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；人類免疫缺陷病毒；流感病毒；肺炎衣原體；阿爾茨海默?。簧窠?jīng)退行性疾病

中圖分類號〔〕R512.91〔文獻標識碼〕A〔

基金項目：國家自然科學基金資助項目(30560042，81160161)

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

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，導致如認知和運動控制腦功能下降。Bowery等〔1〕研究顯示，中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染在誘導神經(jīng)退行性疾病中可能發(fā)揮復合因素作用的可能性〔2〕。血清學研究表明腸道病毒(EV)和人類皰疹病毒(HHV)在選擇性影響運動神經(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重記憶力損傷和認知能力下降為特征，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)病機制〔3～5〕。HHV、HSV、愛潑斯坦-巴爾病毒、水痘-帶狀皰疹病毒、巨細胞病毒、HHV-6和最近的皰疹病毒7型等都與導致脊髓和大腦中神經(jīng)細胞軸突脫髓鞘的炎性疾病多發(fā)性硬化癥(MS)相關(guān)〔6〕。

1病原體進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的路線

病原體進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的其他可能途徑：(1) 病原體感染單核-巨噬細胞系統(tǒng)/小膠質(zhì)細胞，借此穿過血腦屏障；(2)周圍神經(jīng)順式和反式的神經(jīng)元傳輸。

包括人類免疫缺陷病毒(HIV)在內(nèi)的慢病毒家族，依靠受感染的白細胞，通過“特洛伊木馬”機制穿過血腦屏障〔7〕，躲避免疫系統(tǒng)并隨血流移動到大腦。炎癥反應(yīng)可加重病原體對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的侵害，全身感染激活受感染白細胞，炎癥因子釋放，附著并侵入毛細血管微靜脈壁周圍的內(nèi)皮細胞和腦實質(zhì)基底膜，進而穿透血腦屏障。白細胞膜表達的趨化因子受體和循環(huán)在大腦中的趨化因子相互作用，進一步激活白細胞。

皮膚中的周圍神經(jīng)末梢和黏膜是介導病毒進入并感染中樞神經(jīng)系統(tǒng)的另一種機制。根據(jù)病毒受體的差異性表達，一種特定的嗜神經(jīng)性病毒將針對一種特定類型的周圍神經(jīng)末梢，包括感覺、運動和嗅覺神經(jīng)元。病毒感染周圍神經(jīng)，利用軸索的微管和微管依賴的馬達蛋白質(zhì)等細胞成分移動，通過逆行軸突運輸，從細胞外周向含有利用合成機制進行病毒復制的神經(jīng)元胞體移動，也可通過順行運輸返回到細胞外周并蔓延到目的細胞〔8〕。

HSV-1可以感染口腔和鼻腔黏膜，再通過逆行軸突運輸分別移動到三叉神經(jīng)節(jié)或嗅球，在此形成潛伏感染，也可迅速進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)〔9〕。HSV-1從潛伏期開始周期性地再活化，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。

嗅覺系統(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)病毒都是通過嗅覺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)通過嗅覺上皮進入中樞神經(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為是鼻病毒感染的首要目標。研究表明，A/ WSN/33對黑質(zhì)有親和力，而黑質(zhì)神經(jīng)元群和腦神經(jīng)系統(tǒng)沒有直接的解剖學聯(lián)系，這表明可能有其他損傷途徑存在。

2流行病學證據(jù)

2.1HSV-1和AD慢性和持續(xù)HSV-1感染已被提出作為AD的潛在危險因素。研究報道，多個AD患者尸檢大腦標本中發(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另一個潛在的危險因素〔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)表明個體大腦對HSV-1感染的易感性與AD的遺傳風險相關(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性，尤其是病變嚴重的腦區(qū)，據(jù)此，可以推測，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胞中分離出，能感染小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞、血管周圍的巨噬細胞和單核細胞。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類似AD的標志物。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可引起嚴重的神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙，出現(xiàn)認知、運動和行為異常，統(tǒng)稱為HIV相關(guān)的神經(jīng)認知功能障礙(HAND)，包括無癥狀神經(jīng)認知功能損害(ANI)、HIV相關(guān)的神經(jīng)認知疾病(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，加上巨噬細胞、小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞活化，引起HAND的發(fā)生。APOE4型等位基因(APOEε4)不僅是AD的危險因素，也被提議作為HAND進展的遺傳因子〔14〕。

