艾滋病患者的免疫重建

第二节　艾滋病患者的免疫重建

免疫重建是指免疫缺陷个体经过自身调节机制或过继转输等治疗手段作用后重新建立健全有效的免疫系统的过程。免疫重建是相对于免疫损伤而言的。人类免疫缺陷病毒（HIV）感染可以引起以细胞免疫缺陷为主的获得性免疫缺陷综合征，即艾滋病（acquired immunodeficiency syndrome，AIDS）。HIV特异性地侵犯处于人体免疫系统中枢地位的CD4⁺T细胞，造成CD4⁺T细胞数量进行性减少，细胞免疫功能缺陷，最后导致各种机会性感染和肿瘤的发生。免疫重建的目标是逆转HIV感染造成的免疫损伤，使HIV感染者或AIDS患者经抗病毒治疗或其他治疗后，HIV感染引起的免疫损伤得以恢复到正常水平或接近正常水平。国内外主要的监测指标是CD4⁺T细胞数量和功能的恢复、免疫活化状态的自稳以及淋巴结结构的修复。随着高效抗反转录病毒治疗（HAART）的应用，HIV感染者体内的病毒受到显著抑制，其免疫功能也得到了不同程度的恢复即免疫重建。研究表明，长期HAART控制病毒复制，可能使部分艾滋病患者获得有效的免疫重建。

一、HAART对T淋巴细胞亚群数量的影响

CD4⁺T细胞又可分为未接触过特异抗原刺激的幼稚CD4⁺T细胞（naive，表达CD45RA和CD62L分子）和记忆CD4⁺T细胞（表达CD45RO而不表达CD45RA），在正常人各占约50%。幼稚CD4⁺T细胞经特异抗原刺激可变为记忆淋巴细胞，在HIV-1感染早期记忆CD4⁺T细胞（CD45RO+）下降，而疾病进展阶段是幼稚型CD4⁺ T细胞下降。

1.CD4⁺T细胞数量的重建　AIDS病人经联合抗病毒治疗后，其CD4⁺T细胞数量的重建分两个阶段，第一阶段为快速增长期，发生在治疗后的最初3个月内；伴随着病毒载量的快速下降，外周CD4⁺T细胞数迅速上升，经流式细胞仪检测证实主要为CD45RO⁺T细胞群增生，也可见到CD45RA⁺T细胞亚群增生，但较少，其上升的机制可能有几个方面：①淋巴组织中滞留的记忆型细胞重新分布；②已存在的细胞克隆的增生；③细胞凋亡的减少。可伴随一定数量的B细胞上升，NK细胞的上升尚未观察到。

2.CD4⁺T细胞功能的重建对于AIDS的免疫功能重建来说，CD4⁺T细胞数量的恢复固然重要，但更重要的是这些新增加的细胞是有正常免疫功能的细胞。以前有报道称，AIDS患者CD4⁺T细胞数量增加后，仍发生机会性感染，因而认为AIDS患者经HAART后新增加的细胞是无正常免疫功能的细胞。HAART第二阶段为缓慢增长期，紧随第一期之后，以CD4⁺T细胞的缓慢增加为特征。第二阶段CD4⁺T细胞的增加比第一阶段更为重要，因为它意味着真正的免疫重建。第二时相发生在治疗开始2～3个月后，CD4⁺T细胞数量缓慢而稳定的上升，持续1年或更长，此期主要是幼稚型CD4⁺T细胞的增加，其机制则可能是病毒受抑制后胸腺产生的新的T细胞，使外周幼稚T细胞增加，因为该期内CD4⁺T幼稚细胞群可见到上升的信号节T细胞受体重排切除环（Tcell receptor rearrangement excicision circle,TRECs），由于T细胞在未从胸腺释放入血液之前能产生DNA环行片段（T细胞受体重排切除环，TRECs），TRECs可作为新近从胸腺释放出来的T细胞的标记。TRECs存在于幼稚T细胞，而不存在于记忆T细胞，随年龄增长，TRECs阳性逐渐消失，但70多岁时仍有少数人存在。HIV感染者的TRECs阳性细胞明显低于正常同龄人，当HAART后多数病例TRECs阳性细胞很快并持久地上升。另外一些人认为该期内增生的CD4⁺T细胞Ki67表达也增加，而Ki67是细胞增殖的标志。有人认为其变化与年龄和胸腺的大小有关，因为抗病毒治疗后，儿童T细胞恢复的速度是成人的10～40倍。有人通过MRI测量胸腺大小,发现胸腺大者恢复快，而小者则恢复慢。

