王雨薇 郭愛松 蔡俊燕 劉 蘇 王司曄△

1)南通大學(xué)，江蘇 南通 226001；2)南通大學(xué)附屬醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，江蘇 南通 226001

病毒性腦炎(virus encephalitis，VE)是由傳染性疾病和非傳染性疾病引起的腦實(shí)質(zhì)炎癥。病毒是與急性腦炎相關(guān)的最常見的感染因子。雖然全身性病毒感染非常普遍，但腦實(shí)質(zhì)的有癥狀性病毒感染非常罕見，是一種嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病[1]。目前可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染的病毒約130種[2]。在我國，病毒感染的主要原因是日本腦炎病毒(Japanese encephalitis virus，JEV)、腸道病毒(entervirus，EV)、單純皰疹病毒(herpes simplex virus，HSV)等[3]。我國兒童中最常見的病毒性腦炎病原體是腸道病毒，腸道病毒感染在夏季和秋季普遍存在[4]。

1 甲型流感病毒性腦炎

甲型流感病毒(Influenza A virus，IAV)是一種高度傳染性的呼吸道病原體，IAV可引起人畜共患感染，是宿主轉(zhuǎn)換和流感大流行產(chǎn)生的重大風(fēng)險，是全球公共衛(wèi)生的重大威脅[5]。A/H3N2在夏季和冬季都占主導(dǎo)地位，而A/H1N1幾乎只在冬季或春季傳播[6]。2013—2017年，華東地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的一種低致病性禽流感病毒(H7N9)在人群中爆發(fā)，病死率高達(dá)40%[7]。

LEE等[8]研究發(fā)現(xiàn)，有3例與成人甲型流感感染相關(guān)的急性腦病，未在腦脊液(cerebrospinal fluid，CSF)中檢測到病毒RNA，但發(fā)現(xiàn)了CSF中細(xì)胞因子水平的增加，這表明腦病的發(fā)病機(jī)制是細(xì)胞因子介導(dǎo)的。高度傳染性的H5N1流感病毒可通過腦神經(jīng)從周圍神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)展到中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)，從而激活大腦中的先天免疫反應(yīng)[9]。H5N1病毒感染后，會在大腦中誘導(dǎo)長期的炎癥反應(yīng)，活化小膠質(zhì)細(xì)胞，增加炎性細(xì)胞因子和趨化因子的數(shù)量[10]。2009年大流行的H1N1流感病毒也能夠在大腦中誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，激活黑質(zhì)致密部和海馬齒狀回中的小膠質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致CNS中神經(jīng)營養(yǎng)因子表達(dá)下調(diào)、趨化因子表達(dá)增加[11]。WANG等[12]研究首次證明，人類H1N1和禽流感H5N1流感病毒均能感染小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞，并在體外誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、細(xì)胞病變、產(chǎn)生炎癥細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)，IL-6 和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)，結(jié)果表明流感病毒的發(fā)病機(jī)制與CNS中直接細(xì)胞損傷以及免疫病理損傷有關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn)，小鼠經(jīng)鼻接種H5N1病毒后在CNS產(chǎn)生感染，病毒感染的細(xì)胞最初出現(xiàn)在呼吸道中，此后病毒抗原陽性細(xì)胞出現(xiàn)在嗅覺系統(tǒng)和支配面部區(qū)域的腦神經(jīng)核中。這表明該病毒主要通過腦神經(jīng)從鼻腔傳遞到CNS。同時室管膜細(xì)胞感染可通過腦脊液引起病毒傳播，說明病毒的跨神經(jīng)傳遞可能在CNS內(nèi)起重要作用[13]。嗅神經(jīng)主要由嗅覺受體神經(jīng)元組成，并直接連接鼻腔與CNS[14]。季節(jié)性H3N2病毒、大流行性H1N1病毒和高致病性禽流感H5N1病毒能夠附著在人和雪貂嗅黏膜的頂端，這表明多種亞型流感病毒能夠感染人類的嗅覺受體神經(jīng)元。臨床發(fā)現(xiàn)1例感染了H3N2病毒的免疫功能低下的兒童，在其嗅球和嗅道中檢測到病毒抗原，而在CNS的其他部分和血漿樣品中均未檢測到病毒抗原，說明病毒也許是在鼻腔內(nèi)復(fù)制沿著嗅神經(jīng)進(jìn)入并直接傳播到CNS[15]。研究發(fā)現(xiàn)，H5N1病毒通過嗅覺途徑進(jìn)入嗅球，隨后進(jìn)入CNS，導(dǎo)致嚴(yán)重的腦膜腦炎[16]。H5N1病毒經(jīng)鼻感染后，在腦干中檢測到病變和病毒抗原的主要區(qū)域是腦橋耳蝸背側(cè)核，表明病毒從鼻腔通過咽鼓管擴(kuò)散到內(nèi)耳，然后通過前庭耳蝸神經(jīng)入侵CNS[17]。

