Wirus Epsteina-Barra - Epstein–Barr virus

Ludzki gammaherpeswirus 4
Obraz z mikroskopu elektronowego dwóch wirionów wirusa Epsteina-Barra (cząstek wirusa) przedstawiający okrągłe kapsydy (materiał genetyczny otoczony białkiem) luźno otoczone otoczką błony
Mikrograf elektronowy dwóch wirionów Epsteina-Barra (cząstek wirusa) pokazujących okrągłe kapsydy luźno otoczone otoczką błony
Klasyfikacja wirusów mi
(bez rankingu): Wirus
Królestwo : Duplodnaviria
Królestwo: Heunggongvirae
Gromada: Peploviricota
Klasa: Herviviricetes
Zamówienie: Herpesvirale
Rodzina: Herpesviridae
Rodzaj: Limfokryptowirus
Gatunek:
Ludzki gammaherpeswirus 4
Synonimy
  • Wirus Epsteina-Barra
  • Herpeswirus ludzki 4
  • HHV-4
  • EBV

Wirus Epsteina-Barr ( EBV ), formalnie nazywany gammaherpesvirus Human 4 , jest jednym z dziewięciu znanych ludzkich typów wirusa opryszczki w rodziny herpes , i jest jednym z najczęstszych wirusów u ludzi. EBV jest wirusem dwuniciowego DNA .

Najbardziej znana jest jako przyczyna mononukleozy zakaźnej („mono” lub „gorączka gruczołowa”). Jest również związany z różnymi niezłośliwymi, przednowotworowymi i złośliwymi chorobami limfoproliferacyjnymi związanymi z wirusem Epsteina-Barra, takimi jak chłoniak Burkitta , limfohistiocytoza hemofagocytarna i chłoniak Hodgkina ; nowotwory złośliwe nielimfoidalne, takie jak rak żołądka i rak nosogardzieli ; oraz stany związane z ludzkim wirusem niedoboru odporności, takie jak włochata leukoplakia i chłoniaki ośrodkowego układu nerwowego . Wirus jest również związany z zaburzeniami dziecięcymi związanymi z zespołem Alicji w Krainie Czarów i ostrą ataksją móżdżkową oraz, w oparciu o pewne dowody, z wyższym ryzykiem rozwoju niektórych chorób autoimmunologicznych , zwłaszcza zapalenia skórno-mięśniowego , tocznia rumieniowatego układowego , reumatoidalnego zapalenia stawów , zespołu Sjögrena i stwardnienia rozsianego . Uważa się, że około 200 000 przypadków raka rocznie można przypisać EBV.

Zakażenie wirusem EBV następuje poprzez doustny transfer śliny i wydzieliny z narządów płciowych. Większość ludzi zaraża się wirusem EBV i uzyskuje odporność adaptacyjną . W Stanach Zjednoczonych około połowa wszystkich pięcioletnich dzieci i około 90% dorosłych ma dowody na przebytą infekcję. Niemowlęta stają się podatne na EBV, gdy tylko zaniknie ochrona przeciwciał matczynych . Wiele dzieci zostaje zarażonych wirusem EBV, a infekcje te zwykle nie powodują żadnych objawów lub są nie do odróżnienia od innych łagodnych, krótkotrwałych chorób wieku dziecięcego. W Stanach Zjednoczonych i innych krajach rozwiniętych wiele osób nie jest zarażonych wirusem EBV w dzieciństwie. Kiedy infekcja EBV występuje w okresie dojrzewania, powoduje mononukleozę zakaźną w 35 do 50% przypadków.

EBV infekuje komórki B układu odpornościowego oraz komórki nabłonkowe . Po opanowaniu początkowej infekcji litycznej EBV, latencja EBV utrzymuje się w komórkach B osobnika przez resztę życia.

Wirusologia

Uproszczony schemat struktury EBV

Struktura i genom

Wirusów wynosi około 122-180 nm średnicy, a składa się z podwójnej helisy do kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), który zawiera około 172000 par zasad i 85 genów . DNA jest otoczone przez białkowy nukleokapsyd , który jest otoczony powłoką wykonaną z białka, która z kolei jest otoczona otoczką zawierającą zarówno lipidy, jak i powierzchniowe wypustki glikoprotein , które są niezbędne do zakażenia komórki gospodarza . W lipcu 2020 r. zespół naukowców przedstawił pierwszy kompletny model atomowy nukleokapsydu wirusa. Ten „pierwszy kompletny model atomowy [zawiera] kapsyd dwudziestościenny, kompleks powłokowy związany z kapsydem (CATC) i portal dodekamerowy – aparat translokacji genomu wirusowego”.

