脑脊液代谢组学揭示蜱传脑炎病毒感染神经元的分子特征与治疗新靶点

《Journal of Neuroinflammation》:Changes in metabolite profiles in the cerebrospinal fluid and in human neuronal cells upon tick-borne encephalitis virus infection

【字体: 时间:2025年06月15日 来源:Journal of Neuroinflammation 9.3

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  本研究针对蜱传脑炎病毒(TBEV)感染导致中枢神经系统(CNS)损伤的机制空白,通过分析52例患者脑脊液(CSF)样本,首次发现S-腺苷甲硫氨酸(SAM)、果糖-1,6-二磷酸酶(FBP1)等32种代谢物可作为区分脑炎与脑膜炎的生物标志物,并利用人iPSC来源运动神经元模型验证其促病毒复制作用。该成果为TBEV神经病理诊断提供新工具,发表于《Journal of Neuroinflammation》。

  

蜱传脑炎病毒(TBEV)作为由硬蜱传播的嗜神经病原体,每年在欧洲和亚洲引发数千例严重脑炎病例,其中30%感染者会出现永久性神经后遗症。尽管疫苗已投入使用,但缺乏特异性治疗手段和预测疾病进展的生物标志物,使得临床管理面临巨大挑战。更棘手的是,TBEV感染呈现高度异质性——从轻微脑膜炎到致命性脑炎,其背后的分子机制始终成谜。

为破解这一难题,来自英国利兹大学、捷克科学院等机构的研究团队开展了一项开创性研究。Satoshi Suyama、Niluka Goonawardane等学者首次将临床样本分析与类器官模型相结合,通过代谢组学技术揭示TBEV劫持宿主代谢网络的精确机制,相关成果发表在神经炎症领域权威期刊《Journal of Neuroinflammation》上。

研究采用四大关键技术:1) 多中心队列研究(采集64例TBEV患者及对照CSF);2) 液相色谱-质谱(LC-MS)非靶向代谢组学分析;3) 人诱导多能干细胞(iPSC)分化的运动神经元(hMN)感染模型;4) 特异性代谢抑制剂(Sinefungin、MB05032等)干预实验。

代谢特征区分疾病严重程度
通过比较27例脑膜炎与25例脑炎患者CSF样本,研究发现32种代谢物存在显著差异。其中SAM、FBP1和磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)在脑炎组浓度较脑膜炎组高2.4-3.2倍,而尿刊酸水平降低30%。随访分析显示脑炎患者琥珀酸、L-脯氨酸波动显著,脑膜炎组则呈现丙酮酸特异性升高。

免疫特征揭示炎症风暴
多重检测发现CXCL8(IL-8)、CCL20等趋化因子在两组患者均显著升高,但脑炎组特有CCL11、CCL2等因子异常表达。促炎细胞因子如IFN-α2
、IL-1β等同步上调,而抗炎因子IL-10未见变化,证实TBEV引发失衡的免疫反应。

代谢干预抑制病毒复制
在hMN模型中,TBEV感染导致SAM、FBP1和PEP随时间依赖性增加。使用1μM Sinefungin(SAM抑制剂)处理使病毒滴度降低200倍,MB05032(FBP1抑制剂)则通过阻断糖酵解关键节点实现类似效果。值得注意的是,磷酸钠(NaF)对PEP的抑制在感染早期(24小时)最有效,提示不同代谢物在病毒生命周期各阶段发挥特异性作用。

戊糖磷酸途径的核心作用
通路分析显示戊糖磷酸途径(PPP)受影响最显著(影响值0.65877),涉及D-核糖-5-磷酸等9种代谢物。病毒诱导的葡萄糖代谢重编程表现为细胞外葡萄糖减少(p=0.0065)而细胞内葡萄糖-6-磷酸(G6P)堆积(p=0.00444),证实TBEV通过劫持糖代谢支持其复制。

这项研究首次建立TBEV神经病理的代谢特征图谱,揭示SAM甲基化修饰、FBP1介导的糖异生等通路作为潜在治疗靶点。其创新性体现在三方面:1) 发现可预测疾病进展的CSF生物标志物组合;2) 开发人源神经元感染模型填补实验体系空白;3) 证实代谢干预策略的可行性。这些发现不仅为理解嗜神经病毒致病机制提供新视角,更为开发靶向代谢的抗病毒药物奠定理论基础。鉴于代谢调节剂的临床转化优势,该研究可能加速TBEV特异性疗法的诞生。

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