2.4流感病毒和PD流感病毒已被認為是PD直接和間接的病因，但其與PD的聯(lián)系尚有爭議。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，但仍然是一個有爭議的問題〔15〕。一項研究〔16〕證明腦炎后PD患者腦中的病毒RNA并未恢復，沒有發(fā)現(xiàn)任何已知會導致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)的時機問題，該證據(jù)反駁了將流感病毒作為PD的病因。盡管反對流感病毒假說的直接證據(jù)占明顯優(yōu)勢，仍有一個重要的流行病學證據(jù)支持流感病毒假說，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的風險高2～3倍。Toovey等〔18〕認為流感與暫時性神經(jīng)后遺癥如震顫或步態(tài)障礙有關(guān)，流感相關(guān)神經(jīng)元損傷可能是一個累積過程。

3感染因素與神經(jīng)變性過程

3.1腦中的蛋白質(zhì)錯誤折疊許多神經(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質(zhì)細胞外和周圍腦血管壁的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動神經(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)聚集實驗數(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，也有人認為，周圍神經(jīng)系統(tǒng)(PNS)中產(chǎn)生的新HSV-1顆粒，可在高爾基體包裝過程中募集含有APP的細胞膜，并在輸送到大腦過程中釋放APP，從而以某種方式促進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)母細胞瘤細胞的HSV-1感染可誘導APP的55 kD C-末端片段的形成；HSV-1使神經(jīng)元興奮性和細胞內(nèi)Ca2+信號轉(zhuǎn)導發(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)物中存在微管動力學改變和神經(jīng)軸突損害，由此，將HSV-1和tau蛋白過度磷酸化相聯(lián)系?？傊?，這些發(fā)現(xiàn)支持一個觀點：HSV-1可以促進年齡相關(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，導致Aβ生成增加和降解障礙〔23〕。據(jù)報道，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)的巨噬細胞和小膠質(zhì)細胞介導的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能通過上調(diào)其激酶(ChK5)提高tau蛋白的磷酸化水平。在被設(shè)計成表達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突狀變性。Giunta等〔25〕表明病毒蛋白Tat顯著促進了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Aβ斑塊形成，伴隨神經(jīng)細胞內(nèi)Aβ42累積，斑塊數(shù)量隨病情進展而增加〔13〕。然而，一個后續(xù)類似的研究〔26〕表明不同菌株的衣原體感染不能誘導感染小鼠大腦Aβ斑塊形成，這反駁了細菌感染對斑塊形成的影響。最近，有人在AD尸檢腦組織的Aβ沉積物和tau蛋白纏結(jié)中檢測出衣原體抗原。關(guān)于肺炎衣原體如何使細胞內(nèi)和細胞外Aβ沉積，需要進一步研究。

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)強感染性的、嗜神經(jīng)的A/Vietnam/1203/04(H5N1)流感病毒從周圍神經(jīng)系統(tǒng)進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起PD癥狀、小膠質(zhì)細胞激活、α-SYN磷酸化和積聚顯著增加，這可能導致感染消除后的60 d黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元變性。

