人类免疫缺陷病毒感染相关肠屏障损伤及其靶向治疗的研究进展

陈铖，王峰，王昆华，罗华友

昆明医科大学第一附属医院

云南省消化疾病内科研究所

昆明市消化病工程技术中心

　　高效抗逆转录病毒治疗（HAART）能有效地抑制人类免疫缺陷病毒（HIV）复制，大大降低获得性免疫缺陷综合征（AIDS）的患病率和病死率，却无法彻底清除病毒，进而发展为慢性病毒感染性疾病。慢性HIV感染破坏宿主免疫系统导致肠屏障破坏、肠黏膜功能紊乱及菌群移位加快疾病进程。而重建肠道微生态平衡和改善肠黏膜功能对重建宿主免疫系统至关重要。以下综述近年来关于艾滋病相关肠屏障损伤及其靶向治疗的研究进展，为进一步研究和改进艾滋病治疗措施、降低HIV感染患病率和病死率提供参考。

通讯作者：罗华友（km-lhy@qq.com）

原文参见：肠外与肠内营养. 2017;24(4):244-248.

　　肠道是人类免疫缺陷病毒（HIV）攻击的最主要靶器官，也是病毒复制的主要场所【1】。HIV感染早期外周血CD4阳性T细胞还处于正常数量时，肠道的CD4阳性T细胞就大量耗竭，肠黏膜屏障受损、通透性增加，肠道菌群失调【2-3】，菌群及其代谢产物移位【1】引起病理性的免疫活化，加快HIV感染的疾病进程【3-4】。虽然现有的高效抗逆转录病毒疗法（HAART）能有效地抑制HIV复制，但接受治疗的HIV感染患者与普通人相比，患病率和病死率仍较高，寿命较短，尤其在疾病晚期才启动ART治疗的患者。肠屏障功能紊乱是HIV感染患者的一个重要特征，并与疾病发展进程和病死率高低密切相关【3】。重建肠道微生态平衡对改善获得性免疫缺陷综合征（AIDS）患者肠黏膜功能和重建宿主免疫系统至关重要。以下将对近年来AIDS相关肠屏障肠功能紊乱及肠道靶向治疗的国内外研究进展作一综述，以期望为进一步研究和改进AIDS治疗措施、降低HIV感染患病率和病死率提供依据。

　　1　HIV感染与肠屏障损伤

　　1.1　病理生理

　　肠屏障结构和功能的完整性有助于机体抵御有害病原体、维持局部及系统正常的免疫功能。肠道是人体最大的免疫器官，存在着人体最多的CD4阳性T细胞。HIV感染所需细胞辅助因子，包括CD4受体、CCR5辅助受体和CXCR4辅助受体。胃肠道是CD4阳性T细胞表达CCR5受体最多的部位。有研究表明，肠道相关淋巴组织（GALT）的CD4阳性CCR5阳性T细胞快速、严重、不可逆地减少是HIV感染后病情进展的决定性因素【3】。在HIV感染早期，GALT就受到严重的损害，CD4阳性T细胞迅速减少，肠道免疫屏障遭到破坏【5】。肠道免疫屏障的破坏引起局部炎性反应，大量中性粒细胞浸润、肠上皮细胞增生、肠黏膜细胞持续凋亡，导致肠道机械屏障的破坏，肠黏膜通透性增加，肠道菌群及其产物移位引起系统免疫激活【6】。有研究表明，肠道微生物及其产物移位引起全身免疫激活是HIV感染进展成为AIDS的关键节点【7-10】。Hunt等【3】研究发现，许多炎症和肠屏障功能失调相关标记物，如iFABP、sCD14、hsCPR、Zoulin、IL-6、犬尿氨酸/色氨酸比例、TNFR1、D-dimer，均与HIV感染患者的病死率风险增高有关。Somsouk等【6】研究发现，尽管HAART以减少HIV/AIDS患者肠屏障损伤、降低菌群移位标记物脂多糖水平、减少免疫激活，但与正常人相比上述病理改变仍然存在，其严重程度与CD4阳性T细胞的恢复密切相关。此外，HIV感染导致肠道菌群种类改变进一步加重肠道菌群移位、肠屏障破坏、炎症和免疫激活。菌群失调可形成炎性微环境，分泌大量促炎因子，进而导致黏膜和系统持续的病理改变和慢性炎症，促使HIV感染进展成AIDS【11】。HIV感染慢性期，肠道成为潜在病毒贮存库，病毒不断复制、肠道免疫重建缺乏，使系统免疫激活和炎性反应持续存在【1】。

　　1.2　临床表现

　　在HIV感染患者中，>75%的患者出现肠道症状。HIV感染急性期，以发热症状最为常见，伴有全身不适、恶心、呕吐、腹泻、肌肉酸痛等症状，这主要与CD4阳性T细胞大量消耗，导致肠屏障损伤和功能紊乱有关。在AIDS患病期，继发性免疫缺陷导致的肠道机会性感染可引起肠道吸收障碍、腹泻和营养不良，其严重程度取决于机会感染病原体类别。此外，HIV感染慢性期，肠道免疫重建缺乏使系统免疫激活和炎性反应持续存在，导致发生严重的非AIDS事件（SNAE），如恶性肿瘤、心血管事件、肝病、肾病、骨病和神经系统损害等，上述并发症均与AIDS的患病率和病死率密切相关【12】。

