西尼罗河病毒：免疫和发病机制

西尼罗河病毒：免疫和发病机制西尼罗河病毒:免疫和发病机制摘要:西尼罗河病毒(WNV)是黄病毒属虫媒传播的嗜神经病毒，流行于蚊子和鸟类之间，但也能导致马和人发病。

WNV是一种发生于非洲、欧洲、中东和亚洲部分地区的地方性疾病，从1999年以来已经传播到了北美洲、墨西哥、南美洲和加勒比海。

WNV感染中枢神经系统(CNS)并能在较少数受感染的人群中导致严重疾病，大多数是免疫力低下的人群或者是老人。

这篇综述讨论免疫系统抑制WNV传播的机制并阐述疾病的发病机理。

WNV相关的神经感染性疾病的敏感性在少于1%的案例中仍是未知的，但一个支持的假说是较弱的免疫应答导致WNV在外周中大量复制并使病毒传播到中枢神经系统。

关键词:西尼罗河病毒;发病机制;中枢神经系统;神经侵袭1. 介绍WNV是一种黄病毒属虫媒传播的嗜神经病毒，具有单股正链RNA基因组。

WNV在蚊子和鸟类之间流行，但也能使马和人感染致病并能使宿主偶尔发生死亡。

WNV 是一种发生于非洲、欧洲、中东和亚洲部分地区的地方性疾病，后来美国发现了这种疾病，在1999年该疾病迅速席卷北美，最近报道在墨西哥、南美洲和加勒比海发现了此疾病。

目前，没有特异疗法或疫苗批准用于人类感染WNV。

流行病学研究表明临床发病频率和严重性随着年龄增长而增加。

大多数人感染WNV无症状或大约20%-30%的人感染导致西尼罗河热(一种轻微的类似流感的疾病)。

症状会突然发生并且可能包括不适、眼疼、头疼、肌痛、胃肠不适和皮疹。

一小部分案例可能发展成脑炎、脑膜炎和急性弛缓性麻痹，长期的神经后遗症在超过50%的案例中出现。

疾病的表征可以用大脑中几个区域的神经损伤来解释。

发病严重的脑炎案例死亡率接近10%，当病人出现免疫功能下降、年龄较大和较差的身体条件如糖尿病时危险性增加。

尽管在在严重发病时CNS病理学特征显著，但WNV和其他引起脑炎的虫媒病毒在体内引起神经损伤的机制仍未完全研究清楚。

对于免疫受到抑制的人危险性增加表明完整的免疫系统对于抵御WNV感染至关重要。

尽管外周免疫应答能够防止WNV 引起脑炎，多达40%具有免疫力的动物仍在感染WNV强毒猪后出现致死性的神经症状。

在这种情况下不能排除免疫系统病理学影响。

有趣的是其他几种黄病毒科病毒已经知道能够引起神经感染疾病，但它们的致病机制知道很少。

有必要比较研究这些不同的病毒。

黄病毒科病毒很少引起神经感染性疾病的研究可能有助于更好理解病毒进入大脑的机制。

例如，登革热病毒是人类最重要的虫媒性疾病之一，感染登革热病毒可能会导致严重的全身性疾病，表现为出血或休克综合症。

尽管登革热被认为是一种非神经嗜性病毒，最近的研究表明登革热病毒感染的临床症状在改变，神经症状表现得越来越频繁。

登革热病毒的发病机制以及病毒和宿主因子对神经感染性疾病的作用仍不是很清楚。

Barker et al.发现导致出血病的黄病毒科病毒的E蛋白在67为有一个天冬酰胺(Asn)，与糖基化位点一致，然而嗜神经病毒在这个位点是天冬氨酸。

应当设计这方面的实验来研究这种关系。

这篇综述将讨论外周免疫应答和中枢免疫应答对于控制病毒感染的重要性，特别是有关发展成为脑炎的的应答。

2. 趋化性已经知道带WNV的蚊子叮咬感染胶质细胞和朗格汉斯细胞，而朗格汉斯细胞能移动到病毒最开始复制的淋巴结。

WNV然后传播到全身的内脏器官，如肾脏和脾脏进行第二轮的复制，推测可能分别在在上皮细胞和巨噬细胞中进行。

根据病毒血症的水平WNV能够穿过血脑屏障(BBB)进入大脑引起脑膜炎症。

这与其他已经观察到其他嗜神经病毒相同，如小鼠的圣路易脑炎病毒的神经症状可能与病毒血症的水平和持续性相关。

WNV的囊膜(E)糖蛋白表明具有神经侵染性，特别该蛋白质的结构域三构成了受体结合域。

WNV进入CNS几种机制已经被提出:(1)感染或通过内皮细胞或脉络丛上皮细胞被动运输进入;(2)感染嗅神经元并传播到嗅球;(3)采用“特洛伊木马”的方式，病毒通过感染的免疫细胞进入CNS而进入;(4)直接从外周神经元通过轴突逆向运输进入。