Tropizm

Termin tropizm wirusowy odnosi się do typów komórek, które infekuje wirus EBV. EBV może infekować różne typy komórek, w tym komórki B i komórki nabłonkowe .

Wirusowe trzyczęściowe kompleksy glikoproteinowe gHgL gp42 pośredniczą w fuzji błony komórkowej B; chociaż dwuczęściowe kompleksy gHgL pośredniczą w fuzji błony komórkowej nabłonka. EBV wytworzone w komórkach B mają niewielką liczbę kompleksów gHgLgp42, ponieważ te trzyczęściowe kompleksy oddziałują z cząsteczkami ludzkimi leukocytów-antygenów klasy II obecnymi w komórkach B w retikulum endoplazmatycznym i ulegają degradacji. W przeciwieństwie do tego, EBV z komórek nabłonkowych są bogate w trzyczęściowe kompleksy, ponieważ komórki te normalnie nie zawierają cząsteczek HLA klasy II. W konsekwencji EBV wytworzony z komórek B jest bardziej zakaźny dla komórek nabłonkowych, a EBV wytworzony z komórek nabłonkowych jest bardziej zakaźny dla komórek B. Wirusy pozbawione części gp42 są zdolne do wiązania się z ludzkimi komórkami B, ale niezdolne do infekcji.

Cykl replikacji

Cykl replikacji EBV

Wejście do celi

EBV może infekować zarówno komórki B, jak i komórki nabłonkowe. Mechanizmy wejścia do tych dwóch komórek są różne.

Aby dostać się do komórek B, wirusowa glikoproteina gp350 wiąże się z receptorem komórkowym CD21 (znanym również jako CR2). Następnie wirusowa glikoproteina gp42 oddziałuje z komórkowymi cząsteczkami MHC klasy II . To wyzwala fuzję otoczki wirusa z błoną komórkową, umożliwiając EBV wejście do komórki B. Ludzki CD35, znany również jako receptor dopełniacza 1 (CR1), jest dodatkowym czynnikiem przyłączania do gp350/220 i może zapewnić drogę wnikania EBV do komórek CD21-ujemnych, w tym niedojrzałych komórek B. Infekcja EBV obniża ekspresję CD35.

Aby dostać się do komórek nabłonkowych, białko wirusowe BMRF-2 oddziałuje z komórkowymi integrynami β1 . Następnie oddziałuje białka wirusowe GH / GL, komórkowych avp6 / αvβ8 integryn. Powoduje to fuzję otoczki wirusa z błoną komórkową nabłonka, umożliwiając EBV wniknięcie do komórki nabłonkowej. W przeciwieństwie do wnikania komórek B, wnikanie komórek nabłonkowych jest w rzeczywistości hamowane przez wirusową glikoproteinę gp42.

Gdy EBV dostanie się do komórki, kapsyd wirusa rozpuszcza się, a genom wirusa jest transportowany do jądra komórkowego .

Replikacja lityczna

Lityczny cykl lub zakażenie wydajne, prowadzi do produkcji zakaźnych wirionów . EBV może ulegać replikacji litycznej zarówno w komórkach B, jak i komórkach nabłonkowych. W komórkach B replikacja lityczna zwykle ma miejsce dopiero po reaktywacji z latencji . W komórkach nabłonkowych replikacja lityczna często następuje bezpośrednio po wejściu wirusa .

Aby nastąpiła replikacja lityczna, genom wirusa musi być liniowy. Utajony genom EBV jest kołowy, więc musi ulec linearyzacji w procesie reaktywacji litycznej. Podczas replikacji litycznej wirusowa polimeraza DNA jest odpowiedzialna za kopiowanie genomu wirusa. Kontrastuje to z latencją, w której polimeraza DNA komórki gospodarza kopiuje genom wirusa.