　　2　肠道微生物屏障改变

　　2.1　菌群移位

　　HIV感染的宿主肠道紧密上皮屏障遭到破坏，允许微生物及其产物通过破损的屏障进入血液【13】。微生物移位通过改变代谢途径（色氨酸代谢变化）和激活免疫细胞（固有免疫细胞的超活化和募集）可直接介导炎症的发生【1】。由菌群移位导致的肠道炎症在ART患者中持续存在，可能是HIV感染患病和死亡的主要驱动因素【14】。设法阻止菌群移位，改善肠黏膜功能障碍也许能减少HIV感染的患病率和病死率。目前，改善菌群移位的靶向药物司维拉姆能靶向结合细菌的脂多糖。有研究表明，司维拉姆用于SIV感染急性期的恒河猴可减少血浆脂多糖浓度和sCD14浓度，同时减少免疫激活【9】。由于临床急性期患者难以确诊，该药能否减少慢性期病的菌群移位和免疫激活，是决定其能否作为一种理想的治疗方案。临床使用司维拉姆的HIV感染患者，不能减少菌群移位，却能有效地保护心血管，减少SNAE的病死率【15】。在其他试验中给予免疫重建缺乏的HIV感染患者使用抗脂多糖免疫球蛋白的牛初乳制剂，可恢复CD4阳性T细胞水平，但不能减少菌群移位【16】。阻断脂多糖活化或增强外周血中细菌产物清除的新型治疗方案将是今后研究的关键。

　　2.2　菌群失调

　　肠道微生物及其代谢的稳定有助于维持机体免疫系统功能【17】。HIV感染增加变形菌属、普氏菌属等致炎微生物在肠道的黏附，同时伴随着拟杆菌属、乳酸杆菌等益生菌的丢失【2,18】。微生态失调通过增加细菌对肠上皮的黏附和色氨酸代谢以及诱导炎症性免疫应答、增加炎性反应，形成炎性微环境，加重菌群失调【8,11,18】。因此，重建肠道菌群微生态平衡对改善AIDS患者的肠黏膜功能，降低患病率和病死率至关重要。益生菌治疗是有效减少肠黏膜损伤和菌群移位的新方法。有研究发现，SIV慢性感染的恒河猴在ART基础上补充益生菌治疗可增加胃肠道CD4阳性T细胞数量、增强肠黏膜功能和减少纤维化，有益于感染宿主的健康恢复【19】。益生菌治疗增加肠道黏液产生、组织细胞凋亡、重建紧密连接、改善肠屏障功能。此外，研究发现，停止益生菌治疗后，仍有继续减少菌群移位的作用【20】。粪菌移植是重建肠道菌群微生态平衡的可行方法。粪菌移植是经过筛选供者的完整粪便，通过小肠镜或结肠镜移植至患者体内。粪菌移植疗法在治疗艰难梭菌感染、万古霉素耐药的肠球菌感染和炎症性肠病引起的长期、严重腹泻方面很有成效【10,21】。粪菌移植治疗肠道疾病效果显著，因其不良反应小，可作为靶向肠道微生物，是提高HIV感染患者肠黏膜功能的理想选择。

　　3　肠道免疫屏障失调

　　3.1　肠道固有免疫细胞

　　在HIV感染早期，CD4阳性T细胞迅速减少，分泌IL-17和IL-22（肠细胞稳态促进因子）的细胞亚群（Th17、Th22和ILT3细胞）大量丢失，导致肠屏障完整性破坏和病程进展【22-23】。这些细胞的耗竭从HIV感染早期贯穿整个病程，且在经过HAART后这种损耗只在一定程度上恢复【22】。有研究发现，SIV感染恒河猴的IL-17/22的丢失与肠上皮完整性直接相关【24】。色氨酸代谢产物、IL-2、IL-12和IL-15在HIV/SIV感染的肠道中表达上调可拮抗RORγt和RPRA（Th17、Th22和ILC3的转录因子），促进细胞凋亡，导致HIV/SIV感染中的免疫细胞耗竭【23,25】。Th17、Th22和ILC3细胞在HIV/SIV感染中具有高灵敏度，如何逆转这些细胞的消耗可作为一个潜在的治疗靶点。脂联素和醛固酮治疗可增加IL-17的总量和Th17细胞数【26-27】。尤斯他单抗和阿吡莫德是治疗银屑病患者的IL-12强效抑制剂【28】，但也能抑制Th17和ILC3的重要生长因子IL-23。此外，抗IL-15治疗有助于恢复肠道疾病自身免疫平衡【29】。色氨酸代谢途径的小分子阻断剂被证明在癌症治疗中发挥着减少炎症和改善临床转归的作用【30】。上述治疗方法的任意组合均有助于Th17、Th22和ILC3细胞的恢复，增加肠道IL-17和IL-22的总量，稳定肠屏障结构和功能的完整性。

