第6章 丙型肝炎的发病机制 (1)
丙型肝炎病毒感染后导致肝组织持续性的病理改变，其原因极为复杂，许多问题仍未阐明。比如，为什么只有少数感染者在急性感染阶段能清除病毒？尽管有持续性的免疫应答，为什么感染持续存在？为什么HCV能够逃避宿主的免疫监视？是什么原因导致了肝的纤维化？目前从现症感染的患者、实验性感染黑猩猩、HCV转基因小鼠等研究资料表明：丙型肝炎的发病机制是多因素的，免疫应答在其中起重要作用。HCV感染者中70%~80%的患者在感染HCV后发展成为慢性肝炎，这其中约20%最终发展成为肝硬化或肝细胞癌。HCV感染后的结局归根结底取决于病毒与宿主之间的相互作用。其中病毒因素包括基因型、病毒蛋白的免疫原性、病毒变异、病毒对肝细胞的直接损伤等；宿主因素包括天然免疫应答和获得性免疫应答反应、细胞凋亡等。目前将可能的发病机制分述如下。
一、 病毒直接的细胞毒性作用
HCV可能直接导致肝细胞的损伤，这个过程不依赖免疫反应而直接导致受染细胞的死亡。支持HCV具有直接细胞毒性作用的研究有以下几类：
（1）HCV病毒含量与肝细胞损害程度（如ALT水平）相关。例如，丙型肝炎患者血清HCV-RNA水平的高低和HCV抗原的出现与血清ALT水平呈正相关，并经过干扰素抗病毒治疗后，随着HCV-RNA水平的下降ALT也逐步恢复正常。
（2）病理学检查可见嗜酸性变性和嗜酸性小体，偶尔也会发现即将死亡的肝细胞，但上述病变周围无炎症细胞浸润。
（3）与HCV同属于黄病毒家族的其他成员如黄热病病毒有致受染细胞直接死亡的作用。通过以上几点原因，学者们推测HCV具有直接致肝细胞的死亡的作用。
但不是所有的研究都支持这一观点。典型的例子是临床上经常见到HCV RNA水平很高而ALT正常或组织学炎症程度很低的患者，这与HCV直接细胞毒作用这一推论不符。另外，虽然高水平HCV结构蛋白表达的细胞系中可见到内质网肿胀和气球样变，但高水平HCV结构蛋白表达的转基因小鼠的肝并没有病变。因此尽管目前部分人相信HCV有直接的细胞毒性作用，但这一观点仍需进一步证实。
二、 丙型肝炎的免疫学机制
和其他微生物感染一样，HCV感染后机体免疫防御系统由天然免疫和获得性免疫两部分组成。前者包括多种细胞因子和自然杀伤细胞（NK）等免疫细胞的参与，后者包括体液免疫和特异性细胞免疫反应。
缺乏理想的HCV感染小动物模型是目前丙型肝炎免疫学机制研究的一大障碍。虽然近年来有学者可以建立在体内和体外均可复制的HCV复制系统，但目前这种系统还仅适用于Huh-7细胞系的亚克隆，并且无法获得高滴度的病毒水平。黑猩猩是除人以外惟一可以感染HCV的动物，在HCV感染后早期免疫反应的研究中发挥了非常重要的作用。但是黑猩猩价格昂贵、数量稀少，限制了这方面研究的进一步深入和推广。鉴于以上原因，目前有关HCV免疫机制的研究仅限于受感染的患者，并且，由于宿主的个体差异及实验设计的不同，研究结果也不完全相同。
1.天然免疫反应天然免疫反应是HCV感染的第一道防线。HCV可诱导受染肝细胞产生Ⅰ型干扰素（IFNα/β），IFNα/β在最初抗病毒过程中起了非常重要的作用。它可以诱导局部巨噬细胞产生单核细胞趋化因子（MCP-1），MCP-1反过来吸引更多的巨噬细胞聚集并产生大量巨噬细胞炎症蛋白-1（MIP-1α）。MIP-1α吸引自然杀伤（NK）细胞的聚集，产生大量具有抗病毒活性的IFNγ并吸引T细胞向感染部位迁移。在对黑猩猩的研究中发现，HCV感染早期肝可见IFNα/β和IFN诱导基因的表达。同时，高表达的IFNα/β诱导产生双链RNA依赖的蛋白激酶（PKR）、2′-5′寡腺苷酸合成酶（OAS）和Mx基因的表达。这些基因有抗病毒的作用。IFN也可通过上调HCV相关抗原在肝细胞表面的表达，实际上就是提供抗原给机体的免疫系统识别，从而达到抗病毒的效果。