Produkty genów litycznych są wytwarzane w trzech kolejnych etapach: natychmiastowo-wczesnym, wczesnym i późnym. Produkty genów o natychmiastowym wczesnym etapie lizy działają jak transaktywatory , wzmacniając ekspresję późniejszych genów litycznych. Produkty genów o natychmiastowym wczesnym etapie lizy obejmują BZLF1 (znany również jako Zta, EB1, związany z jego genem produktu ZEBRA ) i BRLF1 (związany z jego genem produktu Rta ). Wczesne produkty genów litycznych mają o wiele więcej funkcji, takich jak replikacja, metabolizm i blokada przetwarzania antygenu . Wczesne produkty genu litycznego obejmują BNLF2 . Wreszcie, produkty genów późnej lizy mają tendencję do bycia białkami pełniącymi role strukturalne, takimi jak VCA , który tworzy kapsyd wirusa . Inne produkty genów późnej lizy, takie jak BCRF1, pomagają EBV uniknąć układu odpornościowego.

EGCG , polifenol w zielonej herbacie , wykazał w badaniu, że hamuje spontaniczną infekcję lityczną EBV na poziomie DNA, transkrypcji genów i białka w sposób zależny od czasu i dawki ; ekspresja genów litycznych EBV Zta, Rta i wczesnego kompleksu antygenowego EA-D (indukowana przez Rta ), jednak wysoce stabilny gen EBNA-1 znaleziony we wszystkich stadiach zakażenia EBV pozostaje niezmieniony. Specyficzne inhibitory (szlaków) sugerują, że szlak Ras/MEK/MAPK przyczynia się do infekcji litycznej EBV poprzez szlak BZLF1 i PI3-K poprzez BRLF1, ten ostatni całkowicie znosi zdolność wektora adenowirusowego BRLF1 do indukowania formy litycznej infekcji EBV. Dodatkowo, badana jest aktywacja niektórych genów, ale nie innych, aby określić, w jaki sposób indukować immunologiczne zniszczenie latentnie zakażonych komórek B za pomocą TPA lub maślanu sodu .

Czas oczekiwania

W przeciwieństwie do replikacji litycznej, latencja nie powoduje wytwarzania wirionów. Zamiast tego kolisty DNA genomu EBV znajduje się w jądrze komórkowym jako episom i jest kopiowany przez komórkową polimerazę DNA . W okresie utajenia eksprymowana jest tylko część genów EBV . Utajony EBV wyraża swoje geny w jednym z trzech wzorców, znanych jako programy latencji. EBV może latentnie utrzymywać się w komórkach B i komórkach nabłonkowych , ale możliwe są różne programy latencji w tych dwóch typach komórek.

EBV może wykazywać jeden z trzech programów opóźnień: Opóźnienie I, Opóźnienie II lub Opóźnienie III. Każdy program latencji prowadzi do wytwarzania ograniczonego, odrębnego zestawu białek wirusowych i wirusowych RNA .

Wyrażony gen EBNA-1 EBNA-2 EBNA-3 A EBNA-3 B EBNA-3 C EBNA-LP LMP-1 LMP-2 A LMP-2 B EBER
Produkt Białko Białko Białko Białko Białko Białko Białko Białko Białko ncRNA
Opóźnienie I + +
Opóźnienie II + + + + + +
Opóźnienie III + + + + + + + + + +

Ponadto postuluje się program, w którym ekspresja wszystkich białek wirusowych jest wyłączona (Opóźnienie 0).

W komórkach B możliwe są wszystkie trzy programy latencji. Opóźnienie EBV w komórkach B zwykle postępuje od Opóźnienia III do Opóźnienia II do Opóźnienia I. Każdy etap opóźnienia w unikalny sposób wpływa na zachowanie komórek B. Po zakażeniu naiwnych komórek B w spoczynku , EBV wchodzi w fazę latencji III. Zestaw białek i RNA wytworzonych w Latency III przekształca komórkę B w proliferujący blast (znany również jako aktywacja komórek B). Później wirus ogranicza ekspresję genów i przechodzi do latencji II. Bardziej ograniczony zestaw białek i RNA wytworzonych w Latency II indukuje limfocyt B do różnicowania się w komórkę pamięci B . Wreszcie, EBV jeszcze bardziej ogranicza ekspresję genów i wchodzi w latencję I. Ekspresja EBNA-1 umożliwia replikację genomu EBV, gdy komórka B pamięci dzieli się.

