寨卡病毒相關性吉蘭-巴雷綜合征的研究進展

劉 會，張 薇，張亞嵐，俞 坤，武世萍，王滿俠

蘭州大學第二醫(yī)院 神經(jīng)內(nèi)科，甘肅蘭州 730030

寨卡病毒(Zika virus，ZIKV)是黃病毒科的一種新興蟲媒病毒，主要通過伊蚊進行傳播，也可性傳播和垂直傳播[1]。2013年10月，法屬波利尼西亞暴發(fā)了ZIKV感染，同期發(fā)現(xiàn)吉蘭-巴雷綜合征(Guillain-Barré syndrome，GBS)病例數(shù)也相應增加，由此推測ZIKV與GBS可能存在關聯(lián)。類似的，2016年流行病學研究發(fā)現(xiàn)，在受ZIKV流行影響的7個國家中，GBS發(fā)病率增加了2.0～9.8倍[2]。世界衛(wèi)生組織報告2013年1月-2017年3月23個國家出現(xiàn)了ZIKV-GBS病例發(fā)生率增加或在GBS病例中證實為ZIKV感染[3]。2018年Barbi等[4]通過Meta分析推測出南美洲ZIKV-GBS的患病率為1.23%，且治療費用昂貴。ZIKV-GBS是一種自身免疫性周圍神經(jīng)疾病，其臨床特征與經(jīng)典型GBS相似，主要表現(xiàn)為上行性/對稱性肢體無力、感覺障礙、深反射減弱或消失，但由于病原體不同導致其致病機制、病情嚴重程度及結局與經(jīng)典型GBS不盡相同。自ZIKV流行以來，關于ZIKV-GBS的研究報道較多，但目前仍缺乏對ZIKV-GBS的認識和了解。因此，本文就ZIKV結構特點、ZIKV-GBS臨床特征、動物模型研究及致病機制研究等方面進行綜述，以期為ZIKV-GBS的預防及治療提供參考。

1 ZIKV的結構特點

ZIKV是一種正鏈包膜RNA病毒，具有10.7 kb的基因組，翻譯為約3000個氨基酸的單體多蛋白。在病毒復制期間，多蛋白被切割為參與病毒顆粒裝配的3種結構蛋白(E蛋白、C蛋白和前體膜蛋白prM)和7種非結構蛋白(NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B和NS5)[5]。 結構蛋白形成病毒顆粒，介導ZIKV附著并進入宿主細胞；非結構蛋白參與病毒基因組復制、組裝和逃避宿主天然免疫反應[6]。Fontes-Garfias等[7]通過電子顯微鏡分析ZIKV的結構，發(fā)現(xiàn)其結構與其他黃病毒相似，但通過對ZIKV株的結構觀察發(fā)現(xiàn)，ZIKV在prM、E蛋白和NS1中不同于其他黃病毒，而它們都是病毒感染性或致病性的關鍵因素。ZIKV包膜(E)蛋白負責病毒進入，是病毒致病的主要決定因素。與其他黃病毒一樣，ZIKV E蛋白在氨基酸N154處糖基化。ZIKV E蛋白結構變異區(qū)與黃病毒不一致，在與融合環(huán)相鄰的E環(huán)發(fā)生了變化，而融合環(huán)是介導病毒進入和傳染性的區(qū)域。在ZIKV E蛋白殘基天冬酰胺154(ASN154)糖基化位點周圍的環(huán)中插入5個氨基酸殘基，改變了ZIKV E蛋白相對于登革熱病毒(dengue virus，DENV)和其他黃病毒的碳水化合物密度和構象[8-9]。Routhu等[10]和Carbaugh等[11]研究發(fā)現(xiàn)ZIKV E蛋白的N聯(lián)糖基化介導了感染和發(fā)病機制，并提示聚糖可通過細胞表面凝集素增強其感染性；缺乏多糖的ZIKV在小鼠模型中導致死亡的能力高度減弱，在神經(jīng)侵襲方面也嚴重受損，間接證明了E蛋白的N聯(lián)糖基化是ZIKV毒力和神經(jīng)入侵的決定因素[12]。