NK细胞和NKT细胞在非特异免疫反应中也起着重要的作用。正常情况下，NK和NKT细胞占肝内淋巴细胞的20%～30%。当HCV感染后，NK和NKT细胞通过以下几种途径发挥抗HCV的作用：①直接溶解受染肝细胞；②通过产生细胞因子如干扰素（IFN）γ抑制病毒的复制；③激活树突状细胞（DC）和T细胞。目前研究较多的是比较慢性HCV感染者与既往急性感染者或健康对照者之间的NK细胞数量和功能的差异。多数研究结果提示慢性HCV感染者外周血和肝内NK细胞比例下降。但也有研究提示两者无显著差异。对于NK细胞功能的研究同样也得不到非常一致的结论。但总的来说，多数学者更倾向于同意慢性HCV感染者体内NK细胞数量及功能低下这一观点。另外，NKT细胞在肝内数量非常丰富，但是对它在HCV感染，尤其是急性HCV感染时的功能研究目前仍比较少。
树突状细胞（DC）作为体内最强的抗原提呈细胞，是连接天然免疫和获得性免疫的桥梁。外周血DC的前体细胞主要包括髓样树突状细胞(mycloid dendritic cells，mDC)和浆细胞样树突状细胞(plasmacytoid dendritic cells，pDC)。mDC主要发挥抗原提呈的功能，主要分泌IL-12和TNFα，具有促进Th1细胞极化和细胞免疫功能的作用。pDC在病毒感染后主要产生Ⅰ型IFN，是人体最重要的干扰素主生细胞，具有较弱的抗原提呈功能，促进Th2细胞极化和体液免疫功能的作用。多数研究提示，慢性HCV感染者DC细胞数量及功能均有减低。
一项对43例HCV感染者与26例健康受试者外周血液DC细胞数量和功能的分析表明：HCV感染者DC数量明显减少，且激活CD4细胞分泌IL-12和IFNγ的能力明显减弱。其他类似研究结果还有：从健康志愿者体内提取的DC细胞，经HCV核心蛋白和E1蛋白刺激后，其激活T细胞的功能有所减弱；慢性HCV感染者体内mDC在诱导T细胞分化和分泌IL-12的功能上均有降低。也有研究提示急性HCV感染者外周血DC细胞数量及功能存在下降现象。但并不是所有的研究结果都是一致的，也有研究提示HCV感染者外周血pDC数量及功能较健康对照没有变化；慢性HCV感染的大猩猩体内的mDC在功能上也是正常的。所以说，慢性HCV感染者DC细胞数量及功能减低这一结论，仍有必要进一步证实。
2.获得性免疫反应
（1）体液免疫反应：获得性免疫反应包括体液免疫和细胞免疫两部分。HCV感染后的4～14周体内即可检出HCV特异性抗体。机体针对病毒结构和非结构蛋白均可产生相应抗体，最早出现的抗体是N3蛋白和核心蛋白的抗体，然后是N4蛋白和包膜蛋白的抗体。其中少部分抗体具有抑制病毒结合、进入细胞和脱壳功能，这类抗体叫中和抗体。长期以来，中和抗体在控制疾病进展中是否发挥作用一直受到学者们的质疑。比如有研究提示，不产生抗体者一样可以成功地清除HCV感染。另外也发现体内持续存在HCV抗体但却发生再次病毒感染的病例。还有很多临床研究提示HCV抗体的产生与病毒感染后的结局无关。另有研究提示，HCV感染慢性化患者在最初感染阶段产生中和抗体的概率反而更大。
但是最新的研究提示，成功清除HCV感染者体内早期是可以检测出HCV特异性中和抗体的。针对一组因血液透析感染HCV的患者的研究提示，病毒量与感染早期中和抗体的浓度负相关：早期产生足量中和抗体者最终有效地清除病毒，而中和抗体产生不足者发展成为慢性感染的可能性较大。类似的研究还有不少，结果均提示HCV感染急性期产生高浓度抗体与感染结局相关。从以上结果推测，HCV感染早期产生足量中和抗体有助于病毒的清除。
