12.2.2 病毒性心肌炎的发病机制
(1)病毒直接损伤机制:嗜心肌病毒感染后定位于宿主心肌细胞内,直接翻译合成病毒蛋白质,并大量复制。病毒基因组通过重组双链DNA导致细胞功能障碍,直接导致心肌细胞的损伤、凋亡。①机体感染病毒后直接感染心肌的概率虽不高,但病毒感染后1~2天,血中可检测到心肌损伤标志物升高,心肌组织中能检测到致病的病毒颗粒,此后心肌遭受破坏并释放病毒颗粒,进一步加重心肌损害。②肠道病毒通过与心肌细胞膜上的特异性受体(柯萨奇-腺病毒受体)结合,是病毒感染直接损伤心肌的关键。柯萨奇-腺病毒受体存在于人类及免疫细胞表面,属于免疫球蛋白超家族成员。肠道病毒颗粒与心肌细胞膜上特异受体及衰变加速因子复合体结合,在受体介导下发生构象改变,病毒RNA释放到胞质中,利用宿主细胞的蛋白质合成系统,以自身基因组作为mRNA指导合成病毒蛋白。青少年心肌组织中心肌细胞表面特异性受体表达水平远远高于成年人,可解释VMC多发于青少年的依据之一。③病毒感染3~9天内机体发生非特异性免疫反应,主要表现为巨噬细胞和自然杀伤细胞(NK细胞)侵入心肌并达到高峰。④感染后未被完全清除的病毒,其核酸定位在心肌细胞内低水平复制,继续损伤心肌。柯萨奇病毒RNA在迁延性和慢性心肌炎以及扩张型心肌病中被发现,甚至在炎症痊愈的心肌中仍可发现。研究证明,约2/3的扩张型心肌病患者心内膜心肌活检组织存在病毒学的证据,其中1/4存在2种以上的病毒基因。⑤HIV感染者易并发心肌炎,对HIV感染伴发左心室功能障碍者进行心内膜心肌活检证实50%以上合并心肌炎,尸检表明HIV感染者患心肌炎者达67%。
(2)免疫损伤机制:病毒对心肌的直接损伤难以解释VMC的整个病变过程,动物实验研究表明细胞免疫在其中发挥了重要作用。病毒抗原、病毒诱导心肌细胞表达新抗原以及心肌细胞裂解释放的自身抗原均可激活机体的免疫系统。
1)细胞免疫损伤:病毒感染后7~14天机体发生特异性免疫反应,心肌组织中出现T淋巴细胞,从而替代了巨噬细胞和NK细胞,T淋巴细胞在抗病毒的同时也损伤心肌细胞。不少研究表明,巨噬细胞、NK细胞主要起抗病毒和保护心脏的作用,而T淋巴细胞被激活后表达的穿孔素、FasL等介导了心肌细胞的损伤。根据T淋巴细胞是否表达CD4和CD8分子分为CD4+和CD8+细胞。CD4+细胞根据其分泌细胞因子的不同分为辅助性T淋巴细胞1(Th1)、辅助性T淋巴细胞2(Th2)。Th1主要介导细胞免疫,Th2主要是增强B细胞介导的体液免疫。有研究发现,急性期Th1类细胞因子大量表达,而在疾病恢复期才有Th2类因子表达。诱导急性心肌炎可能与Th1占优势有关,恢复期则与Th2极化有关。通过检测外周血Th1/Th2的平衡,在评价VMC的发展和转归中发挥一定的作用。
2)体液免疫损伤:B淋巴细胞通过产生抗体、介导体液性免疫和提升可溶性抗原而发挥免疫作用。VMC时病毒中和抗体首先起作用,病毒感染后8~10天,病毒中和抗体滴度急剧升高,至第14天达到高峰,同时体内病毒数量从第8天起开始下降,在随后几天内消失,表明病毒中和抗体在消除病毒中发挥了积极的作用。但由于柯萨奇B病毒感染具有亚中和抗体效应,病毒可以通过抗体的Fc片段与表面有Fc受体的细胞结合而进入细胞内致病,导致病毒增加。其他自身抗体如抗肌膜抗体、抗肌球蛋白α和β重链抗体、抗线粒体蛋白抗体和抗膜受体抗体等也发挥着免疫损伤所用。
3)炎性因子:病毒介导了各种炎性因子的释放,特别是IL-1、IL-2、TNF-α、INF-γ,更进一步吸引炎症细胞浸润和加强炎症反应,并具有直接的负性肌力作用,在VMC的病理生理过程中起着重要作用。炎性因子对心肌的免疫损伤可能使部分VMC患者最终发展为扩张型心肌病。(https://www.daowen.com)
4)自身免疫反应:心肌间质血管内皮细胞上人类白细胞抗原(HLA)-I、Ⅱ表达增多,HLA-Ⅱ抗原分子异常表达提示心脏自身免疫反应被激活。柯萨奇病毒B3与心肌细胞线粒体ADP/ATP载体和肌球蛋白之间具有交叉免疫反应的抗原决定簇,而VMC和扩张型心肌病患者的血浆中可检测出抗心肌细胞线粒体ADP/ATP载体抗体和抗肌球蛋白抗体,表明自身免疫反应介导了心肌损伤。同时有研究表明,抗心脏的IgG滴度与心肌炎的预后密切相关,而抗体对于控制肠道病毒具有重要作用。
(3)其他发病机制
1)基因表达调节:Taylor提出169个基因在柯萨奇B病毒感染后的表达有明显升高或降低,并与VMC发病有重要关系,如多聚腺苷酸A结合蛋白在感染后表达明显上调,而此蛋白升高有利于提高存活细胞蛋白质的翻译,从而促进心肌细胞的修复和保持心肌细胞的活性以及完整性。目前许多研究报道,VMC发病与某些基因的调控有关,如Bc12-Bax蛋白、Fas-FasL基因、c-Fos与c-Fos mRNA基因有关。
2)生化机制:目前的研究主要集中在氧自由基对心肌损害的机制上。当机体感染病毒,中性粒细胞在吞噬病毒时耗氧量增加,可产生大量超氧阴离子自由基。活性氧增多,引起心肌细胞核酸断裂、多糖裂解、不饱和脂肪酸过氧化而损伤心肌。
3)某些诱因促使发病:在VMC发病过程中,某些诱因如感染、营养不良、剧烈运动、过度疲劳、妊娠和缺氧等都可使机体抵抗力下降而易受病毒感染,诱发VMC。