基于hFcRn转基因小鼠的埃可病毒6型感染模型构建及其在病毒性脑炎发病机制研究中的应用

《Frontiers in Medicine》：Establishment an echovirus 6 infection model based on hFcRn transgenic mice

本研究成功构建了首个人类新生儿Fc受体（hFcRn）转基因小鼠模型，用于研究埃可病毒6型（E6）感染所致病毒性脑炎的发病机制。通过颅内接种途径，hFcRnTg小鼠表现出显著升高的病毒载量、严重的神经病理损伤和特征性炎症反应。多组学分析揭示干扰素信号通路（如STAT1/2、IRF3）和关键分子（MyD88、Cxcl10）在宿主免疫应答中的核心作用，并首次提出E6感染可能通过ZBP1介导的PANoptosis机制导致神经细胞死亡。该模型为E6致病机制研究和抗病毒药物筛选提供了重要平台。

　　

基于hFcRn转基因小鼠的埃可病毒6型感染模型建立与机制研究

1 引言

埃可病毒6型（Echovirus 6，E6）作为肠道病毒B组成员，是引起儿童病毒性脑膜炎和脑炎的重要病原体。由于缺乏合适的动物模型，其致病机制研究和治疗策略开发长期受限。人类新生儿Fc受体（human neonatal Fc receptor，hFcRn）被证实是E6感染的关键受体，这为建立转基因动物模型提供了理论依据。本研究利用携带hFcRn的转基因小鼠（hFcRn^Tg），通过颅内接种途径成功构建了E6感染模型，并系统评估了其病理特征和分子机制。

2 材料与方法

研究选用7日龄C57BL/6品系hFcRn^Tg小鼠，通过枕骨大孔途径接种4.0×10⁷ PFU的E6-SJZ366毒株。每日记录体重变化、生存率和临床评分（0-5分制）。采用组织匀浆法检测脑、脊髓和肌肉组织中的病毒滴度（TCID₅₀法）。通过ProcartaPlex多重细胞因子检测平台分析36种炎症因子表达。利用苏木精-伊红（H&E）染色观察组织病理变化，免疫荧光法检测双链RNA（dsRNA）分布。转录组和蛋白质组学分析分别采用Illumina NovaSeq 6000测序平台和Q Exactive HF-X质谱仪，生物信息学分析包括差异表达基因/蛋白筛选、KEGG通路富集和蛋白质互作网络构建。

3 结果

3.1 E6感染hFcRn^Tg小鼠脑炎模型的建立

hFcRn^Tg小鼠感染后生存率显著低于野生型（32.18% vs 100%，p=0.0001），体重增长停滞，临床评分在3天达到峰值（4分）。病毒载量检测显示感染组脑组织在1-3天显著升高，脊髓和肌肉组织在2-3天出现病毒复制高峰，表明hFcRn受体促进了病毒的神经侵袭和扩散。

3.2 感染小鼠的病理学和免疫荧光特征

H&E染色显示感染组神经元核固缩、胶质细胞增生、血管袖套形成和脑膜出血等典型脑炎病理改变。免疫荧光检测发现丘脑、脑膜和海马区存在明显的dsRNA信号，证实病毒在这些区域的活跃复制。

3.3 感染小鼠脑组织的炎症反应

细胞因子分析显示脑组织中IL-27、IFN-γ、TNF-α等促炎因子显著上调，MCP-1、MCP-3、RANTES等趋化因子升高38-124倍。血清检测同样呈现系统性炎症反应，提示血脑屏障破坏和免疫细胞浸润。

3.4 转录组谱揭示宿主对E6感染的动态应答

转录组分析发现2,338-8,875个病毒读数，差异表达基因主要富集于吞噬体、细胞因子-受体相互作用等免疫通路。干扰素相关基因（Irf7、Ifit1、Isg15、Cxcl10）与Zbp1、Nlrc5、Casp4形成正相关模块，而神经递质相关基因（Tph2、Slc6a2、Dbh）显著下调，表明免疫激活与神经功能抑制并存。

3.5 蛋白质组分析揭示脑内多维分子变化

蛋白质组鉴定出73个与转录组一致的上调蛋白，包括Stat1/2、Isg15、Ddx58等干扰素信号分子。KEGG富集显示天然免疫通路激活，代谢通路抑制。网络分析确定MyD88、Cxcl10、Irf3为核心调控蛋白。特别值得注意的是，Zbp1、Casp1等PANoptosis关键标志物上调，提示E6感染可能激活了新型细胞死亡途径。

4 讨论

本研究首次证实hFcRn转基因小鼠可作为研究E6神经致病性的理想模型。与免疫缺陷模型相比，该模型完整保留了宿主免疫应答能力，更真实模拟人类感染过程。多组学数据揭示了干扰素信号通路（RIG-I/NF-κB）激活与神经代谢功能抑制的平衡关系，特别是ZBP1介导的PANoptosis可能成为E6致神经细胞死亡的新机制。与EV-A71、CV-B3等其他肠道病毒研究相比，E6感染展现出独特的神经嗜性和炎症特征，为理解肠道病毒属的致病多样性提供了新视角。

5 结论

hFcRn^Tg小鼠模型成功模拟了E6感染引起的病毒性脑炎病理过程，通过整合病理学、免疫学和多组学分析，系统阐述了宿主-病毒相互作用机制。该模型不仅为E6疫苗评价和药物筛选提供了可靠平台，其发现的PANoptosis等新型致病机制也为抗病毒治疗提供了潜在靶点。未来研究可进一步验证ZBP1信号通路在E6神经毒性中的作用，并探索靶向干预策略。