宋娜丽

(云南省中医中药研究院， 云南 昆明 650223)

获得性免疫缺陷综合症(Acquired Immunodeficency Syndrom，简称AIDS)流行30年以来，人类已经付出巨大的精力和财力试图控制它的流行趋势，但仍未能有效控制HIV的广泛传播，为了遏制这一世界性流行疾病的蔓延，各国科学家对艾滋病的发病机理、流行特点、遗传易感性及治疗方法与手段等各方面进行了详细的研究，本文主要综述近年艾滋病在趋化因子受体CCR5方面的研究概况，为以后研究CCR5在HIV-1疾病进程中的作用及开发防治艾滋病的有效药物奠定基础。

1 趋化因子受体CCR5

人类免疫缺陷病毒借助于易感细胞表面的受体进入HIV感染者或患者细胞，包括CD4受体以及CCR5、CCR2、CCR3和CXCR4等与HIV密切相关的趋化因子辅助受体。趋化因子受体(chemokine receptor)是G蛋白偶联受体的超家族成员，此受体有7个跨膜区域，又称7跨膜受体超家族。趋化因子受体大约由350个氨基酸组成，其中有些氨基酸构成一个很短的酸性胞外N-端和一个胞内C-端。N-端有酪氨酸的残基和此端连接的糖基化位点；C-端具有能够使趋化因子受体磷酸化的丝氢酸和苏氨酸残基，此端能与G-蛋白相连。此外，趋化因子受体还有与胞膜垂直的 7个a-螺旋跨膜结构(seven-transmembrane domain，7TM)，7 TM在胞膜两侧形成以亲水氨基酸组成的3个细胞内环和3个细胞外环结构，能够起到信息传递的作用。HIV利用CXCR4、CCR5和CCR3受体感染细胞的病毒称为X4型病毒，通常只利用CCR5受体感染细胞表面的病毒称为R5型病毒株[1～3]。

2 CCR5与HIV-1

CCR5基因位于人染色体3q21.3-24区，由1个启动子、2个外显子和 1个中间分隔的内含子组成。其中外显子l含43bp的5’-非编码区(5’-UTR)。外显子2含lbp的5’-UTR及1个开放读码框(ORF)，其转录的mRNA长3.4kb，翻译产物CCR5由352个氨基酸组成，分子量40.6kD[4]。目前已知CCR5为HIV-1毒株进入人体的最主要辅助受体，它在gp120与CD4识别后发生的构象变化中起到了至关重要的作用。几乎所有的HIV-1病毒株都是利用其中的CCR5或CXCR4受体，或同时利用2种受体入侵细胞，主要在于CCR5和CXCR4的N-末端和第二胞外区对于它们与HIV-1gp120的结合起着关键的作用。近些年对CCR5基因的多态性研究及其对艾滋病感染者易感性和疾病进程的影响呈增多趋势，较多的抗艾滋病药物也以CCR5为作用靶点展开研究，CCR5基因存在多种突变(如 CCR5Delta32、CCR5m303及CCR5-59353.T/C等)，并且己证明，某些 CCR5自然突变在抵抗 HIV-1感染及延缓疾病进展中起到了积极的作用，但感染后，发生基因突变个体的自然病程较未发生突变者更短，出现机会性感染的几率更大，而对基因编码区突变体CCR5△32的研究较为广泛。CCR5△32是指CCR5基因的32个碱基缺失，即在CCR5等位基因编码区域第185位氨基酸密码子以后发生了32个碱基缺失，导致读码框架错位，缺失了与G蛋白信号通路相关的胞外第三环结构，就会在细胞膜表面产生截短的、无功能的穿膜蛋白质，从而使CCR5蛋白无法正常穿膜表达于细胞膜上，不能使HIV-1gp120与CCR5△32有效结合，导致嗜巨噬细胞HIV-1病毒不能进入宿主细胞，发展为艾滋病[5]。

