星形胶质细胞来源的 MMP-9:伪狂犬病病毒突破血脑屏障的关键 “帮凶” 及潜在治疗靶点

【字体: 时间:2025年04月03日 来源:Veterinary Research 3.7

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  为探究伪狂犬病病毒(PRV)诱导脑病的细胞机制以及基质金属蛋白酶 - 9(MMP-9)在血脑屏障(BBB)破坏中的作用,研究人员开展相关研究。结果发现 PRV 感染破坏 BBB 并引发中枢神经系统炎症,MMP-9 在其中起关键作用,这为 PRV 诱导脑病的发病机制及治疗提供新见解。

  在神秘的微观世界里,病毒与人体的对抗时刻都在上演。伪狂犬病病毒(PRV)作为一种极具威胁的病毒,近年来频繁出现在人们的视野中。它不仅能感染猪等家畜,给养殖业带来巨大损失,还悄然 “跨界”,引发人类的脑炎和眼内炎。目前,PRV 入侵中枢神经系统(CNS)的具体机制,尤其是它如何突破人体重要防线血脑屏障(BBB),仍然是个未解之谜,这也给相关疾病的防治带来了极大挑战。
为了揭开这些谜团,云南农业大学的研究人员勇挑重担,开展了一项深入研究。他们的研究成果发表在《Veterinary Research》上,为我们认识 PRV 的 “作案手法” 提供了关键线索。

研究人员在探索 PRV 入侵机制的征程中,运用了多种关键技术方法。他们选用 96 只 8 周龄的昆明 SPF 小鼠作为实验对象,构建了体外双层 Transwell 模型模拟血脑屏障。通过单细胞测序技术,深入分析细胞层面的变化;利用 qRT-PCR、Western blotting 等分子生物学技术,精准检测基因和蛋白表达水平。这些技术手段相互配合,如同精密的 “探测器”,帮助研究人员捕捉 PRV 入侵过程中的细微变化。

研究结果如下:

  1. PRV 感染导致小鼠神经症状和脑损伤:给小鼠鼻腔接种 PRV 后,小鼠逐渐出现畏寒、毛发杂乱、呼吸急促等症状,最终全部死亡。对小鼠脑组织进行检查发现,随着感染时间延长,脑组织的病理变化愈发严重,神经功能损伤程度也逐渐加深。同时,病毒在小鼠脑内的分布呈现时间依赖性变化,在延髓和海马体等区域的病毒载量显著增加。
  2. PRV 穿透血脑屏障并破坏紧密连接(TJs):借助透射电子显微镜观察,研究人员发现感染 PRV 后,小鼠血脑屏障的紧密连接出现损伤,其间隙明显增宽。进一步检测发现,小鼠脑组织的含水量和伊文思蓝(Evans blue)浓度都有所增加,这表明血脑屏障的通透性提高。同时,紧密连接蛋白 ZO-1、occludin 和 collagen V 的表达呈现先升后降的趋势,说明 PRV 通过破坏紧密连接来影响血脑屏障的完整性。
  3. MMP-9 介导胶原蛋白 VI 降解和血脑屏障破坏:研究人员通过一系列实验,包括分子对接和免疫共沉淀,发现 MMP-9 与胶原蛋白 VI 之间存在直接相互作用。MMP-9 水平的升高会促使胶原蛋白 VI 降解,进而破坏血脑屏障,这表明 MMP-9 在 PRV 诱导的血脑屏障破坏中起着关键的介导作用。
  4. PRV 感染增加星形胶质细胞增殖并促进 A1 亚型转变:单细胞 RNA 测序结果显示,PRV 感染后,小鼠脑内星形胶质细胞的数量显著增多,并且其表型从 A2 型逐渐转变为 A1 型。通过对星形胶质细胞形态的分析发现,随着病毒感染时间的增加,其分支长度增加,而端点体素数量减少,进一步证实了这种亚型转变。
  5. 星形胶质细胞主要产生 MMP-9:利用免疫荧光共定位技术,研究人员发现 MMP-9 主要来源于星形胶质细胞,少量来源于内皮细胞。而且,随着 PRV 感染时间的延长,星形胶质细胞分泌 MMP-9 的量也在不断增加。
  6. PRV 通过细胞旁途径进入血脑屏障,MMP-9 缺失可逆转损伤:在体外构建的血脑屏障模型中,研究人员发现 PRV 能够穿过血脑屏障,并且其通过细胞旁途径进入,这一过程会破坏紧密连接。当敲除 MMP-9 基因后,PRV 感染引起的紧密连接损伤得到缓解,说明 MMP-9 在 PRV 感染导致的血脑屏障损伤中起着重要作用。
  7. PRV 入侵中枢神经系统并引发 “炎症风暴”:检测感染 PRV 后小鼠体内多种炎症因子的水平,发现除 INF-γ 的表达下降外,CCL-3、CCL-4、CCL-5、IL-6、IL-18 和 TNF-α 等因子的表达均显著增加,这表明 PRV 感染引发了中枢神经系统的 “炎症风暴”。

综合研究结论和讨论部分,此次研究意义重大。PRV 感染小鼠后,会引发一系列神经症状和脑损伤,其突破血脑屏障的关键在于通过细胞旁途径,而这一过程与 MMP-9 密切相关。MMP-9 由星形胶质细胞产生,它能降解胶原蛋白 VI,进而破坏血脑屏障。同时,PRV 感染还会导致星形胶质细胞增殖并向 A1 亚型转变,进一步加剧血脑屏障的损伤。此外,PRV 入侵中枢神经系统引发的 “炎症风暴”,以及对 INF-γ 等免疫因子的影响,揭示了其免疫逃逸的潜在机制。这些发现为深入理解 PRV 诱导脑病的发病机制提供了关键依据,也为开发针对 PRV 感染的治疗策略和药物提供了潜在靶点,有望在未来为防控 PRV 感染相关疾病带来新的突破。
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