傳染性病原體和神經(jīng)退行性疾病

唐春燕徐仁伵

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，江西南昌330006)

關(guān)鍵詞〔〕單純皰疹病毒Ⅰ型；人類(lèi)免疫缺陷病毒；流感病毒；肺炎衣原體；阿爾茨海默??；神經(jīng)退行性疾病

中圖分類(lèi)號(hào)〔〕R512.91〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30560042，81160161)

通訊作者：徐仁伵(1969-)，男，教授，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師，主要從事肌萎縮側(cè)索硬化和帕金森病的發(fā)病機(jī)制和防治研究。

第一作者：唐春燕(1992-)，女，碩士，主要從事肌萎縮側(cè)索硬化的防治研究。

神經(jīng)退行性疾病是以進(jìn)行性特定神經(jīng)元亞型變性和缺失為特征的毀滅性的病理改變，導(dǎo)致如認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)控制腦功能下降。Bowery等〔1〕研究顯示，中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染在誘導(dǎo)神經(jīng)退行性疾病中可能發(fā)揮復(fù)合因素作用的可能性〔2〕。血清學(xué)研究表明腸道病毒(EV)和人類(lèi)皰疹病毒(HHV)在選擇性影響運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元致命的神經(jīng)退行性疾病ALS的病因中發(fā)揮潛在的作用。研究〔3〕提出帕金森病(PD)起源于病毒感染。流感病毒一直被認(rèn)為是PD的一種病因〔4〕。一些研究結(jié)果也支持傳染性病原體，特別是單純皰疹病毒(HSV-1)和肺炎衣原體參與以嚴(yán)重記憶力損傷和認(rèn)知能力下降為特征，影響海馬和基底節(jié)皮質(zhì)神經(jīng)元的多因素疾病AD的發(fā)病機(jī)制〔3～5〕。HHV、HSV、愛(ài)潑斯坦-巴爾病毒、水痘-帶狀皰疹病毒、巨細(xì)胞病毒、HHV-6和最近的皰疹病毒7型等都與導(dǎo)致脊髓和大腦中神經(jīng)細(xì)胞軸突脫髓鞘的炎性疾病多發(fā)性硬化癥(MS)相關(guān)〔6〕。

1病原體進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的路線

病原體進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的其他可能途徑：(1) 病原體感染單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)/小膠質(zhì)細(xì)胞，借此穿過(guò)血腦屏障；(2)周?chē)窠?jīng)順式和反式的神經(jīng)元傳輸。

包括人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)在內(nèi)的慢病毒家族，依靠受感染的白細(xì)胞，通過(guò)“特洛伊木馬”機(jī)制穿過(guò)血腦屏障〔7〕，躲避免疫系統(tǒng)并隨血流移動(dòng)到大腦。炎癥反應(yīng)可加重病原體對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的侵害，全身感染激活受感染白細(xì)胞，炎癥因子釋放，附著并侵入毛細(xì)血管微靜脈壁周?chē)膬?nèi)皮細(xì)胞和腦實(shí)質(zhì)基底膜，進(jìn)而穿透血腦屏障。白細(xì)胞膜表達(dá)的趨化因子受體和循環(huán)在大腦中的趨化因子相互作用，進(jìn)一步激活白細(xì)胞。

皮膚中的周?chē)窠?jīng)末梢和黏膜是介導(dǎo)病毒進(jìn)入并感染中樞神經(jīng)系統(tǒng)的另一種機(jī)制。根據(jù)病毒受體的差異性表達(dá)，一種特定的嗜神經(jīng)性病毒將針對(duì)一種特定類(lèi)型的周?chē)窠?jīng)末梢，包括感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和嗅覺(jué)神經(jīng)元。病毒感染周?chē)窠?jīng)，利用軸索的微管和微管依賴的馬達(dá)蛋白質(zhì)等細(xì)胞成分移動(dòng)，通過(guò)逆行軸突運(yùn)輸，從細(xì)胞外周向含有利用合成機(jī)制進(jìn)行病毒復(fù)制的神經(jīng)元胞體移動(dòng)，也可通過(guò)順行運(yùn)輸返回到細(xì)胞外周并蔓延到目的細(xì)胞〔8〕。

HSV-1可以感染口腔和鼻腔黏膜，再通過(guò)逆行軸突運(yùn)輸分別移動(dòng)到三叉神經(jīng)節(jié)或嗅球，在此形成潛伏感染，也可迅速進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)〔9〕。HSV-1從潛伏期開(kāi)始周期性地再活化，隨后，新產(chǎn)生的HSV-1病毒顆粒沿軸突運(yùn)輸，回到原發(fā)感染部位引起新的皮膚水皰或黏膜潰瘍，或遷徙至中樞神經(jīng)系統(tǒng)，通常引起輕度感染，以后可發(fā)展成潛伏性感染。海馬、丘腦和杏仁核的邊緣系統(tǒng)是新的病毒顆粒目標(biāo)。

