手足口病发病机制的相关研究进展

赵延大 高有方

亳州市人民医院感染科，安徽亳州 236800

手足口病是近年来在我国及世界各地流行的一种传染病，是一种普通的典型的自限性病毒综合征，主要由人类肠道病毒感染所致，多发生在年龄较小的儿童，部分患者可出现脑干脑炎、神经源性肺水肿等严重并发症，病情进展快，可导致部分重症患者死亡，对我国儿童健康产生了不利的影响，对临床诊疗及公共卫生领域带来巨大挑战。明确手足口病的发病机制的重要性也就不言而喻了，目前在手足口病发病机制方面已经产生了不少研究成果。该研究就手足口病发病机制相关的研究进展进行综述。

1 手足口病病原学及相关危险因素与发病相关的研究

1.1 病原学

早在l957年新西兰Seddon 便对手足口病进行了描述，次年加拿大Robinson 等从患者粪便和咽拭子中分离出CVA16[1]。我国自1981年上海始见本病后，全国各地陆续发现甚至流行。目前普遍认为手足口病病原为肠道病毒，包括柯萨奇病毒（coxsackie virus,CV)A 组16、4、5、6、7、9、10 型，CVB2，3，5,13 型，新型肠道病毒71（Enterovirus 71,EV71)型及埃可病毒（enteric cytopathogenic human orphan virus,EHCO)的某些血清型，其中以CVA16 及EV71 型多见。它们属于小RNA 病毒科的肠道病毒属，基因为单股正链RNA，病毒颗粒呈立体对称的20 面体球形结构，直径20～30 nm，由核酸及蛋白衣壳构成，无表面包膜，核酸为7.4～7.5 kb。

在我国及世界各地流行的菌株种类较多，并有新的血清型不断被发现，但在重症病例中，EV71 型感染所占比例最大，提示手足口病发病的轻重，与感染病毒种类相关，这可能与不同种类肠道病毒的抗原决定簇差异有关，譬如：1999年澳大利亚佩思爆发手足口病中的EV71C2 亚型，仅从患严重神经系统疾病的患儿中分离出来，而1997年马来西亚分离株C3 亚型主要从单纯手足口病、无菌性脑膜炎患者等无死亡患者中分离出来，通过对EV71 病毒结构蛋白VP1 分析发现，两者的不同主要在于第170位氨基酸的不同，提示相应区域可能存在毒力相关的决定簇[2]。类似的研究中也发现了其他可能的毒力决定簇，提示手足口病发病轻重可能由多种不同的抗原决定簇决定。

2 相关危险因素

2.1 患者个体相关因素

手足口病发生与患者的年龄小、早产、低体重、近期上呼吸道感染史等因素有关，与普通患者相比，重症患者发热比例更大、热程更长、呕吐更频繁、皮疹更少、血糖及白细胞计数更高[3]。对170 例手足口病死亡病例的研究发现，87%的死亡患者在3 岁以下，男女性别比为2.2:1，发热、肌阵挛、呕吐、口腔溃疡的发生率均在50%以上，75%的白细胞计数高于1600/mm3，40%的血小板高于40 000/mm3，53%的血糖显著升高，44%的肌钙蛋白阳性[4]。患者个体因素对手足口病的发生发展起着一定得作用，患者发热程度不同，可能与患者对致热源的敏感性不同有关；性别差异提示，女性可能对手足口病病毒免疫力稍强，也可能肠道病毒对人体作用的分子机制有差异；这诸多因素中可能隐藏着许多有待我们解开的奥秘。