（2）细胞免疫反应：尽管中和抗体在控制HCV感染中起着一定的作用，但是仍有不产生抗体而成功清除HCV感染的病例。这也说明细胞免疫仍然是清除HCV的主要途径。HCV特异性T淋巴细胞在HCV感染后的5~9周开始出现。可以明确的是，T细胞（包括CD+4T细胞和CD+8T细胞）反应的强弱与HCV感染后的结局直接相关，在机体清除HCV感染的过程中发挥着重要的作用。并且细胞免疫在病毒清除后的数年内仍存在，而抗体滴度则在病毒清除后逐步减低或消失。
①CD+4T淋巴细胞反应：CD+4T淋巴细胞可通过分泌细胞因子或激活HCV特异性B细胞和CD+8T淋巴细胞反应来发挥抗病毒作用。CD+4T淋巴细胞反应在HCV感染后早期出现，是体液免疫反应和CD+8T淋巴细胞反应的先决条件，因此在抗HCV免疫反应中是重要而经典的保护机制。在HCV感染急性期，如果HCV特异性CD+4T淋巴细胞反应微弱，则慢性感染的机会相对增大。研究表明，如果HCV感染后CD+4T淋巴细胞反应微弱，即便是出现HCV特异性CD+8T细胞反应和产生了中和抗体，病毒依然无法得到清除。可见CD+4T细胞免疫反应在HCV清除过程中发挥着不可替代的作用。
CD+4T淋巴细胞反应发挥抗病毒效应取决于以下3个方面：识别抗原表位的多少；反应的强弱；持久性。首先，通过对外周血不同记忆细胞群的研究发现，在HCV急性感染期CD+4T淋巴细胞识别抗原表位的数量与病毒感染的结局相关。成功清除HCV者CD+4T淋巴细胞通常识别的抗原表位数量较多（可达12~13个）、范围较广，并且反应强而持久；相反，发展为慢性感染者CD+4T淋巴细胞识别的抗原表位少，反应弱并且不持久。其次，CD+4T淋巴细胞免疫反应的质量也与疾病的预后相关。一项研究应用重组HCV蛋白刺激感染者CD+4T淋巴细胞后发现，慢性HCV感染者CD+4T淋巴细胞产生的IFNγ和IL-2明显少于急性者，并且发现该组CD+4T淋巴细胞受抗原刺激后可产生一定量的IL-4和IL-10。
IL-4和IL-10作为抑炎因子可起到促进感染慢性化的作用。近年来许多研究都支持这一结论。HCV感染后成功清除病毒者CD+4T细胞产生大量的IFNγ，而持续感染者CD+4T细胞产生IFNγ的量少甚至检测不到。最后，成功清除HCV感染者存在有强烈并且持久的CD+4T淋巴细胞反应。慢性感染者可能是以下两种情况：一是自始至终CD+4T淋巴细胞反应微弱；二是最初也产生了有效的CD+4T淋巴细胞反应，但伴随着病毒载量的下降，CD+4T细胞反应随着减弱，病毒载量再次升高。慢性感染期的患者CD+4T淋巴细胞反应仍维持识别表位少、反应弱的特点。慢性HCV感染者CD+4T淋巴细胞功能减弱，表现在产生细胞因子谱的变化和细胞增殖能力的下降。如前所述，细胞因子谱的变化主要指IFNγ和IL-2产生减少以及IL-4和IL-10产生过多，其具体机制仍不清楚，相关研究也没有得出成熟的结论。
①CD+4T淋巴细胞反应微弱，病毒持续感染；②产生了有效的CD+4T淋巴细胞反应，病毒复制得到抑制，但随着HCV特异性CD+4T细胞消失，病毒复制再度反弹；③产生了持久有效的CD+4T淋巴细胞反应，病毒复制得到持续抑制，最终成功清除。
②CD+8T淋巴细胞反应：CD+8T淋巴细胞也称为细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocytes，CTLs）。这类细胞可通过分泌穿孔素（perforin）和颗粒蛋白酶B（granzyme B）来杀死被病毒感染的细胞。除了这种直接的细胞毒效应（或称作溶细胞效应，cytolytic），CD+8T淋巴细胞还通过诱导肝细胞凋亡来杀死靶细胞。另外，CD+8T淋巴细胞通过非溶细胞（noncytolytic）方式发挥其抗病毒功能。