嗅覺(jué)系統(tǒng)為外界環(huán)境、大腦和嗜神經(jīng)病毒之間搭建了橋梁，包括狂犬病毒、甲型流感病毒和副流感病毒在內(nèi)的嗜神經(jīng)病毒都是通過(guò)嗅覺(jué)通路傳播感染中樞神經(jīng)系統(tǒng)。研究〔10〕表明，流感病毒株(A/WSN/33)通過(guò)嗅覺(jué)上皮進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。嗅上皮(嗅神經(jīng)，CN I)，頜面部黏膜(三叉神經(jīng)，CN V)、消化系統(tǒng)(迷走神經(jīng)，CN X)等這些由神經(jīng)支配內(nèi)臟器官和組織的通路被認(rèn)為是鼻病毒感染的首要目標(biāo)。研究表明，A/ WSN/33對(duì)黑質(zhì)有親和力，而黑質(zhì)神經(jīng)元群和腦神經(jīng)系統(tǒng)沒(méi)有直接的解剖學(xué)聯(lián)系，這表明可能有其他損傷途徑存在。

2流行病學(xué)證據(jù)

2.1HSV-1和AD慢性和持續(xù)HSV-1感染已被提出作為AD的潛在危險(xiǎn)因素。研究報(bào)道，多個(gè)AD患者尸檢大腦標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)了HSV-1基因組，攜帶編碼載脂蛋白E(APOE4)的4型等位基因的基因組，是AD另一個(gè)潛在的危險(xiǎn)因素〔5〕。此外，與HSV-1激活相關(guān)的基因已在家族性AD患者的大腦中被發(fā)現(xiàn)，其與β-淀粉樣蛋白(Aβ)沉積有關(guān)，最后，全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWA)表明個(gè)體大腦對(duì)HSV-1感染的易感性與AD的遺傳風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)〔11〕。

2.2肺炎衣原體和ADPCR發(fā)現(xiàn)90%AD患者大腦肺炎衣原體陽(yáng)性，尤其是病變嚴(yán)重的腦區(qū)，據(jù)此，可以推測(cè)，肺炎衣原體感染和AD有關(guān)。肺炎衣原體可從代謝旺盛的組織細(xì)胞中分離出，能感染小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、血管周?chē)木奘杉?xì)胞和單核細(xì)胞。也有研究用PCR分析冷凍組織，發(fā)現(xiàn)AD患者大腦存在肺炎衣原體〔12〕。最近，Little等〔13〕發(fā)現(xiàn)，小鼠鼻內(nèi)接種肺炎衣原體可在大腦誘導(dǎo)類(lèi)似AD的標(biāo)志物。此外，肺炎衣原體抗體已經(jīng)在AD患者大腦中被發(fā)現(xiàn)，在好發(fā)腦區(qū)與斑塊和纏結(jié)共存〔6〕。

2.3HIV與癡呆HIV可引起嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙，出現(xiàn)認(rèn)知、運(yùn)動(dòng)和行為異常，統(tǒng)稱為HIV相關(guān)的神經(jīng)認(rèn)知功能障礙(HAND)，包括無(wú)癥狀神經(jīng)認(rèn)知功能損害(ANI)、HIV相關(guān)的神經(jīng)認(rèn)知疾病(MND)和HIV相關(guān)性癡呆(HAD)。HIV侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并在其中復(fù)制、誘發(fā)突觸和神經(jīng)元變性，產(chǎn)生神經(jīng)炎癥，加上巨噬細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，引起HAND的發(fā)生。APOE4型等位基因(APOEε4)不僅是AD的危險(xiǎn)因素，也被提議作為HAND進(jìn)展的遺傳因子〔14〕。

2.4流感病毒和PD流感病毒已被認(rèn)為是PD直接和間接的病因，但其與PD的聯(lián)系尚有爭(zhēng)議。雖然一些數(shù)據(jù)支持昏睡性腦炎(EL)是流感并發(fā)癥的假說(shuō)，但仍然是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題〔15〕。一項(xiàng)研究〔16〕證明腦炎后PD患者腦中的病毒RNA并未恢復(fù)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何已知會(huì)導(dǎo)致1918年流感病毒嗜神經(jīng)性的突變，以及存在關(guān)于1918年流感大范圍流行與EL爆發(fā)的時(shí)機(jī)問(wèn)題，該證據(jù)反駁了將流感病毒作為PD的病因。盡管反對(duì)流感病毒假說(shuō)的直接證據(jù)占明顯優(yōu)勢(shì)，仍有一個(gè)重要的流行病學(xué)證據(jù)支持流感病毒假說(shuō)，即1918年甲型H1N1流感大流行 后PD發(fā)病率增高。已經(jīng)證明〔17〕在1918年流感大流行期間出生的人比1888年之前或1924年以后出生的人患PD的風(fēng)險(xiǎn)高2～3倍。Toovey等〔18〕認(rèn)為流感與暫時(shí)性神經(jīng)后遺癥如震顫或步態(tài)障礙有關(guān)，流感相關(guān)神經(jīng)元損傷可能是一個(gè)累積過(guò)程。

