仓鼠模型揭示SARS-CoV-2脑干持续感染与神经退行性过程的分子特征

本研究通过仓鼠模型首次证实SARS-CoV-2可在脑干持续感染80天，并发现感染动物脑干呈现独特的神经退行性转录组特征，包括多巴胺能和谷氨酸能突触通路异常、能量代谢紊乱及蛋白酶体功能障碍。研究人员结合病毒学检测、转录组分析和行为学测试，揭示了病毒持续存在与神经精神症状的关联机制，为理解长新冠神经系统并发症提供了重要模型和分子靶点。该成果发表于《Nature Communications》，为开发针对性干预策略奠定基础。

　　

在全球累计超过7.76亿新冠病例的背景下，约6.5-12%的康复者面临长新冠困扰，其中神经精神症状尤为突出。记忆障碍、焦虑抑郁等神经系统并发症持续困扰患者，但背后的机制始终成谜。更令人担忧的是，现有研究对病毒是否能在中枢神经系统持续存在、如何影响脑功能等关键问题缺乏直接证据。这些认知空白严重阻碍了有效干预策略的开发。

法国巴斯德研究所（Institut Pasteur）的研究团队在《Nature Communications》发表突破性研究，首次在仓鼠模型中系统揭示了SARS-CoV-2脑干感染的长期后果。通过为期80天的追踪实验，研究人员不仅证实了病毒在脑干的持续存在，更发现了与神经退行性疾病相似的分子特征，这些发现为理解长新冠神经症状提供了重要线索。

研究采用多学科交叉方法：通过qRT-PCR检测病毒基因组和亚基因组RNA；采用TCID₅₀法和病毒分离培养验证感染性病毒存在；利用全转录组测序（RNA-seq）分析脑干基因表达谱；结合免疫组化观察神经胶质细胞变化；最后通过光暗箱、蔗糖溅泼试验和新物体识别等标准化行为学测试评估神经精神症状。实验使用武汉原始株、Delta和Omicron/BA.1三种变异株感染叙利亚仓鼠，设置4天（急性期）和80天（长期感染）两个关键时间点。

Hamsters infected with SARS-CoV-2 exhibit different clinical profiles in acute and in late phases
研究发现不同变异株引发差异化的急性期症状：武汉株和Delta株导致显著体重下降（雄性下降更明显，p=0.0003），而Omicron/BA.1症状轻微。值得注意的是，所有感染组在80天后仍未完全恢复至对照组体重水平，提示代谢可能受到长期影响。

SARS-CoV-2 infects and persist in the brainstem of intranasally-inoculated hamsters
最惊人的发现在于病毒持久性——通过RdRp和E基因检测，在感染后4小时就检测到病毒RNA侵入脑干，80天后仍能检测到基因组RNA。更关键的是，研究人员成功从80天后的脑干样本中分离出具有感染性的病毒颗粒（病毒滴度<10² TCID₅₀/mL），武汉株、Delta和Omicron/BA.1的分离阳性率分别为75%、87.5%和75%。免疫荧光显示这些病毒能诱导Vero-E6细胞产生合胞体并表达刺突蛋白（S）和核衣壳蛋白（NP）。

SARS-CoV-2 induces distinct phenotypic glial patterns in the brainstem
免疫组化揭示了时空特异的神经胶质反应：4天时嗅球出现明显星形胶质细胞增生（GFAP+），而脑干区域则在急性和长期阶段均观察到GFAP表达增加。小胶质细胞（Iba-1+）在急性期丘脑出现反应性增生，雄性动物延髓区在80天时仍保持较高的小胶质细胞活性。

The brainstem presents distinct transcriptomic profiles in acute and late infection
转录组分析显示：急性期（4天）脑干出现3863个差异表达基因（DEGs），涉及炎症反应（ISG15、MX2上调）、细胞焦亡和I型干扰素通路；长期阶段（80天）则发现424个DEGs，主要影响突触可塑性、轴突发生和能量代谢。特别值得注意的是，两个时间点均出现神经退行性疾病相关通路的共同扰动，包括阿尔茨海默病、帕金森病等特征性通路。

The synapse system seems to play a central role
多巴胺能突触通路呈现双相改变：急性期酪氨酸羟化酶（TH）和DOPA脱羧酶（DDC）下调，而多巴胺受体DRD1和细胞内介质DARPP-32（PPP1R1B）上调；长期阶段则出现DRD1/DRD2受体和AMPA受体（GRIA1/2）的持续下调。谷氨酸能突触通路同样紊乱，谷氨酰胺酶（GLS2）和代谢型受体（GRM1/5）表达异常，这些发现通过qPCR在三种变异株感染模型中均得到验证。

SARS-CoV-2-infected hamsters manifest long-term neuropsychiatric symptoms
行为学测试揭示：武汉株感染的雌性仓鼠表现出持续抑郁样行为（蔗糖溅泼试验中理毛时间减少，p<0.01）；所有感染组在80天时出现焦虑样行为（新奇抑制摄食试验中进食潜伏期延长）；新物体识别测试显示武汉株感染的动物存在短期记忆障碍（辨别指数降低）。这些症状与人类长新冠患者的临床表现高度吻合。

这项研究首次建立SARS-CoV-2感染与神经退行性过程的直接证据链，揭示脑干作为病毒持续感染的"避难所"可能通过以下机制导致神经症状：(1)病毒直接破坏突触结构和功能；(2)持续低水平感染引发慢性神经炎症；(3)线粒体功能障碍和能量危机影响神经元存活；(4)蛋白酶体系统紊乱导致错误蛋白累积。特别值得注意的是，不同SARS-CoV-2变异株均能引起这些变化，提示神经侵袭性可能是冠状病毒的保守特征。

该研究的临床意义在于：为长新冠神经症状提供了客观生物学标志物（如DRD2、GRIA2等基因表达改变）；建立了可量化评估干预效果的动物模型；提示针对多巴胺/谷氨酸系统的药物可能具有治疗潜力。未来研究需要明确病毒具体感染的细胞类型，并探索抗病毒治疗能否逆转这些神经病理变化。这些发现将推动长新冠从"症状描述"向"机制研究"的范式转变，为开发靶向治疗策略奠定基础。