王慧敏 庞立丽 新燕 段招军

010000 呼和浩特，内蒙古医科大学基础医学院免疫学(王慧敏、新燕)；102206 北京，中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所，卫生部医学病毒和病毒病重点实验室(庞立丽、段招军)

·综述·

鼠诺如病毒感染免疫研究进展

王慧敏 庞立丽 新燕 段招军

010000 呼和浩特，内蒙古医科大学基础医学院免疫学(王慧敏、新燕)；102206 北京，中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所，卫生部医学病毒和病毒病重点实验室(庞立丽、段招军)

王慧敏、庞立丽为并列第一作者

人诺如病毒(Norovirus, NoV)是杯状病毒家族的成员，可引起以恶心、呕吐、腹痛和腹泻为主要临床症状的急性胃肠炎。NoV全球流行，可感染所有年龄阶段的人群，造成了严重的疾病负担。由于缺乏合适的小动物模型，人类对NoV的感染免疫和致病机理还缺乏了解。鼠诺如病毒(Murine norovirus, MNV)最初在免疫缺陷的小鼠中分离得到，在小鼠中可感染和流行，为研究NoV感染引发的宿主肠道免疫机制提供了替代模型。本研究从固有免疫和适应性免疫两方面来阐述。

Fund program: National Natural Science Foundation of China(81601813)

诺如病毒(Norovirus, NoV)原名为诺沃克病毒(Norwalk virus)，由美国学者Kapikin在美国诺瓦克地区的一所学校暴发的胃肠炎患者粪便标本中检出[1]，它是引起人类流行性非细菌性胃肠炎的主要原因之一。该病毒在全球范围内均有流行，所有年龄阶段的人都可以感染，因此造成了巨大的经济和社会负担。

NoV具有很强的肠道传染性，它可以在免疫缺陷患者中持续感染很长时间[2, 3]。到目前为止，NoV传染性不能被有效阻止。近期研究报道利用人肠道细胞培养物成功地培养NoV，但是仍然很难建立体外培养系统并且缺乏动物模型，导致NoV感染的发病机制和免疫分析受到了阻碍[4]。鼠诺如病毒(Murine norovirus, MNV)的发现为研究NoV的感染机制和免疫反应提供了模型[5]。

1 鼠诺如病毒的特性

2003年，Karst等[6]在RAG/STAT1-/-免疫缺陷的小鼠中首次分离到MNV。从生物学和遗传学角度方面，MNV与NoV有许多相似性。MNV属杯状病毒科NoV属，是一个小的无包膜的正链RNA病毒，它属于NoV基因组的GV。其基因组RNA长约7.4 kb，有3个主要的开放阅读框(Open reading frames，ORFs)，分别是ORFl编码多聚蛋白、ORF2编码一个58.9 kDa核衣壳蛋白VPl、ORF3编码小分子碱性蛋白VP2[7]，2007年，Thackray等通过对MNV已知序列的分析，发现了ORF4，在人、牛、猪NoV中没有发现[8]。2011年，McFadden等发现ORF4编码的VF1蛋白参与固有免疫应答的调节[9]，MNV最主要的毒株有MNV-1(CW1、CW2、CW3、CW4)、MNV-2、MNV-3、MNV-4和MNV-CR6[10]。MNV-CR6和MNV-3MNV毒株可以造成肠道系统持续感染，这有利于研究病毒持续感染机制以及定居在肠道的微生物与宿主免疫系统之间的关系。Nov和MNV可以与细胞表面表达的寡聚糖结合[11-13]。外周组织的血型抗原称为组织血型抗原(Histo-blood group antigen, HBGA)，NoV识别HBGAs，与NoV感染疾病易感性有关[14, 15]。近期研究发现CD300lf蛋白和CD300ld蛋白是MNV的受体，MNV不能感染Cd300lf-/-小鼠[16, 17]。

MNV引起的隐性感染在免疫功能正常的小鼠中无明显组织病理改变，[6, 18]。MNV感染固有免疫缺陷小鼠后，病理组织检测，感染器官有肠、肝、脾、淋巴结和肺，出现脑炎、肺炎、肝炎等症状，产生高致死性[6, 20]。这些数据表明，MNV感染与小鼠免疫反应关系密切。