W obrębie komórek nabłonkowych możliwa jest tylko Latencja II.

W pierwotnym zakażeniu EBV replikuje się w komórkach nabłonka jamy ustnej i gardła i powoduje infekcje latencji III, II i I w limfocytach B. Utajone zakażenie EBV limfocytów B jest niezbędne do utrzymywania się wirusa, późniejszej replikacji w komórkach nabłonka i uwolnienia zakaźnego wirusa do śliny. Zakażenia limfocytów B EBV latencją III i II, zakażenie komórek nabłonka jamy ustnej w okresie latencji II oraz zakażenie komórek NK lub T latencją II mogą powodować nowotwory złośliwe, charakteryzujące się jednolitą obecnością genomu EBV i ekspresją genów.

Reaktywacja

Utajone EBV w komórkach B można reaktywować w celu przełączenia na replikację lityczną . Wiadomo, że dzieje się to in vivo , ale nie wiadomo dokładnie, co powoduje. In vitro latentny wirus EBV w komórkach B może być reaktywowany przez stymulację receptora komórek B, więc reaktywacja in vivo prawdopodobnie ma miejsce, gdy utajone zakażone komórki B reagują na niespokrewnione infekcje. In vitro utajone EBV w komórkach B można również reaktywować przez traktowanie komórek maślanem sodu lub 12- O- tetradekanoiloforbolo-13- octanem .

Transformacja limfocytów B

Kiedy EBV infekuje komórki B in vitro , ostatecznie pojawiają się linie komórek limfoblastoidalnych , które są zdolne do nieograniczonego wzrostu. Transformacja wzrostu tych linii komórkowych jest konsekwencją ekspresji białka wirusowego.

EBNA-2, EBNA-3C i LMP-1 są niezbędne do transformacji, podczas gdy EBNA-LP i EBER nie są.

Uważa się, że po naturalnej infekcji wirusem EBV wirus wykonuje część lub całość swojego repertuaru programów ekspresji genów, aby wywołać uporczywą infekcję. Biorąc pod uwagę początkowy brak odporności gospodarza , cykl lityczny wytwarza dużą liczbę wirionów, które infekują inne (przypuszczalnie) limfocyty B w gospodarzu.

Utajone programy przeprogramowują i hamują proliferację zakażonych limfocytów B i przenoszą zakażone komórki do miejsc, w których prawdopodobnie utrzymuje się wirus. W końcu, gdy rozwija się odporność gospodarza, wirus utrzymuje się, wyłączając większość (lub prawdopodobnie wszystkie) swoich genów, tylko sporadycznie reaktywując się w celu wytworzenia świeżych wirionów. W końcu zostaje osiągnięta równowaga między okazjonalną reaktywacją wirusa a usuwaniem komórek przez nadzór immunologiczny gospodarza, które aktywują ekspresję genów wirusa.

Miejscem utrzymywania się wirusa EBV może być szpik kostny . U pacjentów zakażonych wirusem EBV, u których zastąpiono własny szpik kostny szpikem kostnym od dawcy, u którego nie stwierdzono wirusa EBV, stwierdzono, że po przeszczepie jest EBV-ujemny .

Utajone antygeny

Wszystkie białka jądrowe EBV są wytwarzane przez alternatywne składanie transkryptu, zaczynając od promotorów Cp lub Wp na lewym końcu genomu (w konwencjonalnej nomenklaturze). Geny są uporządkowane EBNA-LP/EBNA-2/EBNA-3A/EBNA-3B/EBNA-3C/EBNA-1 w obrębie genomu.

Kodon inicjacji regionu kodującego EBNA-LP jest tworzony przez alternatywny splot transkryptu białka jądrowego. W przypadku braku tego kodonu inicjacji, EBNA-2/EBNA-3A/EBNA-3B/EBNA-3C/EBNA-1 będzie ulegał ekspresji w zależności od tego, który z tych genów jest alternatywnie składany do transkryptu.