3感染因素與神經(jīng)變性過(guò)程

3.1腦中的蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊許多神經(jīng)退行性疾病有著共同的特征，包括蛋白質(zhì)聚集、包涵體形成或特定腦區(qū)的聚集體沉積。這些沉積物由含錯(cuò)誤折疊蛋白和β-折疊構(gòu)象的不溶性原纖維聚集而成。AD有兩種特征性蛋白質(zhì)沉積：(1)淀粉樣斑塊，主要包括沉積在腦實(shí)質(zhì)細(xì)胞外和周?chē)X血管壁的40-42殘基肽，稱為β-淀粉樣肽(Aβs)；(2)含成雙螺旋絲的神經(jīng)原纖維纏結(jié)，聚集在退化神經(jīng)元的細(xì)胞質(zhì)中，主要由高度磷酸化的tau蛋白組成。PD的特征性蛋白質(zhì)聚集體沉積在黑質(zhì)神經(jīng)元胞漿的路易體中，主要成分是α-突觸核蛋白(α-SYN)。在HD患者紋狀體細(xì)胞核內(nèi)發(fā)現(xiàn)了富含多聚谷氨酰胺的亨廷頓蛋白變異體。SLA的特征性聚集體主要由運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元胞體和軸突內(nèi)的超氧化物歧化酶構(gòu)成。多種表型的傳染性海綿狀腦病(TSE)特征在于抗蛋白酶累積和朊病毒蛋白(PRP)聚集。

3.1.1HSV-1和蛋白質(zhì)聚集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明HSV-1和Aβ有關(guān)。首先，Aβ與HSV-1糖蛋白B有一定程度的序列同源性，有人提出這種病毒蛋白是淀粉樣斑塊中Aβ沉積的起源。此外，也有人認(rèn)為，周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)(PNS)中產(chǎn)生的新HSV-1顆粒，可在高爾基體包裝過(guò)程中募集含有APP的細(xì)胞膜，并在輸送到大腦過(guò)程中釋放APP，從而以某種方式促進(jìn)Aβ沉積物的形成。其次，Wozniak等〔19〕發(fā)現(xiàn)Aβ肽在神經(jīng)元和HSV-1感染老鼠的大腦中積聚，隨后又有人發(fā)現(xiàn)〔20〕AD患者腦內(nèi)Aβ斑塊中存在HSV-1病毒基因組。其他研究表明，HSV-1感染影響APP加工：Shipley等〔21〕表明神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的HSV-1感染可誘導(dǎo)APP的55 kD C-末端片段的形成；HSV-1使神經(jīng)元興奮性和細(xì)胞內(nèi)Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生明顯變化，引起大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元內(nèi)APP磷酸化和Aβ積累。Zambrano等〔22〕首次發(fā)現(xiàn)HSV-1感染的小鼠皮層神經(jīng)元培養(yǎng)物中存在微管動(dòng)力學(xué)改變和神經(jīng)軸突損害，由此，將HSV-1和tau蛋白過(guò)度磷酸化相聯(lián)系。總之，這些發(fā)現(xiàn)支持一個(gè)觀點(diǎn)：HSV-1可以促進(jìn)年齡相關(guān)疾病(如AD)特有的神經(jīng)退行性病變。

3.1.2HIV和蛋白質(zhì)的聚集越來(lái)越多的證據(jù)表明HIV感染大腦中Aβ沉積加速。有人提出，病毒感染可上調(diào)炎癥因子并抑制Aβ降解酶，導(dǎo)致Aβ生成增加和降解障礙〔23〕。據(jù)報(bào)道，HIV病毒蛋白Tat衍生肽可在體內(nèi)抑制神經(jīng)內(nèi)肽酶(NEP)活性，另外，將重組Tat直接加到大腦組織培養(yǎng)物中，可使可溶性Aβ低聚物增加125%〔24〕。HIV感染可抑制原代培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的Aβ單體降解。最近證明，在一批處于炎癥狀態(tài)的艾滋病患者樣本中(被稱為HIV腦炎)，HIV能通過(guò)上調(diào)其激酶(ChK5)提高tau蛋白的磷酸化水平。在被設(shè)計(jì)成表達(dá)HIV病毒膜糖蛋白(gp120)的轉(zhuǎn)基因小鼠中，觀察到與神經(jīng)退行性疾病類(lèi)似的病理改變，包括大腦CDK5和p35水平的增加、tau蛋白磷酸化的改變和樹(shù)突狀變性。Giunta等〔25〕表明病毒蛋白Tat顯著促進(jìn)了PSAPP/Tat小鼠的AD樣病變。