2.2 环境因素

手足口病发病与季节、大气压、风速、湿度、温度等因素均有一定的关系[2]，第一，我国在不同季节或月份发病情况有明显差异，5～7月份为发病高峰，9～10月为发病小高峰。气温每升高1℃，每周发病人数可增加9.47%，每增高1 个大气压却降低7.53%，相对湿度每增加1%，发病数相应增加1.48%～3.3%；风速的增加也伴随发病数的增加。这些数据表明环境对手足口病发病起着举足轻重中的作用，但其中具体机制尚无明确的结论，上述的环境因素可能通过影响患者的免疫力或者使肠道病毒发生变异，从而作用于手足口病发病机制中的某个环节而使发病可能性增大或减小。有研究发现大气压力的减低可以减弱免疫器官或系统的能力[6]，可启发我们进一步的研究思路。

2.3 其他因素

有研究发现，G6PD 缺陷者在EV71 感染急性期，由于抗氧化能力不足，可能会出现高水平氧化应激，加重氧化应激损伤；重症组中G6PD 缺陷者病情好转需时及住院时间均较G6PD 活性正常者长[3]，提示G6PD 在手足口病发生发展中可能起到一定的作用。另外，是否存在一些尚未发现的与手足口病发生发展相关的危险因素需要进一步的研究。

2 机体免疫功能与手足口病发病机制的相关研究

目前许多研究提示，手足口病的发生与机体免疫功能受抑制有关，尤其是细胞免疫。细胞免疫在机体免疫应答中起着非常重要的作用，是机体防病抗病的重要屏障。

（1）Th17 细胞及CD4+CD25+Treg 细胞 Th17 细胞是CD4+T细胞的一个新亚型，Th17 细胞的标志性细胞因子IL-17 是一种重要的炎症介质，可诱导IL-6、TNF 等其他炎症细胞因子、基质金属蛋白酶和MCP-1、MIP-2 等趋化因子的表达，引起炎症细胞浸润和组织损伤，也可通过粒细胞集落刺激因子和IL-8 参与中性粒细胞的增殖、成熟和趋化及树突细胞成熟。Treg 细胞是一类具有免疫抑制作用的T 细胞亚群，可通过细胞接触机制或细胞因子抑制抗原提呈细胞或T 细胞的活化，调控免疫应答的强度，减轻对机体组织的损伤[8]。CD4+CD25+Treg 细胞随着病情的加重，数量逐渐减少，而Th17 细胞水平随病情进展逐步升高[ ]，以重型组变化更为明显，提示手足口病患儿外周血Th17 细胞应答增强，Treg 细胞应答降低，Th17/Treg 比例失衡可能在手足口病发病机制中具有重要作用。

（2）其他T 细胞研究发现，与对照组相比较，Th1 及Tc1 细胞在轻型和重型手足口病中均显著升高，Th1/Th2 细胞的比率也有一致的结果[4]。外周血中CD14+单核细胞HLA-DR 的表达、CD3+T 细胞、CD4+T 细胞、CD8+T 细胞及NK 细胞随病情加重而逐渐降低，出现肺水肿患者的上述T 细胞更低[9]，结果提示：手足口病患者的细胞免疫功能很可能是降低的，降低的细胞免疫在手足口病的发生发展中是否扮演特别重要的角色，需要更大样本量及更深入的研究。

（3）体液免疫 在手足口病患者的细胞免疫功能受到抑制后，体液免疫的变化亦受到重视，徐俊等认为手足口病患者体液免疫功能相对升高，可能是机体感染肠道病毒后，增强了相应的体液免疫能力，其研究结果显示手足口病患儿体内具有体液免疫功能的B 淋巴细胞CD3-CD19+亚群及调节分化、黏附的CD19+CD23+淋巴细胞亚群百分比较对照组升高，EV71 组升高更明显[11]。而另一项研究显示：B 细胞、免疫球蛋白、补体在轻重不同患者间却没有显著差异[9]。提示不同患者之间，可能存在体液免疫的差异，手足口病患者的体液免疫情况尚需更多研究进一步证实。

3 细胞因子与手足口病发病机制的相关研究

（1）白细胞介素（interleukin，IL）IL 是由多种细胞产生并作用于多种细胞的一类细胞因子,种类多、作用广泛，在手足口病的发病过程中，有的可能会促进疾病发展，有的可能会保护机体，有的可能发挥双重作用。

