寨卡病毒相关性吉兰-巴雷综合征的研究进展

刘 会，张 薇，张亚岚，俞 坤，武世萍，王满侠

兰州大学第二医院 神经内科，甘肃兰州 730030

寨卡病毒(Zika virus，ZIKV)是黄病毒科的一种新兴虫媒病毒，主要通过伊蚊进行传播，也可性传播和垂直传播[1]。2013年10月，法属波利尼西亚暴发了ZIKV感染，同期发现吉兰-巴雷综合征(Guillain-Barré syndrome，GBS)病例数也相应增加，由此推测ZIKV与GBS可能存在关联。类似的，2016年流行病学研究发现，在受ZIKV流行影响的7个国家中，GBS发病率增加了2.0～9.8倍[2]。世界卫生组织报告2013年1月-2017年3月23个国家出现了ZIKV-GBS病例发生率增加或在GBS病例中证实为ZIKV感染[3]。2018年Barbi等[4]通过Meta分析推测出南美洲ZIKV-GBS的患病率为1.23%，且治疗费用昂贵。ZIKV-GBS是一种自身免疫性周围神经疾病，其临床特征与经典型GBS相似，主要表现为上行性/对称性肢体无力、感觉障碍、深反射减弱或消失，但由于病原体不同导致其致病机制、病情严重程度及结局与经典型GBS不尽相同。自ZIKV流行以来，关于ZIKV-GBS的研究报道较多，但目前仍缺乏对ZIKV-GBS的认识和了解。因此，本文就ZIKV结构特点、ZIKV-GBS临床特征、动物模型研究及致病机制研究等方面进行综述，以期为ZIKV-GBS的预防及治疗提供参考。

1 ZIKV的结构特点

ZIKV是一种正链包膜RNA病毒，具有10.7 kb的基因组，翻译为约3000个氨基酸的单体多蛋白。在病毒复制期间，多蛋白被切割为参与病毒颗粒装配的3种结构蛋白(E蛋白、C蛋白和前体膜蛋白prM)和7种非结构蛋白(NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B和NS5)[5]。 结构蛋白形成病毒颗粒，介导ZIKV附着并进入宿主细胞；非结构蛋白参与病毒基因组复制、组装和逃避宿主天然免疫反应[6]。Fontes-Garfias等[7]通过电子显微镜分析ZIKV的结构，发现其结构与其他黄病毒相似，但通过对ZIKV株的结构观察发现，ZIKV在prM、E蛋白和NS1中不同于其他黄病毒，而它们都是病毒感染性或致病性的关键因素。ZIKV包膜(E)蛋白负责病毒进入，是病毒致病的主要决定因素。与其他黄病毒一样，ZIKV E蛋白在氨基酸N154处糖基化。ZIKV E蛋白结构变异区与黄病毒不一致，在与融合环相邻的E环发生了变化，而融合环是介导病毒进入和传染性的区域。在ZIKV E蛋白残基天冬酰胺154(ASN154)糖基化位点周围的环中插入5个氨基酸残基，改变了ZIKV E蛋白相对于登革热病毒(dengue virus，DENV)和其他黄病毒的碳水化合物密度和构象[8-9]。Routhu等[10]和Carbaugh等[11]研究发现ZIKV E蛋白的N联糖基化介导了感染和发病机制，并提示聚糖可通过细胞表面凝集素增强其感染性；缺乏多糖的ZIKV在小鼠模型中导致死亡的能力高度减弱，在神经侵袭方面也严重受损，间接证明了E蛋白的N联糖基化是ZIKV毒力和神经入侵的决定因素[12]。

