带状疱疹神经痛基础与临床

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第一篇 水痘-带状疱疹病毒
　　全球超过90%的成年人体内水痘-带状疱疹病毒（varicella-zoster virus，VZV）特异性抗体呈阳性，提示大部分人都可能感染过这种α疱疹病毒。这是一种令人困惑而又无可奈何的病毒，它起源于远古时代，对人类“情有独钟”，它与人类共进化，伴随着人类迁徙，播散到世界各地。人类是VZV的唯一天然宿主，VZV具有嗜神经、亲皮肤特性，最易破坏人体的皮肤组织和感觉神经。此病毒对人体有不同的侵袭形式，在不同年龄阶段，人体会表现出两种独立的疾病，即水痘和带状疱疹。首先，病毒经空气播散，主要引起儿童和青少年患病，表现为周身散发的水痘，而水痘极少致命或产生严重的并发症。然后，VZV便在人体背根神经节（dorsal root ganglia，DRG）等神经节中持久寄居，使宿主产生免疫力。在某些内外因素刺激下，潜伏的VZV被重新激活，新合成的大量有毒力的病毒颗粒沿着人体某个神经节神经元所发出的纤维传递到其所支配区，表现为局限于某个支配区皮肤的带状疱疹（herpes zoster，HZ）。直到最近的几十年，我们才知道水痘和HZ有关。1965年英国Hope-Simpson 博士提出带状疱疹是水痘病毒感染的自发表现，得出这一结论是非常谨慎的，他们检查了约3500名患者，其中包括192名HZ患者，历经16年的随访，查阅了相关的解剖学和流行病学文献。他首次提出，在原发感染水痘之后，病毒潜伏于感觉神经节，在那里病毒可被重新激活，引起带状疱疹。18年后Gilden 博士在潜伏感染的人神经节中发现VZV的DNA，证明了这一假设。过去的几十年中，虽然我们对VZV生物学特性有了一些了解，但VZV的潜伏和重新被激活机制仍然很神秘。
　　病毒潜伏在哪个神经节？是躯体的每个神经节都有潜伏，还是仅某一个或几个神经节才有潜伏？是随机的还是有解剖特异性的？
　　我们仅仅知道潜伏在神经系统（主要是在背根神经节和三叉神经节）中的病毒，在机体免疫系统的防御下，处于休眠状态可达几十年。当机体免疫力下降时，潜伏的VZV被重新激活，新合成的病毒沿着人体单侧某一神经节所支配的神经纤维传递到皮肤，在这条神经纤维中新合成的病毒颗粒具备相当大的毒力，蚕食神经，破坏皮肤，在表皮发出水疱之前或同时，常常伴有持续的剧痛，疼痛撕心裂肺，让人痛不欲生；更为可怕的是，疱疹消退后，被损伤的神经难以修复，导致局部疼痛还可能持续数月到数年，形成带状疱疹后神经痛（post-herpetic neuralgia，PHN）。这是典型的神经病理性疼痛，是带状疱疹最常见的并发症，使患者备受折磨，严重影响患者的生活质量。
　　我国带状疱疹的年发病率为0.19%，即每年至少有277万例带状疱疹患者。带状疱疹发病率增加与年龄增长、免疫功能下降有关，也可能与免疫抑制有关，如感染人类免疫缺陷病毒（HIV）、使用免疫抑制剂、患自身免疫性疾病、接受化疗和放疗的恶性肿瘤患者。HZ和PHN的发病率随着年龄的增长而增高，由于人口老龄化，HZ发病率上升，50岁以上的成年女性发病率可能更高，有27%～73%的患者会发生PHN。PHN 难以治愈，严重的疼痛可持续数天至数月，而在48岁以上的患者中，48%患者的疼痛可持续超过1年。除了PHN，三叉神经眼支带状疱疹有可能导致失明和面部瘢痕，面神经受累可能会发生面瘫（拉姆齐-亨特综合征），还可能有脑膜炎、脑炎和脊髓炎等并发症，严重影响患者的生活质量。
　　潜伏于体内某个神经节中的病毒是被随机激活的，还是在某个神经节被特异性激活的？病毒被激活的机制是什么？这些问题都有待于深入研究。带状疱疹神经痛的机制在于VZV对神经系统（主要是感觉神经系统）的侵袭，是病毒对某一神经节中神经元和神经纤维彻头彻尾的蚕食破坏。纵向看，病毒颗粒是潜伏在DRG和（或）三叉神经节神经元细胞核中复制合成的，但它们并不在细胞中累积，新合成并有毒力的病毒颗粒沿神经纤维顺行传送到神经末梢喷射出来，在表皮形成水疱；横断面看，从轴突到髓鞘，在最具毒力的病毒蚕食下，受累神经出现了全面溃变。病毒不仅限于破坏某一类型神经元和神经纤维，也不仅限于伤及某个离子通道。这就容易理解带状疱疹神经痛为什么会对现有的镇痛药都不敏感。
