破除迷雾！揭开婴儿致命性呼吸道合胞病毒病的神秘面纱

撰文 | 小黑背鸥

责编 | 翊竑

呼吸道合胞病毒 (Respiratory syncytial virus, RSV) ，也称为人类呼吸道合胞病毒（hRSV），是一种非常常见的负义单链RNA病毒，由于受RSV感染的细胞会融合在一起形成称为合胞体的大细胞结构，呼吸道合胞病毒因此得名。

RSV感染是全球婴幼儿住院的主要原因之一【1】，仅2015年，就有11,000名5岁以下儿童死于呼吸道合胞病毒感染， 其传染性、复发性极强，即使婴幼儿得到治愈，在以后的生活中也极易再次感染。RSV主要通过飞沫的方式进行传播，这使得其容易在社区和医院环境中引起爆发性感染，对公众健康以及社会稳定造成极大威胁。

尽管目前我们可以通过加强RSV病毒检测、勤洗手以及避免密切接触感染者等常规流行病措施对RSV的爆发进行预防，但目前尚没有针对RSV的疫苗。近年来，随着新型免疫策略、疫苗构建的新方法、以及RSV中和抗原表征等新技术的出现，研究人员对RSV疫苗的开发产生了极大的兴趣。

RSV疫苗的开发过程是充满曲折的，在上世纪六十年代的美国，当研究人员为受试的婴儿接种了一种新型抗RSV的福尔马林灭活疫苗（Formalin-inactivated vaccine against RSV, FIRSV）后，他们却感染了一种不典型的、增强型的RSV疾病（Enhanced RSV disease , ERD）。ERD所导致的婴儿住院率高达80%，有两位婴儿因接种RSV疫苗而感染ERD最终导致死亡，这些事件的发生使得RSV疫苗的开发几乎停滞【2,3】。

针对RSV候选疫苗进行甄别、检验以确定疫苗安全性的过程是重要且必要的，鉴于婴儿因RSV疫苗导致ERD感染的致死病例资料十分有限，为推进RSV疫苗的相关研究，近日，来自美国路易斯安那州杜兰大学Dr. Kolls 团队在 Science Translational Medicine 期刊发表文章（题：Fatal enhanced respiratory syncytial virus disease in toddlers），该研究揭示了致死性疾病ERD在临床表征、免疫病理及转录调节各方面的具体特征，这对于我们在总体上理解RSV病原体-增强性疾病来讲具有重要意义。

研究人员首先将1967年1月死于ERD的两名男婴与25名死于野生型RSV（wtRSV）感染的婴儿的临床表征进行比较与分析，并发现：

1. 2例ERD患儿年龄明显大于wtRSV感染病组；

2. ERD患儿均无先天性心脏性或合并症，但统计数据显示wtRSV患儿的先天性危险因素却是常见的，在25名wtRSV患儿中有先天性心脏病(3 / 25)、早产(7 / 24)以及唐氏综合征(1 / 25)；

3. ERD患儿白细胞计数升高、中性粒细胞计数升高，但截然相反的是WtRSV患儿中性粒细胞却显著减少 (减少率约为27%)；

表1 婴儿感染致死性ERD病症与wtRSV病症的临床表现对比

有关嗜中性粒细胞与嗜酸性粒细胞作为ERD生物标志物的特异性已经争论了几十年，研究人员将两名患有ERD的婴儿的肺组织切片与一名受wtRSV感染并同时患有先天性心脏病的幼儿的肺组织切片进行了比较，并有如下发现：

