Apr 02, 2023
Определение возраста
Том «Природные коммуникации»
Nature Communications, том 14, номер статьи: 2836 (2023) Цитировать эту статью
742 Доступа
4 Альтметрика
Подробности о метриках
Одним из ключевых событий при вирусном энцефалите является способность вируса проникать в центральную нервную систему (ЦНС). Некоторые энцефалитические вирусы, включая вирус Ла-Кросс (LACV), в первую очередь вызывают энцефалит у детей, но не у взрослых. Это явление также наблюдается на моделях мышей LACV, где вирус получает доступ к ЦНС животных-отъемышей через сосудистую утечку микрососудов головного мозга, вероятно, через эндотелиальные клетки капилляров головного мозга (BCEC). Чтобы изучить возрастные и регионально-специфичные регуляторные факторы сосудистой утечки, мы использовали полногеномную транскриптомику и целевой скрининг миРНК для выявления генов, подавление которых влияет на вирусный патогенез в BCEC. Дальнейший анализ продуктов двух из этих генов, Connexin43 (Cx43/Gja1) и EphrinA2 (Efna2), показал существенное влияние на патогенез LACV. Индукция Cx43 4-фенилмасляной кислотой (4-PBA) ингибировала неврологические заболевания у мышей-отъемышей, тогда как дефицит Efna2 усиливал заболевание у взрослых мышей. Таким образом, мы показываем, что Efna2 и Cx43, экспрессируемые BCEC, являются ключевыми медиаторами нейроинвазии, индуцированной LACV, и неврологических заболеваний.
Вирус Ла-Кросса (LACV), РНК-вирус с отрицательным смыслом, принадлежащий к семейству буньявирусов1, является одной из основных причин арбовирусного энцефалита у детей2. У взрослых инфекция LACV обычно вызывает очень легкий лихорадочный синдром3. Более высокая частота неврологических заболеваний у детей по сравнению со взрослыми предполагает возрастные различия, которые могут быть ответственны за способность вируса проникать в центральную нервную систему (ЦНС) и/или вызывать повреждение ЦНС. Понимание этих различий может открыть возможности для профилактики или лечения энцефалита LACV.
Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) представляет собой избирательно проницаемый барьер, играющий важную роль в подавлении доступа возбудителей к ЦНС. Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) состоит в основном из эндотелиальных клеток мозговых капилляров (BCEC) с соседними астроцитами, базальной мембраной и перицитами, которые взаимодействуют с окружающими нейронами и микроглией, образуя нейрососудистую единицу4. Селективная проницаемость через BCEC определяется несколькими белками-переносчиками и переносчиками, а также белками плотного соединения (TJ), слипчивого соединения (AJ) и щелевого соединения (GJ) (в совокупности клеточного соединения (CJ))5,6. Целостность ГЭБ усиливается в процессе разработки7,8. Он достигает своего пика в зрелом возрасте, а затем постепенно ослабевает с возрастом из-за снижения экспрессии белка CJ и функциональных нарушений транспортеров9,10.
Патология, наблюдаемая при энцефалите LACV, указывает на существенное разрушение ГЭБ. Иммуногистохимический анализ (ИГХ) биоптатов головного мозга пациентов с LACV показывает периваскулярные мононуклеарные манжетки с фокальными агрегатами иммунных клеток11, а дальнейшие исследования продемонстрировали повреждение сосудов, вызванное LACV-энцефалитом12. Таким образом, LACV-энцефалит тесно связан с нейрососудистой патологией и аномалиями.
Аналогично возрастной энцефалит LACV и сосудистая патология наблюдаются в мышиной модели C57BL/6. Мыши-отъемыши (в возрасте около 3 недель) очень восприимчивы к LACV-инфекции ЦНС, и клинические заболевания развиваются после периферической (внутрибрюшинной, IP) или прямой инфекции ЦНС (внутримозговой, IC). Напротив, взрослые мыши в возрасте ≥6 недель устойчивы к периферической инфекции (ИП), но чувствительны к прямой инфекции ЦНС (ИК)13,14,15. Таким образом, существует четкая возрастная разница в способности LACV получать доступ к ЦНС после периферической инфекции.
Исследования возрастной восприимчивости показывают усиление сосудистой утечки и разрушение ГЭБ у молодых мышей после заражения LACV. Хотя BCEC, инфицированные LACV, нелегко наблюдать in vivo, распад ГЭБ опосредуется утечкой, в частности, через микрососуды/BCEC в области обонятельной луковицы (OB)/переднего обонятельного ядра (AON), но не через те, которые находятся в коре головного мозга (CT). ) регион16. Утечка вируса обычно достигает максимума через 3 дня после заражения (дпи), и вирусное заражение нейронов наблюдается в областях, связанных с этой сосудистой утечкой. В предыдущем исследовании мы продемонстрировали, что возрастная реакция микрососудов головного мозга/BCEC вызывает дифференциальные цитопатические эффекты и чувствительность к LACV. Кроме того, используя ex vivo фрагменты микрососудов головного мозга и культуры in vitro первичных BCEC, выделенных от отъемышей и взрослых мышей, мы показали, что BCEC отъемышей более склонны к инфекции LACV, образованию синцитиоподобных агрегатов и гибели клеток-свидетелей17. Реакции BCEC могут контролироваться несколькими факторами, включая иммунный ответ хозяина, выживаемость клеток, экспрессию функциональных белков CJ, поддержание кровеносных сосудов или мультигенные взаимодействия. Выявление факторов, которые различаются между микрососудами головного мозга/BCEC у отъемышей и взрослых во время инфекции LACV, может дать представление о факторах, которые имеют решающее значение для предотвращения нейроинвазии LACV.