2 鼠诺如病毒免疫学研究

2.1 鼠诺如病毒的固有免疫 固有免疫对控制小鼠MNV感染(特别是MNV1)非常重要。特别是干扰素(Interferon, IFN)反应对抑制MNV感染起到重要作用。MNV感染正常小鼠无临床症状，但是会导致RAG/STAT1-/-和IFNαβγ-/-小鼠出现高致死性[21]。MNV可以在体外感染巨噬细胞和树突状细胞，MNV的增殖受IFN-α和IFN-β受体以及STAT-1限制[18]。启动病毒感染固有免疫应答的关键是模式识别受体(Pattern recognition receptors, PRRs)对病原体相关分子模式(Pathogen-associated molecular pattern，PAMP)的识别。研究表明MNV感染时，MDA5参与了对MNV感染的识别，启动了固有免疫反应，MNV-1感染MDA5-/-树突状细胞时产生的细胞因子反应是受损的[22]。这种固有免疫信号导致抗原递呈细胞通过STAT-1通路生产炎性细胞因子产生了Ⅰ型和Ⅱ型干扰素。在抗MNV免疫应答中涉及到细胞类型和转录因子，而转录因子干扰素调节因子(Interferon regulatory factor)IRF-3和IRF-7协同工作启动了独特而重叠的抗病毒反应来限制MNV的复制，IRF-3和IRF-7对MNV感染巨噬细胞产生IFN-α/β是必不可少的。Ⅰ型和Ⅱ型干扰素受体以及IRF-3和IRF-7在抗MNV感染固有免疫反应是至关重要的[23]。

固有免疫反应抑制病毒复制，干扰素又是病毒感染的固有免疫反应的重要组成部分[24]。干扰素的作用与病毒基因组翻译的抑制有关，Ⅰ型和Ⅱ型干扰素抑制巨噬细胞和树突状细胞中MNV翻译。Ⅰ型干扰素,包括IFN -α/β,是由大多数感染病毒的细胞产生；Ⅱ型干扰素，IFN-γ是由特定细胞的免疫系统产生的。Ⅰ型干扰素可能通过干扰素刺激基因15(ISG15)的活性限制MNV复制[25]，复制依赖RNA激活的蛋白激酶[26]。在Ⅰ型干扰素缺失的情况，IFN-γ通过激活自噬蛋白复合的Atg5-Atg12/Atg16L1介导的抗病毒活性对抗MNV，从而抑制巨噬细胞胞浆内的MNV复制复合体，而不是通过自噬相关途径进行降解[27]。

近期研究表明Ⅲ型干扰素(IFN-λ)与MNV持续性感染有关。C57BL/6小鼠感染了MNV-1.CW3后肠系膜淋巴结和Peyer’s结细胞产生IFN-λ[27]。然而，持续性感染的MNV.CR6不会诱导Ⅲ型干扰素的生产。外源性IFN-λ治疗MNV.CR6持续感染小鼠，可降低肠道内的病毒，最终导致病毒的清除，而无需启动适应性免疫应答[28]。研究还发现小鼠抗生素治疗会增加IFN-λ的抗MNV病毒感染的作用，进一步研究表明抗生素治疗改变了肠道微生物菌群从而改变了宿主抗MNV病毒固有免疫效应[29]。肠道微生物干扰Ⅲ型干扰素，促进了MNV的持续性感染。同时，肠道RNA病毒可以替代肠道共生菌有益的作用，MNV可以重塑小肠形态和淋巴细胞作用[30]。此外，近期研究表明，如果CD11c阳性树突状细胞不能应答Ⅰ型干扰素，急性感染病毒株MNV-CW3也会变成持续感染[31]。这些研究表明固有免疫不仅仅激活获得性免疫，固有免疫缺陷也会造成病毒持续感染。另外，MNVORF4编码VF1蛋白，有拮抗固有免疫应答的作用。VF1可通过延迟上调CXCL10、ISG54、和IFN-β来增强病毒的复制[32]。