3.2自噬過程的改變在細胞代謝應(yīng)激情況下，細胞為提供能量供應(yīng)，降解和回收多余的或受損的蛋白質(zhì)甚至整個細胞器，這種高度保留機制稱為自噬。自噬體的形成被一個泛素樣分子(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的哺乳動物直系同源基因Beclin-1在自噬過程起關(guān)鍵作用，Beclin-1與幾個輔因子相互作用，調(diào)節(jié)自噬體的形成和成熟以及融合到溶酶體的過程，進而促進自噬過程。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)退行性病變標志，如腦內(nèi)包涵體和細胞內(nèi)蛋白聚集體堆積。越來越多的自噬體在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)受感染的細胞多肽34.5(ICP34.5)可干擾細胞自噬過程，從而保護自身不受損害〔29〕。ICP34.5也被證明可逆轉(zhuǎn)蛋白激酶R(PKR)的防御機制。PKR防御機制被病毒來源的雙鏈RNA(dsRNA)激活，通過延長起始因子2α(eIF2α蛋白)磷酸化，阻斷細胞蛋白質(zhì)的合成〔30〕。這種阻斷作用也可抑制病毒蛋白質(zhì)合成，啟動細胞凋亡，增強細胞自噬。ICP34.5用兩種不同機制對抗宿主自噬和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介導的eIF2α蛋白磷酸化并阻止宿主細胞轉(zhuǎn)化。這兩種機制協(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，類似HSV-1。受影響的自噬步驟是自噬體融合到溶酶體的過程。已證明病毒蛋白Nef與Beclin-1的相互作用，阻止含促進融合的自噬蛋白復合物形成，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類似物)感染小神經(jīng)膠質(zhì)細胞，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HIV誘導的神經(jīng)毒性，也有類似的抑制神經(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道可影響自噬作用，病毒為進行復制在感染早期激活自噬過程〔33〕。隨后，它又誘導自噬體在受感染細胞的細胞質(zhì)中聚集。再者，在后一種情況視乎是由于病毒誘導的自噬體成熟缺陷，通過病毒基質(zhì)蛋白2(一個質(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胞凋亡。此前曾有報道〔34〕，雖然流感病毒的特點是高表達抗凋亡蛋白Bcl-2和相對減低病毒的自由復制，但是流感病毒可在神經(jīng)細胞中誘導凋亡性死亡，由此而論，阻斷自噬過程可能會促進病毒誘導的細胞凋亡和神經(jīng)退行性病變。

3.3氧化應(yīng)激和神經(jīng)退行性疾病幾個實驗結(jié)果指出，氧化應(yīng)激是神經(jīng)變性疾病發(fā)病機制中的一個關(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似發(fā)現(xiàn)。這與高速率的細胞膜脂質(zhì)過氧化作用及蛋白質(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損傷的誘導以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)的應(yīng)激，HSV-1感染使細胞內(nèi)的氧化還原狀態(tài)向一個親氧化劑狀態(tài)改變〔36〕。此外，小鼠神經(jīng)細胞的HSV-1感染可提高ROS水平并促進脂質(zhì)過氧化。與這些結(jié)果一致，在HSV-1原發(fā)感染后檢出病毒復制或潛伏的腦區(qū)發(fā)現(xiàn)了高水平的脂質(zhì)過氧化產(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可通過上調(diào)β-和γ-分泌酶，成倍促進APP的生產(chǎn)?？寡趸瘎┛勺柚惯@一過程，這表明在神經(jīng)元細胞中HSV-1誘導的氧化應(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感染過程中小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生的氧化應(yīng)激反應(yīng)的結(jié)果，并可在體內(nèi)被進一步增強〔38〕。