CCR5△32突变有纯合子和杂合子2种突变，纯合子突变是指构成CCR5的2条链均发生了32个碱基缺失；杂合子则指其中一条链发生碱基缺失的现象[6]。纯合子的个体能有效抵御HIV-1对人体的感染，原因主要是CCR5纯合性的突变导致翻译时读码框错位，其产物CCR5发生第2胞外区域缺陷，使得7个跨膜结构中的后3个跨膜区消失，第3胞内环和胞内C末端区域缺失，在宿主细胞表面产生无功能的穿膜蛋白，从而造成HIV-1gp120和V3复合物不能与变异的CCR5结合，阻止了HIV-1对宿主细胞的感染。杂合子虽无抵抗HIV-l感染的作用，但可显著推迟感染者疾病进程的时间，主要因为杂合子会减少CCR5在宿主细胞表面的表达，从而减少病毒的复制，降低血浆中病毒载量水平。再者，某些杂合子个体内CCR5配体(RANTES、MIP-1α和MIP-1β等)在血浆中的浓度明显增加[7]，与HIV-1 竞争性结合CCR5，从而延缓疾病的进程，最后，与 CCR5△32翻译后的受体仅含215个氨基酸、易被机体降解、且不表达在宿主细胞表面有关[8]。另外，一些研究发现在HIV感染者血浆中存在抗CCR5抗体，但这与HIV感染者机体CD4状况和病毒载量水平无关，而健康人体内却未检测到，推测可能是感染HIV后，机体的免疫系统被异常激活导致[9]。

研究发现，公认的能对HIV感染和AIDS进程有影响的只有CCR5△32和CCR5m-303 2种受体[10～12]，CCR5m- 303(101半胱氨酸变成终止密码)是指在CCR5读码框内303位碱基由A→T的点突变。突变使读码框内形成一个终止子，导致CCR5的翻译提前完成而产生无功能的CCR5穿膜蛋白，其作用与CCR5纯合突变一样也有抵抗HIV-1感染的作用。如果同一个体内2条染色体同时发生CCR5△32和CCR5m303突变，将导致CCR5功能的全部丧失，这些个体对CCR5依赖病毒有着极强的抵抗力[14]。CCR5△32基因突变在我国不同的民族中，突变频率有显著性差异，其中维族最高为3.48%，汉族和藏族最低，分别为0.16%和0%[13～14]。CCR5m303在人群中的突变率较低，Quillent等人报道意大利人为0.2%[15]，我国未见报道[16～18]。而对中医药治疗有效的HIV-1感染者基因变异情况及表达尚未见报道。

目前有关CCR5受体表达方面的研究，对经HAART治疗后的HIV感染者进行了许多有意义的尝试。很有意思的是，采用HAART疗法治疗的HIV-1感染者，CCR5和CXCR4显示不同的表达水平[19]。另有研究显示，经HAART治疗后，病情有效控制的HIV感染者(病毒载量log值≤4)病毒载量水平越低，CCR5受体表达水平越高，但病情控制不理想者(病毒载量log值≥4)，CCR5受体也有可能有着较低的表达水平[20]；相反，经HAART治疗后，随着HIV感染者CD4计数水平的上升，CCR5受体表达水平增高[21]。另有研究发现，CCR5密度与HIV病毒载量有关，CD4+T细胞表面CCR5密度是HIV-1感染者体内病毒载量水平高低的决定性因素，CCR5越高，体内病毒载量越高[22]。同时，法国学者发现CD4+T细胞表面表达的CCR5协同受体的数量，决定HIV感染者体内CD4+细胞下降的程度，抗病毒治疗的目标应是降低功能性CCR5的密度。另外，HAART治疗后，HIV-1感染者CCR5-△32杂合子突变表达变化较CCR5纯合子表达更敏感[23]。从这些研究我们发现，机体感染HIV病毒后，可能由于机体CCR5基因数量及表达水平的不同，或者药物对机体的作用状况的差别，会导致感染者或者患者免疫状况或者病毒载量水平的不同。