①IL-1β IL-1β 可介导炎症细胞浸润，加重炎症反应及诱导多种细胞凋亡，是细胞功能永久丧失的重要原因。检测手足口病患者的脑脊液时发现，手足口病合并脑膜炎及肺水肿的患者的IL-β 的水平比仅合并脑膜炎的患者高[12]，提示IL-1β 能在中枢神经系统中产生，并可能参与了神经源性肺水肿的发生。张美英等发现手足口病患者IL-1β 的水平，在急性期明显高于恢复期，轻者高于重者，认为IL-1β 可能参与机体早期的天然免疫及获得免疫，使免疫细胞参与病毒免疫，以助于疾病的恢复[13]。

②IL-2、IL-6 IL-2 由活化的Th1 细胞产生，可刺激巨噬细胞、NK 细胞和CTL 细胞，介导细胞免疫，可促进已活化的T 细胞增殖并分化成效应的TD 细胞和TC 细胞，还可刺激TNF 等细胞因子的分泌。IL-6 是B 细胞产生抗体必须的分化因子，脑脊液IL-6 主要来源于脑内的胶质细胞，其有调节免疫应答的作用，一方面参与机体免疫防护，另一方面是机体免疫病理损伤的介质[14]。杜开先[15]等对手足口病脑脊液中的IL-2 及IL-6 进行了检测，结果显示二者在脑炎组的水平明显高于对照组，在血清中的水平也有人进行了测定，结果与之一致，提示二者参与了手足口病的炎症反应，在免疫失衡过程中起到重要作用，脑脊液中过量的IL-6 可减少神经递质毒性对神经细胞的损害，同时也可神经细胞的病理损伤发生惊厥，发挥双重作用。

③L-8、IL-10、IL-13 研究发现IL-8 在手足口病合并肺水肿患者的外周血中的水平明显升高，其通过趋化相关炎症细胞及免疫细胞参与病毒防御，可清除病毒，也可引起严重炎症；IL-10 是一种重要的抗炎因子，抑制细胞的吞噬作用、氧化反应及细胞内杀伤作用，可导致T 淋巴细胞功能丧失，血清中的IL-10 在普通手足口病患儿升高，在重症者则降低，可能与普通型能代偿性的分泌抗炎介质有关，而重症者代偿力下降导致抗炎的IL-10分泌减少[16]。IL-13 主要作用为诱导单核细胞分化，抑制促炎因子、趋化因子和NO 的产生，Huang 等对感染EV71 的小鼠补充IL-13、IL-6、IFNγ 后，小鼠迟缓性麻痹发生率较对照组无明显变化，而肺水肿肺出血的发生率增加，活检示肺重量增加，提示IL-13 等可能参与了肺水肿的形成[17]。

（2）干扰素（Interferons，IFN）IFNγ 是一种多效能的细胞因子主要由CD4+Th1 细胞、CD8+毒性T 细胞、NK 细胞产生，对于自然免疫及获得免疫均有重要作用。肺血管通透性增加可能在肺水肿发生中起关键作用，而IFNγ 能增强血管的通透性，研究显示EV71 感染导致肺水肿的患者血清中的IFNγ 水平明显升高，在正常脑实质中一般没有IFNγ，但炎症时通过作用于星形胶质细胞，可对中枢神经系统产生有害的作用[18]。IFNα 由单核和巨噬细胞产生，可抑制病毒复制及多种细胞增殖、刺激免疫细胞活化、调节免疫等。研究显示早期予高剂量干扰素的EV71 感染小鼠存活率较对照组高，但如果EV71 感染3 d 后才用IFNα 治疗却无效，提示IFNα 有抗EV71 的作用，但一旦病毒侵入神经系统，就不能再发挥作用[19]。