3.1.3肺炎衣原體和Aβ聚集已證明，野生型小鼠鼻內(nèi)接種肺炎衣原體(從AD患者死后大腦分離出)，能在小鼠腦內(nèi)誘導(dǎo)Aβ斑塊形成，伴隨神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Aβ42累積，斑塊數(shù)量隨病情進(jìn)展而增加〔13〕。然而，一個(gè)后續(xù)類(lèi)似的研究〔26〕表明不同菌株的衣原體感染不能誘導(dǎo)感染小鼠大腦Aβ斑塊形成，這反駁了細(xì)菌感染對(duì)斑塊形成的影響。最近，有人在AD尸檢腦組織的Aβ沉積物和tau蛋白纏結(jié)中檢測(cè)出衣原體抗原。關(guān)于肺炎衣原體如何使細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外Aβ沉積，需要進(jìn)一步研究。

3.1.4流感病毒和α-SYN聚集α-SYN聚集形成路易小體(PD標(biāo)志物)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種蛋白質(zhì)聚集依賴一些α-SYN絲氨酸殘基磷酸化，特別是絲氨129。Jang等〔27〕發(fā)現(xiàn)強(qiáng)感染性的、嗜神經(jīng)的A/Vietnam/1203/04(H5N1)流感病毒從周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起PD癥狀、小膠質(zhì)細(xì)胞激活、α-SYN磷酸化和積聚顯著增加，這可能導(dǎo)致感染消除后的60 d黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元變性。

3.2自噬過(guò)程的改變?cè)诩?xì)胞代謝應(yīng)激情況下，細(xì)胞為提供能量供應(yīng)，降解和回收多余的或受損的蛋白質(zhì)甚至整個(gè)細(xì)胞器，這種高度保留機(jī)制稱為自噬。自噬體的形成被一個(gè)泛素樣分子(LC3)直接催化，并被酵母自噬相關(guān)基因(ATG)家族特異性蛋白調(diào)節(jié)。特別是，酵母Atg6的哺乳動(dòng)物直系同源基因Beclin-1在自噬過(guò)程起關(guān)鍵作用，Beclin-1與幾個(gè)輔因子相互作用，調(diào)節(jié)自噬體的形成和成熟以及融合到溶酶體的過(guò)程，進(jìn)而促進(jìn)自噬過(guò)程。自噬調(diào)節(jié)障礙可引起許多疾病，包括衰老、癌癥、感染性疾病和神經(jīng)變性疾病〔28〕。被設(shè)計(jì)成基礎(chǔ)自噬作用受抑制的小鼠出現(xiàn)了神經(jīng)退行性病變標(biāo)志，如腦內(nèi)包涵體和細(xì)胞內(nèi)蛋白聚集體堆積。越來(lái)越多的自噬體在AD、TSE、PD和HD的大腦中被發(fā)現(xiàn)，這表明自噬激活可能是對(duì)疾病的生理性應(yīng)答，也可能是自噬體成熟缺陷的結(jié)果。

3.2.1HSV-1和自噬途徑HSV-1編碼的蛋白質(zhì)受感染的細(xì)胞多肽34.5(ICP34.5)可干擾細(xì)胞自噬過(guò)程，從而保護(hù)自身不受損害〔29〕。ICP34.5也被證明可逆轉(zhuǎn)蛋白激酶R(PKR)的防御機(jī)制。PKR防御機(jī)制被病毒來(lái)源的雙鏈RNA(dsRNA)激活，通過(guò)延長(zhǎng)起始因子2α(eIF2α蛋白)磷酸化，阻斷細(xì)胞蛋白質(zhì)的合成〔30〕。這種阻斷作用也可抑制病毒蛋白質(zhì)合成，啟動(dòng)細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)細(xì)胞自噬。ICP34.5用兩種不同機(jī)制對(duì)抗宿主自噬和PKR的作用。ICP34.5 N-末端結(jié)構(gòu)域不需要PKR介導(dǎo)的eIF2α蛋白磷酸化的逆轉(zhuǎn)，結(jié)合Beclin-1并抑制自噬體生物合成中的自噬功能〔31〕，而其C-末端結(jié)構(gòu)域(GADD34結(jié)構(gòu)域)募集宿主磷酸酶PP1α，逆轉(zhuǎn)PKR介導(dǎo)的eIF2α蛋白磷酸化并阻止宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)化。這兩種機(jī)制協(xié)同作用阻斷正常自噬并可能加速衰老大腦特有的缺陷自噬過(guò)程。