雖然NS1不是病毒顆粒的組成部分，但其在病毒RNA復制以及宿主免疫識別和逃避中發(fā)揮著重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)在ZIKV中，NS1糖基化位點的消融可使病毒的神經(jīng)侵襲性和神經(jīng)毒性減弱[6]。Li 等[13]研究表明蛋白E + NS1以強大的中和抗體效價誘導了殺菌免疫力。NS5蛋白是黃病毒屬中最大、最保守的蛋白，參與病毒RNA復制并抑制宿主先天免疫的功能。 Ng等[14]研究發(fā)現(xiàn)ZIKV NS5形成超分子核小體，該核小體可調(diào)節(jié)神經(jīng)元細胞中的宿主免疫和促炎反應。筆者推測ZIKV的特殊結構可能是引起GBS發(fā)病的潛在因素，也是未來研究ZIKV疫苗和ZIKV-GBS相關治療藥物的重要方向。

2 ZIKV-GBS的特征

2.1 臨床表現(xiàn)和特征 關于ZIKV-GBS的研究報道較多。在現(xiàn)有的報道中，GBS發(fā)病率在男性中較高，且發(fā)病年齡多為30～50歲。四肢無力、反射減退或消失、感覺異常是其最常見的臨床表現(xiàn)，并通常伴有面神經(jīng)麻痹，甚至出現(xiàn)自主神經(jīng)功能障礙[15-20]。與經(jīng)典型GBS相比，ZIKVGBS在病毒前驅癥狀后迅速出現(xiàn)神經(jīng)癥狀，幾乎所有ZIKV-GBS患者在GBS發(fā)病前5 ~ 10 d均有病毒感染史，這與之前公認的典型GBS臨床表現(xiàn)有所不同[15-16]。且ZIKV-GBS的神經(jīng)癥狀進展更為迅速，腦神經(jīng)受累的頻率和有創(chuàng)機械通氣的需求更高[16-17]。雖然ZIKV-GBS的臨床表現(xiàn)大多遵循GBS的經(jīng)典表現(xiàn)，但部分表現(xiàn)與傳統(tǒng)GBS差異有統(tǒng)計學意義。如Parra等[20]報道了4例Miller-Fisher綜合征，這是一種以共濟失調(diào)、眼肌麻痹和反射障礙為特征的GBS變體。Anaya等[21]報道了急性運動感覺性軸索神經(jīng)病和GBS的咽-頸-臂變異病例。最近，Walteros等[22]通過前瞻性隊列研究分析了哥倫比亞ZIKV-GBS患者的長期功能和神經(jīng)系統(tǒng)結局，發(fā)現(xiàn)與ZIKV無關的GBS患者相比，ZIKV-GBS患者患病1年后殘疾率和抑郁率更高。

2.2 實驗室特征 Mu?oz等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在確診的ZIKV-GBS病例中，超過80%的患者出現(xiàn)腦脊液蛋白-細胞分離現(xiàn)象。Cao-Lormeau等[16]進行了病例對照研究，42例GBS患者中98%有抗ZIKV IgM或IgG，并且全部具有針對ZIKV的中和抗體，而對照組中有中和抗體的患者僅占55.7%，93% GBS患者有ZIKV IgM，表明最近發(fā)生了ZIKV感 染。

2.3 神經(jīng)電生理特征 關于ZIKV-GBS的神經(jīng)生理學研究，目前結論不一，脫髓鞘型(acute inflammatory demyelinating polyneuropathies，AIDP)和 軸 突 損 傷 型(acute motor axonal neuropathy，AMAN)發(fā)生的相對頻率仍存在爭議。有學者在法屬波利尼西亞的ZIKV流行期間，對GBS發(fā)作第1周的37例患者進行了神經(jīng)傳導研究，所有病例均表現(xiàn)出與AMAN亞型一致的神經(jīng)生理學變化[16]。Arias等[18]的研究也是類似的情況。然而，Parra等[20]的神經(jīng)傳導研究中哥倫比亞幾乎80%GBS患者表現(xiàn)出AIDP亞型的特征。同樣的，Da Silva等[23]和Anaya等[21]也得出了上述結果。Uncini等[17]對已發(fā)表的電生理學數(shù)據(jù)進行綜合分析，發(fā)現(xiàn)在ZIKV-GBS患者中AIDP是最常見的電生理亞型，并明顯累及周圍神經(jīng)的遠端。