（3）肿瘤坏死因子（TNF）TNFα 是一种多肽，由活化的单核-巨噬细胞分泌，有多种生物学活性，是神经、内分泌、免疫调节系统中的重要介质，参与维持正常生理功能，并能在许多疾病过程中出现表达的变化，同时起到重要作用[20]。研究显示[21]，单纯手足口病患儿血清和脑脊液中TNFα 含量与对照组相比明显升高，且脑脊液TNFα 与血清TNFα 含量呈正相关，提示TNFα 参与了手足口病的发病过程，其机制可能通过其介导的核转录因子κB 信号通路起作用，也可能与介导炎症级联反应、诱导细胞凋亡、上调诱导型一氧化氮合酶等机制有关。

4 与手足口病发病机制相关的其他研究

（1）肠黏膜屏障功能及肠道菌群 肠道屏障功能不仅在内外源感染的防御中起到举足轻重的作用，其重要性亦体现在肠道免疫稳定及平衡等方面。血D-乳酸、血浆内毒素水平、血浆二胺氧化酶（DAO）活性等是体现肠道通透性的常用指标，肠道通透性是评估肠道黏膜屏障功能的重要内容[22]。研究发现正常儿童和轻型手足口病患者血D-乳酸、血浆内毒素水平、DAO 活性等指标均低于重症患者，提示重症手足口病患者存在肠粘膜通透性增加，即屏障功能受损，从而有利于肠道病毒移位，其毒素及代谢产物进入血循环造成内毒素毒血症状，由于肠道病毒的嗜神经性，移位的病毒可进入神经系统导致脑炎等并发症[23]。手足口病患者在应用凝结芽孢杆菌活菌散辅助治疗时，其皮疹好转及消退时间、体温、食欲恢复正常的时间比未用该活菌散治疗患者的相应时间明显缩短，由此推测手足口病患者存在肠道菌群紊乱及可能出现了肠粘膜屏障功能的损伤[24]。

（2）肠道病毒的的特异结构及受体Plevka 等[25]对EV71 病毒结构研究发现一种特异的小分子化学结构，即"口袋因子"，它暴露于表面蛋白（VP）五聚体周围峡区的表面，能使病毒稳定性增强，同时防御外界物质的侵害，故而口袋因子能促进病毒的复制与传播，使病情易于进展，同时在EV71 的自我保护程序中有重要作用。有研究证实溶酶体整合膜蛋白II（SCARB2）可与EV71病毒表面蛋白（VP1）五聚体周围的峡谷区结合，使病毒粒子构象改变，提示SCARB2 是EV71 的特异受体，并进一步发现这种结合可导致病毒粒子释放病毒基因组RNA，进而完成感染过程[26]。另外P 选择素糖蛋白配体1（PSGL-1）亦被证实为EV71 的特异受体[25]。口袋因子及SCARB2 等特异受体的发现对手足口病发病机制的完善提供了重要的研究依据。

（3）中枢神经系统感染的机制 Tan SH 等用小鼠模型对EV71 的研究中证实，小鼠感染的EV71 能直接作用于脑干，包括髓质在内，其由面部肌肉到达脑干的途径很可能是逆向轴浆运输。重症手足口病患者的神经系统受累可能与此机制有关。

（4）一些少见的并发症有报道显示手足口病可出现一些较罕见的并发症，如附睾炎[29]、睾丸炎[30]、肾病综合征[31]等，但这些均为个例报道，其导致此类并发症的机制尚需进一步的研究。

5 小结

综上所述，手足口病的发病机制是一个复杂的课题，对于手足口病的控制及诊断治疗均有重大的意义。其涉及的范围较广，不单单是肠道病毒与人体的相互作用，其发病与病原体、人体、环境及三者间的相互作用都是密不可分的，是多种因素综合作用的结果。目前虽然发现了许多与手足口病发病相关的因素，但其具体的作用机制及各因素间的相互作用有待进一步完善，其机制的完全阐明还需要不断地努力。

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