3.异常的免疫激活好转伴随着血浆病毒载量的下降，异常的免疫激活也明显好转。治疗前升高的T细胞激活标志CD25、CD69、CD38、HLA-DR、Fas均下降，且与HIV血浆RNA病毒载量的下降有良好相关性。基于上述结果，提出了AIDS患者的免疫功能是可以重新恢复的新理论，即AIDS患者经HAART治疗后，只要病毒的活动复制被有效控制而且能维持足够长的时间，其免疫功能就可能恢复。

4.抗病毒治疗对免疫功能重建的局限性单纯HAART治疗对HIV感染者或AIDS患者免疫功能重建也有其局限性，只有60%患者的HIV病毒活动复制能被长期有效地控制，故仅有这些患者可以得到免疫功能重建，但是否能恢复到正常水平尚未证实。更为遗憾的是，病人CD4⁺T细胞特异性抗HIV的免疫反应能力未能恢复。

HIV复制被抑制是免疫重建的主要因素，但是在临床上发现接受HAART的患者CD4⁺T细胞上升与病毒的抑制并不完全一致，许多患者在治疗后HIV-RNA病毒载量仍高居不下的情况下可出现临床症状的改善和免疫功能增强，而另外一部分患者病毒载量低到检测水平以下，但CD4⁺T细胞不升高，AIDS相关病变却仍然发生，仍然存在明显的免疫缺陷，其他因素如既往治疗史，治疗开始时间、是否合并重叠感染以及年龄、种族等也影响免疫重建的效果。HAART不能完全恢复患者的免疫功能，而且HAART不能根除病毒，HIV储存库仍然存在，免疫系统也因此不可能完全恢复。

另有人发现，早期抗病毒治疗患者体内还会出现抗HIV-1特异性的细胞免疫。然而，早期抗病毒的弊端也应考虑在内，包括较高的药物毒副作用发生率及耐药的出现，尤其需要引起注意的是，最近发现抗病毒药物可引起脂质和碳水化合物代谢紊乱,包括胆固醇和三酰甘油的升高、糖耐量的异常、脂肪代谢障碍，长期治疗可引起心血管系统并发症，因此早期抗病毒治疗需慎重选择。

二、免疫重建失败的定义、原因及处理

虽然有效抗病毒治疗可以完全抑制HIV的复制，但是临床观察发现约有20%经过抗病毒治疗的患者仍然表现为免疫重建失败，导致患者机会性感染、肿瘤、心血管疾病、肝脏疾病等的发病率和病死率显著升高。研究表明，抗病毒治疗前CD4⁺T细胞计数少与AIDS相关并发症发病率呈显著正相关，也更容易发生非AIDS相关事件，包括心血管疾病、肝脏疾病、肾脏疾病和肿瘤疾病的发生。鉴于此，国际上如何治疗免疫重建失败患者成为本领域重大难题之一。

目前，免疫重建失败尚无统一的定义，主要争论的焦点在于CD4⁺T细胞计数恢复的水平和时间。2011年美国艾滋病诊疗指南将免疫重建失败定义为：HIV感染者或AIDS患者接受抗病毒治疗后，虽然可以长期抑制病毒的复制（病毒载量低于检测水平），但CD4⁺T细胞计数仍不能达到正常水平的一种免疫状态。然而，一些学者提出抗病毒治疗4～7年后，如果CD4⁺T细胞计数不能恢复到350个/mm³，则认为是免疫重建失败；另一些学者则将抗病毒治疗一定时间内CD4⁺T细胞计数增加不超过治疗前水平的50个/mm³或100个/mm³定义为免疫重建失败。根据我国的临床研究结果，目前提出免疫重建失败即HIV/AIDS患者接受抗病毒治疗＞2年，期间病毒复制被有效抑制（病毒载量＜50copies/ml），但CD4⁺T细胞计数持续＜200个/mm³。现在认为免疫重建失败的发生率取决于如何将其定义以及患者初始抗病毒治疗时CD4⁺T细胞数量。一项研究根据抗病毒治疗前CD4⁺T细胞计数将患者分成3组，随访6年观察结果如下：开始治疗时CD4⁺T细胞计数＜200个/mm³的患者，在随访结束时有42%的患者CD4⁺T细胞计数＞500个/mm³；在开始治疗时CD4⁺T细胞计数为200～350个/mm³的患者中，该比例上升到66%；而在开始治疗时CD4⁺T细胞计数＞350个/mm³的患者中，该比例可达到85%。该研究提示，抗病毒治疗开始时基线CD4⁺T细胞计数与免疫重建失败的发生密切相关。

