人内源性反转录病毒也应该属于人体正常微生物群

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DOI:10.3760/cma.j.issn.1674 2397.2012.01.019

基金项目:上海市教育委员会重点学科建设项目(J50301);上海中医药大学第11期课程建设项目(KCJS2011062)

作者单位:201203上海中医药大学病原生物学教研室

通信作者:杨贵珍,Email:yanggzliuch@yahoo.com.cn

引用格式:杨贵珍,王易.人内源性反转录病毒也应该属于人体正常微生物群.中华临床感染病杂志,2012,5(1):59 60.·学术争鸣·

【编者按】 人内源性反转录病毒(HERV)是几百万年前整合到人类基因组中的反转录病毒的残余物,约占整个基因组的8%。HERV参与了人体多项生理功能的调节,与目前人类已知的人体正常微生物群存在很大的相似性。上海中医药大学的杨贵珍和王易提出,HERV也应该属于人体正常微生物群的概念,值得大家商榷。

人内源性反转录病毒也应该属于

人体正常微生物群

杨贵珍 王易

【关键词】 内源性反转录病毒; 微生物群; 病毒潜伏期; 整合

Humanendogenousretrovirusesshouldalsobelongtothehumannormalmicroflora YANGGui zhen,WANGYi.

【Keywords】 Endogenousretroviruses; Microflora; Viruslatency; Integration

【Firstauthor’saddress】 DepartmentofPathogenicBiology,ShanghaiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Shanghai201203,China

Email:yanggzliuch@yahoo.com.cn

人内源性反转录病毒(humanendogenousretroviruses,HERV)是反转录病毒如人类免疫缺陷病毒等感染哺乳动物后,将其遗传物质插入宿主的染色体中,经过数百万年的进化转化而来。HERV参与了人体多项生理功能的调节,同时也可因HERV基因转导、插入突变、点突变、扩增、染色体异位等方式活化而诱发一些疾病。HERV的这些特征与我们认知的人体正常微生物群有很大的相似处,本文认为今后编写《医学微生物学》教材时,在有关正常微生物群的种类中应加入HERV的内容,以适应本学科在此研究方面发展的需要。1 正常微生物群定义的沿革

从1991年上海科学技术出版社出版的《医学微生物学》到近年来人民卫生出版社出版的《医学微生物学》和上海科学技术出版社出版的《医学免疫学与病原生物学》[1 4]都提到正常微生物群的定义,并指出了人体和外界相通的呼吸道、消化道及皮肤上寄居的正常微生物群的种类。所举的例子绝大部分为细菌,所以在很多情况下,正常微生物群又等同于正常菌群。然而,人体内存在数量众多的病毒,其中是否有一部分也如正常菌群一样,在促进人类进化、促进人体免疫系统发育等方面起着重要而独特的作用呢?如果是的话,这类病毒是否也可以被认为是人体正常微生物群的重要组成部分呢?我们认为,人体除了存在完整结构的被称之为病毒体的病毒颗粒外,尚有已潜伏到人体组织细胞内的病毒及已整合到人体细胞染色体上的前病毒。如反转录病毒,其与众不同之处在于能够将其遗传物质插入到宿主的DNA中。随着哺乳动物的进化,一些反转录病毒感染了宿主的生殖细胞,进而遗传给宿主的子代。经过数百万年的进化转化为内源性反转录病毒(endogenousretroviruses,ERV)。ERV几乎存在于所有哺乳动物的基因组中,包括人体内存在的HERV。现已检测出HERV约占人类基因组DNA的8%[5]。以这种形式存在于人体内的病毒,其致病性与病毒体有所不同。通常情况下,其致病性很弱或没有致病性,但在某些因素的刺激下,又可以成为机会致病微生物,与我们传统意义上定义的人体内正常菌群一样。因此,我们认为HERV是人体内正常微生物群的重要组成部分,在以后的教材编写