3 發(fā)病機制研究

盡管對ZIKV的研究時間相對較短，但關于ZIKV-GBS致病機制等方面的動物模型研究頗多。 Cumberworth等[24]培養(yǎng)野生型和Ⅰ型干擾素(interferon-1，IFN-1)基因敲除小鼠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘細胞以檢測ZIKV感染神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的趨向性，通過髓鞘細胞中ZIKV感染細胞的數(shù)量來系統(tǒng)定量，發(fā)現(xiàn)在沒有IFN-1反應的情況下，ZIKV的感染性明顯增強，并證明了中樞神經(jīng)系統(tǒng)軸突和髓鞘以及少突膠質(zhì)細胞更容易受到損傷；但周圍神經(jīng)系統(tǒng)(peripheral nervous system，PNS)的感染率通常非常低，因此研究者認為ZIKV-GBS不太可能是PNS病毒直接感染的結果。隨后，Volpi等[25]為了測試ZIKV是否有效地感染了髓鞘干細胞，建立了干擾素α/β受體敲除小鼠動物模型，發(fā)現(xiàn)從干擾素α/β受體敲除小鼠獲得的髓鞘背根神經(jīng)節(jié)外植體被ZIKV有效感染，并且病毒復制主要存在于外周神經(jīng)元和髓鞘施萬細胞之中，從而導致髓鞘破壞、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激和細胞死亡。與 Cumberworth等[24]結果相反，Volpi等[25]表明PNS確實是ZIKV感染、復制和細胞病變的潛在部位。因此，也支持了ZIKV直接感染PNS的神經(jīng)細胞而致ZIKV-GBS的假設。為了進一步了解ZIKV-GBS的發(fā)病過程，Morrey等[26]通過干擾素α/β受體基因敲除小鼠感染ZIKV引起暫時性急性弛緩性麻痹的模型，發(fā)現(xiàn)在小鼠癱瘓時突觸被回縮，幾天后癥狀減輕時，突觸與運動神經(jīng)元重新連接。此外，肌電圖結果還表明在ZIKV誘導的急性弛緩性癱瘓模型中發(fā)生了近端神經(jīng)病變。因此，可逆性突觸回縮可能是導致ZIKV-GBS急性弛緩性麻痹的一個輔助因素，上述研究也表明，干擾素系統(tǒng)在控制ZIKV發(fā)病機制中起著至關重要的作用。

4 分子機制研究

4.1 分子模擬學說 分子模擬被認為是感染性因子促進自身免疫發(fā)展的核心機制[27]。ZIKV-GBS是一種自身免疫性周圍神經(jīng)病，有學者認為抗ZIKV抗體與未知的周圍神經(jīng)系統(tǒng)抗原具有交叉反應活性，可通過分子模擬機制來誘導損傷，這是GBS的一個很常見的致病機制，主要由空腸彎曲桿菌感染觸發(fā)的抗神經(jīng)節(jié)苷脂所介導，其表型表現(xiàn)為急性運動軸索型神經(jīng)病[28]。Mu?oz等[8]推測ZIKV-GBS致病機制可能是抗ZIKV IgG抗體附著于周圍神經(jīng)中的抗原(即交叉反應性)，從而激活補體系統(tǒng)并觸發(fā)由巨噬細胞驅動的局部炎癥。由此看來，分子模擬機制似乎是解釋ZIKV與自身免疫之間關系的合理機制[29]。然而，AIDP作為ZIKVGBS中最常見的亞型，其主要靶抗原尚不清楚，因此分子模擬機制還有待進一步證實。

4.2 抗體依賴增強 抗體依賴增強是一種涉及感染性IgG抗體免疫復合物的現(xiàn)象，其介導了多數(shù)微生物和脊椎動物的疾病的惡化[30]。有研究發(fā)現(xiàn)，ZIKV與其他黃病毒(如DENV)感染一樣，可通過抗體依賴的感染增強在ZIKV感染過程中促進疾病增強[31-32]；Dejnirattisai等[31]發(fā)現(xiàn)黃病毒和ZIKV感染可誘導交叉反應性抗體反應，進而識別兩個顯性免疫表位prM蛋白和E蛋白的融合環(huán)表位，這些抗體不僅中和能力差，而且還可以通過Fcγ受體介導的髓系細胞感染促進病毒復制進而導致疾病嚴重程度增加。此外，E蛋白中黃病毒交叉反應表位的DENV特異性單克隆抗體或人血漿中低水平的DENV特異性抗體能夠使ZIKV通過ADE體外感染非允許細胞，導致嚴重的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥。Stettler等[32]也在體外證明了人類針對ZIKV E蛋白Ⅰ/Ⅱ區(qū)域表位的交叉反應異源抗體增強了ZIKV和DENV的感染。