3.2.2HIV和自噬體成熟已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，HIV能阻斷自噬體的成熟，確保自身不被降解，類(lèi)似HSV-1。受影響的自噬步驟是自噬體融合到溶酶體的過(guò)程。已證明病毒蛋白Nef與Beclin-1的相互作用，阻止含促進(jìn)融合的自噬蛋白復(fù)合物形成，抑制自噬體與溶酶體融合〔32〕。此外，HIV也可抑制神經(jīng)元自噬。最近，有人發(fā)現(xiàn)，猴免疫缺陷病毒(SIV，可感染猴子的HIV類(lèi)似物)感染小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，其產(chǎn)物可抑制神經(jīng)元自噬，減少神經(jīng)元的存活，他們還發(fā)現(xiàn)，腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和谷氨酸介導(dǎo)HIV誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性，也有類(lèi)似的抑制神經(jīng)元自噬的影響。

3.2.3流感病毒和自噬途徑流感病毒也被報(bào)道可影響自噬作用，病毒為進(jìn)行復(fù)制在感染早期激活自噬過(guò)程〔33〕。隨后，它又誘導(dǎo)自噬體在受感染細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中聚集。再者，在后一種情況視乎是由于病毒誘導(dǎo)的自噬體成熟缺陷，通過(guò)病毒基質(zhì)蛋白2(一個(gè)質(zhì)子通道泵單元)結(jié)合ATG6/Beclin 1并阻止溶酶體和自噬體融合，導(dǎo)致自噬體聚集〔32〕。這使得高敏感性的甲型流感病毒感染的細(xì)胞凋亡。此前曾有報(bào)道〔34〕，雖然流感病毒的特點(diǎn)是高表達(dá)抗凋亡蛋白Bcl-2和相對(duì)減低病毒的自由復(fù)制，但是流感病毒可在神經(jīng)細(xì)胞中誘導(dǎo)凋亡性死亡，由此而論，阻斷自噬過(guò)程可能會(huì)促進(jìn)病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和神經(jīng)退行性病變。

3.3氧化應(yīng)激和神經(jīng)退行性疾病幾個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出，氧化應(yīng)激是神經(jīng)變性疾病發(fā)病機(jī)制中的一個(gè)關(guān)鍵因素。AD患者大腦的尸檢分析顯示ROS水平增高而谷胱甘肽(GSH)含量顯著降低，GSH主要分布在海馬和皮層的突觸體內(nèi)。同樣，PD患者黑質(zhì)和ALS患者脊髓液中也有類(lèi)似發(fā)現(xiàn)。這與高速率的細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化作用及蛋白質(zhì)、核酸的氧化和硝化反應(yīng)有關(guān)〔35〕。

3.3.1HSV-1由于GSH(主要的內(nèi)源性抗氧化劑)的耗竭，活性氧的產(chǎn)生，線粒體DNA損傷的誘導(dǎo)以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)的應(yīng)激，HSV-1感染使細(xì)胞內(nèi)的氧化還原狀態(tài)向一個(gè)親氧化劑狀態(tài)改變〔36〕。此外，小鼠神經(jīng)細(xì)胞的HSV-1感染可提高ROS水平并促進(jìn)脂質(zhì)過(guò)氧化。與這些結(jié)果一致，在HSV-1原發(fā)感染后檢出病毒復(fù)制或潛伏的腦區(qū)發(fā)現(xiàn)了高水平的脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物和蛋白質(zhì)巰基亞硝基化。綜上所述，這些數(shù)據(jù)表明病毒感染后大腦出現(xiàn)了氧化性損傷。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，HSV-1可通過(guò)上調(diào)β-和γ-分泌酶，成倍促進(jìn)APP的生產(chǎn)?？寡趸瘎┛勺柚惯@一過(guò)程，這表明在神經(jīng)元細(xì)胞中HSV-1誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激可激活β-和γ-分泌酶，引起APP加工和Aβ形成。在氧化應(yīng)激過(guò)程中，應(yīng)激活化蛋白激酶家族中的一些與tau和APP磷酸化相關(guān)的激酶被激活〔37〕。這些影響是HSV-1感染過(guò)程中小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的氧化應(yīng)激反應(yīng)的結(jié)果，并可在體內(nèi)被進(jìn)一步增強(qiáng)〔38〕。