中应该列举一些重要的HERV及其在人类进化和致病性上的重要作用。

2 HERV的生物学功能

为什么说HERV也属于正常微生物群呢?这要从下面几点来说明。首先,HERV数量众多,现已发现的人类HERV家族至少有31个[6]。其次,大部分HERV由于突变、缺失等的积累,已经没有编码能力。所谓HERV基因,现已成为正常人体遗传物质的一部分,人类在长期的进化过程中,反转录病毒DNA序列的整合、插入是细胞基因库扩充的重要途径,并在人类进化过程中起着重要作用。再次,如正常菌群可以成为条件致病菌一样,在某些刺激因素的作用下,HERV可成为一些疾病的诱因。在人类基因组的众多HERV元件中,由于正性选择压力的存在,仍有一些完整的开放阅读框被保留下来,它们或表达出病毒样颗粒,或作为启动子、组织特异的增强子或者加A信号调控附近基因的表达。通过这些机制,有几种HERV倾向于提供抵制感染的保护作用,并且涉及生殖过程。有些HERV则可能与机体的某些自身免疫性疾病的形成有关。如HERV克隆4 1序列与系统性红斑狼疮有关、HERV K10与类风湿性关节炎有关、HERV W与多发性硬化症有关和与HERV K与肿瘤有关[7 10]。

3 以前病毒形式存在的整合状态感染是一种感染形式吗?

临床常见的致病病毒如HIV、HBV,其基因都可以整合到人体细胞染色体中,成为前病毒。有资料表明,前病毒的复制会受到被整合细胞的影响,随着细胞的分裂而复制,传代再传代。虽然前病毒在刚开始整合入细胞时,会使一些被整合的细胞发生突变而导致肿瘤的发生,但大多数情况下,远古时代感染的前病毒到了今天已经成为HERV,丧失了致病性。因此现有教材认为的前病毒这种存在形式是一种感染状态(教材中称为整合状态感染)也就应该不再视为一种常见的感染形式,而只能是当作人体正常微生物群引起的机会性致病的一种方式。同理,现有教材认为潜伏感染是一种感染形式也值得我们商榷。病毒之所以能在某些特定的宿主细胞内潜伏,是源于一种被称为限制性复制的机制,即病毒与宿主细胞同步复制的形式。细胞分裂一次,病毒随之完成一个复制周期,如潜伏在神经细胞内的单纯疱疹病毒。病毒进入宿主细胞后,病毒基因的整合位置、病毒基因中复制原点的选择与抑制、宿主细胞内的相关作用元件能否激活等因素是限制性复制的基础。病毒的潜伏状态一旦建立,可以维持很长的时间,而限制性复制的基础一旦打破,潜伏的病毒又可以成为病原微生物。这不就又说明潜伏的病毒是一种正常微生物群吗?病毒在人体内的另一种存在形式———潜伏状态,也不应该再称之为一种感染方式。

参 考 文 献

[1]章育正,吕乃群.医学微生物学.上海科技出版社,1991.[2]罗晶,马萍.医学免疫学与病原生物学.上海科技出版社,2008.

[3]李凡.医学微生物学.7版.北京:人民卫生出版社,2008.[4]贾文祥.医学微生物学.2版.北京:人民卫生出版社,2010.[5]HughesJF,CoffinJM.Evidenceforgenomicrearrangementsmediatedbyhumanendogenousretrovirusesduringprimateevolution.NatGenet,2001,29(4):487 489.

[6]BelshawR,KatzourakisA,PacesJ,etaL.Highcopynumberinhumanendogenousretrovirusfamiliesisassociatedwithcopyingmechanismsinadditiontoreinfection.MolBiolEvol,2005,22(4):814 817.

[7]OgasawaraH,OkadaM,KanekoH,eta1.PossibleroleofDNAhypomethylationintheinductionofSLE:relationshiptothetranscriptionofhumanendogenousretroviruses.ClinExpRheumatol,2003,21(6):733 738.

[8]EjtehadiHD,FreimanisGL,AliHA,etal.ThepotentialroleofhumanendogenousretrovirusK10inthepathogenesisofrheumatoidarthritis:apreliminarystudy.AnnRheumDis,2006,65(5):612 616.

[9]PerronH,LazariniF,RuprechtK,etal.Humanendogenousretrovirus(HERV) WENVandGAGproteins:physiologicalexpressioninhumanbrainandpathophysiologicalmodulationinmultiplesclerosislesions.JNeurovirol,2005,11(1):23 33.

[10]StengelS,FiebigU,KurthR,etal.Regulationofhumanendogenousretrovirus KexpressioninmelanomasbyCpG

methylation.GenesChromosomesCancer,2010,49(5):401 411.

(收稿日期:2011 10 08)

(本文编辑:金建华)