在人类中，主要是在大脑皮层、丘脑、脑干、基底神经节、小脑和脊髓(主要是前角细胞)中直接检测到WNV，有些情况下也能在嗅球和海马区检测到病毒。

已经在小鼠与人类大脑相处的区域检测到WNV，表明在人和小鼠体内WNV有相同的趋向性运动。

病毒在大脑和脊髓的许多部位同步展示表明血源性传播是病毒进入CNS 的一种明显的方式。

死亡病例样品的组织学分析提供了神经胶质增生的证据，表明小胶质细胞和星形胶质细胞参与了WNV的感染。

体外实验表明WNV能够感染原代神经元、人和小鼠的神经母细胞瘤细胞、皮质星形胶质细胞(HBCA)、脑微血管内皮细胞(HBMVE)和少突胶质细胞，虽然感染小胶质细胞导致低的病毒量。

到目前为止，动物实验仅仅只是WNV感染神经元并且不能足够证据说明体内胶质细胞感染。

3. 适应性免疫应答抵抗WNV急性感染已经公认老年人和免疫功能低下的人群在WNV传播时最为危险并且容易发展成为致死性脑炎。

尽管老年人对该病毒敏感性增加的精确免疫学基础仍未知，仍有一些实验用来阐明先天性免疫和后天性免疫不同组分对该病毒感染的作用，特别是IgM，CD4+和CD8+细胞的作用。