　　3.2　肠道募集免疫细胞

　　尽管局部的Th17、Th22和ILC3细胞通常在维持肠屏障稳态中有积极作用，但HIV/SIV介导的炎性反应会募集并活化一些免疫细胞，如NK细胞和炎性树突细胞。通常NK细胞在肠黏膜中相对罕见，但NK细胞在抵御各种肠道病原体方面非常重要。NK细胞具有高细胞毒性，在HIV/SIV感染中，NK细胞在淋巴结内外的正常归巢被破坏，整体向肠道移动、聚集【31】。增多的NK细胞有助于清除感染细胞，但其过度激活也可能导致非特异性、大范围地杀死免疫细胞【31】。因此，联合治疗一般用于消耗SIV感染恒河猴的NK细胞，其中最有效的是JAK3抑制剂【32】，但NK细胞的减少通常导致病毒复制增加。另外，在慢性HIV/SIV感染中观察到的NK细胞呈显著的功能失调，无法发挥监管职能和抵御病原体的作用。因此，重建NK细胞正常功能可能是一种更为恰当的治疗靶点。

　　肠道树突细胞的改变可影响机体免疫调节和黏膜屏障功能。炎性树突细胞又包括浆细胞样树突细胞（pDC）和髓样树突细胞（mDC）。机体产生干扰素（IFN）-α的pDC是抵御病毒感染的第一道防线。HIV/SIV感染个体肠道中pDC的积聚与肠道中IFN-α增多有关，也与免疫激活、靶细胞募集和抗HIV/SIVT细胞功能障碍有关【33】。有研究表明，在SIV感染急性期给予TLP7/9拮抗剂阻止pDC产生IFN-F并没有降低免疫激活，但可造成非特异性的pDC不完全抑制【34】。此外，在红斑狼疮治疗中用西法木单抗可有效阻断IFN-α【35】。抗IFN-α疫苗已经开始在HIV患者中试验，虽总体耐受性良好，但临床效力不高【36】。氯喹能抑制溶酶体酸化被用来降低IFN-α水平，能显著地降低免疫激活和菌群移位【37】。mDC通常被认为在启动和介导抗原特异性免疫中更为重要，尤其是mDC将抗原呈递给T细胞。有研究证明，HIV感染肠道菌群失调可导致mDC增多，这与黏膜和系统的T细胞活化有关【9,15】。但将mDC作为治疗靶点有潜在风险。因为mDC功能的改变可能导致抗原特异性免疫应答的改变。所以，将肠道微生物作为靶点来减少mDC的活化更为安全可行。

　　4　肠屏障炎性改变

　　有研究表明，HIV感染患者菌群失调的另一个潜在结果是肠道中性粒细胞的积累【14】。菌群移位和菌群失调导致中性粒细胞的积累和超活化可能是黏膜破坏的直接原因。中性粒细胞产生高水平炎性因子（如蛋白酶）可直接破坏肠屏障的完整性。中性粒细胞分泌的蛋白酶，如丝氨酸蛋白酶（组织蛋白酶、弹性蛋白酶、蛋白酶3）、基质金属蛋白酶，不仅可抵御微生物入侵，而且还可作用于黏膜表面结构蛋白损伤宿主组织蛋白【38】。切断丝氨酸蛋白酶和基质金属蛋白酶，并重新分配细胞连接和黏附蛋白，可改变血管内皮和肠上皮的完整性【39】。紧密连接蛋白、纤维蛋白、胶原蛋白和钙黏素等是基质金属蛋白酶的靶蛋白，而中性粒细胞弹性蛋白酶可作用于细胞外基质蛋白，如弹性蛋白、胶原蛋白【40】。丝氨酸蛋白酶抑制剂和基质金属蛋白酶抑制剂可调节蛋白酶活性。Weber等【41】发现，积累中性粒细胞持续释放基质金属蛋白酶可阻止中性粒细胞相关的黏附蛋白表面分解产物修复肠道上皮。此外，增加抗丝氨酸蛋白酶与HIV感染的保护机制密切相关【42】。因此，中性粒细胞蛋白酶与黏膜屏障破坏之间的关系可作为修复HIV感染患者肠道功能的潜在靶点。

　　5　结语

　　HIV感染导致肠屏障损伤涉及肠道微生物改变、免疫失调、炎性反应和miRNA改变等过程，提示HIV感染治疗存在许多潜在的肠道干预靶点。目前，许多研究正试图更深入地解释HIV感染后肠黏膜功能紊乱、菌群移位、免疫激活和持续性炎性反应的患病机制，并将其作为潜在的治疗靶点。此外，肠上皮隐窝区miRNA的表达减少和肠上皮分化、增殖、保护机制的通路（Wnt通路和Notch通路）有关，提示RNAi靶向宿主肠道细胞有望成为抗HIV的新型治疗措施，且具有天然、高效、特异、稳定的优势。但RNAi治疗中载体的选择是关键难题之一，有待进一步研究解决。HIV感染诱导肠黏膜功能紊乱机制的深入研究和新型特异性干预靶点的确定应该作为今后研究的重点，为发现和改进治疗措施以降低HIV感染患病率和病死率提供理论依据。

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