NE能神经递质系统在EV71感染CNS过程中导致远期认知功能障碍的机理研究

The recent clinical studies of human hand, foot, and mouth disease (HFMD) induced by EV71 infection indicated that the pathogenesis of HFMD severe/death cases presented the brainstem encephalitis of viral infection. The surviving patients may have long-term cognitive dysfunction. But there is no study on the causality of EV71 infection and cognitive dysfunction, and the definitive process and mechanisms involved in this pathogenesis are still unkonwn. Our previous work and other literatures have been suggested that after EV71 entry into the CNS, virus can proliferate in the cells, causing brainstem encephalitis and NE neurotransmitter system abnormalities. The locus coeruleus is an important nucleus in the brainstem and the principal site for brain synthesis of norepinephrine, and participates in learning, memory and other cognitive functions. In this case, the damage to the locus coeruleus in EV71 infection may result in NE neurotransmitter system abnormalities, which is likely to be involved in the long-term cognitive dysfunction. To test this hypothesis, by using the culture system and animal model of EV71 infection established in our lab, the present study will investigate the mechanisms of locus coeruleus damage in HFMD severe cases induced by EV71, and the potential role of NE neurotransmitter system abnormalities in the development of cognitive impairment. This work would provide more comprehensive understanding of the pathogenesis of EV71 infection, as well as offer new clues to the clinical treatment for cognitive impairment.

现有的临床资料表明，EV71感染所致手足口病（HFMD）重症的主要病理特征是中枢神经系统炎症反应，并有部分经历过重症后存活的患者观察到远期认知功能障碍。但尚无确切的研究证明其因果关系，及解释其中涉及的过程和机制。我们的前期工作和已有资料提示，EV71可在CNS内增殖，引起脑干脑炎，NE能神经递质系统出现明显异常。蓝斑作为脑干中重要的核团和脑内NE能神经递质系统的核心，参与学习、记忆等多种认知功能。在EV71感染CNS过程中蓝斑受损进而导致NE能递质系统的异常，该病理过程很可能参与了远期认知功能障碍的发生。为验证这一假设，本研究拟利用EV71感染人类死亡病例的脑片，以及我们已经建立的EV71感染动物模型和体外神经细胞培养模型，并结合动物行为学实验，对蓝斑在EV71引起的重症——脑干脑炎中的损害及其可能导致认知障碍的机制进行不同层次的探索，为EV71感染重症的治疗与长期预后提供认识基础。

肠道病毒71型（EV71）等肠道病毒引起的手足口病严重威胁我国儿童健康，阐明其感染中枢神经系统（CNS）引起重症的机制，以及感染对经历过重症后存活患者的长期影响，对于该类疾病的治疗与长期预后提供线索，同时也为该类疫苗的研发奠定基础。本研究首先利用死亡病例的脑片、体内小鼠和恒河猴EV71感染模型和体外培养神经细胞感染模型，确认了EV71感染新生个体CNS过程中包括LC在内的脑干受损。而且这种损伤不仅基于病毒在其中的增殖，还包括了一系列由神经胶质细胞介导的细胞因子分泌增加而导致NE能等神经递质系统异常并最终影响神经元功能的病理生理过程，提示了EV71感染新生个体CNS过程中一个重要的事件。并进一步通过比较新生个体与成年个体CNS感染EV71后的差异，分析EV71与年龄相关的致死性可能是由于新生和婴幼个体的CNS发育尚未完全，与成年人相比较难快速检测到CNS中出现的潜在有害的内环境变化并作出适当的纠正，也更难维持CNS的稳态。因此，在治疗与CNS相关的重症手足口患者时，除常规的抗病毒治疗外，维持CNS内神经递质——神经内分泌系统的平衡与稳定也非常重要。同时，依托本项目还开展了一类新发现的天然淋巴细胞（ILCs）在EV71和柯萨奇病毒A16型（CA16）等抗原与机体免疫系统相互作用过程的机理研究。发现EV71和CA16抗原与机体皮肤和肌肉组织中的ILCs和树突细胞（DC）共定位，并且随时间增加，ILCs细胞观察到病毒抗原减少，而与DC细胞的病毒抗原增加；细胞免疫反应检测发现DC细胞与ILCs细胞的协同作用可能更有助于皮肤内的病毒抗原刺激机体产生适应性免疫；进一步利用EV71和CA16抗原通过皮内途径免疫小鼠和恒河猴可产生较好的免疫原性和保护型，提示了一种皮内免疫的新策略。为EV71-CA16联合疫苗，及其他肠道病毒疫苗的开发提供了重要的线索。