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人巨细胞病毒(human cytomegalovirus,HCMV)在人群中广泛分布,且随年龄增长,其血清学阳性率逐渐增加[1]。由于巨细胞病毒(cytomegalovirus,CMV)是一种主要影响免疫低下或缺陷患者的病毒,即机会感染性病毒,故在免疫功能正常的人群中,多以隐性感染为主,可自限,部分潜伏在体内,在婴幼儿、器官移植、服用免疫抑制剂等免疫功能下降的患者中,HCMV可重新被激活或原发感染率升高,此时HCMV具有明显致病性,可引起多脏器损伤,包括但不限于:肝炎、肺炎、肺栓塞、心肌炎、脑炎、视网膜炎、血液系统疾病(溶血性贫血)等[2-5]。
巨细胞病毒性肝炎是在HCMV感染的基础上出现肝炎表现,并除外其他因素。该病首次于20世纪60年代被报道[6],随着研究的深入,巨细胞病毒性肝炎被发现在免疫功能正常的人群中发病率低,但随着诊治水平提高、器官移植、免疫抑制剂使用等多种因素影响,巨细胞病毒性肝炎发病率逐渐增加,且临床上无特效治疗药物,故渐渐引起临床重视,并发布相关指南以及建议、共识[2-3, 7-9]。由于巨细胞病毒性肝炎临床表现无特异性,诊断多依据实验室检查,常用人巨细胞病毒特异性血清抗体及病毒定量检测,但上述检查在临床应用中受机体免疫状态、病原体交叉免疫等因素影响,易出现假阳性或假阴性;巨细胞病毒性肝炎往往合并他症(如儿童多见合并胆道闭锁),也为临床确诊和治疗带来一定复杂性[10]。治疗上,目前的挑战包括抗病毒药物种类的受限及其毒副作用,以及尚缺乏与一线抗病毒药物的选择、药物剂量和治疗时间、疗程相关的循证医学依据。此外,临床医师往往忽略其他病因是肝脏受累的主要病因,未能认识到轻微肝脏受累的患者无需抗病毒治疗,尤其是免疫功能正常的患者[11]。
本文将对巨细胞病毒性肝炎的流行病学及病原学特点、发病机制及临床表现、诊治及预防相关研究进展作一综述,旨在为临床医务人员提供参考,提高对巨细胞病毒性肝炎的认知和临床诊治水平。
CMV为β型疱疹病毒,由Margaret G.S于1956年首次从小鼠的唾液腺中分离出;1960年基于被病毒感染的肿胀细胞被标记为巨细胞,被Thomas H. Weller命名为CMV;1973年国际病毒命名委员会命名为人疱疹病毒5型,属于人疱疹病毒属成员之一,该病毒具有严格的种属特异性,可感染人、马、牛等宿主,其中只感染人的巨细胞病毒称为HCMV[12-13]。
HCMV颗粒由直径约100 nm的正20面体核衣壳组成,内含230~240 kb线性双链DNA,分子量为150×103~160×103 kD。HCMV基因组是所有疱疹病毒中最大的,且富含G+C,基因序列类似单纯疱疹1型,由独特的长序列(UL)、短序列(US)和重复区域序列组成。对CMV AD169实验病毒株进行全基因序列分析显示,其包含225个开放阅读框(open reading frames,ORF),编码至少100种氨基酸以及多达200种蛋白质。而在Toledo实验室病毒株和临床分离株中,反向重复序列B′丢失,替代为含有15 kb基因的UL区域,被称为UL/b′区,编码22个特定基因,含19个ORF(UL133~UL151)[14]。HCMV基因组编码的蛋白组[15-16]主要包括核衣壳蛋白、被膜蛋白、包膜蛋白,核衣壳被含蛋白质层(间层蛋白)的被膜包围(厚约50 nm),病毒颗粒最外层为含大量病毒糖蛋白的磷脂双分子组成的病毒外膜(厚约10 nm),成熟的病毒颗粒直径为150~200 nm,整个复制周期约48~72 h[17]。