虽然NS1不是病毒颗粒的组成部分，但其在病毒RNA复制以及宿主免疫识别和逃避中发挥着重要作用。有研究发现在ZIKV中，NS1糖基化位点的消融可使病毒的神经侵袭性和神经毒性减弱[6]。Li 等[13]研究表明蛋白E + NS1以强大的中和抗体效价诱导了杀菌免疫力。NS5蛋白是黄病毒属中最大、最保守的蛋白，参与病毒RNA复制并抑制宿主先天免疫的功能。 Ng等[14]研究发现ZIKV NS5形成超分子核小体，该核小体可调节神经元细胞中的宿主免疫和促炎反应。笔者推测ZIKV的特殊结构可能是引起GBS发病的潜在因素，也是未来研究ZIKV疫苗和ZIKV-GBS相关治疗药物的重要方向。

2 ZIKV-GBS的特征

2.1 临床表现和特征 关于ZIKV-GBS的研究报道较多。在现有的报道中，GBS发病率在男性中较高，且发病年龄多为30～50岁。四肢无力、反射减退或消失、感觉异常是其最常见的临床表现，并通常伴有面神经麻痹，甚至出现自主神经功能障碍[15-20]。与经典型GBS相比，ZIKVGBS在病毒前驱症状后迅速出现神经症状，几乎所有ZIKV-GBS患者在GBS发病前5 ~ 10 d均有病毒感染史，这与之前公认的典型GBS临床表现有所不同[15-16]。且ZIKV-GBS的神经症状进展更为迅速，脑神经受累的频率和有创机械通气的需求更高[16-17]。虽然ZIKV-GBS的临床表现大多遵循GBS的经典表现，但部分表现与传统GBS差异有统计学意义。如Parra等[20]报道了4例Miller-Fisher综合征，这是一种以共济失调、眼肌麻痹和反射障碍为特征的GBS变体。Anaya等[21]报道了急性运动感觉性轴索神经病和GBS的咽-颈-臂变异病例。最近，Walteros等[22]通过前瞻性队列研究分析了哥伦比亚ZIKV-GBS患者的长期功能和神经系统结局，发现与ZIKV无关的GBS患者相比，ZIKV-GBS患者患病1年后残疾率和抑郁率更高。

2.2 实验室特征 Muñoz等[8]研究发现，在确诊的ZIKV-GBS病例中，超过80%的患者出现脑脊液蛋白-细胞分离现象。Cao-Lormeau等[16]进行了病例对照研究，42例GBS患者中98%有抗ZIKV IgM或IgG，并且全部具有针对ZIKV的中和抗体，而对照组中有中和抗体的患者仅占55.7%，93% GBS患者有ZIKV IgM，表明最近发生了ZIKV感 染。

2.3 神经电生理特征 关于ZIKV-GBS的神经生理学研究，目前结论不一，脱髓鞘型(acute inflammatory demyelinating polyneuropathies，AIDP)和 轴 突 损 伤 型(acute motor axonal neuropathy，AMAN)发生的相对频率仍存在争议。有学者在法属波利尼西亚的ZIKV流行期间，对GBS发作第1周的37例患者进行了神经传导研究，所有病例均表现出与AMAN亚型一致的神经生理学变化[16]。Arias等[18]的研究也是类似的情况。然而，Parra等[20]的神经传导研究中哥伦比亚几乎80%GBS患者表现出AIDP亚型的特征。同样的，Da Silva等[23]和Anaya等[21]也得出了上述结果。Uncini等[17]对已发表的电生理学数据进行综合分析，发现在ZIKV-GBS患者中AIDP是最常见的电生理亚型，并明显累及周围神经的远端。