血凝素(hemagglutinin，HA)是目前研究較多的病毒蛋白之一，在病毒進(jìn)入中起關(guān)鍵作用。HA是同源三聚體，每個單體通過單個二硫鍵連接，由兩個亞基HA1和HA2組成[18]。唾液酸和HA之間初始低親和力使得病毒與細(xì)胞表面緊密相互作用以引發(fā)病毒感染[19]。病毒表面的膜融合糖蛋白血凝素前體(hemagglutinin precursor，HA0)需要被特定的蛋白酶水解為HA1和HA2后，才能與宿主細(xì)胞融合而侵入細(xì)胞，促進(jìn)宿主內(nèi)感染病毒的進(jìn)入和增殖[20]。胰蛋白酶能水解HA0，感染H3N2流感病毒后宿主全身多種器官均有表達(dá)異位胰蛋白酶，包括腦實(shí)質(zhì)海馬錐體和齒狀回神經(jīng)元以及分散的腦內(nèi)皮細(xì)胞中異位胰蛋白酶的表達(dá)顯著上調(diào)[21]。此外，MEDZHITOV等[22]研究發(fā)現(xiàn)，Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)是Ⅰ型跨膜蛋白，TLRs識別病原體相關(guān)分子模式并介導(dǎo)核因子(nuclear factor-κB，NF-κB)的激活和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，這對先天免疫系統(tǒng)至關(guān)重要。TLR3識別雙鏈RNA和甲型流感病毒。在研究中發(fā)現(xiàn)了1例患者TLR3基因出現(xiàn)了突變，可能是導(dǎo)致流感相關(guān)腦病的因素之一[23]。

研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)毒性甲型流感病毒感染引起致死性急性腦炎的過程中，激活了c-Jun N-末端激酶/應(yīng)激激活蛋白激酶(c-Jun N-terminal kinase/stress-activated protein kinase，JNK/SAPK)和p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK)兩種信號通路。JNK/SAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在病毒感染的神經(jīng)元中被激活，而p38 MAPK在星形膠質(zhì)細(xì)胞中延遲和廣泛激活，并在小鼠大腦中募集炎癥反應(yīng)[24]。甲型流感病毒感染后，非結(jié)構(gòu)蛋白1(non-structural protein 1，NS1)抑制細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)。NS1結(jié)合并激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)，這導(dǎo)致PI3K下游效應(yīng)子Akt的激活，Akt也被稱為蛋白激酶B(protein kinase B，PKB)，從而激活PI3K/Akt途徑[25]。

2 單純皰疹病毒性腦炎

單純皰疹病毒(herpes simplex virus，HSV)是散發(fā)性腦炎的常見原因，病毒在人與人之間傳播。這種病毒由兩種血清型組成。單純皰疹病毒1型(herpes simplex virus type 1，HSV-1)在兒童和成人中可導(dǎo)致口腔、角膜皰疹和腦炎。單純皰疹病毒2型(herpes simplex virus type 2，HSV-2)會導(dǎo)致生殖器皰疹和新生兒腦炎[26]。

凋亡與抗凋亡機(jī)制在單純皰疹病毒性腦炎中發(fā)揮重要作用：最近的研究表明，在進(jìn)入感覺神經(jīng)元之前，病毒通過感染外周組織中的上皮細(xì)胞或黏膜細(xì)胞進(jìn)入體內(nèi)。病毒基因組作為表達(dá)單個轉(zhuǎn)錄物，LAT和幾種微小RNA的附加體到達(dá)感覺神經(jīng)元的胞體。HSV-1具有抗凋亡作用的LAT區(qū)域被大量轉(zhuǎn)錄，其參與保護(hù)細(xì)胞免于體外凋亡，在體內(nèi)保護(hù)神經(jīng)元細(xì)胞并維持病毒基因組[27-28]。