研究表明先天性免疫和适应性免疫的共同改变导致老年人对疫苗的免疫反应和抗感染能力减弱。

例如，胸腺产生的幼稚T细胞量减少导致对抗原像WNV的免疫应答降低，然而克隆扩增产生的缺陷性T细胞与迟钝的记忆T细胞对流感病毒的抗原免疫应答有关。

用在很多方面像人类疾病的WNV感染良好的小鼠模型，表明小鼠分泌IgM的量减少，然而仍表达的膜IgM对致死性感染没多大作用，即使在注射接种低剂量的WNV条件下。

IgM分泌缺陷性小鼠与野生型小鼠相比感染病毒后血清中出现高水平病毒。

这种增强的病毒血症增加了WNV感染引起CNS的负担。

始终相同的是被动地注射抗WNV的IgM或IgG多克隆抗体能降低IgM缺陷型老鼠死亡率，然而用等量抗WNV的非中和性单克隆抗体IgM不能提供任何保护作用。

综合，这些结果表明在WNV感染早期诱导特异性中和抗体IgM能减轻病毒血症减少病毒进入CNS抵抗致死性感染。

IgM对WNV应答的动力学曲线在青年人和老年人之间是否不同和IgM可能怎样影响WNV对人敏感性仍是未知。

此外，已经被证实先天性或者获得性CD4+ T淋巴细胞缺陷的老鼠表现出WNV感染CNS推迟，并在感染50天后出现相同的致死率。

从过去10天高水平持续性感染中存活的小鼠CNS与野生型小鼠比较，即使是感染45天后。

WNV特异性IgM水平在WNV感染CD4缺陷型小鼠后15天降低大约20倍，IgG水平与野生型小鼠相比在整个感染过程中降低了100到1000倍。

此外，WNV特异性CD8+ T细胞的活化和与CNS的作用在15天的时候明显减少。

这些结果表明CD4+ T在WNV感染阶段主要作用是辅助抗体介导的免疫应答并维持WNV特异性CD8+ T在CNS的免疫应答并使病毒清除。

已经表明CD8+ T细胞在控制WNV感染中起直接作用并能防止疾病加重。

当缺乏CD8+ T细胞或传统的MHC抗原的小鼠感染WNV强毒株，CNS中获得了高病毒滴度并增加了死亡率。

相反，缺乏CD8+ T细胞不会影响抗体介导的免疫应答，在其感染期间不会改变病毒血症动力学或病毒血症水平。

有趣的是，WNV攻毒几周存活的CD8+ T细胞缺陷型小鼠能从病毒感染CNS中恢复。

然而尽管有正常水平的抗体介导的免疫应答，WNV仍能够进入大脑，尽管研究表明IgM和IgG对于阻止WNV进入CNS有重要作用。

这些实验都表明WNV特异性抗体对缓解病毒血症阻止病情发展有重要作用，同时CD8+ T细胞对于清除组织病毒感染和防止病毒病毒持续性感染有重要功能。

抗体能否防止WNV的神经感染性仍有待研究。

4、跨越血脑屏障从功能上炎症可以解释为宿主对伤害的应答，其对于消除伤害以及促进组织愈合是很重要的。

然而一些研究已经控告炎症是许多如癌症、糖尿病、神经变性情况等慢性疾病的发病机理。

神经元有限的再生能力使得中枢神经系统特别容易受到炎症介导的损害。

由于限制白细胞从外围运输到CNS中，很长一段时间人们假设中枢神经系统可以免受广泛的免疫应答，一个错误地称为“免疫豁免”的过程。

最初，中枢神经系统的免疫特权归因于中枢免疫系统通过血脑屏障与免疫系统隔离，其缺乏引流淋巴管，有明显免疫不全的小胶质细胞以及定居于中枢神经系统的巨噬细胞。

然而，这种观点已经重新审视是基于数据表明的外周免疫细胞能够穿越完整的血脑屏障。

中枢神经系统是由三种不同的神经胶质细胞群构成:(1)星形胶质细胞，(2)小神经胶质细胞，(3)少突胶质细胞。

神经胶质细胞被认为在脑中形成免疫系统。

星形胶质细胞是星形的，是中枢神经系统中构成最丰富的细胞类型。

虽然只有1.4的比例已被表明，有人已提出星形胶质细胞大约比神经元多10倍。

星形胶质细胞在大脑内环境稳定中具有许多重要功能，包括血脑屏障的维护，神经的血流量的调节，细胞外钾盐平衡的调节，为神经元提供代谢支持，并通过少突胶质细胞刺激髓鞘形成。

虽然星形胶质细胞可产生急性期蛋白和一些促炎性细胞因子，但一般他们只有有限的先天免疫特性。

星形胶质细胞通过创建被称为胶质细胞界膜的足突网络而促进血脑屏障的维护。

在这方面，星形胶质细胞位于中枢神经系统实质的通道上，并在控制白细胞流入上起了至关重要的作用。

小胶质细胞是定居在脑的巨噬细胞，包括所有神经胶质细胞的10-20,。

它们的主要功能是监控和维护神经健康。

他们是非常敏感的，并容易被大多数神经病理条件激活，包括炎症性疾病和神经元损伤。

当被激活时，小胶质细胞显示不同的功能的可塑性，如细胞形态变化，细胞数目，细胞表面受体的表达和生长因子和细胞因子的产生。

已经表明，小胶质细胞是具有免疫活性的，但是巨噬细胞和树突状细胞协调的神经保护淋巴细胞反应的能力是不同的。

此外，中枢神经系统的神经元和神经胶质细胞已被证明能够主动调节巨噬细胞和淋巴细胞反应。

少突胶质细胞是一种在脊椎动物和无脊椎动物的中枢神经系统中发现的神经胶质细胞。

其功能是产生髓鞘，其作为神经纤维轴突的绝缘护套。

少突胶质细胞可由细胞质和细胞核中更高的密度、在细胞质中没有原纤维和糖原，在突起中微管的大量存在与星形胶质细胞相区分。

一个单一的少突胶质细胞可将其突起扩展至约50个轴突，每个轴突髓鞘环绕约1微米。

在小鼠中西尼罗河病毒在病毒血症高峰后(约3天)穿过血脑屏障和感染中枢神经系统。

一些研究表明，大脑中的免疫应答是清除感染所必需的。

然而白细胞从血液到脑实质确切的募集究竟是如何调节的还未完全清楚。

最近的数据表明，白细胞为了能够到达脑实质必须通过两项障碍:内皮细胞血管壁和神经胶质界膜，统称为血脑屏障(图2)。

血管壁迁移后，大部分浸润的白细胞保留在血管周隙，但调节此过程的因子尚未阐明。