目前,对于HCMV蛋白组学及基因多态性研究多集中在HCMV感染后疾病相关性及发病机制,如gB1型是导致婴幼儿肝损伤的主要基因型[18],HCMVβ区UL144和UL146基因型与新生儿肝损伤有关[19],HCMVβ区UL133诱导Caspase-3、6蛋白表达上调,促进肝炎发生[20]。
HCMV在世界范围内广泛分布,根据人群的年龄、种族、社会和免疫状态等不同,HCMV血清阳性率为30%~100%[21]。HCMV一旦感染,将携带终身。HCMV携带者及患者是最广泛的传染源,HCMV感染后主要分布于唾液腺、乳腺、肾脏、生殖腺及外周血单个核细胞、淋巴细胞,继而持续或间歇性地经唾液、乳汁、尿液、宫颈/阴道分泌物、精液等排出[1, 22]。因此,HCMV可通过母婴垂直传播,接触、接吻等水平途径,以及医源性感染等多种途径传播[1]。
巨细胞病毒性肝炎在任何年龄均可发生,但常见于儿童、免疫功能异常(低下、缺陷)以及实体器官移植术后患者。第1例CMV感染相关肝炎于1966年首次被报道[6]。在我国,婴儿期巨细胞病毒性肝炎发病率高达41.3%[23],儿童则为11.6%左右[24]。国外研究[25]显示,在有症状的原发性HCMV感染者中,无论免疫正常,还是免疫功能低下,均多见肝生化指标异常(30%~80%);在我国,免疫功能正常的成人HCMV感染者的肝损伤发生率为0.5%~15%[26]。临床上,免疫功能正常的成人HCMV感染者多以隐性感染为主,需要住院治疗的或者出现典型表现者少见,文献报道局限于病例报告和小样本量队列[27]。在免疫功能缺陷、既往行原位肝移植患者中,其巨细胞病毒性肝炎发生率最低为2.5%~17%,最高可达34%[5]。Seehofer等[28]对1 146例连续肝移植患者随访观察发现,巨细胞病毒性肝炎的发生率为2.1%。此外,6%~8%的巨细胞病毒性肝炎病例是在妊娠期发现的,这可能是由于妊娠期的免疫抑制所致[25]。
肝脏是HCMV感染的主要靶器官,不仅在病毒全身感染时累及,也是单个受累的器官之一。目前,HCMV感染诱发肝脏炎症的确切机制尚不清楚,除了感染导致的直接损伤作用外,也包括HCMV颗粒基因多态性与肝损伤的易感性这一内在因素;同时,免疫系统的作用也是肝损伤的一个重要的间接原因,即感染宿主细胞因子分泌异常或功能紊乱、免疫细胞调节功能异常的外在因素等多种感染机制的共同作用。
HCMV具有多种糖蛋白,可以与感染宿主体内大量不同的细胞表面受体结合并启动其生命周期,该特性使HCMV具有广泛的组织、细胞嗜性,通过血行传播引起系统或组织侵袭相关疾病[27]。研究[25, 29]表明,HCMV初始感染发生在黏膜上皮细胞,通过感染多形核白细胞和具有趋向性的循环CD14+单核细胞,使其有效携带病毒,促进病毒的全身传播,并侵及实质脏器、结缔组织、造血细胞。
HCMV通过血行传播至肝脏后,首先感染肝血窦中的Kupffer细胞和肝窦内皮细胞。病毒粒子通过内吞(低pH值,如血管内皮细胞)、膜融合(中性pH值,如肝细胞)进入细胞,该过程涉及病毒粒子的外膜和脂膜上的糖蛋白。研究[24]表明,糖蛋白B的缺失使HCMV无法进入细胞,此外,糖蛋白B还通过与硫酸乙酰肝素糖氨聚糖的相互作用,在细胞的初始附着过程中发挥作用。研究[30-31]发现,HCMV的糖蛋白H、L组成gH/gL二聚体是进入所有细胞类型所必需的,被认为是触发质膜融合的重要因素,该二聚体与糖蛋白O形成异质三聚体复合体(gH/gL/gO),与巨噬细胞表面上的血小板衍生生长因子受体α共受体结合,进行质膜融合。五聚体复合体(gH/gL/pUL128-pUL130-pUL131A),则与肝血窦内皮细胞表面的CD147、神经纤毛蛋白-2受体结合,触发pH依赖性的内吞作用。