HAART是当前治疗HIV慢性感染和AIDS最主要的临床手段，可持久抑制病毒复制，在一定程度上改善患者的免疫功能，部分实现免疫重建，明显改善HIV感染者或AIDS患者的疾病进展和预后。但是，HAART介导的免疫重建有其局限性。HAART不能帮助所有HIV感染者实现免疫功能重建，HIV复制被抑制是HAART介导的免疫重建最主要的因素。虽然HAART可以使患者血浆中检测不到病毒，但患者体内仍然存在低水平的病毒复制，HIV可以巧妙地储藏在不明的细胞场所或解剖学场所，此场所被称之为HIV储藏库。一旦停止药物治疗，储藏库内的病毒会迅速反弹。HIV难以在体内被完全清除的一个重要原因就是HIV储藏库的长期存在。最近的研究显示：接受HAART后血浆HIV载量长期检测不到的患者，外周CD4⁺T细胞仍可检测到整合的病毒，经进一步鉴定，HIV储藏库主要存在于中枢记忆性T细胞和短期记忆性T细胞内，前者依赖低水平的抗原刺激，随着时间逐渐消失，而后者依赖白细胞介素（interleukin,IL）-7介导的稳态而长期存活。不仅如此，HIV储藏库还存在于巨噬细胞、树突状细胞和NK细胞等细胞内；作为解剖学位置的HIV储藏库还存在于中枢神经系统、骨髓以及淋巴结、生殖道等器官。HIV储藏库衰减缓慢，以至于期望在个体生存期内，仅靠HAART将其彻底清除是不可能的。因此，HIV储藏库的存在已成为目前HAART实现免疫重建和根治AIDS的最大障碍。此外，免疫重建失败的发生还与其他多个因素密切相关，例如老龄、发生共感染（HCV、HIV-2和人淋巴细胞病毒-1等）、治疗的依从性差或治疗中途停药、持久的免疫系统炎症和超活化、骨髓再生障碍和免疫细胞发育抑制等。

对于何时治疗及如何治疗免疫重建失败患者更缺乏共识，一些学者报道在原治疗基础上加入新的药物或许能减少免疫重建失败的发生率，但之后被证实效果甚微。此外，改变治疗药物的种类［如把非核苷类反转录酶抑制剂改成蛋白酶抑制剂和整合酶抑制剂或趋化因子受体5（chemokine receptor5,CCR5）拮抗剂］也未能获得满意的治疗效果；虽然免疫治疗如白细胞介素（interleukin,IL）-2治疗可阶段性增加CD4⁺T细胞计数，但患者的临床预后也未得到明显改善，因此IL-2治疗未纳入AIDS的诊疗指南。

三、HIV感染的免疫损伤

HIV感染后免疫激活的概念包括T细胞、B细胞、NK细胞及其他相关细胞更新率的提高，T细胞和B细胞激活表型的增多，血浆中炎症细胞因子和趋化因子浓度的增加等。这种激活并不限于HIV特异性T细胞而是全身广泛激活。早期对HIV的研究显示HIV感染并杀死血液和淋巴结中CCR5＋CD4⁺效应记忆T细胞，导致HIV感染者CD4⁺T细胞减少并最终导致AIDS。但是一些研究发现，外周血CD4^＋T细胞的有效感染程度可以很低，HIV优先感染激活的CD4^＋T细胞且无论这些激活细胞是否被感染都会死亡。高效抗反转录病毒治疗不能立刻改变CD4^＋T细胞的高死亡率，在慢性感染阶段CD4^＋CD8^＋T细胞死亡率同时提高。因此对T细胞死亡的原因与效应的争论焦点越来越多地集中在是HIV感染直接导致了大量CD4^＋T细胞的死亡还是病毒感染诱导的广泛免疫激活导致了CD4^＋T细胞的死亡。