3.3.2HIV先驅(qū)研究發(fā)現(xiàn)艾滋病患者的細(xì)胞和體液中存在氧化應(yīng)激標(biāo)志物。Garaci等〔39〕發(fā)現(xiàn)體外HIV感染可顯著降低人巨噬細(xì)胞的GSH含量，并提出這種影響可能與病毒蛋白合成所需的半胱氨酸(GSH合成的限速氨基酸)的優(yōu)先使用有關(guān)。HIV癡呆癥患者的大腦存在氧化損傷標(biāo)志物，包括增多的過(guò)氧化亞硝酸鹽，4-羥基和蛋白質(zhì)羰基。病毒蛋白gp120和Tat也被發(fā)現(xiàn)可增強(qiáng)氧化應(yīng)激，并產(chǎn)生一些神經(jīng)元的破壞性影響(包括細(xì)胞骨架破壞)。這些影響可被抗氧化劑逆轉(zhuǎn)，這說(shuō)明氧化損傷對(duì)HIV癡呆的發(fā)病機(jī)制起重要作用〔40〕。

3.3.3流感病毒氧化應(yīng)激和GSH水平降低也在流感病毒感染的細(xì)胞和動(dòng)物中被發(fā)現(xiàn)〔41〕。病毒誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激也與小鼠模型流感病毒相關(guān)的腦病(IE)的發(fā)病和進(jìn)展相關(guān)。氧化應(yīng)激標(biāo)志物已在IE患者血清和腦脊液(CSF)中被發(fā)現(xiàn)，并已被提議作為該病嚴(yán)重性的可能預(yù)測(cè)標(biāo)志物。如前所述，流感病毒感染和PD典型的生化標(biāo)志的出現(xiàn)有關(guān)，PD是一種以黑質(zhì)和其他腦區(qū)高水平的氧化應(yīng)激為特征的神經(jīng)變性疾病。據(jù)此可以推測(cè)，病毒誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮作用。事實(shí)上，氧化應(yīng)激對(duì)PD特有的多巴胺能神經(jīng)元變性至關(guān)重要〔42〕。促氧化劑分子〔如6-羥基多巴胺(6-OHDA)、百草枯和魚(yú)藤酮〕定向或全身給藥可損傷黑質(zhì)細(xì)胞，這說(shuō)明多巴胺能神經(jīng)元易受氧化應(yīng)激損害?？梢酝茰y(cè)，當(dāng)流感病毒感染衰老的神經(jīng)元細(xì)胞時(shí)，“氧化爆發(fā)”產(chǎn)生增加，這有助于PDI功能改變，使錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)的生成增加，并促進(jìn)PD的發(fā)病。

3.4突觸的改變大量證據(jù)表明，突觸傳遞的缺陷和可塑性在包括AD在內(nèi)的幾個(gè)神經(jīng)退行性疾病特有的認(rèn)知障礙和記憶喪失起到主要作用〔43〕。

3.4.1HIVHIV、HIV-1感染引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸連接進(jìn)行性喪失，這在HAD早期病理階段出現(xiàn)，并與疾病的進(jìn)展相關(guān)。在體研究表明，一些病毒蛋白直接參與這些影響，在特異的星形膠質(zhì)細(xì)胞啟動(dòng)子作用下，被設(shè)計(jì)成星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)gp120的小鼠出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸前末梢和樹(shù)突減少，而神經(jīng)元選擇性表達(dá)gp160(gp120的和gp141異二聚體)的小鼠表現(xiàn)出突觸功能障礙〔44〕。據(jù)報(bào)道，gp120通過(guò)包括NMDA受體激活的直接和間接機(jī)制誘導(dǎo)突觸損傷。其間接機(jī)制主要由gp120處理的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞釋放的可溶性因子介導(dǎo)〔45〕。病毒蛋白Tat也可激活NMDA受體〔46〕，導(dǎo)致鈣離子上調(diào)，這反過(guò)來(lái)又激活神經(jīng)元一氧化氮合酶(nNOS)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。Tat也可影響神經(jīng)元的樹(shù)突狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白酶體介導(dǎo)的微管相關(guān)蛋白2(MAP2)降解和細(xì)胞骨架細(xì)絲破壞〔47〕。

3.4.2流感病毒甲型流感病毒的核蛋白NP也被發(fā)現(xiàn)可影響突觸功能：重組NP與大鼠海馬神經(jīng)元接觸，NP融合到Tat的11-氨基酸肽轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域(PTD)，引起突觸后膜功能障礙，表現(xiàn)為小型興奮性突觸后電流的幅度和頻率降低。因此推測(cè)，位于樹(shù)突棘狀突起的病毒NP干擾突觸后谷氨酸受體的表達(dá)或錨定由此影響突觸功能〔48〕。