HCMV感染肝脏靶细胞后,抗原暴露,经过自然杀伤(NK)细胞、单核吞噬细胞等抗原递呈细胞处理抗原后形成抗原抗体复合物,启动细胞免疫反应,激活T淋巴细胞,在此过程中催化并产生多种免疫细胞、细胞因子、趋化因子,参与并调控免疫反应和肝脏炎症反应[32]。其中,HCMV感染后启动NK细胞亚群的适应性样扩张,这些扩张通常由NKG2C+NK细胞组成,形成特定的杀伤细胞免疫球蛋白样受体(killer cell immunoglobulin-like receptor,KIR)表达模式,出现在巨细胞病毒性肝炎患者中[33]。NK细胞通过KIR受体的表达识别HCMV感染的肝细胞,激活的KIR-S(短胞质尾的KIR,具有受体激活作用)对HCMV感染具有保护作用,且保护程度与激活的KIR-S数量呈正相关[34-35]。近期研究[36]发现,HCMV感染增加肝细胞Gal-3的表达,现已证实Gal-3在人正常肝细胞不表达,该缺失可通过促进TNF-α依赖性的肝细胞程序性死亡进一步加重肝脏炎症,且该效应与NK细胞无关。研究[29]表明,HCMV可通过结合Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4),促进p38促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)活化,即通过TLR4/p38MAPK信号通路调节炎症因子的表达,促进IL-1β/10、TNF-α等炎症因子释放,加重肝细胞炎症反应和损伤。
目前已知巨细胞病毒性肝炎的致病机制及感染结局与T淋巴细胞分泌细胞因子的功能及调节极为相关,肝功能障碍主要是由细胞毒性T淋巴细胞(即CD8+T淋巴细胞)谱系的间接致原性引起的,即免疫介导的细胞毒性和细胞因子损害[27]。而CD8+T淋巴细胞的反应依赖于辅助性T淋巴细胞(即CD4+T淋巴细胞)帮助和协同刺激信号。在HCMV相关抗原长时间刺激下,T淋巴细胞出现异常增殖扩张,T淋巴细胞亚群失衡,继而影响其功能甚至出现T淋巴细胞衰竭[37]。此外,宿主免疫反应导致的间接细胞原性在早期肝损伤中发挥主要作用,特别是在免疫功能良好的患者中。此外,该人群肝炎的发病通常早于免疫功能低下患者,但由于免疫能力强的患者的免疫激活,肝炎的消退也早。然而,免疫缺陷患者的免疫应答不良可导致长期的直接细胞原性状态,从而对肝脏产生明显的有害影响。目前,HCMV再激活而导致的肝炎尚未见在免疫功能正常的患者中报道[38]。在肝移植受体患者中,HCMV再激活可导致肝炎,但风险远低于原发感染[27]。
肝组织病理学检查对巨细胞病毒性肝炎的确诊十分重要。在免疫抑制的宿主中,通常观察到CMV的细胞病变效应,然而在具有免疫能力的巨细胞病毒性肝炎患者中,肝活检有可能找不到HCMV感染的病变细胞,常规组织化学染色可能也是阴性或者非特异性,原因在于强烈的免疫反应往往会破坏感染细胞,而免疫组化和/或原位DNA杂交有助于巨细胞病毒性肝炎的确诊和提高敏感性[39]。
