儿童呼吸道合胞病毒(RSV)感染期间细胞因子作为疾病严重程度免疫学生物标志物的作用

《Virology》:The role of cytokines as immunological biomarkers of disease severity during respiratory syncytial virus (RSV) infection in children

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月15日 来源:Virology 2.6

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   摘要呼吸道合胞病毒(RSV)仍是婴幼儿下呼吸道感染的主要病毒性病因。RSV感染呼吸道上皮会引发复杂的免疫反应,其特点在于产生广泛的促炎和抗炎细胞因子谱。新兴证据表明,这些细胞因子反应的强度和时间动态与疾病严重程度及临床预后密切相关。免疫病理特征分析的最新进展突显了细胞因子特征

摘要

呼吸道合胞病毒(RSV)仍是婴幼儿下呼吸道感染的主要病毒性病因。RSV感染呼吸道上皮会引发复杂的免疫反应,其特点在于产生广泛的促炎和抗炎细胞因子谱。新兴证据表明,这些细胞因子反应的强度和时间动态与疾病严重程度及临床预后密切相关。免疫病理特征分析的最新进展突显了细胞因子特征作为重度RSV疾病生物标志物的潜力,为早期风险分层和针对性临床干预提供了机会。尽管目前的治疗手段仍以支持性治疗为主,但在预防策略方面取得了重大进展,包括单克隆抗体的引入和新型疫苗的获批,这代表了减轻RSV疾病全球负担的重要一步。尽管已有上述进展,可靠的免疫学临床决策生物标志物仍是一项尚未满足的需求。本综述系统整理了目前关于儿童重度RSV感染相关细胞因子反应的证据,特别强调其作为疾病严重程度生物标志物的临床应用价值。

引言

呼吸道合胞病毒(RSV)是一种重要的病毒病原体,是急性下呼吸道感染(LRTI)的主要致病原,也是全球范围内婴幼儿发病和死亡的主要原因。其传播主要通过密切接触感染性呼吸道分泌物(包括黏液飞沫和唾液)实现。临床上,RSV感染通常表现为肺炎和毛细支气管炎,婴幼儿和年幼儿童往往需要住院治疗(Sini de Almeida et al., 2024)。全球范围内估计每年约有360万例5岁以下儿童因急性LRTI相关原因住院,近10万人死亡。值得注意的是,近一半死亡发生在6个月以下的婴儿中,凸显其脆弱性。疾病负担不成比例地集中在中低收入国家(LMICs),这些国家占RSV相关死亡的约97%,反映出在及时获得充分支持性治疗方面持续存在的不平等状况(Li et al., 2022)。
内源性和先天免疫机制构成了对抗病毒感染的第一道宿主防线,它们迅速发挥作用以限制病毒复制,同时塑造随后的适应性免疫反应(Sun and Lopez, 2017)。内源性免疫由组成性表达的抗病毒因子介导,其功能独立于干扰素(IFN)(Yan and Chen, 2012);而先天免疫则主要由病毒识别后激活的IFN依赖性信号通路驱动(Dalskov et al., 2023)。这些反应的强度和协调性是决定感染结局的关键因素(Sun and Lopez, 2017)。
在RSV感染的背景下,先天免疫系统的多个组成部分,包括树突状细胞(DCs)、中性粒细胞、单核细胞和肺泡巨噬细胞,与广泛的细胞因子和趋化因子网络协同作用以限制病毒扩散(Russell et al., 2017)。包括白介素6(IL-6)、IL-8、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、C-X-C基序趋化因子配体2(CXCL2)和CXCL10在内的细胞因子和趋化因子在病毒入侵后迅速被诱导(Li et al., 2025; Short et al., 2017)。这些介质在协调抗病毒免疫方面发挥核心作用,通过促进巨噬细胞和DCs在感染部位募集和激活,从而促进病毒清除(Al-Qahtani et al., 2024)。然而,这些炎症信号的过度或失调产生可能是有害的,会促成免疫病理损伤,在严重情况下甚至引发夸大的全身炎症反应(Qudus et al., 2023)。细胞因子的过度产生也与RSV感染患者调节性免疫反应能力降低有关(Anderson et al., 2024b),尽管其潜在机制尚未完全阐明。
越来越多的临床证据表明,包括IL-6、IL-8、TNF-α和IL-17A在内的若干细胞因子水平升高与儿科人群中疾病严重程度增加相关(Tan et al., 2025)。值得注意的是,RSV感染早期出现下呼吸道受累的儿童往往表现出夸大且调控不良的免疫反应,导致更严重的临床表现(Openshaw et al., 2017)。这些观察结果强调了精细平衡的免疫反应的重要性,并为研究细胞因子谱作为风险分层候选生物标志物提供了科学基础。
细胞因子在RSV相关免疫病理中的核心作用,特别是在儿童中的表现,为将其作为疾病严重程度的潜在生物标志物进行研究提供了理论依据(Oner et al., 2020)。在临床环境中,RSV疾病严重程度通过多种参数进行评估,包括氧需求、住院时长(LOS)以及是否需要住院或进入重症监护(Pita-Martinez et al., 2024; Taveras et al., 2023; Vieira et al., 2010)。细胞因子生物标志物可能在这些传统临床参数之外提供额外的价值,支持疾病严重程度分级,并可能预测后续临床预后。因此,早期识别重度疾病高风险患者已成为一项重要的研究优先事项,推动了建立可靠免疫学生物标志物的努力。若干候选生物标志物已显示出与RSV严重程度的关联,但仅有少数经过正式评估其区分轻度和重度疾病的能力或预测后续临床预后的能力(Oner et al., 2020; Wiseman et al., 2020)。在可用的情况下,可使用敏感性、特异性和受试者工作特征曲线下面积(AUC-ROC)等指标评估区分性能。然而,证明临床效用最终需要可重复的预测性能和在独立人群中的验证。
本综述系统整理了目前关于儿童重度RSV感染相关细胞因子反应的证据,特别强调其作为疾病严重程度生物标志物的潜在应用价值。我们整合了细胞因子反应的生物学基础以及支持其与疾病严重程度相关、区分和预测性能以及临床验证水平的证据。我们进一步讨论了细胞因子检测快速、灵敏、微创平台的开发,以及将基于细胞因子的生物标志物转化为常规临床实践的需求。

