SV40感染驱动SIV相关共济失调猕猴小脑病变：颗粒神经元焦亡与微胶质细胞活化的致病序列

《MedComm》：Polyomavirus Drives Cerebellar Lesions in AIDS Monkeys With Ataxia

　　

认知和运动功能障碍发生于30%–50%的HIV/AIDS（human immunodeficiency virus/acquired immunodeficiency syndrome）患者中。在该临床谱系内，HIV相关共济失调（HIV-associated ataxia）是一种不常见但致残性的疾病，其神经病理机制尚未明确。本研究调查了两只慢性猴免疫缺陷病毒（simian immunodeficiency virus, SIV）感染并出现进行性共济失调的恒河猴，其特征为姿势失衡和眼震。对共济失调SIV感染恒河猴、非共济失调SIV感染恒河猴和未感染对照的小脑组织进行比较性神经病理学分析显示，共济失调与弥漫性小脑萎缩、组织结构破坏、浦肯野细胞（Purkinje cell）变性、脱髓鞘、胶质结节形成和显著微胶质细胞（microglia）神经炎症相关。小脑内猿多瘤病毒40（simian polyomavirus 40, SV40；多瘤病毒科Polyomaviridae成员）感染被确定为病变原因，病毒嗜性主要累及小脑颗粒神经元（cerebellar granule neurons）。在机制上，SV40感染诱导神经元焦亡（pyroptosis）和炎性细胞因子（inflammatory cytokines）释放，促进微胶质细胞募集和活化，放大局部神经炎症，并最终导致结节状聚集体（nodular aggregates）形成。总体而言，这些发现确立SV40感染是SIV相关共济失调中小脑病理的直接驱动因素，并界定了一条连接颗粒神经元焦亡、微胶质细胞活化和进行性小脑损伤的致病序列——该级联可能与HIV-1感染者的多瘤病毒诱导共济失调相平行。

HIV/AIDS（人类免疫缺陷病毒/获得性免疫缺陷综合征）患者中30%–50%可出现认知和运动功能障碍；其中HIV相关共济失调（HIV-associated ataxia）虽不常见但致残，神经病理机制未明。既往HAND（HIV-associated neurocognitive disorder，HIV相关神经认知障碍）研究多聚焦认知环路，运动障碍尤其小脑损伤机制相对不足。HIV相关共济失调的病因异质，JCV（John Cunningham virus）可在未治疗感染者中引起PML（progressive multifocal leukoencephalopathy，进行性多灶性白质脑病）及颗粒细胞神经元病，但多瘤病毒感染至小脑损伤的病理序列仍不清楚；SV40（simian polyomavirus 40，猿多瘤病毒40）与JCV近缘，SIV（simian immunodeficiency virus，猴免疫缺陷病毒）感染猕猴可复现JCV关键特征。Yong-Tang Zheng等作者对两只未接受cART（combination antiretroviral therapy，联合抗逆转录病毒治疗）的慢性SIV感染恒河猴出现进行性共济失调进行研究，论文发表于《MedComm》，旨在界定小脑病变的病毒病因及致病级联。

主要技术方法：7只成年中国恒河猴来源于Kunming Primate Research Center, Kunming Institute of Zoology, CAS，分为未感染对照（CTL，n=3）、无共济失调SIV感染组（SIVn，n=2）和共济失调SIV感染组（SIVa，n=2）；SIV_mac239静脉接种4000 TCID₅₀，慢性感染3.5年，未用cART。研究采用小脑组织病理与多重免疫组化/免疫荧光、MRI（magnetic resonance imaging，磁共振成像）T1加权及NODDI（neurite orientation dispersion and density imaging，神经突方向离散度和密度成像）、Luminex细胞因子检测、流式细胞术、PCR/RT-qPCR、Western blot、ELISA、bulk RNA-seq和snRNA-seq（single-nucleus RNA sequencing，单核RNA测序）以及Transwell迁移实验。

2.1 SIV感染伴共济失调恒河猴的显著小脑病变：组织学显示SIVa小脑病变最重，颗粒层和白质破坏，颗粒细胞较CTL降低27.4%、较SIVn降低15.0%，Purkinje细胞变性较CTL高33.9倍、较SIVn高2.1倍，分子层厚度分别降低19.2%和15.1%，髓鞘化白质面积分别降低31.5%和25.3%。MRI显示小脑萎缩和第四脑室扩大，NODDI示多个小脑亚区FA、NDI降低而MD、RD、ODI、FISO升高。bulk RNA-seq、ImmPort注释、PPI、qPCR、Luminex和GSEA表明SIVa免疫防御通路和抗病毒反应最显著，CSF（cerebrospinal fluid，脑脊液）及小脑匀浆细胞因子升高而血浆不明显，神经相关通路受抑。结论：共济失调与严重小脑结构、影像微结构、炎症转录和神经元通路抑制相关。

