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从口唇疱疹到老年痴呆:HSV-1 可能加速阿尔茨海默病 |
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论文标题:HSV-1 as a Potential Driver of Alzheimer’s Disease
论文链接:https://www.mdpi.com/2076-0817/14/10/1022
期刊名:Pathogens
期刊主页:www.mdpi.com/journal/pathogens
单纯疱疹病毒 1 型(HSV-1)虽常表现为口唇疱疹这类 “小毛病”,却至今不能彻底治愈,并且随着全球人口老龄化,它给老年群体带来的健康隐患正逐渐凸显。更值得关注的是,越来越多的证据表明,HSV-1 可通过慢性神经炎症、β- 淀粉样蛋白与 tau 蛋白沉积、氧化应激及突触功能障碍等机制与阿尔茨海默病(AD)相关联,且在 AD 患者受影响的脑区已检测到该病毒的蛋白成分。来自美国德克萨斯大学的Xiaoyong Bao 教授团队近期提交给《Pathogens》的综述旨在评估HSV-1参与阿尔茨海默病发病机制的现有证据,探讨抗病毒策略作为潜在神经保护干预手段的可行性,并梳理了验证两者因果关系所需的实验模型,为理解这两种疾病的关联提供关键性的参考。
一.HSV-1与阿尔茨海默病
全球约40亿人感染 HSV-1,这种病毒一旦感染便会终身携带。它主要通过唾液传播,虽然平时可能没有症状,但会引发口腔溃疡,最新研究发现它可能与阿尔茨海默病有关。研究表明,HSV-1可能会通过慢性神经炎症、促进异常蛋白堆积等机制加速阿尔茨海默病病情发展,相关脑区也检测到病毒蛋白。
二.HSV-1与阿尔茨海默病的“隐秘关联”:六大关键机制
1. 慢性神经炎症:持续灼伤大脑
HSV-1被激活后,会刺激大脑中的小胶质细胞(免疫细胞)释放炎症因子,引发慢性神经炎症。这些炎症因子不仅会损伤神经元,还会导致老年斑堆积;由于HSV-1无法在小胶质细胞中完成复制,而是会“劫持”小胶质细胞,让它持续释放炎症因子,相当于给大脑安了一个慢性炎症炸弹。
2. 氧化应激
炎症过程中会产生大量活性氧(ROS),而HSV-1激活会进一步加剧氧化应激状态。大脑中的神经元对ROS非常敏感,ROS会破坏线粒体,导致神经元能量供应不足;同时,HSV-1感染还会改变线粒体结构,让线粒体嵴变厚、变短,既影响能量代谢,还可能引发钙超载,进而加速神经元凋亡。这都与阿尔茨海默病的神经元损伤机制高度吻合。
3. 直接推动β-淀粉样蛋白(Aβ)和tau蛋白异常
HSV-1的破坏力还体现在直接干预阿尔茨海默病的核心病理物质上,它会激活大脑中的γ分泌酶(一种切割淀粉样前体蛋白APP的酶),增加β-淀粉样蛋白(Aβ)的产生。在感染HSV-1的细胞中,tau蛋白磷酸化相关的酶(如GSK3β、PKA)活性会升高,直接导致tau蛋白过度磷酸化,该蛋白是一种对神经元微管稳定性至关重要的蛋白质,tau 的过渡磷酸化会导致神经元纤维缠绕,促进炎症因子IL-1 的产生,最终导致持续的神经元损伤;更可怕的是,HSV-1还会通过外膜囊泡,让异常tau蛋白在神经元间扩散,就像病毒一样传染病理损伤。
4. 自噬紊乱
大脑中的自噬系统相当于“垃圾清运队”,负责清除受损蛋白(如Aβ、异常tau)和衰老细胞器。但HSV-1会破坏这个系统,它的蛋白ICP34.5能与自噬关键蛋白Beclin-1结合,阻止自噬体与溶酶体融合,导致”垃圾”无法被清除,只能在神经元内堆积,进而加速阿尔茨海默病的病理进程。
5. 代谢重编程
HSV-1感染会改变神经元的代谢方式,从高效的氧化磷酸化,转向低效的有氧糖酵解,这种代谢重编程虽然能为病毒复制提供原料,却会让神经元能量供应不足。同时,HSV-1还会破坏线粒体动态平衡,影响线粒体的分裂、融合和移动,导致神经元局部能量短缺,进一步加重认知损伤。
6. 小RNA调控异常
最近研究发现,HSV-1感染会改变大脑中小非编码RNA(sncRNA)的表达,这些RNA虽然不编码蛋白质,却是调控基因表达的“隐形开关”。例如,HSV-1会诱导产生特定的tRNA衍生片段(tRFs),而该类tRFs在阿尔茨海默病患者的海马体中也显著升高,可能通过影响神经元功能相关基因的表达,推动疾病发展。
三、更易“中招”的人群:APOE ε4基因携带者需警惕
并非所有HSV-1感染者都会患阿尔茨海默病,研究发现,APOE基因是关键的“风险放大器”。APOE ε4基因携带者感染HSV-1后,患阿尔茨海默病的风险会显著升高,大脑中检测到HSV-1的APOE ε4携带者,占比高达52.8%,远高于非携带者(10%以下)。这是因为APOE ε4蛋白会降低血脑屏障的完整性,让HSV-1更容易侵入大脑;同时,它还会削弱小胶质细胞清除Aβ和HSV-1的能力,相当于降低了大脑的防御水平,让HSV-1的破坏更易得逞。
四、如何验证关联?这些实验模型给出了线索
要确认 HSV-1 是否是阿尔茨海默病的驱动因素,离不开实验模型的研究,目前主要通过以下模型探索两者的关系:
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模型类型
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优势
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劣势
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在AD研究中的应用