3 CCR5拮抗剂的研究情况

目前对于艾滋病的药物治疗，主要是基于抑制病毒的复制，减缓艾滋病病程的进展，但不能完全杀灭病毒，一旦机体免疫系统严重受损，将大大增加机会性感染的发生率。以CCR5为靶点的抗艾滋病药物的研究也是该领域关注的热点，主要有以下几种：日本Takeda制药公司开发的CCR5拮抗剂TAK-779，仍处于临床前开发阶段，可以阻滞HIV膜融合阶段gp120与细胞膜上CCR5的结合，其作用位点在受体的细胞外侧面跨膜α螺旋1、2、3、7形成的袋状结构内[24]；由Pfizer公司开发的化合物UK-427857目前处于Ⅱ期临床阶段，主要通过阻滞HIV膜融合阶段gp120与细胞膜上CCR5受体的结合，而使病毒不能进入宿主细胞[25]；由Schering-Plough公司开发的小分子Sch-C正处于Ⅰ/Ⅱ期临床研究阶段，它与CCR5的结合比TAK-779更具有特异性，能有效地拮抗RANTES的诱导作用，但本身并不诱导钙离子释放；该公司开发的Sch-D也处于Ⅰ期临床研究阶段，它的抗病毒活性比Sch-C高近10倍，它对R5 HIV-1链的A、B、C和E亚型都具有广泛活性[26]；其它正在开发的药物如E-913也处于Ⅱ期临床研究阶段[27，28]。研究表明，随着对艾滋病认识及对CCR5靶点研究的深入，更多治疗艾滋病的有效药物将会进入临床，并最终会应用于临床。

4 小结

由于CCR5是HIV-1非合胞体形成株感染和进入靶细胞的主要辅助受体，它参与HIV-1感染过程中的一些关键性区域，由于其配体在病毒进入细胞的水平上阻止感染，而且，CCR5△32突变纯合子个体对HIV-1非合胞体形成株的感染有保护作用[29，30]。因此，趋化因子受体CCR5与HIV-1相关性的研究已经越来越深入，这为人类治疗艾滋病提供了理论和实验基础，开发治疗艾滋病的与CCR5相关的拮抗剂，虽然速度缓慢但已有很大进展。本文旨在阐述CCR5受体应作为开发预防及治疗艾滋病药物的重要考虑因素，并应对其进行深入研究，这将非常有益于抗艾滋病药物的研制、艾滋病的预防及艾滋病患者的预后治疗。

[1]Alvarez Losada S，C anto-Nogues C，Munoz-Fernandez MA.A new possible mechanism of human immunodeficiency virus type l infection of neural cells[J].Neurobiol Dis，2002，11(3)：469～478.

[2]Hieshima K，Yoshie O. Chemokine receptors and HIV-l infection[J].Nippon Rinsho，2002，60(4)：681～687.

[3]卫艳萍，冯龙，马云云，等.以人CCR5启动子为靶的药物筛选方法的初步建立[J].生物医学工程学杂志，2009，26(5)：1043～1046.

[4]Michael NL，Nelson JA，Chang G，et al.Exclusive and persistent use of the entry corecptor CXCR5 by human immunodeficiency virus type l from a subject homozygous for CCR5 delta 32[J].J Virol 1998，72(7)：6040～6047.

[5]Sheppard HW，Celum C，Michael NL，et al.HIV-1 infection in individuals with the CCR5-Delta32/Delta32 genotype：acquisition of syncytium-inducing virus at seroconversion[J].J.Acquir.Immune Defic.Syndr.2002，29(3)：307～313.

[6]Samson M，Libert F，Doranz B，et al.Resistance to HIV-l infection of Caucasian individuals bearing mutant alleles of the CCR5.chemokine receptor gene[J].Nature，1996，382：722～725.

[7]张丽，郭葆玉.CXCR4结构功能与HIV-1感染的分子生物学[J].国外医学分子生物学分册，2001，23(6)：369～371.

[8]Sheppard HW，Celnm C，Michael NI，et al.HIV-I infection in individuals with the CCR5-delta32/delta32 genotype：acquisition of syncytium-inducing virus at seroconversion[J].J Acquir immune Defic Syndr，2002，29(3)：307～313.

[9]Edith Grene，Ligia A.Pinto，Alan L.et al.Anti-CCR5 antibodies in sera of HIV-positive individuals[J].Human Immunology 2001，62，143～145.

[10]Libert F.Cocbaux P.Beckman G.et al.The delta ccr5 mutation conferring protection against HIV-1 in Caucasian populations has a single and recent origin in Northeastern Europe. Hum. Mol. Genet.，1998，7：399～406.

[11]Stephens JC.，Reich DE.，Goldstein DB.，et al.Dating the origin of the CCR5-Del 32 AIDS-resistance allele by the coalescence of haplotypes.Am.J.Hum.Genet.1998，62：1507～1515.

