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慢性HBV感染自然进程中的肝内免疫/炎症反应特征(上)

 医学abeycd 2023-11-03 发布于湖北

尽管我们说慢性HBV感染的自然进程和疾病进展由病毒、肝细胞及宿主特异和非特异性抗病毒免疫相互作用共同驱动,但我们尚缺乏疾病进展过程中病毒复制与宿主肝细胞限定性因子相互作用的认知,免疫因素在疾病进展中的作用,慢乙肝不同阶段免疫应答的变化及肝组织的免疫病理特征更是知之甚微。然而,正如下文作者所言,慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B,CHB)是一种异质性疾病,HBV感染是造成这种疾病进展的病因。急性HBV感染可以激活特异性细胞免疫应答以清除病毒;但当宿主免疫反应不能完全清除肝脏内的病毒时,则会进入慢性化感染,驱动疾病进展。详细了解慢性HBV感染不同临床阶段肝内宿主抗病毒免疫反应,对于我们了解疾病自然进程中病毒复制活跃度变化和肝损伤的波动甚为重要。为此,美国明尼苏达大学Andre Boonstra和荷兰Erasmus大学Becket Feierbach实验室对69例自然分期明确的慢性HBV感染者和9例健康对照的肝穿活检组织进行石蜡包埋,利用RNA测序(78例)和多重免疫荧光技术(multiplex immunofluorescence,mIF)(37例)进行了分析。

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患者的分期:

这69名患者按其血清HBV DNA, ALT水平和HBeAg状态分为免疫耐受(IT), 免疫活跃(IA),非活动携带(IC)和HBeAg阴性肝炎 (ENEG)。文中定义正常和肝炎的ULN为30IU/ml。IA和ENEG的分期则是结合HBeAg,以>1.5XULN和/或HBV DNA>20,000IU/ml来判断。(照理讲,IC期的HBeAg也是阴性?IC期属于低或无炎症活动度的HBeAg阴性携带状态。)

结果发现

与健康对照相比,没有明显肝损伤(ALT<1.5x ULN)的IT(高HBV DNA)和IC(低HBV DNA)期患者差异基因表达相对较少(DEGs:差异>1.5倍),而IA和ENEG患者差异基因表达明显增加。

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将患者组与健康对照组相比存在的显著差异表达基因(DEGs)做GSEA分析,可以看到慢性HBV感染者肝脏中与炎症反应相关的IL-6 JAK/STAT3信号传导和与IFN应答相关基因集普遍上调,且在IA和ENEG时相的患者中这些通路相关基因的升高较健康对照有显著的统计学差异。

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那么,这些与健康对照组相比表达水平出现明显差异的DEGs到底是哪些呢?

(1)IT期显著升高的只有干扰素刺激基因STAT1和免疫球蛋白相关基因IGHG1(Immunoglobulin heavy constant gamma 1),IC期只有GTPase超家族中的GBP5被诱导表达。而在有明显炎症时相的IA和ENEG期,升高基因涉及到人白细胞抗原(Human leukocyte antigen,HLA)(HLA-A/B/C)、抗原递呈(CD74, CIITA,TAP)、IFN刺激基因(STAT1, ISG20)和干扰素调节基因(IRF1, IRF8),及已知的有抗病毒作用的基因(IKBKE, SAMHD1),另外,多个与固有免疫和获得性免疫激活相关的基因也显著上调。

(2)与健康对照相比,有炎症的ENEG期还伴随着肝内其他淋巴细胞亚群相关基因的上调。如NK细胞(CLDC2D,CD96)、T细胞(ZAP70, CD8, CD2) 和B细胞 (IGHG1, IGHG2, SIGLEC1)。

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(3)不出意外,炎症时相的IA和ENEG期炎症相关基因明显高于健康对照,包括细胞因子相关基因CXCL9、CXCL10、IL-32和白介素受体IL10RA等;中性粒细胞相关基因CD53和PREX1;以及编码炎症趋化因子基因如IP-10 (CXCL10) 和MIG (CXCL9) 。

不过,尽管处于两个炎症活跃期患者的肝脏免疫向炎症倾斜,其免疫激活标志物如RELT, STAT1,IRF1和T细胞相关基因CD8A, CD84也有显著的升高,提示抗病毒免疫仍在发挥作用。这一点对于HBeAg阴性CHB的病毒复制可能有再活跃,但患者的HBV DNA水平不会飙升到不可控给出解释。毕竟长江东流去,对于大多数患者而言,随着其年龄增长HBV DNA总体水平越来越低,部分的幸运者还会出现血清HBsAg的清除而发生自愈,尽管概率太低可遇而不可求。

 (4)此外作者认为与健康对照组患者相比,最引人注目的发现莫过于:①检测到对T细胞激活至关重要分子的基因如ICOS、PDK1、ITK和THEMIS的差异表达;②耗竭T细胞标记基因如CTLA4、LGALS9、PDCD1(编码PD-1)、TNFRS19(编码4-IBB)、SLAMF7(NK激活相关)和SLAM-6表达强上调或上调,转录因子TOX基因在耗竭的T细胞中的表达增加;及调节性T细胞(Treg)中FOXP3表达是增加的。②所显示的T细胞功能耗竭和③所显示的Treg的活性增加,特别是ENEG期与T细胞激活(ICOS, BTN3A1, BTN3A2)和T细胞耗竭(CTLA4, TOX, FOXP3, CD38,SLAMF7和SLAMF6)基因相较IA期更高表达,为慢性乙肝持续感染的维持和何以在IC控制后再活跃为HBeAg阴性CHB、和极低的自发表面抗原清除提供了脚注。

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(5)尽管都有活跃的肝脏炎症,但若以免疫活跃的IA期为对照,RNA-seq结果揭示ENEG-CHB患者肝组织内有更加丰富的T细胞活跃的ICOS、BTN3A1、BTN3A2基因及功能耗竭免疫T细胞标志物CTLA4、TOX、FOXP3、CD38、SLAMF7和SLAMF6的read数。对应IA期的患者主要是PDCD1和LGALS9相对高表达(详见下图)。

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作者在原文中特别强调了不同时期免疫/炎症相关基因的表达上调与患者的ALT水平有着很好的对应关系。把作者原文基因表达热图与ALT及HBV DNA各时相波动变化图做拼凑后发呆凝视,我们看到:与健康对照相比,部分所谓免疫耐受期的患者已有免疫/炎症相关基因表达的明显上调,并在IA期进入高峰;随着患者HBV DNA复制的减弱和炎症的消退(ALT<1.5xULN)、患者进入非活动携带的IC期后,其肝脏的免疫/炎症相关基因表达有了回落;但在病毒复制重新活跃的HBeAg阴性CHB又回跳到IA期的水平。

对此作者会如何解释?且待学习II阶段时分解。

文献来源*:

Montanari NR, Ramírez R, Aggarwal A, et al. Multi-parametric analysis of human livers reveals variation in intrahepatic inflammation across phases of chronic hepatitis B infection. J Hepatol. 2022;77(2):332-343. doi:10.1016/j.jhep.2022.02.016

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