埃及果蝠骨髓来源巨噬细胞对马尔堡病毒和苏丹埃博拉病毒感染的差异转录反应：对病毒宿主共适应的启示

《Frontiers in Immunology》：Marburg and Sudan viruses elicit divergent interferon responses and cytokine storm signaling in Egyptian rousette bat macrophages

本文揭示了埃及果蝠（Rousettus aegyptiacus）作为马尔堡病毒（MARV）自然宿主的关键免疫机制。研究发现，与致病性苏丹埃博拉病毒（SUDV）相比，MARV在蝙蝠巨噬细胞（MΦ）中能维持低水平复制，并引发更温和、受调控的先天免疫反应，其特征是III型干扰素（IFN-λ）反应缺失、特定的细胞骨架基因（如MAPs）上调以及独特的病毒蛋白（如VP40）拮抗模式。这种精细的免疫平衡可能是MARV与宿主长期共适应、实现病毒持久存在而不引起疾病的基础，为理解病毒-宿主协同进化提供了新视角。

　　

埃及果蝠（Rousettus aegyptiacus, ERB）是马尔堡病毒（Marburg virus, MARV）的自然宿主，能够长期携带并传播病毒而不出现疾病症状。然而，其对其他丝状病毒，如苏丹埃博拉病毒（Sudan virus, SUDV）的易感性及控制能力却截然不同。本研究旨在深入探究ERB源骨髓巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages, bmMΦs）对MARV（共适应病毒）和SUDV（非适应病毒）感染的差异免疫应答，以揭示病毒与自然宿主共适应的潜在分子机制。

ERB bmMΦs的成功分化与表征

研究首先成功地从圈养ERB的骨髓细胞中体外诱导出了bmMΦs。通过使用重组ERB巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）进行培养，获得了具有典型巨噬细胞形态的贴壁细胞。流式细胞术分析证实，这些细胞高表达巨噬细胞标志物CD14和CD11b，同时也表达HLA-DR、CD40、CD163和CD206等分子，表明其具有功能性巨噬细胞的特性。细胞类型鉴定分析（CIBERSORTx）进一步显示，培养物中富含M2型巨噬细胞，为研究提供了可靠的细胞模型。

MARV与SUDV在ERB bmMΦs中的复制动力学差异

病毒感染实验发现，ERB bmMΦs对MARV和SUDV均易感，但两种病毒的复制动力学存在显著差异。尽管使用相同的感染复数（MOI=2），SUDV在感染后1至3天（DPI）的细胞内病毒RNA载量显著高于MARV。然而，在细胞培养上清液中，SUDV产生的感染性病毒颗粒却随时间推移而减少，而MARV则能维持较低但稳定的病毒复制和子代病毒释放。相比之下，在Vero E6细胞和ERB源肾细胞（RoNi）中，MARV和SUDV的复制水平相似。这表明MARV在其自然宿主的巨噬细胞中具有独特的、受限的复制模式，这可能有利于其在宿主中的持久存在。

ERB bmMΦs对丝状病毒的差异转录应答

通过批量RNA测序（RNA-seq）分析，研究人员比较了ERB bmMΦs在感染MARV、SUDV以及用LPS或仙台病毒（SeV）刺激后的全基因组转录谱。结果显示，MARV感染主要在第1天和第2天引发转录反应，到第3天则出现广泛的转录沉默。相反，SUDV感染则诱导了更强烈、更持久的转录重编程，涉及更多的差异表达基因（DEGs）。

在先天免疫应答方面，两种病毒均能诱导I型干扰素（IFN-α/β/ω）和干扰素刺激基因（ISGs，如ISG15, ISG20, MX1）的表达，但SUDV还能特异性强烈上调III型干扰素（IFN-λ1-like, IFN-λ3）的表达。在细胞因子和趋化因子方面，SUDV感染引发了更强的促炎反应，包括持续上调CCL17、IL-6、IL-12A、IL-23A、CXCL8等。而MARV感染仅引起部分细胞因子/趋化因子（如CCL5, CCL17, CXCL11）的短暂上调。值得注意的是，抗炎细胞因子IL10在两种丝状病毒感染后均被显著抑制。