　　万幸的是，此病毒本身的自限性和皮肤的自我修复能力，使得皮肤表面的带状疱疹在2～3周基本上可以愈合。但不幸的是，对于带状疱疹遗留下的最常见并发症——PHN，我们往往束手无策。在带状疱疹从急性炎性反应向神经损伤演变过程中，也许我们一直忽视了受累的神经：对于早期带状疱疹，我们往往更注重皮肤愈合，而忽视了对神经的保护；后期我们更关注患者的疼痛，全力采取镇痛治疗，却很少顾及受损神经的修复。如何预防和控制此病毒对人体神经系统的损害？到目前为止，有效的手段仍十分有限。抗病毒药和镇痛药的早期干预，并不能完全控制带状疱疹急性期的疼痛。因此临床上迫切需要寻求更好的治疗方法，而前提是对此病毒有全面深刻的认识。
　　第一章 水痘－带状疱疹病毒的分子生物学
　　第一节 疱疹病毒
　　疱疹病毒（herpes virus）是一类严重危害人和动物健康的常见病原体。成熟病毒颗粒主要由核心（core）、衣壳（capsid）、皮层（tegument）及包膜（envelope）4部分组成。病毒颗粒的直径为100～110nm，有的可达120～300nm。疱疹病毒可分为4个亚科，即α疱疹病毒亚科（alpha-herpesvirinae）、β疱疹病毒亚科（beta-herpesvirinae）、γ疱疹病毒亚科（gamma-herpesvirinae）和未命名亚科。其中α疱疹病毒亚科分为Ⅰ型单纯疱疹病毒（herpes simplex virus 1，HSV-1，又称人疱疹病毒1型）、Ⅱ型单纯疱疹病毒（herpessimplex virus 2，HSV-2，又称人疱疹病毒2型）和水痘-带状疱疹病毒（varicella zostervirus，VZV，又称人疱疹病毒3型）。VZV与马疱疹病毒（equine herpes virus，EHV）1型和4型、伪狂犬病病毒（pseudorabies virus，PRV，又称猪疱疹病毒Ⅰ型）和牛疱疹病毒（bovine herpes virus，BHV）1型和5型同属水痘属。猿猴肉瘤病毒（simian sarcomavirus，SSV）9型与VZV的同源性最高，人类是VZV唯一的自然宿主。
　　人α疱疹病毒是嗜神经病毒非常重要的成员，HSV-1、HSV-2和VZV都具有高度嗜神经性，且具有相似的基因组结构（线性双链DNA基因组），包括长独特区（UL）、短独特区（US）、内部重复序列（IR）和末端重复序列（TR）。按照长短片段的排列方向，HSV和VZV的基因组都有4种异构体。其中HSV基因组的4种异构体数量基本相同，但VZV基因组的两种长片段正向排列异构体的数量占总基因组数量的绝大部分。HSV基因组的G+C含量约为68%，VZV基因组的G+C含量约为46%。HSV和VZV基因组的短片段重复序列中都含有一段可引导裂解性感染的高度保守序列oriLyt序列，HSV基因组长片段的中间区域另含有 oriLyt 序列。HSV和VZV之间较为保守的基因（如UL5、UL15、UL30和UL40）多与基因组的复制和代谢相关。
　　VZV病毒颗粒与其他疱疹病毒科病毒的病毒颗粒一样，由DNA核心、衣壳、皮层与包膜组成（图1-1）。VZV基因组是约125000bp的线性双链DNA分子，编码至少71个独特的可读框（open reading frame，ORF）和相关的启动子序列。已经鉴定出5个系统发育的VZV进化枝，但是最不同的进化枝间仍具有99.8%的序列保守性。VZV病毒颗粒呈多面体至球形，直径为150～200nm，其中最内层是包含DNA基因组的核衣壳（NC），中央为双链DNA，最外层则是来自宿主细胞膜并含有病毒糖蛋白的包膜，表面由162个壳微粒组成，呈对称二十面体，壳外有1层或多层的含脂蛋白包膜。