自噬與抗自噬機(jī)制：真核起始因子2α(eIF2α)蛋白激酶家族包括PKR，eIF2α激酶信號通路對于病毒誘導(dǎo)的自噬是必需的。自噬是一種抵抗病毒感染的重要細(xì)胞防御機(jī)制，HSV-1感染通過激活PKR/eIF2α信號通路刺激自噬，并且自噬被HSV-1神經(jīng)毒力基因產(chǎn)物拮抗[29]。ICP34.5與蛋白磷酸酶PP1α相互作用，介導(dǎo)eIF2α的去磷酸化，從而拮抗PKR信號通路，而缺乏ICP34.5編碼基因的突變病毒以PKR/eIF2α依賴性方式刺激自噬[30]?？共《拘盘柗肿覲KR在宿主對HSV-1的防御中位于Beclin 1基因上游。HSV-1編碼的神經(jīng)毒性蛋白ICP34.5與自噬機(jī)制蛋白Beclin 1相互作用，是HSV-1抵抗自噬的重要蛋白。ICP34.5包含GADD34同源域，GADD34結(jié)構(gòu)域在HSV-1感染過程中與PP1α結(jié)合，使eIF2α去磷酸化。ICP34.5與Beclin 1結(jié)合可抑制病毒誘導(dǎo)的神經(jīng)元自噬[31]。Us11是HSV-1的晚期基因產(chǎn)物，Us11的異位表達(dá)導(dǎo)致自噬的阻斷，其特征在于自噬體和自噬溶酶體的數(shù)量顯著減少。在自噬的早期階段的這種抑制類似于HSV-1的抗自噬蛋白ICP34.5的抑制作用[32]。在核糖體上US11與PKR的相互作用是RNA依賴性的，并且US11蛋白與eIF-2α具有同源性的底物結(jié)構(gòu)域，在病毒感染過程中Us11通過直接抑制PKR阻止eIF-2α的磷酸化[33]。

3 腸道病毒性腦炎

腦干腦炎是腸道病毒EV71型(entervirus-71，EV-71)感染CNS的主要特征[34]，之前有案例顯示兒童感染EV71型病毒后，出現(xiàn)CNS細(xì)胞因子風(fēng)暴[35]。EV71腦干腦炎(brain stem encephalitis，BE)按照疾病嚴(yán)重程度分為三個重要的關(guān)鍵階段，包括不復(fù)雜的BE自主神經(jīng)系統(tǒng)(autonomic nervous system，ANS)失調(diào)和肺水腫(pulmonary edema，PE)[36]。在EV71型中發(fā)現(xiàn)了幾種可以作為細(xì)胞表面受體的分子，如清道夫受體B2(scavenger receptor B2，SCARB2)，P-選擇素糖蛋白配體1(P-selection glycoprotein ligand 1，PSGL-1)，膜聯(lián)蛋白Ⅱ(annex-in Ⅱ，Anx2)，唾液酸化聚糖和硫酸乙酰肝素[37-38]。SCARB2在病毒附著，進(jìn)入和脫殼中起關(guān)鍵作用，并且它可以有效促進(jìn)EV71感染[38]。PSGL-1、Anx2、唾液酸化聚糖和硫酸乙酰肝素是附著受體，增強(qiáng)病毒感染[39]。

先天性和適應(yīng)性免疫機(jī)制對宿主防御病毒感染都很重要。先天免疫系統(tǒng)通過抗原呈遞以及促炎細(xì)胞因子的分泌激活適應(yīng)性免疫，提供抵抗病毒的第一道防線。越來越多的證據(jù)表明，促炎和抗炎細(xì)胞因子可能在EV71 BE中起重要作用[36]，EV71病毒與PSGL-1在淋巴細(xì)胞上的相互作用可能誘導(dǎo)BE或PE中涉及的炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[40]。有研究表明，Ⅰ型干擾素(type Ⅰ interferon，IFN-Ⅰ)在控制EV71感染和復(fù)制中起重要作用，是控制感染的必要先天防御機(jī)制[41]。

