中国科学家《自然》子刊刊文:首证寨卡病毒能感染周围神经

澎湃新闻记者 贺梨萍

2017-08-01 17:43 来源:澎湃新闻

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各国科学家近年来围绕寨卡病毒致病机制、药物疫苗研发等展开了一系列研究。7月31日,国际期刊《自然•神经科学》(nature neuroscience)在线发表了中国科学院遗传与发育生育学研究所许执恒团队与合作者的研究文章。首次在动物模型中验证了,无论是经腹腔注射还是经动物胚胎脑部注射,寨卡病毒都能感染周围神经系统。
寨卡病毒(Zika Virus)发现于1947年,2015年在南美洲大面积爆发并在全球范围内扩散蔓延,自此引发世界关注。2016年2月,国家卫计委通报中国确诊首例输入性寨卡病毒感染病例,20天后确认人数上升至8例。截至目前,临床尚无可治疗预防寨卡病毒的药物及疫苗。
周围神经系统是指脑和脊髓以外的所有神经结构,由中枢神经系统发出、导向人体各组织器官的神经,以及受其调控的周围神经。周围神经担负与身体各部分的联络工作,起传入和传出信息的作用。此前已有报道指出,部分患者在感染寨卡病毒后并没有出现任何中枢神经异常症状,但出现了周围神经异常症状,而最早被分离出寨卡病毒的乌干达恒河猴的周围神经系统中也发现存在寨卡病毒。
许执恒在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访时表示,“我们的研究首次在动物模型中验证了寨卡病毒能直接感染周围神经系统,在此之前,大家仅仅都在猜测这两者的联系,就和以前猜测寨卡病毒是否直接导致小头畸形一样。”
小头畸形即胎儿在子宫内或婴儿期大脑发育异常、导致头部明显变小的一种罕见疾病。2015年3月至2016年3月的这一年里,巴西确诊了超过6000名新生婴儿患有小头畸形,发病率比往年高出20倍,而这一年恰逢巴西爆发寨卡疫情,而这些患病儿的母亲大多感染了寨卡病毒。
一年前,也就是2016年5月,《细胞•干细胞》杂志(Cell Stem Cell)在线发表了许执恒团队与军事医学科学院秦成峰团队合作的研究成果:寨卡病毒在小鼠体内感染神经前体细胞并导致小颅畸形。这也是科学家首次证实寨卡病毒是小头畸形元凶,并由中国科学家完成。
寨卡病毒直接感染周围神经
许执恒团队参与合作的这项最新研究表明:寨卡病毒能直接感染 I型干扰素受体缺陷的A129老鼠的周围神经系统,这种感染情况在非小头畸形老鼠模型和小头畸形老鼠模型中均出现。
动物模型的实验确认了寨卡病毒能直接感染周围神经系统之后,研究进一步通过人源细胞来进行体外细胞实验,以研究寨卡病毒对人源细胞的感染及细胞特异性分子病理学。
研究人员诱导人类多能干细胞(hPSCs)分化成人类神经嵴细胞(hNCCs),并进一步分化成人类周围神经细胞(hPNs),对神经嵴细胞、周围神经细胞进行接毒感染。结果显示,神经嵴细胞能被寨卡病毒快速感染,并降低细胞活力。
为从分子水平研究寨卡病毒对人类神经嵴细胞的影响,研究团队之一约翰霍普金斯大学的研究组引入了全基因组表达谱分析(转录组测序)法,揭示细胞在病毒感染情况下存在大量的差异表达基因。并通过和寨卡病毒感染的神经系统中的人类神经前体细胞(hNPCs)比较发现,在分子病理学角度,寨卡病毒感染人类神经嵴细胞和中枢神经系统的人类神经前体细胞两者之间存在区别。也就是说,寨卡病毒感染中枢神经和周围神经时在发病机制等方面或不相同。
研究者还通过逆转录实时定量PCR(qRT-PCR)、蛋白质免疫印迹法和免疫细胞化学分析法对细胞凋亡和表观遗传调控相关的基因进行针对性试验。结果显示,核转录因子c-Jun的表达和磷酸化水平仅在寨卡病毒感染的人类周围神经细胞中增强,暗示和c-Jun磷酸化相关的细胞凋亡是寨卡病毒感染的人类周围神经细胞死亡的可能途径之一。同样,发现组蛋白H3的表达和乙酰化仅在寨卡病毒感染的人类神经嵴细胞中下降,暗示组蛋白表达的调控异常和乙酰化或许和寨卡病毒感染的人类神经嵴细胞的死亡有关。
“一己之力”力量有限
谈到上述这项对寨卡病毒对周围神经系统影响的研究,许执恒提到,“耗时并不多,大概半年时间不到完成了。我们同时在做许多其他的研究,很多工作并不是为此单独展开,效率就比较高。”