3.3.2HIV先驅(qū)研究發(fā)現(xiàn)艾滋病患者的細胞和體液中存在氧化應(yīng)激標志物。Garaci等〔39〕發(fā)現(xiàn)體外HIV感染可顯著降低人巨噬細胞的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志物，包括增多的過氧化亞硝酸鹽，4-羥基和蛋白質(zhì)羰基。病毒蛋白gp120和Tat也被發(fā)現(xiàn)可增強氧化應(yīng)激，并產(chǎn)生一些神經(jīng)元的破壞性影響(包括細胞骨架破壞)。這些影響可被抗氧化劑逆轉(zhuǎn)，這說明氧化損傷對HIV癡呆的發(fā)病機制起重要作用〔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胞和動物中被發(fā)現(xiàn)〔41〕。病毒誘導的氧化應(yīng)激也與小鼠模型流感病毒相關(guān)的腦病(IE)的發(fā)病和進展相關(guān)。氧化應(yīng)激標志物已在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重性的可能預(yù)測標志物。如前所述，流感病毒感染和PD典型的生化標志的出現(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，病毒誘導的氧化應(yīng)激在這個過程中發(fā)揮作用。事實上，氧化應(yīng)激對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)、百草枯和魚藤酮〕定向或全身給藥可損傷黑質(zhì)細胞，這說明多巴胺能神經(jīng)元易受氧化應(yīng)激損害。可以推測，當流感病毒感染衰老的神經(jīng)元細胞時，“氧化爆發(fā)”產(chǎn)生增加，這有助于PDI功能改變，使錯誤折疊的蛋白質(zhì)的生成增加，并促進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)的幾個神經(jīng)退行性疾病特有的認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)突觸連接進行性喪失，這在HAD早期病理階段出現(xiàn)，并與疾病的進展相關(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)細胞啟動子作用下，被設(shè)計成星形膠質(zhì)細胞表達gp120的小鼠出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸前末梢和樹突減少，而神經(jīng)元選擇性表達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)報道，gp120通過包括NMDA受體激活的直接和間接機制誘導突觸損傷。其間接機制主要由gp120處理的神經(jīng)膠質(zhì)細胞釋放的可溶性因子介導〔45〕。病毒蛋白Tat也可激活NMDA受體〔46〕，導致鈣離子上調(diào)，這反過來又激活神經(jīng)元一氧化氮合酶(nNOS)導致細胞死亡。Tat也可影響神經(jīng)元的樹突狀結(jié)構(gòu)，導致蛋白酶體介導的微管相關(guān)蛋白2(MAP2)降解和細胞骨架細絲破壞〔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，位于樹突棘狀突起的病毒NP干擾突觸后谷氨酸受體的表達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，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用作病毒入侵和細胞-細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)細胞膜，明顯影響大鼠皮層神經(jīng)元的電生理特性并增強神經(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，導致細胞膜去極化和神經(jīng)元放電增加。隨后，電壓門控Ca2+通道被激活，觸發(fā)細胞內(nèi)Ca2+信號并提高基底細胞內(nèi)Ca2+水平。鈣信號有力地促進了APP的磷酸化，并使一些包括Aβ寡聚體的神經(jīng)毒性片段在細胞內(nèi)和細胞外堆積〔13，50〕。這些病毒誘導的APP片段可能會引起突觸功能障礙，類似AD患者觀察到的潛在的認知缺陷。

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

3.5.1HSV-1在類似HSE的急性嚴重感染中，HSV-1誘導神經(jīng)元細胞死亡，雖然在甚至炎癥還存在的晚期后遺癥期間細胞凋亡沒有出現(xiàn)，但是可能引起伴隨小鼠記憶障礙的長期嗅皮質(zhì)和海馬細胞的丟失〔52〕。此外，HSV-1腦炎已被報道可通過激活JNK途徑誘導海馬神經(jīng)元細胞凋亡。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引起腦組織細胞死亡。然而，無論β-和γ-分泌酶抑制劑存在與否，當將HSV-1感染的神經(jīng)母細胞瘤細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)元細胞凋亡。這些結(jié)果表明，HSV-1感染細胞的培養(yǎng)上清對原代神經(jīng)元有高度的神經(jīng)毒性，這種影響與病毒誘導的釋放到細胞外介質(zhì)中的APP片段有關(guān)，而與“有活性的”病毒顆粒無關(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的Aβ肽介導。Carter〔53〕提出了其他病原體即那些與AD相關(guān)的病原體(如幽門螺桿菌，肺炎衣原體等)對免疫系統(tǒng)激活的這個假說，這些病原體可能會干擾HSV-1和宿主神經(jīng)細胞之間的脆弱平衡，允許病毒破壞，引發(fā)神經(jīng)元丟失。因此，免疫系統(tǒng)的激活顯然是通過炎癥介質(zhì)介導的一種神經(jīng)元死亡的強效誘導劑。

3.5.2肺炎衣原體已有報道：伴隨著不同類型的細胞，包括嗜中性粒細胞，單核細胞和上皮細胞，小膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元細胞的感染，肺炎衣原體抑制了細胞凋亡過程。當肺炎衣原體感染了神經(jīng)元細胞，表現(xiàn)抵抗星形孢菌素誘導的細胞凋亡。尤其是肺炎衣原體感染可下調(diào)凋亡胞漿蛋白的表達(如從線粒體釋放的細胞色素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腦中檢測到肺炎衣原體〔54〕，對于其他細胞類型，這種細菌死亡不僅能抑制細胞凋亡而且還能促進壞死引起的神經(jīng)元死亡。這也可以解釋病原體激活的炎癥過程。通過促進淀粉樣蛋白的形成和神經(jīng)炎癥，肺炎衣原體抑制細胞凋亡過程的作用可導致中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性或持續(xù)的感染，這也許能解釋AD的發(fā)病機制。

