明显增加;同时 CD38 的表达在 CD4+T 细胞和 CD8+T 细胞中均减少, 但减少的程度在不同亚群各异并与 CD127的表 达 有 一 定 关 系。结 论 指 出, 如 果 患 者 初 始CD4+T 细胞越少、 CD127 表达越低且 IL-7 水平 越高, 那么 HAART 后 CD4+T 细胞增加越明显, 这说明调节 IL-7/CD127 系统有助于免疫功能的重建 8。近年的研究表明, 根据细胞表面是否表达 CD25( IL-2R) 和 CD127( IL-7R) 可将 CD4+T细胞分为 3 个亚群: CD127+CD25low /-、CD127-CD25-和 CD127lowCD25high, 在 HIV 感 染 中 可 观 察 到 CD4+CD127-CD25-T细胞比率增加而 CD127+T 细胞亚群明显减少, 相对增加的 CD127-T细胞对新抗原和记忆抗原刺激均无反应, 且 CD127-T 细胞抵抗 IL-7 免疫调节作用, 这亦证明了调节 IL-7/CD127 系统有助于免 疫 重 建 9。 IL-15 由 抗 原 呈 递 细 胞 ( antigenpresenting cell, APC) 在免疫反应的早期阶段产生并能调控固有性和适应性免疫, 是促进 CD8+T 细胞增殖的重要细胞因子 10。对其他多种相关细胞因子和 T 细胞表面标志( 如 CD38、 CTLA-4 等) 也有很多研究, 目的均为更好地阐明发病机制以有效促进免疫功能的重建。2. 2. 2 HIV 特异性疫苗的研究 由于以上疗法都是针对 HIV 感染者或 AIDS患者且最终均不能建立完全的免疫重建, 不能彻底治愈 AIDS 而只能延长生存期, 降低发病率和病死率, 所以研制 HIV 特异性疫苗以降低甚至根除 HIV 感染成为近年来研究的热点。理想的疫苗应具有激发机体细胞和体液双重免疫的作用, 既能激发机体 CD8+T 细胞对 HIV有效的特异性细胞毒性杀伤; 又能刺激机体 B 细胞活化, 产生针对 HIV 的特异性中和抗体, 以达到预防 HIV 感染及延缓 HIV 感染发展到 AIDS 的自然病程。目前世界上疫苗研究的方向倾向于 DNA 疫苗,有多种疫苗正在研制中, 并有部分疫苗已进入期临床试验阶段, 但还没有疫苗被证明能用于人类并诱导有效的细胞免疫和体液免疫。虽然质粒 DNA疫苗在实验室研究中展现了良好的效果, 但在临床试验中却不能诱 导有效 的抗原 特异性 免疫 反应。Megati 等发现, 仅在 RNA 或密码子水平修饰 HIV-1env gp160 基因可在质粒 DNA 疫苗免疫的小鼠体内引起强而有效的 env 特异性细胞免疫反应, 而进一步修饰 env基因以改变细胞靶位或增强蛋白水解的进程不能增强 env 特异性的免疫反应。这些研究对研制预防 HIV 感 染的 有 效疫 苗 有重 要 的指 导 意义 11。研究 还 发 现 IL-7 和 IL-15 能 增 加 HIV-1DermaVir 疫苗诱导的 Gag 特异性中枢性记忆 T 细胞, IL-15 作用更明显, 且能增强 DermaVir疫苗诱导的 Gag 特异性效应性记忆 CD8+T细胞的免疫反应,这对治疗性疫苗的 研究有重 要意义 12。Merck s疫苗在临床期试验中的失败表明疫苗的研制仍有漫长的路程要走。2. 2. 3 结构性间歇疗法的免疫重建 由于抗反转录病毒药物的严重不良反应, 患者的服药依从性较差而导致耐药性增加, 不利于病情的控制并可使病情恶化, 加快患者死亡, 尤其是那些 CD4+T细胞较少、 病毒载量较高的患者。因此提出了结构性间歇疗法( structured treatment interruption, STI) , 即临 床检测不到病毒一段时间后停用药物, 停药一特定时间或病毒载量又增加到一定水平后再恢复抗病毒药物治疗。由于病毒可能反复扩增会导致病情恶化,所以对这一疗法还有很多争议。