hFcRn转基因小鼠中新生儿埃可病毒11播散性感染模型的建立及其在致病机制研究中的意义

《Virology Journal》：Establishment of disseminated neonatal echovirus 11 infection model in hFcRn transgenic mice

本研究针对新生儿埃可病毒11(E11)感染易导致败血症且缺乏有效动物模型的问题，建立了3日龄hFcRn转基因小鼠的E11播散性感染模型。通过腹腔注射临床分离株，模型成功模拟了人类新生儿感染特征，表现为高死亡率、多器官损伤和细胞因子风暴。该模型为揭示E11致病机制及研发抗病毒策略提供了关键平台。

　　

在儿科感染领域，埃可病毒11(Echovirus 11, E11)一直是个不容小觑的威胁。这种属于小RNA病毒科的肠道病毒，特别"青睐"新生儿群体，极易引发败血症这一致命性疾病。更棘手的是，感染后可能出现多器官出血、弥散性血管内凝血(DIC)等严重并发症，导致休克甚至死亡。回顾全球疫情，从1970年至2005年，美国新生儿监护室就曾多次暴发E11疫情，德国、英国、法国和波兰等国也相继报告了儿童中的流行情况。2010年至2024年间，中国、法国、意大利和日本至少报告了27例严重新生儿E11感染病例，约三分之一患儿最终死亡。

然而，面对这一严峻挑战，科学研究却陷入了瓶颈。E11感染的具体致病机制至今模糊不清，更重要的是，科学界一直缺乏能够准确模拟人类新生儿播散性感染过程的动物模型。现有的干扰素受体缺陷(IFNAR^-/-)小鼠模型虽然被用于肠道病毒研究，但其免疫缺陷状态难以真实反映免疫功能正常新生儿的临床病程。这一关键工具的缺失，严重阻碍了针对E11的致病机制研究、治疗药物筛选和疫苗研发。

转机出现在对病毒入侵机制的深入理解。近年研究发现，人类新生儿Fc受体(hFcRn)竟然是E11入侵细胞的"关键钥匙"--它作为病毒脱壳受体，协助病毒在进入细胞后完成基因组释放。这一发现为建立更理想的动物模型提供了全新思路。

在此背景下，Li等研究人员在《Virology Journal》上发表了他们的创新成果。他们成功建立了3日龄hFcRn转基因(hFcRnTg)小鼠的E11播散性感染模型，这一模型高度模拟了人类新生儿感染的关键特征，为E11研究提供了强大工具。

研究团队采用了多项关键技术：使用3日龄hFcRnTg小鼠并通过腹腔注射(IP)途径接种高剂量临床分离E11毒株；通过PCR基因分型和免疫组化(IHC)验证hFcRn表达；采用定量PCR(qPCR)和TCID₅₀法检测组织病毒载量；利用RNA原位杂交(RNAscope)观察病毒分布；通过多重细胞因子分析评估血清炎症因子水平；并进行组织病理学检查评估器官损伤。

组织表达谱确认模型基础

研究首先通过PCR基因分型确认了hFcRn转基因小鼠的纯合子基因型。随后，研究人员系统检测了hFcRn在心脏、肝脏、肺、肾脏、脾脏、肠道、肌肉、脊柱、眼和脑等10种组织中的表达情况。有趣的是，不同组织在不同日龄(3、7、14和42天)表现出独特的表达模式：心脏、肝脏、肺和脊柱在3日龄时表达最高，而大脑表达峰值出现在7日龄，肾脏在14日龄表达最高，脾脏则在42日龄表达最强。这种时空特异的表达谱为后续感染实验奠定了坚实基础。

E11感染引发严重疾病表型

当3日龄hFcRnTg小鼠通过腹腔注射接种10° TCID₅₀的E11临床分离株(SD2003-478)后，出现了令人瞩目的疾病进程。感染24小时后，60%的小鼠出现拒乳和体重减轻；48小时后，所有小鼠均出现体重下降，87.5%出现瘫痪，死亡率高达75%。临床评分从24小时的平均1分急剧上升至48小时的接近5分(最高分)，表明疾病进展迅速且严重。