3.5.3HIV病毒據(jù)報道〔55〕，HIV感染可在中樞神經(jīng)系統(tǒng)誘導細胞凋亡和神經(jīng)元死亡，但是這些現(xiàn)象的內(nèi)在機制還有待闡明。包括gp120和Tat在內(nèi)的多種病毒蛋白都參與了病毒誘導的神經(jīng)元死亡。在表達gp120的轉(zhuǎn)基因小鼠的腦區(qū)可檢測到類似HAD患者大腦中的細胞死亡，這表明HIV糖蛋白可獨立誘導細胞凋亡。大量證據(jù)支持這一觀點，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感染浸潤巨噬細胞和淋巴細胞引起促炎因子和神經(jīng)毒性的細胞因子釋放，如白細胞介素(IL-6)，從而損傷感覺神經(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)會導致神經(jīng)細胞凋亡〔57〕。另外，在大鼠活體實驗側(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胞核調(diào)節(jié)蛋白，對病毒的復制至關(guān)重要，由被感染的巨噬細胞和小膠質(zhì)細胞釋放，并可被包括神經(jīng)元在內(nèi)的鄰近細胞攝取，在攝取Tat的鄰近細胞內(nèi)表達其促凋亡的潛能〔59〕。

3.5.4流感病毒已知，流感病毒也可通過其他機制誘導感染細胞凋亡。其中，作者以前發(fā)現(xiàn)，通過p38MAPK蛋白介導的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。以前曾有報道，H5N1型禽流感病毒可在尸檢人腦星形膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元中被檢測到。最近，Ng等〔60〕表明，H5N1病毒可感染人星形膠質(zhì)細胞和神經(jīng)細胞，直接誘導細胞損傷和促炎細胞因子級聯(lián)反應(yīng)。實際上，在6 h和24 h感染后，表達增加的IL-6和(或)TNF-α的mRNA在星形細胞和神經(jīng)元細胞(人膠質(zhì)母細胞瘤和神經(jīng)母細胞瘤細胞)中被檢測到。TNF-α治療誘導細胞凋亡，還有促炎細胞因子、趨化因子和分化細胞的炎癥反應(yīng)。

Rhon等〔61〕對PD進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)標記的少突膠質(zhì)細胞凋亡有關(guān)。許多用BeclinCCP抗體標記的少突膠質(zhì)細胞出現(xiàn)細胞凋亡標志特征，包括突起碎裂和細胞體皺縮。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)細胞的這種變性可能導致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)病原體的復制不斷重復，產(chǎn)生了神經(jīng)退行性病變的功能和分子標志，包括蛋白質(zhì)的錯誤折疊，錯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)功能的改變和細胞凋亡性死亡。隨著時間的推移，這些作用最終導致神經(jīng)退行性病變。這些病原體誘導的作用參與并且可能被涉及神經(jīng)退行性疾病發(fā)病機制的一些因素如代謝紊亂，遺傳變異和其他環(huán)境危險因素放大。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)退行性病變的過程，其跡象通常在衰老時表現(xiàn)出來。

5參考文獻

1Bowery NG,Bagetta G,Nistico G,etal.Intrahippocampal tetanus toxin produces generalized convulsions and neurodegeneration in rats：antagonism by NMDA receptor blockers〔J〕.Epilepsy Res Suppl,1992;9：249-56.

2Mattson MP.Infectious agents and age-related neurodegenerative disorders〔J〕.Ageing Res Rev,2004;3(1)：105-20.

3Cermelli C,Vinceti M,Beretti F,etal.Risk of sporadic amyotrophic lateral sclerosis associated with seropositivity for herpesviruses and echovirus-7〔J〕.Eur J Epidemiol,2003;18(2)：123-27.

4Wozniak MA,Frost AL,Preston CM,etal.Antivirals reduce the formation of key Alzheimer's disease molecules in cell cultures acutely infected with herpes simplex virus type 1〔J〕.PLoS One,2011;6(10)：e25152.

