《Current HIV/AIDS Reports》：Cytotoxic CD4 T Cells: Dual Agents in HIV-1 Pathogenesis and Persistence
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这篇综述深入探讨了长期以来被忽视的细胞毒性CD4 T细胞 (CD4 CTL) 在HIV-1感染中扮演的复杂双重角色。它系统性地阐述了CD4 CTL如何一方面通过其细胞毒性加剧组织损伤 (尤其是肠道CD4 T细胞的耗竭)，另一方面又凭借其独特的生存优势 (高表达BCL-2、TNFR2/CD120b、OX40等分子) 而成为顽固的病毒储存库。文章强调了肠道微环境 (微生物群)、细胞因子 (IL-2, IL-15) 及转录因子 (EOMES, RUNX3) 在CD4 CTL分化与维持中的关键作用，并探讨了颗粒酶B (Granzyme B) 介导杀伤的可能机制 (旁观者效应)。最后，文章指出靶向这些生存通路 (如使用BCL-2抑制剂) 可能是未来旨在恢复黏膜完整性、解决慢性炎症并清除病毒储存库的新型治疗策略方向。
CD4 T细胞的“另类”杀手：HIV-1感染中的细胞毒性CD4 T细胞
传统的观点认为，CD4 T细胞主要扮演“辅助者”的角色，通过分泌细胞因子和协调免疫反应来支持B细胞与CD8 T细胞。然而，一个特殊亚群——细胞毒性CD4 T细胞 (CD4 CTL) 的存在，挑战了这一认知。它们具备类似杀手CD8 T细胞的功能，能表达一系列细胞毒性标志物，如颗粒酶 (Granzyme) A、B、H、K，穿孔素 (perforin) 等。在HIV-1感染者中，CD4 CTL的丰度增加，并逐渐显现出其在疾病进程中矛盾而关键的双重作用：既是组织损伤的“帮凶”，又是病毒赖以潜伏的“堡垒”。
CD4 CTL在HIV-1感染期间的角色
CD4 CTL通过类似于CD8 CTL的机制发挥作用。在识别目标细胞上的抗原肽-MHC II复合物后，它们形成免疫突触，释放含有穿孔素和颗粒酶的细胞毒性颗粒。其中，颗粒酶B (Granzyme B) 能切割数百种细胞内底物，包括关键的Caspase蛋白和Bid蛋白，从而触发细胞凋亡。研究表明，在HIV-1感染者体内存在HIV-1特异性 (MHC II限制性) 的CD4 CTL，其病毒特异性通常针对Gag蛋白，部分也针对Env或Nef蛋白。这些细胞与HIV-1特异性CD8 CTL协同作用时，能更好地抑制病毒复制。事实上，HIV-1特异性CD4 CTL的存在与较低的病毒载量设定点相关，尤其是在HIV-1精英控制者体内水平更高，提示它们可能具有保护性作用。
然而，这一看似有益的角色在肠道环境中却变得复杂且可能有害。胃肠道是人体内CD4 T细胞的主要聚集地之一，也是HIV-1早期、严重且不可逆地耗竭CD4 T细胞的关键部位。研究发现，尽管肠道中CD4 T细胞总体大量丢失，但颗粒酶B阳性的CD4 T细胞 (即CD4 CTL) 却在慢性感染者肠道组织中富集。这引出了一个核心悖论：如果这些细胞具有细胞毒性，为何它们自身得以幸存，甚至成为病毒的“避风港”？
CD4 CTL的起源与分化
CD4 CTL的发育涉及多条信号通路和转录因子。研究表明，转录因子如T-Bet、EOMES、RUNX3和BLIMP-1在驱动细胞毒性程序中起核心作用。在人类和小鼠模型中，多种因素被证明能诱导CD4 T细胞的细胞毒性分子表达，包括IL-2、IL-15、TCR刺激、CRTAM信号以及I型干扰素信号。
肠道环境对CD4 CTL的分化有着独特影响。HIV-1感染导致的肠道上皮屏障破坏，使细菌及其产物从肠腔易位至固有层。体外实验发现，将肠道固有层单个核细胞与细菌裂解物共培养，会戏剧性地增加CD4 T细胞上颗粒酶B的表达，而外周血单个核细胞则无此反应。这一过程依赖于IL-2和IL-15信号，且需要抗原呈递细胞的参与 (HLA-DR阻断可减少32%的诱导)。这表明，肠道中的CD4 CTL发育可能是一种对细菌暴露的非抗原特异性 (或“先天样”) 反应，而非严格的HIV-1抗原驱动。重要的是，在这种细菌诱导下产生的肠道CD4 CTL，其活性更强、增殖更活跃，并且比非细胞毒性的同类细胞更容易被HIV-1感染。