肠黏膜相关淋巴组织（gut-associated lymphoidtissue，GALT）保护宿主不被外界抗原和微生物感染的过程中发挥重要作用。肠道含有人体最多的T细胞，是人体最大的免疫器官。HIV感染急性期使得局部免疫失调，破坏黏膜表面的完整性，增加了肠道菌群易位，导致全身的免疫激活；慢性免疫激活是HIV感染慢性期的一个独有特点。HIV感染后主要特点是持续的系统性免疫活化，导致了耗竭性的免疫反应，促炎因子的产生和病毒在活化的CD4⁺T细胞复制失控，免疫活化带来的结果大部分对身体都是有害的。慢性持续的免疫刺激会导致免疫缺陷，HIV感染慢性期的免疫活化包括T细胞比例倒置，T细胞和B细胞活化状态增加，血清促炎因子和趋化因子增加CD4⁺和CD8⁺T细胞自稳机制破坏和寿命变短，记忆性CD4⁺T细胞存储量的大量减少，异常存在的效应性T细胞使得淋巴结纤维化，高比例的CD4⁺T细胞减少和增殖贯穿于整个慢性期，使胸腺功能紊乱和纤维化，幼稚T细胞减少，大量研究强调了GALT的CD4⁺CCR5⁺T细胞快速严重不可逆减少是HIV感染后病情进展的决定因素。HIV感染后的黏膜免疫功能紊乱与肠腔内的细菌及其产物易位到血液循环有关，引起了慢性的免疫活化，其机制可能是局部的细菌通过Toll样受体介导损伤的肠黏膜刺激局部免疫系统引起的。

总之，HIV感染胃肠道屏障的破坏，包括胃肠道大量CD4⁺T细胞减少和病毒感染复制，肠上皮细胞凋亡，肠上皮细胞紧密链接的破坏、淋巴组织的纤维化和菌群易位等各种病理改变贯穿于AIDS患者的整个病程中，对HIV感染后进展为AIDS，疾病的转归，患者的预后都有很重要的作用。现在的HARRT方案只能使HIV感染者的胃肠道黏膜CD4⁺T细胞部分重建，寻找新的治疗方法应该把焦点集中于阻止或减少HIV在黏膜表面的传播和重建黏膜免疫或肠道上皮细胞的完整性。

四、降低免疫活化的策略

由于HAART的局限性，近年来，过继性细胞免疫治疗、细胞因子治疗以及减少负性调节因素和降低免疫活化等新型的抗HIV免疫治疗方法不断涌现，逐渐成为研究热点，并已呈现出良好的应用前景如前所述。过度的免疫激活和相关的炎症反应在HIV感染的发病过程中扮演着重要的角色。目前，机体的免疫激活状态已经作为直接评价HIV感染者病情进展情况的主要指标。一系列抑制免疫激活状态的治疗方法开始尝试性应用于HIV感染者，IL-2被广泛地用做促进CD4⁺T细胞增殖的药物，但研究表明其作用机制主要是长期抑制T细胞活化和凋亡，泼尼松、羟基脲、吗替麦考酚酯和环孢素等免疫抑制剂都被用于HIV感染者的治疗，虽然最终的疗效有待进一步的确认，但是这些尝试为抗HIV治疗提供了一个全新的思路。近年来，间充质干细胞（mesenchymal stem cell,MSC）由于相对容易分离和培养体外可大量扩增、遗传背景相对稳定、体内植入反应弱易于接受外源基因的导入和表达等优势已广泛应用于临床多种疾病的治疗。更重要的是，MSC还具有广泛的免疫抑制功能（涉及T细胞、NK细胞和B细胞等），这一特点使得间充质干细胞在器官移植、自身免疫性疾病、肿瘤的侵袭及转移中发挥重要的治疗作用。结合上述，HIV免疫激活的特点，间充质干细胞也能在抗HIV治疗中发挥类似作用。

HIV感染可引起多层次的免疫损伤和免疫异常，而现在的抗病毒治疗只是在抑制病毒复制的基础上，部分实现免疫重建。因此，必须针对HIV感染的各种病理特征，进行多角度多层次的治疗，包括抑制过度免疫活化、改善各器官微环境等，才有可能最终实现免疫重建。对新发展的免疫治疗策略可直接补充丢失的免疫成分或削弱异常的免疫反应，在一定程度上弥补了HAART的不足，进一步增强了机体的免疫重建能力。然而这些治疗最终的疗效还有待于严格的临床队列研究进一步确认。