5Wozniak MA,Shipley SJ,Combrinck M,etal.Productive herpes simplex virus in brain of elderly normal subjects and Alzheimer's disease patients〔J〕.J Med Virol,2005;75(2)：300-6.

6Ben FN,Rotola A,Nefzi F,etal.Identification of human herpesviruses 1 to 8 in Tunisian multiple sclerosis patients and healthy blood donors〔J〕.J Neurovirol,2012;18(1)：12-9.

7Peluso R,Haase A,Stowring L,etal.A Trojan Horse mechanism for the spread of visna virus in monocytes〔J〕.Virology,1985;147(1)：231-6.

8Hsieh MJ,White PJ,Pouton CW.Interaction of viruses with host cell molecular motors〔J〕.Curr Opin Biotechnol,2010;21(5)：633-9.

9Salinas S,Schiavo G,Kremer EJ.A hitchhiker's guide to the nervous system：the complex journey of viruses and toxins〔J〕.Nat Rev Microbiol,2010;8(9)：645-55.

10Aronsson F,Robertson B,Ljunggren HG,etal.Invasion and persistence of the neuroadapted influenza virus A/WSN/33 in the mouse olfactory system〔J〕.Viral Immunol,2003;16(3)：415-23.

11Lambert JC,Heath S,Even G,etal.Genome-wide association study identifies variants at CLU and CR1 associated with Alzheimer's disease〔J〕.Nat Genet,2009;41(10)：1094-9.

12Mahony JB,Chong S,Coombes BK,etal.Analytical sensitivity,reproducibility of results,and clinical performance of five PCR assays for detecting Chlamydia pneumoniae DNA in peripheral blood mononuclear cells〔J〕.J Clin Microbiol,2000;38(7)：2622-7.

13Little CS,Hammond CJ,Macintyre A,etal.Chlamydia pneumoniae induces Alzheimer-like amyloid plaques in brains of BALB/c mice〔J〕.Neurobiol Aging,2004;25(4)：419-29.

14Letendre SL,Ellis RJ,Ances BM,etal.Neurologic complications of HIV disease and their treatment〔J〕.Top HIV Med,2010;18(2)：45-55.

15Taubenberger JK.The origin and virulence of the 1918 "Spanish" influenza virus〔J〕.Proc Am Philos Soc,2006;150(1)：86-112.

16Lo KC,Geddes JF,Daniels RS,etal.Lack of detection of influenza genes in archived formalin-fixed,paraffin wax-embedded brain samples of encephalitis lethargica patients from 1916 to 1920〔J〕.Virchows Arch,2003;442(6)：591-6.

17Martyn CN.Infection in childhood and neurological diseases in adult life〔J〕.Br Med Bull,1997;53(1)：24-39.

18Toovey S,Zuckerman J.Infections exotic and ectopic,and everyday practice〔J〕.Travel Med Infect Dis,2011;9(3)：93-4.

19Wozniak MA,Itzhaki RF,Shipley SJ,etal.Herpes simplex virus infection causes cellular beta-amyloid accumulation and secretase upregulation〔J〕.Neurosci Lett,2007;429(2-3)：95-100.

20Wozniak MA,Mee AP,Itzhaki RF.Herpes simplex virus type 1 DNA is located within Alzheimer's disease amyloid plaques〔J〕.J Pathol,2009;217(1)：131-8.

21Shipley SJ,Parkin ET,Itzhaki RF,etal.Herpes simplex virus interferes with amyloid precursor protein processing〔J〕.BMC Microbiol,2005;5：48.

22Zambrano A,Solis L,Salvadores N,etal.Neuronal cytoskeletal dynamic modification and neurodegeneration induced by infection with herpes simplex virus type 1〔J〕.J Alzheimers Dis,2008;14(3)：259-69.

23Pulliam L.HIV regulation of amyloid beta production〔J〕.J Neuroimmune Pharmacol,2009;4(2)：213-7.

24Rempel HC,Pulliam L.HIV-1 Tat inhibits neprilysin and elevates amyloid beta〔J〕.AIDS,2005;19(2)：127-35.