1. ERD患儿的肺组织切片中发现弥漫性肺泡实变、强烈的透壁细支气管炎症，同时腔内充满细胞和颗粒碎片。相反，wtRSV感染与炎症反应相关，炎症反应主要集中于细支气管，且主要发生于细支气管壁的肌下腔室

2. ERD所导致的细支气管炎性浸润以嗜中性粒细胞和嗜酸性粒细胞为主，伴有单核细胞混合。与此截然相反的是，在wtRSV感染所导致的病症中，巨噬细胞和淋巴细胞占主导，而中性粒细胞在炎症反应中仅占次要成分。

图1 ERD及wtRSV的肺免疫切片

研究人员所开展的肺部组织的免疫切片实验所带来的发现同之前报道的wtRSV的组织病理学特征吻合且一致。紧接着，他们对经历了ERD且年龄、性别和种族匹配的健康幼儿进行肺部转录谱分析，并发现两名死于ERD的患儿的II型肺细胞转录本(包括表面活性蛋白SFPTA1、SFPTA2、SFPTB和SFPTC)表达严重缺陷，同时与离子细胞相关的基因(CFTR和FOXI1)下调，而纤毛上皮标记物FOXJ1却上调。

图2 死于ERD患儿与曾感染ERD但死于非肺部原因的患儿的基因表达对比热图

通过对RNA-Seq的结果展开分析，研究人员发现CR1、CFH、FCGR 2和C5等基因的转录反应明显减弱[5,6]。此外，在ERD患儿受病毒感染期间，细胞死亡介质FASLG的表达和AREG的表达明显增加（AREG是一种重要的肺修复介质）。结果显示与疫苗反应增强的相关通路如表面活性蛋白以及I型干扰素（I-IFN）都呈现阳性。

总而言之，本研究总结ERD性疾病的特点如下：

1. 高烧和支气管-单核细胞富集

2. 表面活性物质和Ⅰ型干扰素转录信号显著减少

3. 肺内II型免疫反应极化，并表现为肺嗜酸性粒细胞增多，CCL 5表达增加。

4. 外周血中嗜酸性粒细胞计数或是正常的，但也有可能是无效的（作为临床标志物）。

ERD疾病的致命性是一场几十年来阻碍RSV疫苗发展的悲剧，在本研究中，研究人员通过对ERD及wtRSV患儿的临床表征、肺组织免疫病理及转录组进行详细分析，为我们展示了致命性ERD病症的全面特点。通过揭开ERD病症的重重迷雾，为世界加快安全性RSV疫苗的研发进程提供了重要的理论基础。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abj7843

制版人：十一

参考文献

[1] T. Shi, et al; RSV Global Epidemiology Network, Global, regional, and national disease burden estimates of acute lower respiratory infections due to respiratory syncytial virus in young children in 2015: A systematic review and modelling study. Lancet 390, 946–958 (2017).

[2] H. W. Kim, J. G. Canchola, C. D. Brandt, G. Pyles, R. M. Chanock , K. Jensen, R. H. Parrott, Respiratory syncytial virus disease in infants despite prior administration of antigenic inactivated vaccine. Am. J. Epidemiol. 89, 422–434 (1969).

[3] J. Chin, R. L. Magoffin, L. A. Shearer, J. H. Schieble, E. H. Lennette, Field evaluation of a respiratory syncytial virus vaccine and a trivalent parainfluenza virus vaccine in a pediatric population. Am. J. Epidemiol. 89, 449–463 (1969).

[4] J. E. Johnson, R. A. Gonzales, S. J. Olson, P. F. Wright, B. S. Graham, The histopathology of fatal untreated human respiratory syncytial virus infection. Mod. Pathol. 20, 108–119 (2007)

[5] F. P. Polack, M. N. Teng, P. L. Collins, G. A. Prince, M. Exner, H. Regele, D. D. Lirman, R. Rabold, S. J. Hoffman, C. L. Karp, S. R. Kleeberger, M. Wills-Karp, R. A. Karron, A role for immune complexes in enhanced respiratory syncytial virus disease. J. Exp. Med. 196, 859–865 (2002).

[6] M. F. Delgado, S. Coviello, A. C. Monsalvo, G. A. Melendi, J. Z. Hernandez, J. P. Batalle, L. Diaz, A. Trento, H.-Y. Chang, W. Mitzner, J. Ravetch, J. A. Melero, P. M. Irusta, F. P. Polack, Lack of antibody affinity maturation due to poor Toll-like receptor stimulation leads to enhanced respiratory syncytial virus disease. Nat. Med. 15, 34–41 (2009).

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