临床上,HCMV感染引起的肝脏病理改变程度不一,HCMV感染肝脏后,使肝脏各种细胞受到侵袭,包括肝细胞、胆管上皮细胞、血管内皮细胞、Kupffer细胞。感染的细胞有细胞质和核膨大,有细胞质和核内包涵体,其他非特异性改变包括轻度小叶肝炎、肝细胞坏死、门静脉单核细胞斑片状浸润和微细胞瘤[40]。对于儿童巨细胞病毒性肝炎,主要引起肝细胞病变、坏死、调亡和胆管病变。其受累的肝细胞在光镜下可见3个特征性改变,即发生巨细胞变、肝细胞病毒包涵体、肝细胞排列成“假腺管”结构[41],通常肝小叶完整,可见汇管区和中央静脉区轻度单个核细胞浸润、微小病灶或多发点状肝坏死,肝细胞脂肪变性和少量特征性病变细胞[42],严重者肝小叶结构紊乱,纤维组织增生,假小叶形成,肝细胞及毛细胆管内胆汁淤积,出现肝硬化、胆道发育畸形等。此外,HCMV侵袭婴儿胆管上皮细胞后使其变性坏死,大量中性粒细胞、淋巴细胞、浆细胞、单核细胞浸润,感染细胞受大量HCMV复制影响,可形成巨细胞样改变而致胆管阻塞。
根据HCMV感染宿主的免疫状态,HCMV对肝脏的影响、临床特征有显著差异,在HCMV感染急性和慢性阶段之间临床表现也是不同的,通常表现为急性肝炎,严重程度从无症状、自限性黄疸型肝炎、胆汁淤积、肝硬化到罕见的急性肝衰竭,此外也有门静脉血栓形成和巴德-基亚里综合征(即布-加综合征)等病例报道。然而,无论是免疫功能良好还是低下,大多数患者均经历从急性期到持续期和潜伏期的无症状病程[27]。儿童巨细胞病毒性肝炎多以慢性起病,部分起病隐匿,临床表现无特异性,大部分患儿见黄疸、肝功能异常,也可出现发热、皮肤瘙痒、尿黄、呕吐、腹泻等症状。此外,若HCMV引起肝外其他器官病变,也可出现相应症状,如咳嗽、喘息等。临床上巨细胞病毒性肝炎分为无黄疸型、亚临床型、黄疸型、胆汁淤积型,其中<7岁龄儿童症状性原发感染巨细胞病毒性肝炎表现为无黄疸型肝炎[42],而婴儿巨细胞病毒性肝炎以淤胆型肝炎最为常见[43]。一项对132例儿童巨细胞病毒性肝炎患者的单中心10年回顾性研究[44]发现,黄疸是3个月以下婴儿肝脏HCMV感染最常见的临床特征,血清转氨酶活性增加、高胆红素血症或胆汁淤积、血清ALP升高是常见的肝功能异常指标,大部分患者在随访4个月时转氨酶明显下降至正常水平,高胆红素血症中位持续时间为8周。
成人巨细胞病毒性肝炎多见急性起病,临床表现多样,可有发热、乏力等病毒血症症状,常见同其他原因所致肝病临床表现,如恶心、腹胀等消化道症状,可见黄疸、尿黄、肝区不适等。临床上不易与其他非嗜肝病毒性肝炎鉴别,需结合生化指标、病毒标志物以及肝脏病理改变进行鉴别。临床分型以急性肝炎为主(约占80.17%),出现不同程度的发热、乏力伴咽痛、咳嗽等症状,消化道症状不明显,部分患者可有皮肤瘙痒、大便颜色变浅或者陶土样便。体征上主要为皮肤黏膜黄染、肝脾及淋巴结肿大,部分可出现皮疹[45]。
临床上,与HAV、HBV和HCV引起的肝炎相比,巨细胞病毒性肝炎的脾肿大更为常见,组织学表现如桥接坏死则不存在,AST和ALT/乳酸脱氢酶水平较低[45]。此外,HCMV和EB病毒、单纯疱疹病毒同属疱疹病毒科,但所致肝损伤表现不一,其中EB病毒多为轻度肝炎合并传染性单核细胞增多症,表现为黄疸,肝脾肿大,异型淋巴细胞增多;90%的患者转氨酶升高2~3倍正常值上限,少见>10倍正常值上限;5%的患者表现为黄疸;第2周达到高峰后,6周内可恢复正常,预后良好,腹部超声可见肝脾肿大,伴肝门淋巴结肿大,门周水肿,偶见胆囊增厚,其中胆囊壁增厚已被认为是EB病毒性肝炎严重程度的标志[40, 46]。近几年,由EB病毒感染引起的黄疸型肝炎、慢性肝炎、肝硬化、致命性肝衰竭、肝内胆管细胞癌等临床重症陆续被报道[46]。单纯疱疹病毒性肝炎通常是播散性疱疹败血症的一部分,常发生于免疫缺陷个体以及妊娠期女性,表现无特异性,如发热、右上腹痛、恶心或呕吐,黄疸常不出现,50%的患者未见典型的疱疹性皮肤黏膜皮疹,74%的单纯疱疹病毒性肝炎病例可导致急性肝衰竭,死亡率高达90%[40]。