Białko/geny

Białko/gen/antygen Scena Opis
EBNA-1 utajone+lityczne Białko EBNA-1 wiąże się z miejscem startu replikacji (oriP) w genomie wirusa i pośredniczy w replikacji i partycjonowaniu episomu podczas podziału komórki gospodarza. Jest to jedyne białko wirusowe ulegające ekspresji podczas latencji grupy I.
EBNA-2 utajone+lityczne EBNA-2 jest głównym transaktywatorem wirusa .
EBNA-3 utajone+lityczne Geny te wiążą również białko gospodarza RBP-Jκ .
LMP-1 utajony LMP-1 jest sześcioprzęsłowym białkiem transbłonowym, które jest również niezbędne do transformacji wzrostu za pośrednictwem EBV.
LMP-2 utajony LMP-2A/LMP-2B to białka transbłonowe, które blokują sygnalizację kinazy tyrozynowej .
EBER utajony EBER-1/EBER-2 to małe jądrowe RNA, które wiążą się z niektórymi cząsteczkami nukleoprotein, umożliwiając wiązanie z PKR (zależną od dsRNA kinazę serynowo-treoninową), hamując w ten sposób jej funkcję. EBER są zdecydowanie najliczniejszymi produktami EBV transkrybowanymi w komórkach zakażonych wirusem EBV. Są powszechnie używane jako cele do wykrywania wirusa EBV w tkankach histologicznych. Cząstki ER indukują również produkcję IL-10, która wzmaga wzrost i hamuje cytotoksyczne komórki T.
v-snoRNA1 utajony SnoRNA1 wirusa Epsteina-Barra to pudełko CD-snoRNA generowane przez wirusa podczas latencji. V-snoRNA1 może działać jako prekursor podobny do miRNA, który jest przetwarzany na fragmenty RNA o wielkości 24 nukleotydów, które celują w 3'UTR wirusowej polimerazy DNA mRNA.
ebv-sisRNA utajony Ebv-sisRNA-1 to stabilna sekwencja intronowa RNA wytworzona podczas programu latencji III. Po EBER jest trzecim pod względem liczebności małym RNA wytwarzanym przez wirusa podczas tego programu.
miRNA utajony MikroRNA EBV są kodowane przez dwa transkrypty, jeden zestaw w genie BART i jeden zestaw w pobliżu klastra BHRF1 . Trzy BHRF1 pri-miRNA (tworząc cztery miRNA) są wyrażone w opóźnienia typu III, podczas gdy duże skupiska BART miRNA (do 20 miRNA) wyrażono w opóźnienia typu II. Funkcje tych miRNA są obecnie nieznane.
EBV-EA lityczny wczesny antygen
EBV-MA lityczny antygen błonowy
EBV-VCA lityczny wirusowy antygen kapsydu
EBV- AN lityczny nukleaza alkaliczna

Podtypy EBV

EBV można podzielić na dwa główne typy, EBV typu 1 i EBV typu 2. Te dwa podtypy mają różne geny EBNA-3 . W rezultacie oba podtypy różnią się zdolnością do transformacji i zdolnością reaktywacji. Typ 1 dominuje na całym świecie, ale oba typy są równie rozpowszechnione w Afryce . Można odróżnić EBV typu 1 od EBV typu 2 przez przecięcie genomu wirusa enzymem restrykcyjnym i porównanie otrzymanych wzorów trawienia metodą elektroforezy żelowej .

Rola w chorobie

EBV powoduje mononukleozę zakaźną . Dzieci zakażone wirusem EBV mają niewiele objawów lub mogą przebiegać bezobjawowo, ale gdy zakażenie opóźnia się do okresu dojrzewania lub dorosłości, może powodować zmęczenie , gorączkę , zapalenie gardła , obrzęk węzłów chłonnych szyi, powiększenie śledziony , obrzęk wątroby lub wysypkę. Post-zakaźny zespół przewlekłego zmęczenia jest również związane z zakażeniem EBV.