2.2 鼠诺如病毒的适应性免疫应答 虽然干扰素和固有免疫反应有抑制病毒复制的作用，但适应性免疫是清除病毒的关键。MNV感染B和T细胞缺陷的RAG1和RAG2基因敲除小鼠，病毒RNA载量升高，病毒持续感染。B细胞通过产生抗体帮助清除病毒。RAG1敲除小鼠注射MNV抗体可以降低病毒滴度[21, 33]。T细胞免疫对于清除NoV感染，同产生抗体的B细胞一样，也是必须的。在MNV衣壳蛋白免疫小鼠的研究中，抵抗NoV感染需要广泛地活化T细胞和B细胞，包括CD4+和CD8+T细胞[34]。MNV-1感染小鼠RAW264.7巨噬细胞，Th1反应增加，CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CXCL2、CXCL10以及CXCL11基因表达均上调[35]。在体内，Ⅰ型和Ⅱ型干扰素诱导产生趋化因子(例如CXCL10和CXCL11)对运输Th1细胞很重要[36]。

病毒持续性感染需要病毒复制和免疫清除之间的平衡。缺陷的获得性免疫可以造成病毒持续感染。特异性CD8+T细胞应答与MNV持续性感染有关。病毒特异性CD8+T细胞活性较低的小鼠感染MNV，无法清除病毒造成长期感染，而高水平的CD8+T细胞活化的小鼠能够清除MNV感染[37]。CD8+T细胞是适应性免疫应答清除MNV感染的另一个关键组成部分，然而，为了防止MNV再次感染，抗体和CD4+T细胞更重要。对MNV-3特异性抗体或CD4+T细胞的存在足以产生对MNV-3再次感染的部分保护，但CD8+T细胞单独并不能免于再次感染MNV-3[38]。

3 结论

NoV高度变异性，传播范围广，造成的疾病负担严重性，引发人类高度关注与重视，但是根据目前研究进展，对NoV无有效的治疗药物及疫苗，对NoV感染免疫特征和致病机制也不完全清楚。MNV是体外组织培养NoV属的最佳成员。MNV为NoV分子机制的研究奠定了基础，也为NoV免疫机制、致病机制的研究和疫苗的制备提供了帮助，对MNV固有免疫和适应性免疫反应的探讨，进一步加深了对NoV的认识。但是MNV免疫学机制还存在许多未知，还需要研究以深入了解NoV与免疫系统的相互关系。

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Research progress of murine norovirus infection and immunity

WangHuimin,PangLili,XinYan,DuanZhaojun

DepartmentofImmunology,BasicSchoolofMedicalScience,InnerMongoliaMedicalUniversity,Hohhot010110,China(WangHM,XinY);KeyLabortoryofMedicalVirology,MinistryofHealthNationalInstituteforViralDiseaseControlandPrevention,ChineseCentreforDiseaseControlandPrevention,Beijing102206,China(PangLL,DuanZJ)

WangHuiminandPangLiliarethefirstauthorswhocontributedequallytothearticleCorrespondingauthor:XinYan,Email:xinyan_2505@126.com;DuanZhaojun,Email:zhaojund@126.com

Human norovirus (NoV) is a member of the calicivirus family, can cause nausea, vomiting, abdominal pain and diarrhea as the main clinical symptoms of acute gastroenteritis. Human norovirus infection can be popular in the world, all ages, causing serious burden of disease. Due to the lack of suitable small animal models, there is still a lack of understanding of human immune to norovirus infection and pathogenesis. Murine norovirus (MNV) was originally isolated in immune deficient mice, and causes infection and epidemic in mice. MNV provides an alternative model to study human norovirus infection and the host intestinal immune mechanism. This article will elaborate on two aspects of innate immunity and adaptive immunity.

Murine norovirus; Infection; Immune response

新燕，Email：xinyan_2505@126.com；段招军，Email：zhaojund@126.com

10.3760/cma.j.issn.1003-9279.2017.01.017

鼠诺如病毒；感染；免疫反应

国家自然科学基金(81601813)

2016-11-29)