HBV特异性T细胞的数量减少、功能降低是慢性HBV感染者免疫系统的特征
人体感染乙型肝炎病毒(HBV)后,尤其是新生儿时期的感染,存在疾病慢性化的风险。慢性乙型肝炎(Chronic Hepatitis B, CHB)处于疾病进展的关键环节,驱动着病程向肝硬化、肝细胞癌发展。据最新数据统计,中国有8600万HBV感染者,对国家经济和卫生系统造成沉重负担。
在中华医学会肝病学分会成立30周年大会暨2022年中华医学会肝病学分会学术年会上,中国人民解放军总医院第五医学中心感染病医学部主任王福生教授分享了乙肝防治30年的免疫学研究进展。肝胆相照平台特将精华整理成文,以飨读者。
一、概述
据统计,我国病毒性肝炎感染者占全球30%,总人数约1.03亿,其中HBV感染者有8600万人,丙型肝炎病毒(HCV)感染者有1000万人。病毒性肝炎严重危害我国人民的身体健康,相关肝病死亡例数可达到60万人/年,造成的社会经济负担超过8000亿元/年。目前直接抗病毒(DAA)小分子药物可以实现慢性丙型肝炎的临床治愈,但是慢性丙肝治愈后HCV特异性细胞免疫仍未恢复。对于慢性丙型肝炎的免疫学研究较少,而CHB患者目前临床治愈率较低,现有的治疗手段包括抗病毒治疗、对症治疗以及免疫治疗等。为进一步提高CHB患者治疗的临床获益,针对CHB的免疫学研究成为研究的重点。
二、HBV感染的免疫学特点
成年人感染HBV后多呈急性自限性特点。未接种疫苗的健康人中95%在感染病毒后能依靠自身免疫系统清除病毒,主要依赖于自身的特异性免疫和非特异性免疫系统,一方面,CD8+T细胞对HBV的清除至关重要;另一方面,特异性B细胞在维持HBV清除状态中发挥重要作用。急性乙肝患者感染HBV后,HBV特异性CD8+T细胞迅速产生并一过性清除感染,而慢乙肝患者的CD8+T细胞功能则存在缺陷或耗竭。急性乙肝患者特异性CD8+T细胞可以一过性清除感染的原因在于其能够打破中枢耐受,具有多克隆、多特异性特点。在动物实验中,发现在急性一过性感染过程中存在由免疫介导的肝脏损伤,而病毒本身介导的肝细胞损伤较少,这一点与HBV感染人群类似。当HBV DNA被清除、病毒库被控制之后,HBV特异性CD8+T细胞高表达多种免疫抑制性共刺激分子,可以在HBV清除后对CD8+T细胞的数量进行调节,该调节机制有助于维持机体免疫系统的稳态。
总的来讲,急性乙肝免疫学特点是:1)急性乙肝患者CD8+T细胞应答存在多克隆、多特异性等特点;2)病毒清除后,急性乙肝患者特异性CD8+T细胞表达多种免疫抑制性共刺激分子,对特异性免疫应答进行调节。
慢性HBV感染过程中的免疫特点与急性感染期不同。HBV感染的自然史主要包括4个时期:免疫耐受期、免疫活化期、低复制期和再活化期。
在CHB患者中,HBV特异性T细胞数量少、功能低,有以下几点原因:
1)HBV特异性T细胞持续表达PD-1等免疫抑制分子,导致抗病毒免疫应答功能低下;
2)多种抑制性因子的表达诱导特异性T细胞耗竭;
3)具有免疫负性调节功能的细胞介导特异性T细胞的耗竭,粒细胞性骨髓源性抑制细胞(gMDSCs)以精氨酸酶依赖的方式抑制CD8+T细胞;
4)慢性感染状态下,免疫微环境导致HBV特异性T细胞的功能耗竭,如慢乙肝患者肝细胞ROS通过线粒体损伤介导CD8+T细胞耗竭。
总而言之,HBV特异性T细胞的数量减少、功能降低是慢性HBV感染者免疫系统的特征,提示我们:
一、免疫耐受期也存在抗原特异性CD8+T细胞。这个概念对目前免疫耐受期、免疫清除期定义的合理性提出挑战。
二、慢性HBV感染过程中,体内病毒长期大量存在,尤其是表面抗原的持续性存在,会抑制特异性CD8+T细胞应答功能。
三、CHB儿童治愈率随年龄增长而降低。活动期的CHB儿童接受抗病毒治疗,年龄越小,HBsAg阴转率越高,这与其特殊的免疫系统组成及功能有密切关系。