3.4.3HSV-1突觸不僅是病毒蛋白質(zhì)的特定目標(biāo)，也是病毒在神經(jīng)元之間蔓延的通道(如HSV-1)〔49〕。同樣，連接素蛋白質(zhì)，其中連接素-1與連接素-2被HSV用作病毒入侵和細(xì)胞-細(xì)胞間傳播的介體參與突觸形成。作者發(fā)現(xiàn)，HSV-1結(jié)合神經(jīng)細(xì)胞膜，明顯影響大鼠皮層神經(jīng)元的電生理特性并增強(qiáng)神經(jīng)元興奮性。這種影響包括Na+通道持續(xù)激活和K+電流受抑制，導(dǎo)致細(xì)胞膜去極化和神經(jīng)元放電增加。隨后，電壓門(mén)控Ca2+通道被激活，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)Ca2+信號(hào)并提高基底細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平。鈣信號(hào)有力地促進(jìn)了APP的磷酸化，并使一些包括Aβ寡聚體的神經(jīng)毒性片段在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外堆積〔13，50〕。這些病毒誘導(dǎo)的APP片段可能會(huì)引起突觸功能障礙，類(lèi)似AD患者觀察到的潛在的認(rèn)知缺陷。

3.5細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡引起的神經(jīng)細(xì)胞死亡是一個(gè)具有高度組織性的，以染色質(zhì)固縮、細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)收縮、DNA片段化和細(xì)胞解體進(jìn)入最終被吞噬的小凋亡小體為特征的過(guò)程，是許多神經(jīng)變性疾病癥狀的基礎(chǔ)〔51〕。

3.5.1HSV-1在類(lèi)似HSE的急性嚴(yán)重感染中，HSV-1誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞死亡，雖然在甚至炎癥還存在的晚期后遺癥期間細(xì)胞凋亡沒(méi)有出現(xiàn)，但是可能引起伴隨小鼠記憶障礙的長(zhǎng)期嗅皮質(zhì)和海馬細(xì)胞的丟失〔52〕。此外，HSV-1腦炎已被報(bào)道可通過(guò)激活JNK途徑誘導(dǎo)海馬神經(jīng)元細(xì)胞凋亡。另一方面，HSV-1 DNA存在于許多健康的大腦，這表明該病毒不一定會(huì)引起腦組織細(xì)胞死亡。然而，無(wú)論β-和γ-分泌酶抑制劑存在與否，當(dāng)將HSV-1感染的神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的上清液加入原代大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元，作者發(fā)現(xiàn)，即使當(dāng)培養(yǎng)物暴露于可滅活它們所包含的病毒的UV光中，被感染的培養(yǎng)上清液仍可引起神經(jīng)元細(xì)胞凋亡。這些結(jié)果表明，HSV-1感染細(xì)胞的培養(yǎng)上清對(duì)原代神經(jīng)元有高度的神經(jīng)毒性，這種影響與病毒誘導(dǎo)的釋放到細(xì)胞外介質(zhì)中的APP片段有關(guān)，而與“有活性的”病毒顆粒無(wú)關(guān)。然而，它們指出凋亡途徑間接被病毒激活，并且主要由病毒誘導(dǎo)的Aβ肽介導(dǎo)。Carter〔53〕提出了其他病原體即那些與AD相關(guān)的病原體(如幽門(mén)螺桿菌，肺炎衣原體等)對(duì)免疫系統(tǒng)激活的這個(gè)假說(shuō)，這些病原體可能會(huì)干擾HSV-1和宿主神經(jīng)細(xì)胞之間的脆弱平衡，允許病毒破壞，引發(fā)神經(jīng)元丟失。因此，免疫系統(tǒng)的激活顯然是通過(guò)炎癥介質(zhì)介導(dǎo)的一種神經(jīng)元死亡的強(qiáng)效誘導(dǎo)劑。

3.5.2肺炎衣原體已有報(bào)道：伴隨著不同類(lèi)型的細(xì)胞，包括嗜中性粒細(xì)胞，單核細(xì)胞和上皮細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞的感染，肺炎衣原體抑制了細(xì)胞凋亡過(guò)程。當(dāng)肺炎衣原體感染了神經(jīng)元細(xì)胞，表現(xiàn)抵抗星形孢菌素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。尤其是肺炎衣原體感染可下調(diào)凋亡胞漿蛋白的表達(dá)(如從線粒體釋放的細(xì)胞色素C)并激活半胱天冬酶-3/7，它們通常隨著星形孢菌素的治療而上調(diào)。但是考慮在AD腦中檢測(cè)到肺炎衣原體〔54〕，對(duì)于其他細(xì)胞類(lèi)型，這種細(xì)菌死亡不僅能抑制細(xì)胞凋亡而且還能促進(jìn)壞死引起的神經(jīng)元死亡。這也可以解釋病原體激活的炎癥過(guò)程。通過(guò)促進(jìn)淀粉樣蛋白的形成和神經(jīng)炎癥，肺炎衣原體抑制細(xì)胞凋亡過(guò)程的作用可導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性或持續(xù)的感染，這也許能解釋AD的發(fā)病機(jī)制。