3 发病机制研究

尽管对ZIKV的研究时间相对较短，但关于ZIKV-GBS致病机制等方面的动物模型研究颇多。 Cumberworth等[24]培养野生型和Ⅰ型干扰素(interferon-1，IFN-1)基因敲除小鼠的中枢神经系统和周围神经系统髓鞘细胞以检测ZIKV感染神经元和神经胶质细胞的趋向性，通过髓鞘细胞中ZIKV感染细胞的数量来系统定量，发现在没有IFN-1反应的情况下，ZIKV的感染性明显增强，并证明了中枢神经系统轴突和髓鞘以及少突胶质细胞更容易受到损伤；但周围神经系统(peripheral nervous system，PNS)的感染率通常非常低，因此研究者认为ZIKV-GBS不太可能是PNS病毒直接感染的结果。随后，Volpi等[25]为了测试ZIKV是否有效地感染了髓鞘干细胞，建立了干扰素α/β受体敲除小鼠动物模型，发现从干扰素α/β受体敲除小鼠获得的髓鞘背根神经节外植体被ZIKV有效感染，并且病毒复制主要存在于外周神经元和髓鞘施万细胞之中，从而导致髓鞘破坏、内质网应激和细胞死亡。与 Cumberworth等[24]结果相反，Volpi等[25]表明PNS确实是ZIKV感染、复制和细胞病变的潜在部位。因此，也支持了ZIKV直接感染PNS的神经细胞而致ZIKV-GBS的假设。为了进一步了解ZIKV-GBS的发病过程，Morrey等[26]通过干扰素α/β受体基因敲除小鼠感染ZIKV引起暂时性急性弛缓性麻痹的模型，发现在小鼠瘫痪时突触被回缩，几天后症状减轻时，突触与运动神经元重新连接。此外，肌电图结果还表明在ZIKV诱导的急性弛缓性瘫痪模型中发生了近端神经病变。因此，可逆性突触回缩可能是导致ZIKV-GBS急性弛缓性麻痹的一个辅助因素，上述研究也表明，干扰素系统在控制ZIKV发病机制中起着至关重要的作用。

4 分子机制研究

4.1 分子模拟学说 分子模拟被认为是感染性因子促进自身免疫发展的核心机制[27]。ZIKV-GBS是一种自身免疫性周围神经病，有学者认为抗ZIKV抗体与未知的周围神经系统抗原具有交叉反应活性，可通过分子模拟机制来诱导损伤，这是GBS的一个很常见的致病机制，主要由空肠弯曲杆菌感染触发的抗神经节苷脂所介导，其表型表现为急性运动轴索型神经病[28]。Muñoz等[8]推测ZIKV-GBS致病机制可能是抗ZIKV IgG抗体附着于周围神经中的抗原(即交叉反应性)，从而激活补体系统并触发由巨噬细胞驱动的局部炎症。由此看来，分子模拟机制似乎是解释ZIKV与自身免疫之间关系的合理机制[29]。然而，AIDP作为ZIKVGBS中最常见的亚型，其主要靶抗原尚不清楚，因此分子模拟机制还有待进一步证实。

4.2 抗体依赖增强 抗体依赖增强是一种涉及感染性IgG抗体免疫复合物的现象，其介导了多数微生物和脊椎动物的疾病的恶化[30]。有研究发现，ZIKV与其他黄病毒(如DENV)感染一样，可通过抗体依赖的感染增强在ZIKV感染过程中促进疾病增强[31-32]；Dejnirattisai等[31]发现黄病毒和ZIKV感染可诱导交叉反应性抗体反应，进而识别两个显性免疫表位prM蛋白和E蛋白的融合环表位，这些抗体不仅中和能力差，而且还可以通过Fcγ受体介导的髓系细胞感染促进病毒复制进而导致疾病严重程度增加。此外，E蛋白中黄病毒交叉反应表位的DENV特异性单克隆抗体或人血浆中低水平的DENV特异性抗体能够使ZIKV通过ADE体外感染非允许细胞，导致严重的神经系统并发症。Stettler等[32]也在体外证明了人类针对ZIKV E蛋白Ⅰ/Ⅱ区域表位的交叉反应异源抗体增强了ZIKV和DENV的感染。

