克里米亚-刚果出血热与发热伴血小板减少综合征小鼠宿主免疫应答动态变化

《Viruses》：Dynamic Changes in Host Immune Response During Crimean–Congo Hemorrhagic Fever and Severe Fever with Thrombocytopenia Syndrome in Mice Doreswamy Kenchegowda, Brian D. Carey, Joshua Shamblin, Collin J. Fitzpatrick, Danielle L. Porier, Susan Coyne, Jeffrey Koehler, Candace D. Blancett, Christina E. Douglas and Joseph W. Golden + 4 authors

　　

克里米亚-刚果出血热病毒（Crimean–Congo hemorrhagic fever virus, CCHFV）和发热伴血小板减少综合征病毒（severe fever with thrombocytopenia syndrome virus, SFTSV）是导致严重疾病和高死亡率的蜱传病原体。早期诊断对于资源有限环境下的及时干预至关重要。宿主基因表达谱分析提供了一种识别潜在生物标志物的方法，可用于早期检测、疾病分期和合理的治疗决策。利用瞬时干扰素-α/β受体抑制的小鼠模型，研究人员在CCHFV或SFTSV攻毒后第2、3和4天采集血液样本进行了靶向转录组学分析。早在攻毒后两天就观察到病毒载量的显著增加和基因表达的变化。CCHFV诱导了渐进式演变的干扰素驱动反应，而SFTSV触发了快速、持续的免疫激活。受影响的靶点包括干扰素刺激基因（interferon-stimulated genes, ISGs）、趋化因子、细胞因子、Toll样受体（Toll-like receptors, TLRs）以及与病毒逃逸和先天免疫应答相关的基因。尽管存在共享的表达模式，但仍鉴定出独特的基因作为区分CCHFV和SFTSV感染的潜在生物标志物。差异基因表达揭示了独特的免疫应答动力学，关键免疫调节基因的抑制表明转录特征与病毒逃逸机制有关，从而导致疾病严重程度增加。这些发现提供了分子通路和基因表达变化的比较分析，为生物标志物发现、有效分诊和评估适当的医疗干预措施提供了关键见解。

该研究针对克里米亚-刚果出血热（CCHF）和发热伴血小板减少综合征（SFTS）这两种临床特征高度相似的蜱传病毒性出血热展开。由于CCHFV和SFTSV分别属于布尼亚病毒目（Bunyaviricetes）下的内罗病毒科（Nairoviridae）和白蛉纤细病毒科（Phenuiviridae），且均能引发高致死率的细胞因子风暴，开发有效的医疗对策和诊断技术依赖于对宿主免疫病理机制的深入理解。然而，现有的具有人类相似症状的动物模型有限，且缺乏能够区分两种病毒感染的分子特征。为此，研究人员在《Viruses》杂志发表研究，利用瞬时干扰素（IFN）信号抑制的小鼠模型，结合靶向转录组学技术，系统比较了CCHFV和SFTSV感染过程中宿主免疫应答的动态变化及分子特征。

为实现上述目标，研究人员采用了以下关键技术方法：首先，构建了干扰素α/β受体抑制（IS）小鼠模型，通过腹腔注射MAR1-5A3抗体阻断IFNAR-1亚基以瞬时抑制I型干扰素信号。其次，实验动物分为CCHFV（Afg09-2990株）和SFTSV（USAMRIID-HLP23_VE6株）攻毒组，并在攻毒后第2、3、4天采集血液样本。第三，利用nCounter?小鼠宿主反应panel进行靶向转录组学分析，检测约785个免疫相关基因的表达。第四，采用RT-qPCR对病毒载量进行绝对定量，并利用RT-qPCR对纳米串（NanoString）数据进行验证。最后，运用ROSALIND?和iDEP 2.0等生物信息学平台进行差异基因表达分析及通路富集分析。

研究结果显示，在病毒载量与基因表达动态方面，RT-qPCR定量分析表明，CCHFV感染小鼠的病毒基因组拷贝数随时间推移呈进行性增长，至第4天达到峰值；而SFTSV感染小鼠则在早期（第2天）即表现出较高的病毒滴度，随后维持稳定。尽管两者动力学相似，但CCHFV的病毒载量显著高于SFTSV。转录组学分析揭示，CCHFV感染导致差异表达基因（DEGs）数量随时间递增，表明其免疫反应具有渐进性演化特征；相比之下，SFTSV感染在早期（第2天）即诱导了大量基因表达变化，并呈现持续稳定的调控模式。主成分分析（PCA）进一步证实了两种病毒感染引发的宿主基因表达谱存在显著分离。

在通路富集分析方面，基因本体（GO）分析显示，CCHFV感染早期主要富集于“细胞因子介导的信号通路”，后期则表现为“免疫系统过程的正调控”；SFTSV感染除共享上述通路外，还在后期特异性富集了“炎症反应”和“白细胞活化”等通路。此外，研究人员还鉴定了独特的分子特征，发现CCHFV感染后，Ifnb1、Ifna4等I型和III型干扰素基因及Defa1、Cxcl3等基因显著上调，而Sting和Ccr2下调；SFTSV感染则特异性地上调了Ccr5、Cxcl12、Samhd1等基因，同时Ptger4和Atm显著下调。

针对干扰素刺激基因（ISGs）的比较研究表明，CCHFV感染诱导了Oasl1、Ifit3、Ifi44等ISGs的强烈上调，且Mx-1的表达增幅显著高于SFTSV，提示机体针对CCHFV启动了更为强烈的抗病毒防御。而在SFTSV感染中，虽然Ifitm1、Ifitm3等限制因子也显著上调，但Stat4、Irf4等关键信号分子的持续下调暗示了病毒对干扰素信号的主动抑制。在趋化因子与细胞因子的差异表达分析中，研究发现CCHFV感染诱导了Cxcl9、Cxcl10和Ccl2（Mcp-1）的极大幅度上调，其表达水平远超SFTSV感染组，这可能与CCHFV导致的严重血管渗漏和免疫失调密切相关。

综上所述，该研究通过系统的转录组学分析揭示了CCHFV和SFTSV感染的不同免疫病理机制。研究人员得出结论，利用成熟的鼠类干扰素抑制模型，成功描绘了SFTSV和CCHFV感染期间的时间转录组变化。研究发现了包括趋化因子、细胞因子、ISGs和TLRs在内的免疫应答通路的动态改变，并确定了一系列可能用于监测疾病进展和严重程度的潜在生物标志物。值得注意的是，两种病毒在免疫应答的严重程度和幅度上存在差异，CCHFV表现出比SFTSV更大规模的免疫应答，反映了两者不同的致病机理。尽管该研究受限于小鼠模型可能无法完全复现人类免疫反应，且缺乏蛋白质水平的验证，但其发现的多个标记物已在临床研究中得到证实，为评估疫苗和治疗药物的疗效提供了关键的临床前数据，代表了在理解CCHFV和SFTSV发病机制方面的重大进展。