　　图1-1 水痘-带状疱疹病毒（VZV）电子显微镜照片和组成结构
　　A. VZV的电子显微镜图像，释出细胞的VZV病毒颗粒（30000×）；B. VZV的组成结构
　　三层蛋白分别如下：含有病毒双链DNA（dsDNA）基因组的核衣壳；包膜层，由许多病毒和宿主的蛋白组成，包绕着核衣壳；宿主的脂质双层膜，插入朝向外的病毒糖蛋白（图1-1B），而两层之间包围着无固定形状的皮层蛋白。透射电镜显示，核衣壳表面附有外膜的、呈双层膜包绕核酸核心构造的VZV病毒颗粒为成熟型；无外膜的核衣壳、核酸核心或蛋白衣壳组成的病毒颗粒均属未成熟型。一旦VZV病毒颗粒进入宿主细胞，外膜蛋白就会释放到新感染的细胞中，改变宿主环境，从而抑制抗病毒反应，这决定着病毒的命运，或裂解，或潜伏感染。VZV在感染细胞核内合成核酸核心、蛋白衣壳，最后组合成核衣壳，核衣壳在通过核膜或细胞膜时获得外膜而形成成熟的VZV病毒颗粒，因外膜含有病毒在吸附和侵入细胞时所必需的糖蛋白，所以成熟型VZV具有强感染性；细胞核内不同成熟阶段VZV病毒颗粒的存在是病毒以该细胞为宿主进行增殖的标志。基因组中包含多种ORF，编码不同蛋白。目前对包膜糖蛋白gE（分子质量最大，在包膜上含量最高）研究较为深入。gE 由ORF68编码，介导病毒的细胞黏附、穿入、融合及病毒在细胞间转导，包含与中和相关的表位，是制备病毒亚单位疫苗和DNA疫苗的主要候选抗原。VZV基因组共有71个基因，约编码70种蛋白，按即早（immediate early，IE）、早（early，E）、晚（late，L）基因依次进行转录。病毒侵入后首先转录IE 基因，编码主要的病毒转录因子；E 基因的表达，提供病毒基因组复制的绝大部分必要组件；DNA合成后，L基因开始编码，表达主要病毒颗粒的结构蛋白及糖蛋白。病毒在潜伏期时只有IE、E和ORF63及ORF62基因表达，L基因不表达，此时病毒低水平复制，受机体免疫系统控制。VZV只有1个血清型，人是它的唯一自然宿主，神经和皮肤是病毒的主要靶细胞。VZV在体外极不稳定，对温度尤为敏感，60℃即能将其迅速灭活。此外，VZV对各种有机溶剂如乙醚、乙醇、氯仿等敏感。
　　第二节 水痘-带状疱疹病毒基因结构
　　一、水痘-带状疱疹病毒基因组
　　1986年，英国学者Davison和Scott经过近6年的艰苦努力，完成了Dumas 株的全部核苷酸序列分析。VZV基因组为线性双链DNA分子，全长由125000个碱基（bp）组成，其G+C含量为46%。与HSV的DNA一样，VZV的DNA也分为长片段（UL）与短片段（US），每个片段的两侧都有对称的、高G+C比例的重复序列，反向末端重复序列（TR）和内部重复序列（IR），其中TRL/IRL 为68%，IRS/TRS为59%，两个片段（UL和US）共价相连而成（彩图1A，彩图1B）。长独特区（unique long segment，UL）长约105000bp，两端有长88bp的反向重复序列，长末端重复序列（TRL）通过UL与长内部重复序列（IRL）结合；短独特区（unique short segment，US）长约5232bp，两端有长约7300bp的反向重复序列，短内部重复序列（IRS）通过US 与短末端重复序列（TRS）结合。因此VZV的结构模式为TRL-UL-IRL-IRS-US-TRS。US区可以双向定向，而UL区很少改变其方向；因此，通常在被感染细胞基因组有两种异构体。病毒颗粒的基因组是线性的，每一端都有未配对的核苷酸。VZV含有71个ORF，几乎均匀分布于两条链上，编码至少70种蛋白，其中ORF42和ORF45通过接合共编码一种蛋白。3个基因（ORF62、ORF63、ORF64）在IRS和TRS分别重复1次（ORF71、ORF70、ORF69）。基因组中含有5个高G+C的串联重复区（R区）。R1位于ORF11，R2位于ORF14（糖蛋白C