病毒在多器官中广泛复制

病毒载量检测揭示了E11在体内的动态分布。感染3小时后，病毒核酸已在多个组织中被检测到；24小时后，肌肉(1×10⁶拷贝/毫克)和脊柱(1×10⁴拷贝/毫克)中的病毒载量开始上升；至48小时，所有被检组织均出现病毒载量显著增加，其中肌肉组织载量最高，达到1×10⁷拷贝/毫克。TCID₅₀检测进一步证实了心脏(1×10⁷ TCID₅₀/克)、肝脏(1×10⁶ TCID₅₀/克)、肺(1×10⁵ TCID₅₀/克)、肾脏(1×10⁵ TCID₅₀/克)和大脑(1×10⁵ TCID₅₀/克)中存在具有感染性的病毒颗粒。

多器官功能严重受损

血清生化分析显示，E11感染组相比对照组出现了多项指标显著异常：丙氨酸氨基转移酶(ALT)升高3.5倍(24.63±2.83 IU/L)，天门冬氨酸氨基转移酶(AST)(100.48±24.27 IU/L)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)(28.17±2.65 ng/mL)、纤维蛋白降解产物(FDP)(279.68±14.98 ng/mL)、血清肌酐(Cr)(373.61±11.67 μmol/L)和尿肌酐(384.78±13.35 μmol/L)均显著升高，表明肝、心、肾功能和凝血系统均受到严重影响。

病毒RNA组织定位明确

RNA原位杂交结果提供了更直观的病毒分布证据。感染48小时后，心脏和肝脏组织中E11 RNA信号最为密集(评分4分)，肾髓质次之(3分)，肾皮质和肺部分别为2分，脑膜为1分，而脑实质未检测到信号。这种差异分布揭示了E11对不同组织的嗜性差异，为理解其致病偏好提供了重要线索。

细胞因子风暴特征明显

血清细胞因子分析揭示了E11感染引发的强烈炎症反应。36种细胞因子中，10种显著上调，其中单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)升高38倍(高达2590 pg/mL)，白细胞介素-18(IL-18)升高41倍，IL-22升高47倍，RANTES升高114倍，肿瘤坏死因子-α(TNF-α)升高11倍，γ干扰素(IFN-γ)升高9倍，巨噬细胞炎症蛋白-1β(MIP-1β)升高30倍。MCP-1和TNF-α作为细胞因子风暴的核心因子，其显著升高提示E11感染可能触发了与严重感染相似的过度炎症反应。

多组织病理损伤显著

组织病理学检查进一步证实了多器官损伤的存在。心脏组织显示心肌细胞排列紊乱；肝脏出现局灶性肝细胞坏死、血窦闭塞和炎症浸润；肺部肺泡隔破坏、肺泡融合及间质增厚；肾脏肾小管上皮细胞脱落、结构破坏和部分小管融合；脾脏完全缺乏生发中心；骨骼肌纤维断裂紊乱伴炎症浸润；眼组织也观察到炎症细胞浸润。值得注意的是，肠道和脊柱组织保持正常组织结构。

研究结论与讨论部分强调，该E11播散性感染模型的成功建立依赖于几个关键因素：使用3日龄幼鼠、增加感染剂量、选择腹腔注射途径以及采用临床致死病例分离的病毒株。与既往研究相比，该模型在病毒载量、多器官功能障碍和炎症反应强度上表现出更显著的严重性，更贴近人类新生儿感染的实际状况。

该研究的创新性在于首次建立了能够模拟人类新生儿E11播散性感染的免疫健全动物模型，克服了以往IFNAR^-/-免疫缺陷模型的局限性。模型中观察到的细胞因子风暴特征，特别是MCP-1和TNF-α的显著升高，为理解E11感染的免疫病理机制提供了重要线索。

然而，研究也存在一定局限性，如难以实时动态观察感染过程，以及疾病快速进展对药效评价带来的挑战。未来研究可结合活体成像技术，深入探索感染动态过程和潜在治疗策略。

总之，Li等人的研究成功建立了高度模拟人类疾病的新生儿E11播散性感染模型，不仅为揭示E11致病机制提供了关键工具，也为相关疫苗和治疗药物的研发评估奠定了坚实基础。这一模型将极大推动对这类威胁新生儿健康的重要病原体的深入研究，具有重要的科学价值和临床意义。