巨细胞病毒性肝炎的诊断包括2个方面,即在活动性HCMV感染的基础上出现肝脏病理体征(肝肿大或肝质地异常),伴或不伴血清转氨酶、胆红素升高,并排除引起肝损伤的其他因素,在某些诊断不明确且临床特征混淆的病例中可能需要肝活检找到HCMV包涵体或者免疫组化鉴定HCMV抗原[11, 47]。
活动性HCMV感染被定义为HCMV复制的证据,无论症状如何。HCMV感染的诊断是基于临床怀疑和HCMV特异性试验方法[2, 9, 42, 44]:(1)HCMV分离和培养——诊断HCMV感染的金标准,但与更敏感和快速的分析学检测相比,由于培养周期长,易受污染,低培养阳性率,因此临床应用受限;(2)病毒颗粒和巨细胞包涵体——阳性率极低;(3)HCMV抗原测定——常检测外周血多核白细胞中的磷酸基质蛋白65(phosphoprotein 65,pp65),由于pp65抗原性试验依赖白细胞,且缺乏检测标准等因素导致临床应用受限,其他抗原如即刻早期蛋白、早期蛋白;(4)血清特异性抗体——抗HCMV IgG滴度≥4倍增高和/或抗HCMV IgM抗体阳性;(5)病毒基因检测——以32P标记的DNA探针检测。PCR扩增检测HCMV DNA,常用标本有血液、尿、唾液、支气管肺泡灌洗液、脑脊液等;宏基因组二代测序(mNGS)。其中检测HCMV DNA或RNA是早期发现和管理HCMV感染的首选方法,有助于快速诊断HCMV感染,指导抗病毒治疗的起始和持续时间,以及监测治疗反应[9],但缺点是缺乏广泛适用的阈值。此外,由于HCMV急性感染后可持续通过肾脏排毒,故尿HCMV定量PCR不能单独应用于诊断和监测,因此,临床上尿液HCMV PCR阳性患者需结合抗HCMV IgM阳性确定HCMV感染。
临床上,如果高度怀疑巨细胞病毒性肝炎,但实验室检查又不支持HCMV感染,如病毒定量阴性,则需要行组织病理学检查。组织病理学仍然是最终诊断巨细胞病毒性肝炎的金标准[9]。
所有具有免疫能力的巨细胞病毒性肝炎患者均表现出短暂的症状,为良性临床病程,且HCMV感染是自限的,通常无须抗病毒治疗。但若出现并发症,则需要姑息治疗,若进展为急性暴发性肝衰竭则需要肝移植。因此,巨细胞病毒性肝炎是否需要治疗,首先需要对机体的免疫状态及病情进行评估,器官移植等免疫功能低下的高危人群需要动态、严密监测HCMV DNA,以便及时抗病毒治疗或者预防性治疗[3]。目前,巨细胞病毒性肝炎主要的抗病毒用药指征包括[2-3, 11, 44]:(1)明确巨细胞病毒性肝炎临床诊断并有较严重或易致残的HCMV相关疾病,如肝功能恶化(凝血功能障碍、黄疸型或淤胆型肝炎、严重的肝转氨酶升高),并发肝外脏器的侵犯(肺炎、神经病变、血栓形成、骨髓过度抑制);(2)移植后预防性用药;(3)有中枢神经系统损伤的先天感染者。临床治疗多为中西医结合治疗,在常规保肝降酶、退黄利胆等肝病治疗的基础上,应用抗病毒药物。目前,抗病毒药物的可选择性很少,一线治疗药物仍为更昔洛韦(ganciclovir,GCV)。