以NK细胞、巨噬细胞为主的天然免疫以及B细胞介导的体液免疫在控制HBV感染过程中也发挥着重要作用。在轻型自限性HBV感染者体内,抗原特异性B细胞能够很好地发挥作用,产生相应抗体(主要为抗-HBs)。而在慢性乙肝感染过程中,由于抗原特异性B细胞抑制分子的存在导致其功能受损,无法产生足够的抗体,从而造成HBV感染的慢性化。
三、通过单细胞测序技术绘制HBV感染不同阶段患者的肝脏和外周免疫细胞图谱
既往HBV感染相关临床转化研究大多使用外周血样本,组织学相关研究较为匮乏。而基于动物模型及少量包含患者肝组织样本的研究显示,肝脏原位的抗HBV免疫应答与外周存在很大差异,且对疾病转归更为关键。受限于肝脏样本可及性及传统研究技术手段,目前对HBV感染肝脏原位免疫特点认识有限。王福生院士团队通过单细胞测序技术,绘制了HBV感染者的肝脏和外周免疫细胞图谱。研究入组不同阶段的HBV感染者,包括免疫耐受期(IT)患者6例;免疫活化期(IA)患者5例;急性感染恢复期(AR)患者3例以及慢性感染治愈患者3例,另外纳入6例健康肝移植供者(HC)作为对照。均留取以上入组对象的外周血和肝组织样本,最终共得到24.3万个免疫细胞进行单细胞转录组测序、分析。
生信分析结果显示,CD8+T细胞可进一步分为12个亚群,包括在外周血中富集的初始、效应亚群和在肝脏中富集的耗竭、黏膜相关恒定T(MAIT)细胞亚群等。通过比较CD8+T细胞在不同分组间的变化特点,发现HBV感染者MAIT细胞减少。相较于HC组,HBV感染者耗竭CD8+T细胞增多,且IA患者CD8+T细胞耗竭程度最高。此外,对CD8+T细胞的动态特点进行分析发现,IA和AR患者肝脏耗竭CD8+T细胞呈现不同动态特点,其中IA患者肝脏耗竭CD8+T细胞主要来自于自身原位克隆扩增,AR患者则更多来自外周效应T细胞的浸润和转化。
对CD4+T细胞和髓系细胞的分析发现,肝脏驻留的调节性CD4+T细胞在慢性感染期患者(IT和IA)肝脏中富集,且在空间上与耗竭CD8+T细胞邻近。此外,慢性感染期患者肝组织中特异性存在Treg-Tex-Mreg的互作网络。
对HBV感染者的免疫特征和临床指标进行相关性分析,发现巨噬细胞失衡与患者血浆HBV DNA和HBsAg水平相关,而患者间T细胞组分的异质性主要与血浆转氨酶水平、肝组织病理炎症分期相关。这些发现提示病毒抗原或可直接诱导天然免疫细胞的改变,而T细胞的功能紊乱与患者的肝组织损伤程度密切相关。
针对HBV的特异性免疫治疗是否有助于CHB的治愈仍在探索之中。王福生院士团队对8例HBV相关肝细胞癌的患者开展了基于HBV-TCT特异性T细胞的免疫疗法。治疗结果显示安全性良好,治疗过程中存在干扰素治疗相关的转氨酶一过性升高,但整体临床评估显示患者HBsAg水平有降低趋势、肿瘤体积缩小。
四、总结
我们目前是从临床的角度出发去研究科学问题,希望科研成果可以经过转化应用于临床、服务患者。乙型肝炎的临床和基础研究促进了学科的发展,当前我国病毒性肝炎的科研特色包括前沿创新和成果的转化,在这方面我国专家在肝病免疫领域同样做出了卓越的成绩。
专家简介
王福生 院士
中国科学院院士,中国医学科学院学部委员,主任医师、教授
解放军总医院第五医学中心感染病医学部主任
国家感染性疾病临床医学研究中心主任
长期从事感染病的临床诊治、转化研究及生物安全工作,圆满完成抗击SARS、援塞抗埃和抗击新冠肺炎等多起重大疫情临床救治。
擅长病毒性肝炎、艾滋病和疑难危重肝病的临床诊治工作,并结合临床难题开展研究,开拓了疑难肝病和艾滋病等疾病细胞治疗与研究的新方向
国务院学位委员会第八届学科评议组专家、国家及军队生物安全专家组专家
中华医学会感染病学分会候任主任委员、国家杰出青年基金获得者
国家自然科学基金创新研究群体牵头人
全国创新争先奖状获得者、全国优秀科技工作者
全国抗击新冠肺炎疫情先进个人、全国优秀共产党员
整理/肝胆相照平台 审校/王福生院士
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