EBV również rolę w wielu innych chorobach, w tym chłoniaka Burkitta , hemophagocytic lymphohistiocytosis , chłoniaka Hodgkina , raka żołądka , raka nosowej części gardła , stwardnienia rozsianego i ziarniniakowatość limfoidalna . W szczególności wykazano, że zakażone wirusem EBV komórki B znajdują się w uszkodzeniach mózgu pacjentów ze stwardnieniem rozsianym . Dodatkowe choroby, które zostały powiązane z EBV to zespół Gianotti-Crostiego , rumień wielopostaciowy , ostre wrzody narządów płciowych, leukoplakia włochata jamy ustnej . Infekcja wirusowa jest również związana i często przyczynia się do rozwoju wielu niezłośliwych chorób limfoproliferacyjnych, takich jak ciężka reakcja nadwrażliwości na ukąszenia komara , owrzodzenia śluzówkowo-skórne z dodatnim wynikiem wirusa Epsteina-Barra , opryszczkowate oraz złośliwe chorób limfoproliferacyjnych, takich jak wirusa Epsteina-Barr dodatnie chłoniaka Burkitta , wirusa Epsteina-Barr dodatnie nieziarniczy i pierwotnego chłoniaka wysiękowego .

Wirus Epsteina-Barra jest powiązany z zaburzeniami związanymi z agregacją alfa-synukleiny (np. choroba Parkinsona , otępienie z ciałami Lewy'ego i zanik wieloukładowy ).

Historia

Wirus Epstein-Barr został nazwany na cześć Michaela Anthony'ego Epsteina i Yvonne Barr , którzy odkryli wirusa wraz z Bertem Achongiem . W 1961 roku Epstein, patolog i ekspert w dziedzinie mikroskopii elektronowej , wziął udział w wykładzie pt. „The Commonest Children's Cancer in Tropical Africa — A Hitherto Unrecognized Syndrome” Denisa Parsonsa Burkitta , chirurga praktykującego w Ugandzie , w którym Burkitt opisał „wariant endemiczny”. (postać pediatryczna) choroby, która nosi jego imię . W 1963 okaz został wysłany z Ugandy do szpitala Middlesex w celu hodowli. W hodowanych komórkach zidentyfikowano cząsteczki wirusa, a wyniki opublikowali w The Lancet w 1964 roku Epstein, Achong i Barr. Linie komórkowe wysłano do Wernera i Gertrude Henle w Szpitalu Dziecięcym w Filadelfii, którzy opracowali markery serologiczne . W 1967 r. technik w ich laboratorium rozwinął mononukleozę i byli w stanie porównać przechowywaną próbkę surowicy, wykazując, że powstały przeciwciała przeciwko wirusowi. W 1968 odkryli, że EBV może bezpośrednio unieśmiertelniać komórki B po zakażeniu, naśladując niektóre formy infekcji związanych z EBV, i potwierdzili związek między wirusem a mononukleozą zakaźną.

Badania

Jako stosunkowo złożony wirus EBV nie jest jeszcze w pełni poznany. Laboratoria na całym świecie nadal badają wirusa i opracowują nowe sposoby leczenia wywoływanych przez niego chorób. Jednym z popularnych sposobów badania EBV in vitro jest wykorzystanie sztucznych chromosomów bakteryjnych . Wirus Epsteina-Barra może być utrzymywany i manipulowany w laboratorium w ciągłym utajeniu (właściwość wspólna z herpeswirusem związanym z mięsakiem Kaposiego , innym z ośmiu ludzkich herpeswirusów). Chociaż zakłada się, że wiele wirusów posiada tę właściwość podczas infekcji ich naturalnych żywicieli, nie ma łatwego w zarządzaniu systemu do badania tej części cyklu życia wirusa. Badania genomowe EBV umożliwiły zbadanie reaktywacji litycznej i regulacji utajonego episomu wirusa.

Chociaż trwają aktywne badania, szczepionka przeciwko wirusowi Epsteina-Barra nie jest jeszcze dostępna. Opracowanie skutecznej szczepionki może zapobiec do 200 000 nowotworów na całym świecie rocznie. Podobnie jak w przypadku innych ludzkich herpeswirusów , Epstein-Barr może pozwolić na eradykację za pomocą proleku walacyklowiru , ale potrzebne są dalsze badania w celu ustalenia, czy eradykacja jest rzeczywiście możliwa. Środki przeciwwirusowe działają poprzez hamowanie replikacji wirusowego DNA, ale niewiele jest dowodów na to, że są skuteczne przeciwko wirusowi Epstein-Barr. Ponadto są drogie, stwarzają ryzyko powstania oporności na środki przeciwwirusowe i (w 1% do 10% przypadków) mogą powodować nieprzyjemne skutki uboczne .

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki