黃病毒入侵中樞神經(jīng)系統(tǒng)的分子機(jī)制研究進(jìn)展

陳浩威，崔旻

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院/農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430070

黃病毒作為危害嚴(yán)重的人畜共患病病原，包括70多種病毒，由節(jié)肢動(dòng)物傳播(主要是蚊子和蜱蟲)，每年在全球約造成3億人感染，威脅數(shù)百萬人的健康，隨著氣候變化和全球交流的增加，黃病毒的傳播在全球呈現(xiàn)擴(kuò)大蔓延趨勢，目前對于黃病毒引起的神經(jīng)系統(tǒng)疾病并無特效藥物和針對性的治療方法[1-2]。主要流行的嗜神經(jīng)黃病毒包括流行性乙型腦炎病毒(又稱日本乙型腦炎，Japanese encephalitis virus,JEV)、寨卡病毒(zika virus,ZIKV)、西尼羅病毒(west nile virus,WNV)、登革病毒(dengue virus,DENV)、黃熱病病毒(yellow fever virus,YFV)和蜱傳腦炎病毒(tick-borne encephalitis virus,TBEV)。大多數(shù)感染者不出現(xiàn)在臨床癥狀或僅出現(xiàn)自限性發(fā)熱疾病，約有1%的嚴(yán)重病例會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)癥狀。一旦出現(xiàn)神經(jīng)癥狀，致死率高達(dá)10%～30%，預(yù)后有30%～50%的幸存者伴隨永久性的神經(jīng)系統(tǒng)的后遺癥[3]。

病毒通過蚊蟲傳播后首先感染角質(zhì)形成細(xì)胞、朗格漢斯細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、肥大細(xì)胞和單核細(xì)胞，隨后在局部引流淋巴結(jié)大量增殖，最終遷移進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS),病毒在CNS復(fù)制可以造成神經(jīng)元丟失、膠質(zhì)增生、以及血管周圍和腦實(shí)質(zhì)的免疫細(xì)胞浸潤等典型的病毒性腦炎現(xiàn)象。大部分黃病毒可以感染腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞(brain microvessel endothelial cells,BMEC),但不能直接誘導(dǎo)緊密連接蛋白(tight junction protein,TJP)的改變，增加血腦屏障(blood brain barrier，BBB)的通透性。BBB通透性的改變發(fā)生在病毒進(jìn)入CNS之后，病毒在神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞中復(fù)制觸發(fā)的炎癥反應(yīng)是BBB破壞的主要誘因。本文主要針對神經(jīng)嗜性的黃病毒進(jìn)入CNS的途徑和破壞BBB的方式進(jìn)行討論和總結(jié)，以便更好地了解黃病毒的致病機(jī)制，為更有效地防范黃病毒提供參考依據(jù)。

1 血腦屏障的結(jié)構(gòu)及生理功能

BBB是循環(huán)系統(tǒng)和CNS之間的物理屏障，主要由內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和基底膜構(gòu)成。中樞神經(jīng)系統(tǒng)脈管內(nèi)襯的BMEC通過TJP連接，BMEC位于大多數(shù)哺乳動(dòng)物和其他生物體的CNS的大腦和脊髓的毛細(xì)血管中，是血腦物質(zhì)交換的最大界面。周細(xì)胞投射出的手指狀末足包裹毛細(xì)管壁，可以調(diào)節(jié)毛細(xì)管直徑和腦血流量。此外，周細(xì)胞具有吞噬功能，有助于去除有毒代謝產(chǎn)物。星形膠質(zhì)細(xì)胞是CNS的主要神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞類型，其末端形成偽足投射在毛細(xì)血管內(nèi)壁(約占腦毛細(xì)血管表面積的99%)，參與不同的生理和生化任務(wù)：神經(jīng)實(shí)質(zhì)的區(qū)室化、維持細(xì)胞外空間的離子穩(wěn)態(tài)、pH調(diào)節(jié)、通過向神經(jīng)元提供能量底物來攝取和加工神經(jīng)遞質(zhì)、從神經(jīng)元到脈管系統(tǒng)的信號介導(dǎo)。星形膠質(zhì)細(xì)胞參與神經(jīng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，在CNS炎癥中發(fā)揮重要作用?；啄な且粚蛹?xì)胞外基質(zhì)，包裹著毛細(xì)血管，進(jìn)一步穩(wěn)定BBB[4-7]。BBB主要的生理功能包括：(1)維持離子穩(wěn)態(tài)和大腦營養(yǎng)的供給；(2)調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的水平，減少外周神經(jīng)遞質(zhì)的“串?dāng)_”；(3)限制血漿大分子物質(zhì)通過細(xì)胞旁路或擴(kuò)散途徑進(jìn)入CNS；(4)限制細(xì)菌、病毒和其他病原體的進(jìn)入，保護(hù)CNS免受病原菌的侵襲。BBB維持的微環(huán)境穩(wěn)態(tài)是CNS發(fā)揮功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

2 黃病毒進(jìn)入CNS的方式

黃病毒進(jìn)入CNS有多種途徑，其中包括：(1)血液中游離的病毒粒子直接感染BMEC后在基底側(cè)釋放，入侵CNS；(2)以特洛伊木馬途徑方式，由病毒感染的免疫細(xì)胞攜帶經(jīng)細(xì)胞旁路或感染BMEC后進(jìn)入CNS；(3)病毒感染外周神經(jīng)系統(tǒng)(peripheral nervous system,PNS)，通過軸突轉(zhuǎn)運(yùn)分別將病毒輸送到脊髓和大腦；(4)病毒經(jīng)血液轉(zhuǎn)運(yùn)到腦脊液(cerebral spinal fluid,CSF)，進(jìn)而感染CNS細(xì)胞[8-9]。病毒突破BBB進(jìn)入CNS后，在神經(jīng)細(xì)胞中大量復(fù)制導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和BBB的破壞，造成嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病 (圖1)[10]。其中,黃病毒經(jīng)過CSF感染CNS途徑的前提是病毒以前3種方式突破血腦脊屏障，因此，下文著重介紹前3種病毒進(jìn)入CNS的方式。

圖1 黃病毒進(jìn)入CNS途徑

2.1 病毒感染BMEC直接進(jìn)入CNS

黃病毒主要通過蚊蟲叮咬皮膚表皮，感染角質(zhì)形成細(xì)胞、朗格漢斯細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等，在皮膚組織建立初級感染位點(diǎn)[11]。樹突狀細(xì)胞是黃病毒常見的初始靶標(biāo)，被感染的樹突狀細(xì)胞遷移到淋巴樣器官，在此病毒大量復(fù)制后進(jìn)一步傳播到其他系統(tǒng)。JEV、WNV、ZIKV可以在BMEC中建立感染，并不是所有黃病毒都可以感染BMEC[12-13]， YFV雖然可以有效地感染內(nèi)皮細(xì)胞，但是對BMEC的感染并沒有確切的報(bào)道[14]。TBEV作為非蚊媒傳播的黃病毒也被證實(shí)可以有效地感染原代人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞(human brain microvascular endothelial cells,HBMEC)[15]。

JEV、WNV、ZIKV和TBEV在單獨(dú)感染BMEC時(shí)，不會(huì)引起細(xì)胞的病理學(xué)變化[6,8,15]。在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)ZIKV在HBMEC中連續(xù)復(fù)制9 d，不產(chǎn)生細(xì)胞病變效應(yīng)(cytopathic effect,CPE)[6]。在不同的BBB實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭凶C實(shí)了黃病毒感染BMEC后，感染性病毒顆粒由基底膜外側(cè)釋放進(jìn)入CNS，因此血源性途徑是黃病毒進(jìn)入CNS最主要的方式[6,15]。有研究表明WNV單獨(dú)感染BMEC后，雖然觀察到Claudin-1的mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平的下降，但BBB的通透性并沒有增強(qiáng)[16]。幾乎所有能夠感染BMEC的黃病毒，單獨(dú)感染均沒有觀察到單層BBB模型通透性的改變[6-7,13,17]。這些研究提示，黃病毒可以在BMEC中復(fù)制，釋放病毒導(dǎo)致CNS的感染，但病毒復(fù)制本身并不是導(dǎo)致BBB破壞的主要原因。

2.2 病毒通過特洛伊木馬途徑進(jìn)入CNS

黃病毒感染BMEC后，一般不會(huì)出現(xiàn)CPE，但可以激活BMEC，顯著增加黏附分子和趨化因子的表達(dá)和分泌。有文獻(xiàn)報(bào)道在單獨(dú)感染狀態(tài)下，BMEC表達(dá)的趨化因子和黏附分子足以招募循環(huán)的白細(xì)胞至內(nèi)皮細(xì)胞并促進(jìn)白細(xì)胞向腦實(shí)質(zhì)的浸潤[18-19]。

WNV在感染后可以觀察到血管細(xì)胞黏附分子(vascular cell adhesion protein 1,VCAM-1)和E-選擇素與WNV的復(fù)制動(dòng)力學(xué)曲線保持一致的增加趨勢。UV-WNV不會(huì)引起細(xì)胞黏附分子表達(dá)的增加，表明病毒復(fù)制是刺激黏附分子增加的主要原因[16]。WNV在感染原代神經(jīng)元后可以誘導(dǎo)分泌型骨橋蛋白(osteopontin,OPN)的表達(dá)，OPN可以募集白細(xì)胞，通過依賴和非依賴的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列結(jié)合位于細(xì)胞表面的多種受體促進(jìn)細(xì)胞黏附[20-22]。同樣，活病毒而非熱滅活或紫外線滅活的JEV處理BMEC后細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)及趨化因子CXCL1和RANTES的表達(dá)顯著增加。用ICAM-1中和抗體預(yù)處理后，減少與中性粒細(xì)胞和PBMC與BMEC的黏附[23]。病毒感染后主要通過激活ERK/NF-κB、CREB和ERK/cPLA2/NF-κB、CREB途徑誘導(dǎo)ICAM-1、CXCL1和RANTES等分子的表達(dá)，其中ERK是關(guān)鍵激酶[24]。另外，雖然WNV感染內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)上調(diào)表達(dá)CXCL12，但CXCL12的表達(dá)限制在基底膜外側(cè)內(nèi)皮表面，會(huì)阻礙T細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入CNS[25]。ZIKV的PRVABC59株、MR766株和PE243株均能感染HBMEC，誘導(dǎo)IL-6和RANTES的產(chǎn)生，有助于炎癥細(xì)胞的募集和活化[26]。ZIKV感染HBMEC后，晚期糖基化末端受體(receptor for advanced glycation end products,RAGE)的表達(dá)量上調(diào)。RAGE屬于多配體受體,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的RAGE配體有糖基化終產(chǎn)物、高遷移率族蛋白-1 (high mobility group box-1，HMGB1)、S100和鈣粒蛋白。RAGE主要參與炎癥反應(yīng)、腫瘤生長、細(xì)胞遷移及神經(jīng)元分化等多種生理和病理過程[27]。ZIKV感染也會(huì)誘導(dǎo)神經(jīng)元sOPN的表達(dá)增加[28]。

一些病毒可以感染外周免疫系統(tǒng)的白細(xì)胞，白細(xì)胞可以攜帶病毒進(jìn)入CNS，這種途徑常被稱為特洛伊木馬途徑[29]。在病毒感染激活HBMEC之后，募集白細(xì)胞至HBMEC表面，被感染的白細(xì)胞不僅可以通過細(xì)胞旁路進(jìn)入CNS，而且一些細(xì)胞釋放的蛋白酶類也可以破壞BBB的完整性。JEV感染可以激活肥大細(xì)胞，導(dǎo)致其釋放與脫顆粒相關(guān)的糜蛋白酶，該酶可以直接切割ZO-1、ZO-2、Claudin-5和Occludin上的特定位點(diǎn)[30-32]，或活化其他蛋白酶如MMP2和MMP9[31]，增強(qiáng)JEV誘導(dǎo)的TJP的裂解和BBB的破壞，抑制糜蛋白酶可逆轉(zhuǎn)BBB泄漏，降低感染期間的腦部病毒載量和減輕神經(jīng)功能障礙[33]。 JEV或登革病毒(DENV)感染的情況下，肥大細(xì)胞感染后會(huì)在周圍組織中引起明顯的血管滲漏和水腫加速病毒的清除[34]。ZIKV可以有效感染人急性單核細(xì)胞白血病細(xì)胞(MonoMac-1,MM-1)。MM-1感染后趨化因子受體CCR7表達(dá)增加，利用趨化實(shí)驗(yàn)可以觀察到MM-1對CCL-19的反應(yīng)增強(qiáng)。但對于單層BBB模型只有在LPS刺激和ZIKV感染同時(shí)存在的情況下，MM-1遷移才會(huì)增強(qiáng)，表明MM-1對于BBB的遷移依賴于炎癥的存在。在ZIKV感染MM-1后引起HMGB1釋放到細(xì)胞外增加其在微環(huán)境中的積累。ZIKV感染的MM-1與HBMEC共培養(yǎng)，可以觀察到TJP的表達(dá)改變，BBB的通透性增加[27]。WNV可以感染多形核中性粒細(xì)胞(polymorphonuclear neutrophil,PMN)，在WNV感染小鼠模型中，PMN占白細(xì)胞總數(shù)的75%。同時(shí)，在具有神經(jīng)癥狀的臨床病例中CSF中性粒細(xì)胞顯著增加。因此，攜帶WNV的PMN細(xì)胞可能在將病毒運(yùn)輸?shù)紺NS中起重要作用，從而促進(jìn)了WNV對神經(jīng)系統(tǒng)的侵襲，加重疾病的嚴(yán)重程度[20,22]。

2.3 病毒通過軸突轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入CNS

病毒也可以通過軸突運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入CNS[35]。嗅覺神經(jīng)和視神經(jīng)是黃病毒軸突轉(zhuǎn)運(yùn)的主要途徑。嗅覺神經(jīng)主要由嗅覺受體神經(jīng)元(olfactory receptor neuron,ORN)組成，連接鼻腔與CNS。病毒可以感染ORN沿軸突進(jìn)入CNS，此外ORN與CSF的連接通道是開放的，可以允許高達(dá)100 nm的粒子經(jīng)此途徑進(jìn)入CNS[36]。有報(bào)道稱，基孔肯雅病毒(chikungunya virus,CHIKV)、WNV、JEV等病毒粒子可以通過這條途徑進(jìn)入CNS。使用JEV強(qiáng)毒株對3周齡的仔豬進(jìn)行鼻內(nèi)接種，誘導(dǎo)了非化膿性腦炎，可觀察到小膠質(zhì)細(xì)胞結(jié)節(jié)，整個(gè)嗅道梨狀皮層形成血管袖套,在嗅球顆粒細(xì)胞層的神經(jīng)細(xì)胞中檢測到JEV抗原，從嗅球到CNS其余部分的傳播路徑目前尚不清楚[37]。

另外，通過結(jié)膜途徑也可以建立小鼠感染模型，小鼠感染后出現(xiàn)特征性臨床癥狀，在視網(wǎng)膜內(nèi)核層的雙極細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了JEV抗原信號，提示了病毒粒子進(jìn)入的可能路徑，沿神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的軸突纖維經(jīng)視神經(jīng)交叉至大腦中部，或沿一些視神經(jīng)纖維進(jìn)入腦干區(qū)域[38]。這些結(jié)果表明，在一定條件下黃病毒可能會(huì)在無載體的情況下，通過口、鼻、眼、黏膜表面感染動(dòng)物機(jī)體進(jìn)行傳播。這可能是今后在疫情防控中需要注意的問題[39-40]。

在小鼠和恒河猴的動(dòng)物模型中已經(jīng)確定WNV感染外周神經(jīng)后先沿著特定的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元在軸突順行和逆行方向傳播。在恒河猴模型中，超微結(jié)構(gòu)分析證實(shí)WNV可以感染小腦皮層浦肯野細(xì)胞和脊髓腹角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，但在大腦皮層、基底神經(jīng)節(jié)、丘腦、腦橋和延髓中并沒有檢測到病毒粒子[41]。在WNV引起的臨床癥狀中，急性弛緩性麻痹可以獨(dú)立于腦炎或腦膜炎發(fā)生，感染患者中神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病率在10%～50%，遠(yuǎn)高于病毒性腦炎的發(fā)病率[42]。病毒在PNS建立感染后，在軸突傳播過程中絕大部分在進(jìn)入CNS之前被免疫系統(tǒng)清除，不能進(jìn)入CNS導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

圣路易斯腦炎病毒、CHIKV、TBEV在實(shí)驗(yàn)條件下感染模型動(dòng)物，也可以觀察到以軸突傳播的方式引起神經(jīng)退行性疾病，但相關(guān)途徑?jīng)]有臨床報(bào)道支持[43]。

3 血腦屏障的破壞

通常由病毒復(fù)制或神經(jīng)炎癥引起的內(nèi)皮細(xì)胞通透性增加導(dǎo)致的BBB破壞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染的標(biāo)志[44]。Morrey等[45]認(rèn)為BBB的通透性增加是黃病毒感染導(dǎo)致的致死性病例的主要誘因?，F(xiàn)有的研究表明黃病毒感染內(nèi)皮細(xì)胞不足以破壞BBB，BBB通透性的改變發(fā)生在病毒進(jìn)入CNS后或是病毒在外周感染引起的炎性因子作用于內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞導(dǎo)致的。

JEV、ZIKV和WNV不僅可以感染內(nèi)皮細(xì)胞，而且可以感染組成BBB的其他細(xì)胞以及CNS的固有細(xì)胞如周細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元。這些細(xì)胞被激活后釋放大量的炎性因子和抑炎因子，如IL-6、TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-10、IL-4、MMP2/3/9等，作用于緊密連接或基底膜導(dǎo)致BBB的通透性增加[44,46-47]。通常病毒首先激活小膠質(zhì)細(xì)胞，然后炎癥信號被星形膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)一步放大，星形膠質(zhì)細(xì)胞作為CNS數(shù)量最多的支持細(xì)胞，是炎性因子的主要來源[45]。

在體外實(shí)驗(yàn)中利用黃病毒感染周細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞或神經(jīng)元，收集細(xì)胞培養(yǎng)上清來處理體外單層BBB模型，也可以發(fā)現(xiàn)Claudin-5、Occludin和ZO-1的表達(dá)明顯降低或發(fā)生重排，BBB的通透性增加[45-46]。在使用感染動(dòng)物模型的腦組織勻漿上清處理BBB模型時(shí)也觀察到類似的變化(圖2)。

圖2 黃病毒破壞BBB的方式

3.1 基質(zhì)金屬蛋白酶對血腦屏障的作用

基質(zhì)金屬蛋白酶家族(matrix metalloproteinases,MMPs)是一個(gè)超過25個(gè)成員的蛋白酶超家族。在生長發(fā)育過程中，MMP可以促進(jìn)神經(jīng)元生長，成年人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，大多數(shù)MMP的表達(dá)水平較低。黃病毒感染CNS后，在CSF中可以檢測到MMP1/2/3/9的表達(dá)增加[48-50]。MMP來源于浸潤的白細(xì)胞(淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)和CNS的細(xì)胞(膠質(zhì)細(xì)胞是MMP的主要細(xì)胞來源)[48]。病毒感染誘導(dǎo)MMP表達(dá)的具體機(jī)制已有文獻(xiàn)報(bào)道：JEV刺激RBA-1通過p42/p44 MAPK、p38 MAPK和JNK1/2介導(dǎo)NF-κB活化，誘導(dǎo)MMP9表達(dá)；JEV可以通過ROS/c-Src/PDGFR/PI3K/Akt/MAPKs依賴的AP-1途徑在大鼠腦星形膠質(zhì)細(xì)胞中誘導(dǎo)MMP9表達(dá)，MMP9基因在不同細(xì)胞類型中的表達(dá)受不同MAPK的調(diào)控[51-52]。MMPs對細(xì)胞外基質(zhì)的重塑功能已經(jīng)有較為經(jīng)典的解釋[53]。MMPs破壞了圍繞脈管系統(tǒng)的基底膜，并導(dǎo)致BBB受損。MMPs在溶解基底膜之外還可以作用于BMEC減少ZO-1、Occludin、Claudin-5的表達(dá)從而進(jìn)一步增加BBB的通透性[54]，被激活的白細(xì)胞也可以表達(dá)MMPs，促進(jìn)其進(jìn)入CNS。CNS中的MMPs可能還具有一定的神經(jīng)毒性，Vos等[55]發(fā)現(xiàn)MMP1在體外對脊髓神經(jīng)元具有毒性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)MMP2表達(dá)升高，可以導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。與野生型小鼠相比，MMP9敲除小鼠對感染的抵抗力更高，在外周循環(huán)系統(tǒng)中表現(xiàn)出相同的病毒血癥和相似水平的炎癥細(xì)胞因子，但是MMP9敲除小鼠的腦組織呈現(xiàn)較低的病毒載量，BBB通透性更低，以及白細(xì)胞浸潤程度和CNS炎性因子水平的降低[56]。

3.2 干擾素對血腦屏障的作用

3種類型的干擾素均可影響黃病毒進(jìn)入CNS的過程。研究表明，Ⅰ型干擾素信號在被激活后，可以通過免疫調(diào)節(jié)限制病毒的復(fù)制及傳播，或者直接作用于內(nèi)皮細(xì)胞增強(qiáng)BBB的屏障功能；Ⅲ型干擾素增強(qiáng)BBB屏障功能也依賴于Ⅰ型干擾素信號。在WNV的存在下，Ⅰ型干擾素通過作用于GTPases Rac1和RhoA直接調(diào)節(jié)TJP的形成，而且還可以通過抑制TNF-α和IL-1β間接降低內(nèi)皮細(xì)胞通透性[57]。在動(dòng)物模型中，WNV外周接種或顱內(nèi)接種后，Ⅰ型干擾素信號傳導(dǎo)的減弱導(dǎo)致BBB通透性增強(qiáng)，并伴有相關(guān)的TJP破壞。TBEV感染小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞通過上調(diào)Ⅰ型干擾素引發(fā)了快速的干擾素效應(yīng)基因反應(yīng)，從而限制了病毒的復(fù)制和傳播[58]。

在體外BBB模型中，IFN-γ或IL-17A可以在30～60 min內(nèi)打開BBB[59]。IFN-γ促進(jìn)Rho激酶活性，誘導(dǎo)BMEC中肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架收縮，牽拉ZO-1使相鄰內(nèi)皮細(xì)胞膜之間空隙增大，從而導(dǎo)致血管連接紊亂和細(xì)胞分離。ROCK激活肌球蛋白輕鏈(myosin light chain,MLC)的磷酸化以及隨后的MLC磷酸酶的失活誘導(dǎo)細(xì)胞骨架收縮[60]。尚不清楚在IFN-γ啟動(dòng)條件下ROCK使MLC磷酸化直接發(fā)揮作用還是使MLC磷酸酶失活間接發(fā)揮作用[61]。IFN-γ也可以通過影響周細(xì)胞的狀態(tài)間接破壞BBB，IFN-γ通過增強(qiáng)血小板衍生生長因子(PDGF-BB)激動(dòng)劑誘導(dǎo)的受體的降解，降低周細(xì)胞依賴PDGF-BB的增殖以及降低周細(xì)胞中的細(xì)胞代謝率。中和IFN-γ可以減弱病毒感染期間BBB的滲透性的增加[62]。

大量研究表明IFN-λ可以限制病毒的感染，但其抑制機(jī)制仍不明確[63-64]。研究顯示IFN-λ處理并不影響WNV在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制和活性，且IFNLR1-/-小鼠對WNV感染產(chǎn)生正常的適應(yīng)性免疫應(yīng)答。在WNV感染情況下，IFNLR1-/-小鼠BBB通透性增加。用聚乙二醇化的IFN-λ2處理小鼠可降低BBB通透性，減少腦中的WNV載量，提高感染的小鼠的存活率。BBB的體外模型表明，IFN-λ增強(qiáng)BMEC的屏障功能，WNV感染后IFN-λ生物學(xué)功能需要IFN-α/β信號傳導(dǎo)，而不是通過由模式識(shí)別受體信號傳導(dǎo)。循環(huán)的IFN-λ結(jié)合BMEC上的受體，通過非依賴STAT1的方式，增強(qiáng)BBB屏障功能限制病毒對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的侵襲[65-66]。在YFV感染中可以同樣證實(shí)IFN-λ的信號傳導(dǎo)在維持BBB的完整性和預(yù)防病毒腦部侵襲中發(fā)揮關(guān)鍵作用[67]。與WNV感染不同的是，在YFV-17D感染期間，Ⅲ型IFN信號傳導(dǎo)會(huì)影響外周血淋巴細(xì)胞亞群的比例，IFN-λ信號傳導(dǎo)的受損會(huì)抑制T細(xì)胞活化。同樣肯定的是Ⅰ型干擾素信號通路在IFN-γ作用過程中發(fā)揮重要作用。來自WT、IFNLR-/-和IFNα/βR-/-小鼠在感染后BBB對埃文斯藍(lán)的滲透性沒有發(fā)生顯著改變，但I(xiàn)FNα/βR-/-、IFNLR-/-雙缺失小鼠BBB滲透性則顯著增加[68]。IFN-λ激活p38-MAK導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白的重排和細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，進(jìn)而介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞通透性升高，F(xiàn)/G-actin的比例變化可能在其中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用[69]。

3.3 其他因素

在黃病毒所致的神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，不同的細(xì)胞因子在BBB的破壞過程中發(fā)揮了不同作用。JEV感染可以刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞大量表達(dá)IP-10，IP-10通過激活星形膠質(zhì)細(xì)胞CXCR3-JNK-c-Jun 信號通路并介導(dǎo)TNF-α上調(diào)表達(dá)。因此，IP-10間接通過TNF-α影響了BMEC中TJP的表達(dá)和細(xì)胞內(nèi)分布，并導(dǎo)致JEV感染期間BBB損傷[70]。使用IL-17A刺激bEnd.3細(xì)胞可以增加IL-17A受體、Occludin和Claudin-5的表達(dá)，以及MMP-2/9表達(dá)增加[71]，在CNS炎癥期間，IL-17A也可以刺激CNS細(xì)胞生產(chǎn)促炎性細(xì)胞因子和趨化因子[72-73]。IL-6/SIL-6R復(fù)合物可以通過STAT-1α的磷酸化誘導(dǎo)ICAM-1和VCAM-1在內(nèi)皮細(xì)胞和HepG2細(xì)胞上調(diào)表達(dá)，但在星形膠質(zhì)瘤細(xì)胞和原代星形膠質(zhì)細(xì)胞中IL-6/sIL-6R不能激活STAT-1α，觀察不到ICAM-1和VCAM-1上調(diào)表達(dá)[74-75]。

關(guān)于TNF-α、IL-1β在內(nèi)的多種炎性細(xì)胞因子破壞BBB完整性的現(xiàn)象，已經(jīng)被大量試驗(yàn)和臨床病例證實(shí)，然而具體機(jī)制目前并沒有完全闡明[57,76-77]。

4 展 望

黃病毒引起的神經(jīng)系統(tǒng)疾病仍然是困擾人類健康的嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題，盡管學(xué)者們已經(jīng)對黃病毒致病機(jī)制行了廣泛研究，但也存在很多未解決的問題和研究的局限性。大多數(shù)關(guān)于黃病毒感染和BBB破壞對神經(jīng)侵襲和疾病作用的研究是在體外或在小鼠實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭羞M(jìn)行的。野生型成年小鼠通常能夠控制黃病毒的全身感染，不表現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，對于ZIKV和DENV侵襲CNS的研究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢H限于顱內(nèi)接種或在免疫缺陷和哺乳期小鼠中進(jìn)行。這不能真實(shí)反映在CNS損壞之前病毒與機(jī)體的相互作用。在自然狀態(tài)下大部分為無癥狀感染者(70%～80%)，雖然小鼠模型和體外模型可以模擬與人類相似的神經(jīng)病理狀況，但研究忽略了促進(jìn)神經(jīng)侵襲過程的機(jī)制的研究，即黃病毒在感染過程中如何由外周轉(zhuǎn)向神經(jīng)系統(tǒng)，將病毒最大限度地限制在外周并清除是研究黃病毒神經(jīng)侵襲過程的意義所在。一些研究將其歸因于不同毒株的神經(jīng)侵襲性潛能與個(gè)體免疫系統(tǒng)之間的差異，但現(xiàn)有的動(dòng)物模型不能體現(xiàn)這些差異性的存在，主要原因是嚙齒動(dòng)物模型和體外模型的單一性，在病毒血癥和CNS感染特征等方面不能替代宿主。

現(xiàn)在已經(jīng)有很多新的模型和技術(shù)運(yùn)用到黃病毒穿越BBB進(jìn)入CNS的研究中，體外BBB模型經(jīng)過2D內(nèi)皮細(xì)胞連接發(fā)展到3D腦微環(huán)境、動(dòng)態(tài)灌注模型、微流控模型以及BBB芯片模型等[78-80]?；谙到y(tǒng)生物學(xué)的方法，如RNA測序、蛋白質(zhì)組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和計(jì)算機(jī)建模等運(yùn)用到BBB研究中，BBB新的體外模型的結(jié)構(gòu)和功能方面都更加接近BBB的生理狀態(tài)，使我們可以更全面地了解病原體侵襲CNS的過程以及黃病毒感染的致病機(jī)制。