4.3 免疫介导的周围神经损伤假说 GBS是最常见的获得性免疫介导的神经疾病之一，细胞免疫反应是GBS病理生理机制的基础[33]。Muñoz等[8]研究发现在ZIKV-GBS(特别是AIDP亚型)中，受影响的神经可能出现由补体和巨噬细胞激活诱导的细胞介导的炎症和节段性脱髓鞘；并提出抗原呈递细胞将Ⅱ类主要组织相容性复合体分子上的ZIKV衍生肽呈递给幼稚CD4+T淋巴细胞，驱动这些细胞的活化和炎症，细胞因子和炎症细胞被吸引至周围神经系统，进而介导周围神经损伤。同样，体液免疫因子(补体)在GBS发病中亦占有重要地位。Koma等[34]对ZIKV的E蛋白进行了分析，结果表明ZIKV的E蛋白与补体成分C1q具有相似的生物学特性；并且在感染ZIKV的小鼠和猴子血清中检测到了C1q特异性抗体。C1q不仅参与免疫，还参与突触组织和各种自身免疫性疾病，因此C1q结合蛋白可能是与ZIKV E蛋白相互作用的宿主蛋白和(或)通过交叉反应产生的抗E抗体的潜在靶标，模拟C1q的ZIKV E蛋白可能在宿主体内诱导针对C1q的自身免疫应答，这种潜在的免疫反应可能与ZIKV-GBS的发病机制有关。

4.4 ZIKV感染神经细胞激活自身免疫参与GBS发病 虽然GBS的发病过程尚不明确，但其发展与感染后周围神经中针对神经节苷脂的自身免疫反应高度相关。神经节苷脂是发现于神经细胞膜的唾液酸鞘糖脂，参与不同的神经元功能。由于在GBS患者中检测出高浓度的抗神经节苷脂抗体，Goodfellow和Willison[35]认为这些抗体是导致补体介导的神经元轴突损伤和脱髓鞘的重要病理原因。Anaya等[36]则认为其潜在的机制是通过宿主细胞和组织上天然存在的糖脂与传染原表面分子之间的分子模拟来实现的。然而，有研究者认为ZIKV-GBS不能仅归因于分子模拟机制，其研究观察到，与未患GBS的ZIKV感染患者相比，患有GBS的ZIKV感染患者表现出更高水平的抗神经节苷脂抗体；并且在这些患者中，IgM和IgG抗自身抗体都以广泛的神经节苷脂为靶标[37]。由于ZIKV感染含有膜神经节苷脂的神经元，这些感染细胞的抗原提呈可能触发观察到的自身免疫抗神经节苷脂抗体，提示ZIKV感染诱导的自身抗体是导致GBS发生的原因之一，虽然仍不清楚具体的发病过程，但根据ZIKV-GBS的感染情况，ZIKV对PNS中的施万细胞或轴突结构的直接致病作用是可能存在的[16-17,19]。同时在成年患者的脑脊液标本中检测到ZIKV-RNA，也提示了ZIKV具有神经侵袭性。此外，Oh等[38]也证明了ZIKV可以直接感染周围神经元并诱导细胞死亡。上述研究结果表明，ZIKV感染神经细胞可引起细胞病变，激活自身免疫参与GBS发病。

5 结语

随着ZIKV在全球范围内的大暴发以及ZIKV引起的严重神经系统疾病，ZIKV-GBS已成为学者们研究的热点问题。目前，临床上对ZIKVGBS的治疗手段主要集中在免疫调节方面，虽然总体治疗效果较好，但也有部分患者因治疗无效而遗留持久的神经功能障碍，严重影响其生活质量，甚至丧失生命。因此，认识和研究ZIKV-GBS发病机制的迫切需求也从未中断。综上所述，分子模拟学说、抗体依赖性增强机制、免疫介导、ZIKV感染诱导、宿主与病毒相互作用等方面直接或间接地阐明了GBS的发生、发展过程，为GBS的治疗及干预提供了新的思路。现阶段，对ZIKV-GBS发病过程的认识还很有限，ZIKVGBS的致病机制研究仍是目前工作的重点，寻求多中心、多领域的合作是阐明ZIKV-GBS复杂性机制的方向。