25Giunta B,Hou H,Zhu Y,etal.HIV-1 Tat contributes to Alzheimer's disease-like pathology in PSAPP mice〔J〕.Int J Clin Exp Pathol,2009;2(5)：433-43.

26Boelen E,Steinbusch HW,van der Ven AJ,etal.Chlamydia pneumoniae infection of brain cells：an in vitro study〔J〕.Neurobiol Aging,2007;28(4)：524-32.

27Jang H,Boltz D,Sturm-Ramirez K,etal.Highly pathogenic H5N1 influenza virus can enter the central nervous system and induce neuroinflammation and neurodegeneration〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,2009;106(33)：14063-8.

28White E,Karp C,Strohecker AM,etal.Role of autophagy in suppression of inflammation and cancer〔J〕.Curr Opin Cell Biol,2010;22(2)：212-17.

29Talloczy Z,Virgin HT,Levine B.PKR-dependent autophagic degradation of herpes simplex virus type 1〔J〕.Autophagy,2006;2(1)：24-9.

30Cassady KA,Gross M,Roizman B.The second-site mutation in the herpes simplex virus recombinants lacking the gamma134.5 genes precludes shutoff of protein synthesis by blocking the phosphorylation of eIF-2alpha〔J〕.J Virol,1998;72(9)：7005-11.

31Orvedahl A,Alexander D,Talloczy Z,etal.HSV-1 ICP34.5 confers neurovirulence by targeting the Beclin 1 autophagy protein〔J〕.Cell Host Microbe,2007;1(1)：23-35.

32Gannage M,Ramer PC,Munz C.Targeting Beclin 1 for viral subversion of macroautophagy〔J〕.Autophagy,2010;6(1)：166-7.

33Matarrese P,Nencioni L,Checconi P,etal.Pepstatin A alters host cell autophagic machinery and leads to a decrease in influenza A virus production〔J〕.J Cell Physiol,2011;226(12)：3368-77.

34Nencioni L,De Chiara G,Sgarbanti R,etal.Bcl-2 expression and p38MAPK activity in cells infected with influenza A virus：impact on virally induced apoptosis and viral replication〔J〕.J Biol Chem,2009;284(23)：16004-15.

35Sultana R,Butterfield DA.Oxidatively modified,mitochondria-relevant brain proteins in subjects with Alzheimer disease and mild cognitive impairment〔J〕.J Bioenerg Biomembr,2009;41(5)：441-6.

36Valyi-Nagy T,Dermody TS.Role of oxidative damage in the pathogenesis of viral infections of the nervous system〔J〕.Histol Histopathol,2005;20(3)：957-67.

37Ferrer I.Stress kinases involved in tau phosphorylation in Alzheimer's disease,tauopathies and APP transgenic mice〔J〕.Neurotox Res,2004;6(6)：469-75.

38Schachtele SJ,Hu S,Little MR,etal.Herpes simplex virus induces neural oxidative damage via microglial cell Toll-like receptor-2〔J〕.J Neuroinflammation,2010;7：35.

39Garaci E,Palamara AT,Ciriolo MR,etal.Intracellular GSH content and HIV replication in human macrophages〔J〕.J Leukoc Biol,1997;62(1)：54-9.

40Butler TR,Smith KJ,Self RL,etal.Neurodegenerative effects of recombinant HIV-1 Tat(1-86) are associated with inhibition of microtubule formation and oxidative stress-related reductions in microtubule-associated protein-2(a,b)〔J〕.Neurochem Res,2011;36(5)：819-28.

41Nencioni L,Sgarbanti R,De Chiara G,etal.Influenza virus and redox mediated cell signaling：a complex network of virus/host interaction〔J〕.New Microbiol,2007;30(4)：367-75.

42Martin HL,Teismann P.Glutathione-a review on its role and significance in Parkinson's disease〔J〕.FASEB J,2009;23(10)：3263-72.

43Sudhof TC,Malenka RC.Understanding synapses：past,present,and future〔J〕.Neuron,2008;60(3)：469-76.

44Michaud J,Fajardo R,Charron G,etal.Neuropathology of NFHgp160 transgenic mice expressing HIV-1 env protein in neurons〔J〕.J Neuropathol Exp Neurol,2001;60(6)：574-87.