3.5.3HIV病毒據(jù)報(bào)道〔55〕，HIV感染可在中樞神經(jīng)系統(tǒng)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和神經(jīng)元死亡，但是這些現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)制還有待闡明。包括gp120和Tat在內(nèi)的多種病毒蛋白都參與了病毒誘導(dǎo)的神經(jīng)元死亡。在表達(dá)gp120的轉(zhuǎn)基因小鼠的腦區(qū)可檢測(cè)到類(lèi)似HAD患者大腦中的細(xì)胞死亡，這表明HIV糖蛋白可獨(dú)立誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。大量證據(jù)支持這一觀點(diǎn)，表明gp120引起幾種培養(yǎng)的神經(jīng)元退行性變和死亡。某些發(fā)現(xiàn)支持這一假設(shè)：gp120感染浸潤(rùn)巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞引起促炎因子和神經(jīng)毒性的細(xì)胞因子釋放，如白細(xì)胞介素(IL-6)，從而損傷感覺(jué)神經(jīng)元和產(chǎn)生神經(jīng)病變〔56〕。將gp120加入人或大鼠神經(jīng)元體外培養(yǎng)會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞凋亡〔57〕。另外，在大鼠活體實(shí)驗(yàn)側(cè)腦室注射HIV-1 gp120可產(chǎn)生神經(jīng)元凋亡〔58〕。Tat是一種反式激活的細(xì)胞核調(diào)節(jié)蛋白，對(duì)病毒的復(fù)制至關(guān)重要，由被感染的巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞釋放，并可被包括神經(jīng)元在內(nèi)的鄰近細(xì)胞攝取，在攝取Tat的鄰近細(xì)胞內(nèi)表達(dá)其促凋亡的潛能〔59〕。

3.5.4流感病毒已知，流感病毒也可通過(guò)其他機(jī)制誘導(dǎo)感染細(xì)胞凋亡。其中，作者以前發(fā)現(xiàn)，通過(guò)p38MAPK蛋白介導(dǎo)的Bcl-2蛋白磷酸化，流感病毒可在神經(jīng)元內(nèi)激活線粒體的(內(nèi)在的)凋亡途徑。以前曾有報(bào)道，H5N1型禽流感病毒可在尸檢人腦星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元中被檢測(cè)到。最近，Ng等〔60〕表明，H5N1病毒可感染人星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞，直接誘導(dǎo)細(xì)胞損傷和促炎細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)反應(yīng)。實(shí)際上，在6 h和24 h感染后，表達(dá)增加的IL-6和(或)TNF-α的mRNA在星形細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞(人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞)中被檢測(cè)到。TNF-α治療誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，還有促炎細(xì)胞因子、趨化因子和分化細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。

Rhon等〔61〕對(duì)PD進(jìn)行的免疫組化研究發(fā)現(xiàn)，流感病毒存在于PD尸檢腦切片的黑質(zhì)中，這與PD的SN和路易體癡呆(DLB)患者白質(zhì)中Beclin-1蛋白酶裂解產(chǎn)物抗體(BeclinCCP)標(biāo)記的少突膠質(zhì)細(xì)胞凋亡有關(guān)。許多用BeclinCCP抗體標(biāo)記的少突膠質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞凋亡標(biāo)志特征，包括突起碎裂和細(xì)胞體皺縮。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)軸突的髓鞘形成中起到關(guān)鍵作用的少突膠質(zhì)細(xì)胞的這種變性可能導(dǎo)致PD相關(guān)的錐體外系癥狀。

4結(jié)論

中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)病原體的復(fù)制不斷重復(fù)，產(chǎn)生了神經(jīng)退行性病變的功能和分子標(biāo)志，包括蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊，錯(cuò)誤折疊蛋白聚集體的沉積，自噬途徑的改變，氧化應(yīng)激，神經(jīng)功能的改變和細(xì)胞凋亡性死亡。隨著時(shí)間的推移，這些作用最終導(dǎo)致神經(jīng)退行性病變。這些病原體誘導(dǎo)的作用參與并且可能被涉及神經(jīng)退行性疾病發(fā)病機(jī)制的一些因素如代謝紊亂，遺傳變異和其他環(huán)境危險(xiǎn)因素放大。這樣的結(jié)果就是該病原體引起的損傷放大并加速了神經(jīng)退行性病變的過(guò)程，其跡象通常在衰老時(shí)表現(xiàn)出來(lái)。

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〔2014-11-19修回〕

(編輯滕欣航)