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单层细胞培养
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1. 实用可规模化,支持高通量筛选与机制研究;
2. 细胞系丰富(如 SH-SY5Y、N2A),可观察 Aβ 生成、HSV-1 潜伏等关联病理;
3. 培养条件易控,重复性高;
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1. 缺乏体内复杂微环境与多细胞交互,无法模拟真实感染/潜伏过程;
2. 与人体大脑生理病理状态差距大,结果外推需谨慎;
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1. 研究HSV-1进入/复制机制;
2. 感染后APP加工与Aβ产生;
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Transwell系统
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1. 可模拟血脑屏障通透性,观察病毒跨屏障;
2. 清晰分离两侧区域,精准研究感染机制;
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1. 无血液流动和剪切力,不还原体内循环;
2. 结构简单,难模拟复杂生理交互;
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1. 研究HSV-1穿越BBB感染脑细胞;
2. 测试抗病毒/抗炎药物对屏障完整性的影响;
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3D培养系统(脑类器官)
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1. 人类来源,有神经网络,贴近人体脑环境;
2. 支持长期培养,可观察慢性病理(如 Aβ 沉积);
3. 可用于药物测试与个性化研究;
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1. 无功能性血管和完整免疫系统;
2. 成本高、重复性差,细胞组成接近胎儿脑
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1. HSV-1在类人脑组织中的感染动态
2. 诱导AD样表型(Aβ沉积、Tau磷酸化);
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动物模型
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1. 完整有机体,有免疫、血脑屏障和衰老过程;
2. 可基因改造,研究 HSV-1 与遗传交互;
3. 观察病毒潜伏/激活与 AD 样病理关联;
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1. 动物不自然发生 AD,发病机制有差异;
2. 物种间病毒机制不同,外推局限大;
3. 周期长、成本高;
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1. 研究HSV-1在神经系统中潜伏与再激活
2. 关联慢性HSV-1感染与AD样病理及行为;
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微流控模型
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1. 模拟动态流动与营养交换,贴近体内微环境;
2. 整合血脑屏障,实时监测病毒跨屏障与炎症反应;
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1. 需专用设备和技术,门槛高;
2. 制造成本高,难大规模推广;
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1. 追踪HSV-1穿越BBB结构的过程
2. 监测炎症级联反应对神经元和星形胶质细胞的影响;
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五、抗病毒治疗,能否预防老年痴呆?
一些回顾性数据分析发现,长期服用如阿昔洛韦等抗病毒药物,可能有助于降低阿尔茨海默病的患病风险。但这仅是初步的观察性结果,尚不能完全排除其他因素的影响。然而,一项为期78周的临床II期试验却给出了不同的结果:对于已经确诊的轻度阿尔茨海默病患者,使用伐昔洛韦并未能有效延缓其认知功能的衰退。专家分析,这可能与干预时机过晚有关——当大脑已出现明显损伤时,再抑制病毒为时已晚。未来研究将开发更高效抗 HSV-1 药物、探索 HSV-1 疫苗(或减少病毒激活)、对 APOE ε4 携带者更早开展精准抗病毒干预。
六、结论
尽管大量证据显示两者存在关联,但HSV-1感染究竟是阿尔茨海默病神经退行性病变的“因”还是“果”,仍需进一步探明。由于HSV-1潜伏于三叉神经节并在激活时向大脑迁移,建立能真实模拟人脑生理条件的实验模型仍是一大挑战。因此,开发更精准的研究模型以明确HSV-1与阿尔茨海默病之间的因果关系,将成为未来研究的关键方向。

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