45Geeraerts T,Deiva K,M'Sika I,etal.Effects of SDF-1alpha and gp120IIIB on apoptotic pathways in SK-N-SH neuroblastoma cells〔J〕.Neurosci Lett,2006;399(1-2)：115-20.

46Self RL,Mulholland PJ,Nath A,etal.The human immunodeficiency virus type-1 transcription factor Tat produces elevations in intracellular Ca2+ that require function of an N-methyl-D-aspartate receptor polyamine-sensitive site〔J〕.Brain Res,2004;995(1)：39-45.

47Aprea S,Del VL,Mameli G,etal.Tubulin-mediated binding of human immunodeficiency virus-1 Tat to the cytoskeleton causes proteasomal-dependent degradation of microtubule-associated protein 2 and neuronal damage〔J〕.J Neurosci,2006;26(15)：4054-62.

48Brask J,Chauhan A,Hill RH,etal.Effects on synaptic activity in cultured hippocampal neurons by influenza A viral proteins〔J〕.J Neurovirol,2005;11(4)：395-402.

49Labetoulle M,Kucera P,Ugolini G,etal.Neuronal propagation of HSV1 from the oral mucosa to the eye〔J〕.Invest Ophthalmol Vis Sci,2000;41(9)：2600-6.

50De Chiara G,Marcocci ME,Civitelli L,etal.APP processing induced by herpes simplex virus type 1(HSV-1) yields several APP fragments in human and rat neuronal cells〔J〕.PLoS One,2010;5(11)：e13989.

51Assuncao GC,Linden R.Programmed cell deaths.Apoptosis and alternative deathstyles〔J〕.Eur J Biochem,2004;271(9)：1638-50.

52Armien AG,Hu S,Little MR,etal.Chronic cortical and subcortical pathology with associated neurological deficits ensuing experimental herpes encephalitis〔J〕.Brain Pathol,2010;20(4)：738-50.

53Carter CJ.Alzheimer's disease plaques and tangles：cemeteries of a pyrrhic victory of the immune defence network against herpes simplex infection at the expense of complement and inflammation-mediated neuronal destruction〔J〕.Neurochem Int,2011;58(3)：301-20.

54Gerard HC,Dreses-Werringloer U,Wildt KS,etal.Chlamydophila(Chlamydia) pneumoniae in the Alzheimer's brain〔J〕.FEMS Immunol Med Microbiol,2006;48(3)：355-66.

55Jones G,Power C.Regulation of neural cell survival by HIV-1 infection〔J〕.Neurobiol Dis,2006;21(1)：1-17.

56Yoshioka M,Bradley WG,Shapshak P,etal.Role of immune activation and cytokine expression in HIV-1-associated neurologic diseases〔J〕.Adv Neuroimmunol,1995;5(3)：335-58.

57Lannuzel A,Barnier JV,Hery C,etal.Human immunodeficiency virus type 1 and its coat protein gp120 induce apoptosis and activate JNK and ERK mitogen-activated protein kinases in human neurons〔J〕.Ann Neurol,1997;42(6)：847-56.

58Acquas E,Bachis A,Nosheny RL,etal.Human immunodeficiency virus type 1 protein gp120 causes neuronal cell death in the rat brain by activating caspases〔J〕.Neurotox Res,2004;5(8)：605-15.

59Ramirez SH,Sanchez JF,Dimitri CA,etal.Neurotrophins prevent HIV Tat-induced neuronal apoptosis via a nuclear factor-kappaB(NF-kappaB)-dependent mechanism〔J〕.J Neurochem,2001;78(4)：874-89.

60Ng YP,Lee SM,Cheung TK,etal.Avian influenza H5N1 virus induces cytopathy and proinflammatory cytokine responses in human astrocytic and neuronal cell lines〔J〕.Neuroscience,2010;168(3)：613-23.

61Rohn TT,Catlin LW.Immunolocalization of influenza A virus and markers of inflammation in the human Parkinson's disease brain〔J〕.PLoS One,2011;6(5)：e20495.

〔2014-11-19修回〕

(編輯滕欣航)