GCV是合成的无核鸟嘌呤核苷类似物,为HCMV DNA聚合酶(UL54)的竞争性抑制剂,是目前抗HCMV感染的一线药物。GCV口服生物利用度很低,故常选择静脉用药。临床不良反应主要为骨髓抑制(贫血、中性粒细胞减少、血小板减少)。缬更昔洛韦(valganciclovir)为GCV前体药,即L-缬氨酸酯,是预防高危实体器官移植受者HCMV感染的一线药物[3],治疗HIV阳性患者的HCMV视网膜脉络膜炎[48]或作为出院后GCV针剂的序贯治疗[11],主要反应主要为骨髓抑制。
耐GCV的HCMV感染率持续上升,尤其是在接受预防治疗的患者中。对于这类患者的治疗具有挑战性,受病毒耐药位点、机体免疫功能状态等因素影响。目前,膦甲酸钠(phosphonoformate,PFA)被推荐作为一线治疗方案,其次为西多福韦(cidofovir,CDV),但上述2种药物与GCV具有一定程度的交叉耐药,尤其是CDV[27]。
PFA为焦磷酸盐类似物磷酸酯,是HCMV DNA聚合酶焦磷酸结合位点的非竞争性抑制剂,在体内不需要磷酸化,对骨髓抑制小,但具有肾毒性,推荐盐水预水化。PFA为治疗HCMV感染的二线药物,用于骨髓抑制患者或者UL97突变型GCV耐药的HCMV治疗[3]。
CDV为无环核苷磷酸盐,在体内需要磷酸化,为HCMV DNA聚合酶的竞争性抑制剂,为治疗HCMV感染的三线药物。CDV的代谢物可被肾脏清除,且有很长的半衰期,允许每周给药,主要副作用为肾毒性、嗜中性粒细胞减少、代谢性酸中毒和眼部功能减退[49]。
其他药物包括乐特莫韦(letermovir,强效HCMV特异性末端酶抑制剂)、马立巴韦(maribvir,抑制pUL97激酶蛋白)、Brincidofovir(CDV前体药)。其中乐特莫韦已被国外批准用于HCMV感染和造血干细胞移植中HCMV疾病的预防和治疗[50]。此外,对于有生命危险的疾病、病毒耐药、低丙种球蛋白血症的患者,可以考虑在抗病毒治疗的基础上应用人免疫丙种球蛋白静注[2, 9]。
针对HCMV感染,目前尚无有效的预防手段,相关疫苗仍处于临床试验中,HCMV与机体免疫系统的复杂相互作用使得有效疫苗的研制困难重重。目前临床预防措施包括尽量减少HCMV暴露、母婴传播阻断和药物预防。20世纪70年代通过实验株AD169研发的一种减毒活疫苗,其免疫原性不足以成为有效的候选疫苗。当前研究最多的病毒蛋白为HCMV UL55基因编码的糖蛋白gB,目前处于临床试验的疫苗种类主要包括:减毒活疫苗(减毒株AD169、Towne株)、重组gB亚单位疫苗、gB和pp65二价的DNA疫苗、重组病毒载体疫苗和细胞毒性T淋巴细胞肽疫苗。
为了降低移植患者感染HCMV的风险,目前医疗机构对供者和受者均行HCMV筛查。抗HCMV的主要预防措施包括抗病毒预防和先发制人疗法(pre-emptive therapy,PET)[51]。抗病毒预防是指不进行检测确定血液中是否存在HCMV,在高危时期给予患者抗病毒药物。标准PET方案是指每周监测患者血液中是否存在HCMV,旨在HCMV感染发病前给予抗病毒药物。通过上述方案的实施,HCMV感染率和相关病死率显著降低,在异源干细胞移植接受者中,HCMV的早期发病已从60%减少至5%。
综上所述,巨细胞病毒性肝炎感染机制复杂,且往往不是独立的疾病存在,临床表现无特异性,免疫功能正常的患者临床上多呈亚临床感染,多数无须抗病毒治疗。对于免疫功能低下或缺陷的情况,如器官移植、HIV感染、早产/低出生体质量等,需要综合评估后选择抗病毒时机及规范的治疗方案,并进行药品不良反应及HCMV病毒载量的监测。
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