PLoS Pathog.：发现一种抑制巨细胞病毒的新靶标

大多人在生命中的某个时刻感染上人巨细胞病毒(cytomegalovirus, CMV).在几千年来,我们的免疫系统进化出一到两技能来为我们抵御这种病毒,但是不幸的是,CMV也进化出它自己的技能.

尽管大多人在一生当中都长期携带CMV,但是这种病毒感染与我们的免疫系统达成平衡,因而在大多人体内并没有表现出症状.如果我们的免疫系统存在缺陷的话,那么CMV能够快速地变成一种严重性的问题.在一项新的研究中,来自德国亥姆霍兹传染病研究中心和慕尼黑市马克斯·冯·佩腾科弗研究所(Max von Pettenkofer Institute)的研究人员如今发现即便患上严重性免疫缺陷的人们也可能具有自身抵御这种病毒的能力.相关研究结果于2012年12月13日发表在PLoS Pathogens期刊上,论文标题为“Block of Death-Receptor Apoptosis Protects Mouse Cytomegalovirus from Macrophages and is a Determinant of Virulence in Immunodeficient Hosts”.

已知免疫系统促进被感染的细胞进行自我摧毁.在一种被称作凋亡的过程中,这些细胞实际上进行自杀.通过在早期牺牲这些被感染的细胞,身体就会阻止病原体扩散.触发这种凋亡的信号可能来自被感染的细胞本身或者相邻的免疫细胞.在这项研究中,研究人员着重研究了后一种情形,即被感染的细胞通过位于它们表面的“死亡受体(death receptor)”接受自杀信号.他们成功地鉴定出被称作巨噬细胞的免疫细胞发送结合到死亡受体上的信号分子.已知巨噬细胞能够吞噬入侵的病原体.激活的巨噬细胞迁移到富含病毒感染细胞的炎性区域.在那里,它们释放生物活性分子来诱导周围的细胞自杀.在此之前,人们并不知道巨噬细胞以这种方式控制病毒感染.

在这项研究中,研究人员还展示出CMV在与宿主开展的分子竞赛中所产生的进化反应看起来会是什么样子.论文第一作者、亥姆霍兹传染病研究中心研究员Linda Ebermann博士解释道,“病毒是没有生命的.为了复制,它们需要活的宿主细胞.巨细胞病毒强迫被感染的细胞生产病毒基因表达的蛋白.其中一种病毒蛋白能够抑制这种细胞自杀程序.通过这种方式,这种病毒能够增殖和不受干扰地扩散.”

在这项研究中,研究人员利用一种特异性地感染小鼠的CMV变异体开展实验.这种病毒毒株非常类似感染人的毒株：正如免疫系统减弱的人们感染上CMV时将会患病一样,鼠类巨细胞病毒(murine CMV)也会导致免疫受损的小鼠患病,其中这些小鼠缺乏它们免疫系统中的某些组分.在这些小鼠体内,这种病毒在蛋白M36的帮助下成功地关闭细胞自杀程序,因而确保它的宿主细胞存活.引人注目的是,缺乏编码蛋白M36的基因的CMV突变体甚至在极端易感的小鼠体内也不能复制.人CMV很可能也以相同的方式发挥作用.

论文通信作者、亥姆霍兹传染病研究中心免疫衰老与慢性感染研究小组主任Luka Cicin-Sain教授解释道,“在人类和模式小鼠体内,抑制细胞凋亡的蛋白时高度类似的.因此,我们大胆地猜测我们的研究发现能够容易地适用于人类.”

就目前而言,这种病毒在免疫受损的人体内占据上风,但是研究人员的研究有助于揭示一种在病毒复制中发挥着关键性作用的蛋白,因而它可能也是抗病毒药物的有效靶标.根据Cicin-Sain的说法,“可以想象,在药物的帮助下,我们可能能够阻止CMV关闭细胞自杀程序.如果是这种情形的话,我们将可能阻止这种病毒扩散,这将有益于免疫系统已遭受损伤的被CMV感染的病人.”

doi:10.1371/journal.ppat.1003062
PMC:
PMID:

Block of Death-Receptor Apoptosis Protects Mouse Cytomegalovirus from Macrophages and Is a Determinant of Virulence in Immunodeficient Hosts

Linda Ebermann1, Zsolt Ruzsics2, Carlos A. Guzmán1, Nico van Rooijen3, Rosaely Casalegno-Garduño1, Ulrich Koszinowski2, Luka Čičin-Šain1,4*

The inhibition of death-receptor apoptosis is a conserved viral function. The murine cytomegalovirus (MCMV) gene M36 is a sequence and functional homologue of the human cytomegalovirus gene UL36, and it encodes an inhibitor of apoptosis that binds to caspase-8, blocks downstream signaling and thus contributes to viral fitness in macrophages and in vivo. Here we show a direct link between the inability of mutants lacking the M36 gene (ΔM36) to inhibit apoptosis, poor viral growth in macrophage cell cultures and viral in vivo fitness and virulence. ΔM36 grew poorly in RAG1 knockout mice and in RAG/IL-2-receptor common gamma chain double knockout mice (RAGγC−/−), but the depletion of macrophages in either mouse strain rescued the growth of ΔM36 to almost wild-type levels. This was consistent with the observation that activated macrophages were sufficient to impair ΔM36 growth in vitro. Namely, spiking fibroblast cell cultures with activated macrophages had a suppressive effect on ΔM36 growth, which could be reverted by z-VAD-fmk, a chemical apoptosis inhibitor. TNFα from activated macrophages synergized with IFNγ in target cells to inhibit ΔM36 growth. Hence, our data show that poor ΔM36 growth in macrophages does not reflect a defect in tropism, but rather a defect in the suppression of antiviral mediators secreted by macrophages. To the best of our knowledge, this shows for the first time an immune evasion mechanism that protects MCMV selectively from the antiviral activity of macrophages, and thus critically contributes to viral pathogenicity in the immunocompromised host devoid of the adaptive immune system.