2.2 共济失调小脑中的特异性SV40感染：通过PAS/Gram染色、动态MRI、维生素B1检测及CMV、JCV、EBV、BKV、VZV抗原筛查排除其他病因；SIV负荷在SIVn与SIVa间无显著差异且小脑未检出SIV RNA/DNA。CSF T抗原、小脑SV40 DNA/RNA及免疫定位仅见于SIVa，SV40⁺灶周围见IBA-1⁺微胶质结节和MBP降低，且SV40主要共定位于NeuN⁺神经元。所有动物SIV接种前SV40血清阳性；SIVa抗体滴度下降，SIVn不下降，SIVa的HLA-DR⁺和PD-1⁺CD4⁺/CD8⁺T细胞活化/耗竭更明显。结论：SV40是共济失调小脑的特异性病毒病原，主要感染颗粒神经元并与微胶质结节和局灶脱髓鞘相关。

2.3 共济失调小脑以颗粒细胞和微胶质异常为主：snRNA-seq获得60 558个高质量核，注释11类细胞；SV40转录仅见于SIVa且主要位于GC（granule cell，颗粒细胞），GC亚群GC1、GC2、GC3和增殖性cycling GC中，GC2、GC3和cycling GC在SIVa富集，NeuN⁺MKI67⁺增殖GC仅见于SIVa并与SV40共定位。CellChat示整体互作强度降低，GC1双向信号减弱、GC2传入减少，GC3、cycling GC和MLI信号增强。DEG（differentially expressed gene，差异表达基因）分析示SIVa微胶质扰动最强，神经程序下调、抗病毒炎症上调，B2M、FOS、STAT1、IFI6等改变。结论：SV40相关GC重塑和通信网络改变伴微胶质过度活化。

2.4 SV40感染触发神经元焦亡和促炎信号：SH-SY5Y细胞在MOI（multiplicity of infection，感染复数）0.01感染后，12 hpi（hours post-infection，感染后小时）细胞周期/增殖通路激活，24 hpi ROS、ATP代谢和免疫反应上调、细胞发育和轴突/突触程序下调；B2M、FOS、STAT1、IFI6中3个在24 hpi显著上调。BAX/BCL2下降而GSDMD、IL-1β、IL-18升高，表明以焦亡而非凋亡为主，并释放IP-10、IL-6、TNF-α、IFN-α/β/γ、IL-12。结论：SV40感染直接诱导神经元焦亡和促炎因子释放，为下游微胶质募集提供信号。

2.5 微胶质募集和结节形成放大SV40诱导病理：CD3⁺T细胞、IBA-1^?CD163⁺巨噬细胞浸润及GFAP⁺星形胶质反应在SIVa与SIVn间无显著差异；SIVa微胶质IBA-1⁺信号增强、结节分布于分子层/颗粒层/白质，形态更圆更实。HMC3微胶质对SV40快速上调ISG15、STAT1、OASL、IFIT3；SV40感染SH-SY5Y条件培养基促进HMC3迁移，SIVa中SV40⁺神经元周围见微胶质聚集和结节。结论：微胶质是放大SV40诱导小脑病理的核心效应细胞。

讨论部分指出，该无cART慢性SIV模型可再现未治疗HIV感染中小脑病变的关键特征，并避免抗逆转录病毒神经毒性混杂；共济失调小脑表型可归纳为宏观结构损伤、细胞损伤和神经免疫重塑三个相互关联的病理域。系统排除其他病因后，SV40是唯一与共济失调表型选择性相关的病因；SV40与JCV早期区程序保守，T/t抗原重定向宿主细胞周期并抑制凋亡，细胞容许性决定裂解损伤或转化。GC1通信受损、GC2/GC3/cycling GC扩增、神经元焦亡、微胶质活化和结节形成构成致病序列。所有动物接种前SV40血清阳性，SIVa抗体下降并伴更强T细胞活化/耗竭，原文提示严重SIV免疫恶化允许SV40再激活；两只共济失调动物均为雌性，但n=2不足以推断性别易感。局限包括样本量小、不能进行颅内双病原接种、宿主决定因素未明、抗病毒/焦亡抑制剂未验证、细胞系非原代、仅取小脑、未平行筛查necroptosis等。

研究结论翻译：本研究将SV40确定为SIV感染伴共济失调恒河猴小脑病变的直接病原，并界定由神经元感染、焦亡性损伤和微胶质细胞活化组成的致病序列；这些发现建立了免疫缺陷状态下多瘤病毒驱动小脑损伤的机制模型，并提供病毒再激活可直接促进AIDS相关运动障碍的实验证据。因此，靶向多瘤病毒复制或抑制焦亡相关神经炎症的治疗策略或值得在PLWH（people living with HIV，HIV感染者）共济失调中研究。