[12]Quillent C.，Oberlin E.，Braun J.，et al.HIV-1-resistance phenotype conferred by combination of two separate inherited mutations of CCR5 gene[J].Lancet.1998，351：14～18.

[13]Martinson J.J.，Chapman N.H.，Rees D.C.，et al.Global distribution of the CCR5 gene32basepair deletion[J].Nat.Genet，1997，16：100～102.

[14]王福生，金磊，刘明旭，等.中国普通人群中感染HIV-1感染辅助受体和配体基因多态性的分析[J].科学通报，2001，46：569～573.

[15]Quillent C，Oberlin E，Braun J，et al.HIV-1 resistance phenotype conferred by combination of two separate inherited mutations of CCR5 gene[J].Lancet，1998，351(9095)：1418.

[16]刘明旭，王福生，金磊，等.新疆维吾尔族人群HIV协同受体CCR5基因突变的检测[J].解放军医学杂志，2001，26(2)：113～114.

[17]王福生，陈菊梅.HIV-1感染、致病机理和人体CCR5、CCR2等基因多态性之间的相互关系研究进展[J].中国艾滋病性病防治，2000，6(1)：58～59.

[18]王福生，冯铁建.深圳地区艾滋病病毒感染人群的HIV-1抗性

基因多态性研究[J].中国艾滋病性病防治，2001，3(1)：137～140.

[19]Pierdominici，M.，Giovannetti，A.，Ensoli，F.，et al.Changes in CCR5 and CXCR4 expression and beta-chemokine production in HIV-1-infected patient treated with highly active antiretroviral therapy[J].J.Acquir.Immune Defic.Syndr.2002，29(2)，122～131.

[20]Natalia S.S.，Alejandro V.，Geronimo F.，et al.Control of HIV-1 RNA load after HAART interruption：Relationship with CCR5 co-receptor density and proviral DNA load in HIV-infected patient[J].Journal of Clinical Virology，2007，40：64～67.

[21]Vincent T，Portales P，Baillat V，et al.The immunological response to highly active antiretroviral therapy is linked to CD4+T cell surface CCR5 density[J].J Acquir Immune De c Syndr.2006，43：377～378.

[22]Reynes J，Portales P，Segondy M，et al.CD4+T cell surface CCR5 density as determining factor of virus load in persons infected with human immunodeficiency virus type 1[J].J.Inf.Dis.，2000，(8)：927～932.

[23]O’Brien，S.J.Moore，J.P.The effect of genetic variation in chemokines and their receptors on HIV transmission and progression to AIDS[J].Immunol.Rev，2000，177，99～111.

[24]甘海峰，查晓明，吉民.以CCR5为靶点的小分子抗艾滋病药物的研究与开发[J].药学进展，2005，29(4)：151～155.

[25]Shiraishi M，Aramaki Y，Fujino M.Discovery of novel，potent，and selective small-molecule CCR5 antagonists as anti-HIV-1 agents：synthesis and biological evaluation of anilide derivatives with a quaternary ammonium moiety[J].J Med Chem，2000，43(10)：2049～2063.

[26]Anthony J，Xu W，Lepore V，et al.Sodium salt of a HIV integrase inhibitor[p].WO：03016305，2003，02(27).

[27]Kazmierski W，Bifulco N，Kenakin T.Recent progress in discovery of small-molecule CCR5 chemokine receptor ligands as HIV-1 inhibitors[J].Bioorg.Med.Chem，2003，11(13)：2663～2776.

[28]Chen Z，Hu B，Huang W，et al.HIV-1 mutants less susceptible to Sch-D，a novel small-molecule antagonist of CCR5[EB/OL].www.aids online.com.cn/medication/drug.05.htm，2003，12(15).

[29]Cormier EG，Persuh M，Thompson DA，et al.Specific interaction of CCR5 amino-terminal domain peptides containing sulfotyrosines with HIV-1 envelope glycoprotein gp120[J].Proc Natl Acad Sci USA，2000，97：5762～5767.

[30]Farzan M.，Mirzabekov T，Kolchinsky P，et al.Tyrosine sulfation of the amino terminus of CCR5 facilitates HIV-1 entry[J].Cell，1999，96：667～676.