颗粒酶B的杀伤机制
在探索CD4 T细胞耗竭机制的研究中，颗粒酶B的作用被重新审视。通过肠道固有层聚集培养模型，研究人员发现，在存在细菌的情况下，HIV-1介导的细胞死亡机制从焦亡 (pyroptosis) 转变为Caspase-3介导的细胞凋亡 (apoptosis)，而抑制颗粒酶B活性可以挽救肠道CD4 T细胞免于死亡。
关于颗粒酶B如何导致细胞死亡，存在两种可能性。一种是“自杀”机制，即CD4 CTL自身释放的颗粒酶B泄漏到细胞质中，导致自身凋亡。然而，证据并不支持此假说，因为颗粒酶B阳性和阴性的CD4 T细胞在模型中耗竭程度相似，且感染者肠道组织中颗粒酶B阳性细胞反而富集。
另一种更合理的解释是“旁观者”杀伤。大量证据表明，HIV-1诱导的CD4 T细胞死亡主要影响未感染的旁观者细胞。与CD8 CTL相比，CD4 CTL更容易发生非特异性或“旁观者”脱颗粒，这意味着颗粒酶B可能在没有严格TCR-pMHC II信号的情况下被释放。一个悬而未决的关键问题是：当穿孔素 (perforin) 表达很低或缺失时 (多数肠道CD4 CTL不共表达穿孔素)，颗粒酶B如何进入靶细胞？研究人员推测，替代性的孔形成途径可能参与其中，例如由宿主细胞或共生肠道细菌产生的抗菌肽或细菌毒素 (如ClyA, YaxAB, suilysin) 可能造成短暂的膜破坏，使细胞外的颗粒酶B得以进入邻近细胞。
颗粒酶活性：超越直接细胞毒性
颗粒酶B的作用远不止诱导细胞凋亡。它还能通过非细胞毒性机制加剧HIV相关的免疫病理。例如，颗粒酶B可以增强TNFα、IL-6、IL-8等促炎细胞因子的产生和释放，并能切割IL-1α和IL-18的前体，使其转化为活性形式。这些细胞因子的诱导会加剧免疫激活，使CD4 T细胞更易于被HIV-1感染。此外，颗粒酶B的蛋白酶活性可以降解肠道上皮内的紧密连接蛋白，破坏肠道黏膜屏障功能，从而促进持续的微生物易位，进一步驱动免疫激活和CD4 T细胞丢失的恶性循环。
其他颗粒酶，如颗粒酶A (Granzyme A)、颗粒酶K (Granzyme K) 和颗粒酶M (Granzyme M)，也通过激活补体级联反应、诱导促炎细胞因子或影响内皮细胞激活等方式，在HIV-1相关炎症中扮演角色。
CD4 CTL与HIV-1病毒持续存在
在接受抗逆转录病毒治疗 (ART) 后，那些长期存活的CD4 T细胞构成了复制能力完整的HIV-1储存库。研究发现，HIV-1感染的CD4 T细胞为了存活，会上调一系列与细胞生存相关的信号蛋白和转录因子，包括CD30、OX40、BACH2、Aiolos以及关键的线粒体相关抗凋亡蛋白BCL-2。
单细胞多组学测序技术证实，在接受ART的HIV-1感染者体内，持续存在的HIV-1 DNA或RNA在CD4 CTL中显著富集。这些细胞不仅富集于肠道，在外周血中也显示出独特的生存优势。特别是，高表达BCL-2的CD4 CTL被发现对HIV-1特异性CD8 T细胞的杀伤具有更强的抵抗性。在体外实验、人源化小鼠模型以及恒河猴模型中，使用BCL-2抑制剂Venetoclax能有效减少HIV-1储存库的大小。目前，一项评估Venetoclax在HIV-1感染者中安全性的I期临床试验正在进行中。
结论与展望
综上所述，CD4 CTL在HIV-1感染中扮演着“双面特工”的角色。一方面，它们在肠道等组织中，可能通过非抗原特异性的颗粒酶B介导的旁观者杀伤，加剧了CD4 T细胞的耗竭和组织损伤。另一方面，它们通过表达BCL-2、OX40等生存标志物，成功抵抗了HIV-1介导的细胞死亡和免疫清除，从而转变为长期存在的、具有复制能力的病毒储存库细胞。理解调控CD4 CTL分化、细胞毒性和存活的机制，将为旨在恢复肠道黏膜完整性、解决慢性炎症以及靶向清除持久性HIV-1储存库的新型治疗策略提供关键信息。未来研究需要进一步阐明肠道CD4 CTL发育的特异性驱动因素，明确其细胞毒性活性的精确调控机制，并探索靶向这些细胞或其生存通路作为实现HIV-1功能性治愈的新途径。