章节片段

RSV的一般特征与传播

RSV被归类为人副黏病毒(Human orthopneumovirus),属于肺病毒科(Pneumoviridae)中的副黏病毒属(Orthopneumovirus)和单负股病毒目(Mononegavirales)(Rima et al., 2017)。RSV是一种有包膜的、形态多变的、负义单股RNA病毒,基因组大小约15.2 kb(Ke et al., 2018; Wang et al., 2023)。其基因组编码11种蛋白质,包括非结构蛋白NS1和NS2以及9种涉及病毒复制、组装、宿主细胞进入和免疫的结构蛋白

先天免疫反应

先天免疫是宿主针对RSV最早启动的防御机制,在决定感染是否能得到有效控制或发展为过度肺炎症方面发挥核心作用(Russell et al., 2017)。呼吸道上皮细胞感染后,气道上皮细胞、DCs和肺泡巨噬细胞识别病毒成分并迅速产生抗病毒和促炎介质,包括IL-1β、IL-6、IL-12、IFN-γ和TNF-α(Russell et al., 2017)(图1

RSV感染中与疾病严重程度相关的因素

在诊断LRTI的儿童中,相当比例的RSV感染者因呼吸功能受损而需要高级医疗护理,包括住院和补充氧疗。若干已确立的危险因素使儿童易患重症,包括早产、年龄小、先天性心脏病、慢性肺病和免疫缺陷(Hall et al., 2009)。除急性疾病外,RSV感染还与长期呼吸系统后遗症有关,

细胞因子作为RSV感染疾病严重程度的免疫学生物标志物

细胞因子是宿主免疫反应的核心调节因子,协调包括病原体清除、免疫激活、炎症和组织修复在内的过程。这些介质包含促炎和抗炎两个亚群,协同作用以维持免疫稳态。促炎细胞因子如IL-1β、IL-6和TNF-α是炎症放大的关键驱动因子,已被证实与疾病恶化相关。相比之下,抗炎细胞因子,

RSV严重程度免疫学生物标志物的验证

生物标志物对临床决策至关重要,为疾病诊断、疾病活动度评估、治疗选择及预后判断提供依据。然而,其临床效用取决于严格的验证。生物标志物的开发过程本质上是一个多步骤流程,涵盖发现、分析和临床测试、优化以及验证,以确保其在临床环境中的可靠性和适用性。重要的是,生物标志物性能可能受到一系列因素的影响

细胞因子作为RSV疾病严重程度生物标志物的临床效用

在评估细胞因子作为RSV严重程度的潜在生物标志物时,重要的是区分四个层次的证据:关联性、区分性、预测性和验证性。关联性表示细胞因子浓度随疾病严重程度不同或临床结局相关,但并不确立个体水平的分类或预后性能。区分性指细胞因子或生物标志物模型区分既定临床

结论与未来展望

在所评估的细胞因子中,IL-6和IL-8作为与急性RSV严重程度相关的候选生物标志物,具有相对最强且最可重复的证据,而IFN-λ2/3反应降低以及IL-33和IL-36α升高可能提供互补的预后信息。相比之下,TNF-α、IL-10、IL-17A和2型细胞因子表现出更大的情境依赖性,目前作为单独严重程度生物标志物的价值有限。重要的是,没有任何单一细胞因子能够

CRediT作者贡献声明

Gani A. Dudin:撰写——初稿,方法论。Noorah A. Alkubaisi:撰写——初稿,方法论。Ibrahim M. Aziz:撰写——初稿,方法论。Aqsa Ikram:撰写——审阅与编辑。Rauf Bhat:撰写——审阅与编辑。Aryan Morita:撰写——审阅与编辑,监督,概念化。Mohamad S. Hakim:撰写——审阅与编辑,监督,概念化。

资金支持信息

作者未从任何组织获得本次提交工作的资金支持。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢Suci A. Widyaningsih医学博士对本手稿进行的批判性阅读,以及美国Sean Ferrell医学博士对手稿的语法准确性和整体语言质量的审核。
Gani A. Dudin|Noorah A. Alkubaisi|Ibrahim M. Aziz|Aqsa Ikram|Rauf Bhat|Aryan Morita|Mohamad S. Hakim
印度尼西亚卫生部明古鲁卫生理工学院,明古鲁,印度尼西亚

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