近来的研究表明,在停药期给予细胞因子等治疗可有效控制病情并可减少 药 物 不 良 反 应。 Dianzani 等 认 为 干 扰 素( interferon, IFN) 和药物间歇轮替治疗可降低药物的耐药性、 减少药物毒性、 降低治疗费用和延长患者生存期。他们的临床研究表明, 停用药物后病毒扩增至较高水平时给予 IFN, 4 周后可有效减少病毒载量, 并且停药后立即给予 IFN 可使 3/4 的患者有效控制病毒的反跳并使停药期延长 2 周 13。IL-2 是重要的细胞因子, 具有多种功能, 可有效改善患者的免疫功能, 也可用于 STI。23微 生物与 感染 2009 年 3 月第 4 卷第 1 期 Journal of Microbes and Infection, March 2009, Vol. 4, No. 1CD8+T细胞被认为在 HIV 感染的初期和慢性期起主要的保护性免疫作用。大量临床研究已发现, HAART初期异常激活的、 HIV 特异性的 CD8+T细胞减少, 而循环中 HIV 特异性的 CD8+记忆 T 细胞增 加, 并 且 随 着 病 毒 载 量 的 减 少 记 忆 性 的 前CD8+T细胞的水平更加降低。研究还发现治疗中CD8+T细胞表面的活性标志分子 CD38 表达明显降低, 说明治疗过程中 CD8+T细胞反应活性下降, 早期 CD38 表 达 减 少 可 能说 明 异 常 免 疫 激 活 的 改善 14。Mollet 等研究 发现 15, 在 HAART 过 程中,早期 HIV 特异性的及非 HIV 特异性的 CD8+T细胞增加主要是因为 CD8+T细胞在外周血中重新分布,而并非是新生细胞。在长期抑制病毒的治疗中可观察到, 产生 IFN-的 HIV 特异性的效应性及记忆性CD8+T细胞短期增加后稳定减少, 该现象的动力学在不同的抗原表位是不同的, 通常以 CD8+CD27-CD11ahigh效应细胞减少为特点。研究亦表明, 在停药期病毒复制引起的 HIV 特异性的免疫反应有助于 CD8+T细胞总数的变化。外周 CD8+T细胞有 2种不同的反应方式, 即病毒载量与 CD8+T 细胞的变化呈正相关, 病毒载量与 CD8+T 细胞的变化呈负相关, 提示“ 再分离” 现象。然而 CD8+T 细胞的变化并不局限于 HIV 特异性的 CD8+T 细胞的变化, 它也引起巨细胞病毒( cytomegalovirus, CMV) 特异性的免疫反应, 从而减少 CMV 感染的发生率。CD8+T细胞的数量和功能与病毒载量的相关性支持 STI 的治疗机制。病毒载量与相应诱导的机体免疫功能之间关系为 STI 的应用提供了较好的理论基础。此外, 由于 HIV 入侵 CD4+T 细胞时需要辅助性受体 CCR5, 所以下调 或抑制 CD4+T 细 胞表 面CCR5 可降低 HIV 的易感性、 延缓 AIDS 的进展和减少 HIV 的扩散 16。研究证明, 抗 CCR5 单克隆抗体PRO40 对成人 HIV 感染有强而持久的抗病毒活性,并随着给药剂量的增加疗效增强, 治疗 4 d 后患者平均病毒载量降低到原病毒载量的 1/10, 并持续至第 3 周 17。另外中药( 如黄芪) 的作用也受到越来越多关注。在所有治疗方案中, 安全有效的疫苗将是彻底消灭 HIV 感染和 AIDS 的最为有效且唯一的途径。参考文献 1Li TS, Tubiana R, Katlama C, et al.Long-lastingrecoveryinCD4+T-cellfunctionandviral-loadreduction after highly active antiretroviral therapy inadvanced HIV-1 disease J . 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