4.3 免疫介導的周圍神經(jīng)損傷假說 GBS是最常見的獲得性免疫介導的神經(jīng)疾病之一，細胞免疫反應是GBS病理生理機制的基礎[33]。Mu?oz等[8]研究發(fā)現(xiàn)在ZIKV-GBS(特別是AIDP亞型)中，受影響的神經(jīng)可能出現(xiàn)由補體和巨噬細胞激活誘導的細胞介導的炎癥和節(jié)段性脫髓鞘；并提出抗原呈遞細胞將Ⅱ類主要組織相容性復合體分子上的ZIKV衍生肽呈遞給幼稚CD4+T淋巴細胞，驅動這些細胞的活化和炎癥，細胞因子和炎癥細胞被吸引至周圍神經(jīng)系統(tǒng)，進而介導周圍神經(jīng)損傷。同樣，體液免疫因子(補體)在GBS發(fā)病中亦占有重要地位。Koma等[34]對ZIKV的E蛋白進行了分析，結果表明ZIKV的E蛋白與補體成分C1q具有相似的生物學特性；并且在感染ZIKV的小鼠和猴子血清中檢測到了C1q特異性抗體。C1q不僅參與免疫，還參與突觸組織和各種自身免疫性疾病，因此C1q結合蛋白可能是與ZIKV E蛋白相互作用的宿主蛋白和(或)通過交叉反應產(chǎn)生的抗E抗體的潛在靶標，模擬C1q的ZIKV E蛋白可能在宿主體內(nèi)誘導針對C1q的自身免疫應答，這種潛在的免疫反應可能與ZIKV-GBS的發(fā)病機制有關。

4.4 ZIKV感染神經(jīng)細胞激活自身免疫參與GBS發(fā)病 雖然GBS的發(fā)病過程尚不明確，但其發(fā)展與感染后周圍神經(jīng)中針對神經(jīng)節(jié)苷脂的自身免疫反應高度相關。神經(jīng)節(jié)苷脂是發(fā)現(xiàn)于神經(jīng)細胞膜的唾液酸鞘糖脂，參與不同的神經(jīng)元功能。由于在GBS患者中檢測出高濃度的抗神經(jīng)節(jié)苷脂抗體，Goodfellow和Willison[35]認為這些抗體是導致補體介導的神經(jīng)元軸突損傷和脫髓鞘的重要病理原因。Anaya等[36]則認為其潛在的機制是通過宿主細胞和組織上天然存在的糖脂與傳染原表面分子之間的分子模擬來實現(xiàn)的。然而，有研究者認為ZIKV-GBS不能僅歸因于分子模擬機制，其研究觀察到，與未患GBS的ZIKV感染患者相比，患有GBS的ZIKV感染患者表現(xiàn)出更高水平的抗神經(jīng)節(jié)苷脂抗體；并且在這些患者中，IgM和IgG抗自身抗體都以廣泛的神經(jīng)節(jié)苷脂為靶標[37]。由于ZIKV感染含有膜神經(jīng)節(jié)苷脂的神經(jīng)元，這些感染細胞的抗原提呈可能觸發(fā)觀察到的自身免疫抗神經(jīng)節(jié)苷脂抗體，提示ZIKV感染誘導的自身抗體是導致GBS發(fā)生的原因之一，雖然仍不清楚具體的發(fā)病過程，但根據(jù)ZIKV-GBS的感染情況，ZIKV對PNS中的施萬細胞或軸突結構的直接致病作用是可能存在的[16-17,19]。同時在成年患者的腦脊液標本中檢測到ZIKV-RNA，也提示了ZIKV具有神經(jīng)侵襲性。此外，Oh等[38]也證明了ZIKV可以直接感染周圍神經(jīng)元并誘導細胞死亡。上述研究結果表明，ZIKV感染神經(jīng)細胞可引起細胞病變，激活自身免疫參與GBS發(fā)病。

5 結語

隨著ZIKV在全球范圍內(nèi)的大暴發(fā)以及ZIKV引起的嚴重神經(jīng)系統(tǒng)疾病，ZIKV-GBS已成為學者們研究的熱點問題。目前，臨床上對ZIKVGBS的治療手段主要集中在免疫調(diào)節(jié)方面，雖然總體治療效果較好，但也有部分患者因治療無效而遺留持久的神經(jīng)功能障礙，嚴重影響其生活質(zhì)量，甚至喪失生命。因此，認識和研究ZIKV-GBS發(fā)病機制的迫切需求也從未中斷。綜上所述，分子模擬學說、抗體依賴性增強機制、免疫介導、ZIKV感染誘導、宿主與病毒相互作用等方面直接或間接地闡明了GBS的發(fā)生、發(fā)展過程，為GBS的治療及干預提供了新的思路。現(xiàn)階段，對ZIKV-GBS發(fā)病過程的認識還很有限，ZIKVGBS的致病機制研究仍是目前工作的重點，尋求多中心、多領域的合作是闡明ZIKV-GBS復雜性機制的方向。