特别引人注目的是，MARV感染特异性上调了多个与细胞骨架组织和RNA聚合酶活性相关的宿主基因，包括微管相关蛋白（MAP1A, MAP1B, MAP2）、RIPPLY3和TAGLN3。这种反应未在SUDV感染的蝙蝠巨噬细胞或MARV感染的人巨噬细胞中观察到，提示MARV可能通过调节宿主的细胞骨架来促进其低水平持续性感染。

丝状病毒编码蛋白的差异拮抗作用

丝状病毒编码的蛋白（如VP35, VP24, VP40）是关键的免疫拮抗剂。相关性分析显示，MARV的VP35与大多数蝙蝠IFN通路基因呈弱负相关或无显著相关，而其VP40则与RIG-I（DDX58）、I/III型IFN、IFN受体（IFNAR2, IL10RB）、转录因子（IRF7, NF-κB）和ISGs（ISG15, ISG20）等呈中度至强负相关。相反，SUDV的VP35与大多数IFN通路基因呈中度至强负相关，表现出典型的IFN拮抗功能。这表明MARV可能进化出依赖VP40而非VP35来特异性拮抗ERB先天免疫（尤其是III型IFN反应）的独特策略，而SUDV则仍主要依靠VP35进行免疫抑制。

差异调控的信号通路

ingenuity Pathway Analysis（IPA）通路分析进一步揭示了两种病毒感染引发的信号通路差异。MARV独特调控的顶级通路多与细胞周期检查点、DNA合成和复制相关，且多被抑制。而SUDV则显著上调了与系统性红斑狼疮B细胞信号、树突状细胞成熟、病原体诱导细胞因子风暴信号通路等相关的通路。在两者共同调控的通路中，如巨噬细胞经典活化信号通路、病原体诱导细胞因子风暴信号通路、IL-17信号等，SUDV感染诱导了持续且强烈的上调，而MARV的诱导作用则较弱或短暂。

对病原体诱导细胞因子风暴信号通路的深入分析预测，SUDV感染中强烈的TNF和IL-6信号会促进内皮细胞活化、单核/中性粒细胞招募、细胞因子风暴，并抑制细胞毒性T细胞/NK细胞功能和肝细胞急性期反应。而MARV感染由于缺乏强烈的TNF和IL-6信号，可能避免了这些病理性的下游事件。

ERB与人类巨噬细胞应答的比较

与近期发表的人单核细胞衍生巨噬细胞（moMΦs）对MARV的应答数据相比，尽管细胞内病毒RNA载量相似，但人巨噬细胞产生了更强烈的转录反应（1319个DEGs），释放出更多感染性病毒颗粒，并表现出更强的促炎反应（如上调CCL8, CXCL10, TNFSF10, HLA基因等）。ERB巨噬细胞对MARV的应答则温和得多（214个DEGs），且共享的DEGs很少（28个）。这突出了作为自然宿主的ERB其免疫应答的独特性与调控精细性。

总结

本研究系统揭示了埃及果蝠作为MARV自然宿主，其巨噬细胞通过一套精细调控的机制来应对共适应病毒MARV的感染。这些机制包括：维持低水平病毒复制的能力；引发短暂且受限的先天免疫反应（特别是缺乏III型IFN反应）；病毒蛋白VP40可能发挥主要的免疫拮抗作用；以及可能涉及细胞骨架重编程的独特宿主因子调控。这种温和且受控的免疫环境可能允许病毒进行足够的复制以维持种群水平的传播，同时避免引发强烈的免疫病理损伤。相比之下，对非适应病毒SUDV，ERB巨噬细胞则启动了更强烈、更典型的抗病毒反应，从而能够有效控制病毒。这些发现为理解病毒在自然宿主中的持久存在机制提供了重要的分子见解，并揭示了病毒-宿主共进化的关键特征。