许执恒团队主要完成的是论文中动物模型的体内实验部分。万事开头难,这部分实验一开始卡在了选取模型动物上面。“我们最早采用了正常的小鼠模型,结果发现感染数量非常少。摸索之后,我们和秦成峰团队最终选用了 I型干扰素受体缺陷的A129老鼠,后面基本就没有什么难度了。”许执恒提到,“这和临床现象也是吻合的,一般被寨卡病毒感染的患者通常是免疫能力较为低下的患者。”
值得一提的是,这项研究由许执恒团队和美国约翰霍普金斯医学院明囯莉和Gabsang Lee研究组、美国佛罗里达州立大学唐恒立研究组、美国埃默里大学医学院金鹏研究组等研究人员联合完成。许执恒表示,“跨领域合作才能更好地解决问题,我们有的是专注于神经学的,有的是病毒学领域的,靠一己之力很难完成所有的工作。”
通过本土联合或国际合作,中国科学家在寨卡病毒研究领域可谓硕果累累。就在7月26日,国际期刊《自然通讯》(Nature Communications)发表一项研究成果,复旦大学基础医学院陆路、姜世勃研究团队与复旦大学附属公共卫生临床中心和军事医学科学院微生物流行病研究所研究团队,合作设计的“多肽类病毒灭活剂”可有效杀灭寨卡病毒,阻止其感染孕鼠及其胎儿。
许执恒称,“有别于整个生物领域,在寨卡病毒研究方面,中国科学家一点都不落后,可以说是处于世界先列。”
除前述研究成果外,许执恒团队等人的研究文章还提到,未来,可以研究寨卡病毒是如何从腹腔或脑部转移至周围神经系统,而可能的路径包括血液循环、脑脊液循环和神经元传递。而周围神经系统感染寨卡病毒导致病变的机制也有待研究。
临床治疗仍是重中之重
寨卡病毒,是通过伊蚊传播的一种黄病毒。“寨卡”命名最初源于非洲乌干达南部一片丛林的名字,1947年,该病毒在乌干达寨卡丛林的恒河猴中发现。5年之后,人类首次从人群中——乌干达和坦桑尼亚人体中分离出寨卡病毒。早期,仅在非洲和南亚地区存有寨卡病毒感染散发的少量病例。
寨卡病毒疫情爆发的首次文件记载为2007年西太平洋密克罗尼西亚群岛发病185例。2013年10月,法属波利尼西亚地区也开始爆发寨卡病毒疫情,发病人数上万例。至2015年,病毒扩散到南美洲,疫情持续发酵,并在发病症状上出现突变,不断增强,并随后在全球范围内扩散。
大多数感染寨卡病毒的患者不会表现或仅轻微表现出临床症状,包括低热、皮疹、结膜炎、肌肉和关节痛、头痛,这些症状2至7天即能自愈,重症与死亡病例尚属罕见。
然而,2015年巴西爆发寨卡病毒后的一种异常现象引发科学界关注。巴西在一年里确诊了超过6000名新生婴儿患有小头畸形,发病率比往年高出20倍,而这些患病儿的母亲大多感染了寨卡病毒。
当地时间2015年12月1日,世界卫生组织、泛美卫生组织发布了关于寨卡病毒的全球警告。世界卫生组织第一次正式承认,在巴西传播的寨卡病毒与新生儿小头畸形症有关,并建议孕妇要特别注意防止蚊虫叮咬。目前的研究也已证实,寨卡病毒穿过胎盘、以皮质神经前体细胞为靶细胞,从而引起小头畸形,导致细胞死亡、损害神经发育。
除小头畸形这一特殊症状外,古兰-巴雷综合征(GBS, Guillain-Barre syndrome)这一典型疾病也在2015年之后和寨卡病毒发生了关联。古兰-巴雷综合征是周围神经系统疾病中的一种,病人在病毒感染初始症状消失之后的几天或几周,会突然出现四肢麻木和无力,并有可能发展为局部或全身性瘫痪。病人通常会在几周或几个月时间内恢复知觉和行动能力,但是许多人会遭受持续影响,包括四肢无力以及感觉迟缓。
此外,许执恒团队等人的研究文章指出,寨卡病毒感染小孩和成人后的另一些明显症状是眼窝痛、腹痛和腹泻,这些都和周围神经有关,更具体地说是和感觉神经元、肠神经元有关。
值得注意的是,尽管近两年科学界对寨卡病毒感染及发病机制等研究颇多,但在临床治疗方面尚无实质性突破。目前,尚无获批上市的寨卡疫苗及药物。
许执恒对澎湃新闻表示,“我们也在和一些合作团队进行药物筛选和动物模型验证,但往往体外实验效果很好,但到了体内实验就不太理想。”目前药物研究主要集中在疫苗、抗体药物及小分子药物之间。而在小分子药物方面,许执恒提到,难度更大。“一方面要确保如何通过胎盘及脑血屏障进入胚胎脑组织,另一方面还要证实对胚胎无其他影响,确实很难。”
许执恒透露,“近期我们会有一项关于寨卡病毒治疗药物的研究文章投稿,主要是‘老药新用’,也就是发现一种已长期使用的老药对寨卡病毒治疗效果非常好。”
责任编辑:沈关哲澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
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