4 蟲媒病毒

蟲媒病毒是一大組主要存在于自然界的病毒，通過吸血的節(jié)肢動物叮咬在易感的脊椎動物宿主而傳播。其中，?？稍斐扇祟惒《拘阅X炎的是日本腦炎病毒、西尼羅病毒和登革熱病毒。日本腦炎病毒是一種黃病毒，病毒至少有四種基因型，廣泛傳播于南亞、東南亞和環(huán)亞太地區(qū)的大多數(shù)國家[42]。每年大約發(fā)生7萬例乙腦病例，這些病例中約有50%發(fā)生在中國(臺灣除外)，有嚴(yán)重的神經(jīng)和精神后遺癥[43-44]。日本腦炎(Japanese encephalitis，JE)是由JEV感染引起的急性人畜共患蚊蟲傳染病[44]，在病理學(xué)上，BBB通透性的增強(qiáng)與JEV感染的臨床嚴(yán)重性相關(guān)，JEV進(jìn)入CNS并在神經(jīng)元中傳播，造成BBB的破壞，導(dǎo)致人類急性病毒性腦炎[26，44-46]，LI等[44]研究證明JEV病毒在BBB破壞之前進(jìn)入CNS，神經(jīng)元是CNS中JEV感染的主要靶標(biāo)，并且星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞(或浸潤性巨噬細(xì)胞)的活化可能進(jìn)一步促成神經(jīng)元損傷。JEV感染誘導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子和趨化因子抑制緊密連接(tight junction，TJ)蛋白的表達(dá)并最終導(dǎo)致BBB通透性的增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示炎癥介質(zhì)，特別是干擾素-γ(interferon-γ， INF-γ)通過下調(diào)TJ蛋白表達(dá)，在增強(qiáng)JEV感染中的BBB通透性中發(fā)揮核心作用，表明IFN-γ可能是潛在的治療靶點(diǎn)。

在CHEN等[46]研究中通過激活鄰近的周細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)在JEV感染過程中破壞內(nèi)皮屏障完整性的潛在機(jī)制。JEV感染選擇性地觸發(fā)IL-6的周細(xì)胞誘導(dǎo)促炎反應(yīng)，IL-6信號傳導(dǎo)激活的同時，內(nèi)皮細(xì)胞上調(diào)泛素連接酶E3成分N-識別蛋白1(ubiquitin-protein ligase E3 component N-recognin-1，Ubr1)的表達(dá)，Ubr1是一種關(guān)鍵的上游調(diào)節(jié)因子，其引起IL-6信號傳導(dǎo)下游的緊密連接蛋白(zonula occludens-1，ZO-1)的蛋白酶體降解并導(dǎo)致內(nèi)皮屏障完整性的破壞。研究表明，周細(xì)胞可能是JEV感染的目標(biāo)，是內(nèi)皮屏障完整性受損的機(jī)制之一。但是JEV進(jìn)入CNS的確切途徑仍不清楚，根據(jù)感染后大腦彌漫性變化，有可能是經(jīng)過血源途徑[47]。之前所報道的研究中指出，JEV可以通過內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)胞吞和(或)內(nèi)皮感染的方式穿過BBB[48]。

病毒進(jìn)入是感染過程的第一步，其涉及病毒與其靶細(xì)胞之間的多個高度協(xié)調(diào)的相互作用，參與JEV進(jìn)入的病毒因子特別是病毒糖蛋白E，其參與附著，內(nèi)吞和膜融合[49]。LI等[50]指出，NS1蛋白是病毒復(fù)制過程中分泌的糖蛋白，在病毒生命周期和發(fā)病機(jī)制中起多重作用。NS1蛋白有效刺激Th1細(xì)胞增殖和IFN-γ產(chǎn)生?？筃S1抗體參與針對JEV感染的免疫保護(hù)，表明抗NS1抗體在抗病毒免疫中起重要作用。這為日本腦炎的治療提供了新思路。

5 展望

綜上，近十幾年來，分子病毒學(xué)的研究得到迅速發(fā)展，在研究過程中發(fā)現(xiàn)了很多病毒性腦炎新的發(fā)病機(jī)制，這些研究成果最終將用于臨床治療。但依然有很多問題尚未解決，如在亞洲地區(qū)比較高發(fā)的甲型流感病毒易發(fā)生變異，不斷變異的流感病毒對目前的流感疫苗和抗病毒藥物的有效性發(fā)出了新的挑戰(zhàn)。因此，需要進(jìn)一步研究甲型流感病毒的發(fā)病機(jī)制和宿主免疫應(yīng)答的分子機(jī)制，以研發(fā)更有效的流感防治方法。