《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Varicella-zoster virus infection of the central nervous system: clinical features and proteomic analysis of cerebrospinal fluid
编辑推荐：
目的：水痘-带状疱疹病毒（Varicella-zoster virus，VZV）累及中枢神经系统（central nervous system，CNS）可导致严重并发症，但其潜在致病机制尚不完全清楚。本研究描述VZV CNS感染的临床特征，并通过脑脊液（cer
目的：水痘-带状疱疹病毒（Varicella-zoster virus，VZV）累及中枢神经系统（central nervous system，CNS）可导致严重并发症，但其潜在致病机制尚不完全清楚。本研究描述VZV CNS感染的临床特征，并通过脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）蛋白质组学分析探讨其分子机制。方法：研究纳入本中心确诊的69例VZV CNS感染患者，分析其临床症状、实验室检查及神经影像学结果。取9例VZV CNS感染患者（VZV组）及10例无CNS感染对照者（Ctrl组）的CSF行蛋白质组学分析。结果：最常见临床表现为头痛（79.7%）、发热（56.5%）及运动/感觉障碍（30.4%）。神经影像学示18.8%病例存在脑实质异常。多数患者CSF显示白细胞计数升高（0–1400×106/L）、蛋白水平升高（0.11–7.61 g/L）及颅内压升高（60–330 mmH2O）。蛋白质组学显示VZV组CSF蛋白种类及丰度均显著高于Ctrl组。VZV组上调蛋白主要关联I型干扰素（type I interferon）信号、细胞焦亡（pyroptosis）及血脑屏障（blood–brain barrier，BBB）通透性增加。基因本体论（Gene Ontology，GO）富集分析示上调蛋白主要参与固有抗病毒免疫；WikiPathways富集于淋巴细胞活化及炎症信号通路。结论：本研究整合临床与蛋白质组学分析揭示VZV CNS感染的临床与分子特征。I型干扰素应答、炎症信号及淋巴细胞活化的协同过度激活驱动强烈神经炎症反应，可能导致BBB破坏及神经功能缺损。此外重症脑炎中补体系统过度激活为理解疾病严重程度及潜在治疗靶点提供新思路。这些发现强调了该方法在开发诊断标志物及靶向治疗策略中的潜力。
《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》刊登的此研究，针对水痘-带状疱疹病毒（Varicella-zoster virus，VZV）可潜伏于背根/颅神经根节并在免疫力下降时再激活引起脑膜炎、脑膜脑炎、脊髓病等中枢神经系统（central nervous system，CNS）感染，但目前VZV CNS感染的致病机制尚未阐明，且CSF表现缺乏特异性、传统病原学检测存在局限等问题，开展了一项结合临床特征分析与脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）蛋白质组学（proteomics）的研究，旨在揭示VZV CNS感染的临床规律与分子发病机制，探索潜在诊断标志物及治疗靶点。研究人员回顾性纳入经CSF宏基因组二代测序（metagenomic next-generation sequencing，mNGS）确诊的69例VZV CNS感染患者并进行临床表型归纳，另选取其中9例VZV CNS感染患者CSF与10例非感染性神经系统疾病患者CSF进行数据非依赖采集质谱（data-independent acquisition mass spectrometry，DIA–MS）蛋白质组学检测及生物信息学分析，发现VZV CNS感染CSF呈现以I型干扰素信号、炎症淋巴细胞活化及细胞焦亡相关蛋白上调为特征的神经炎症谱，重症脑炎亚型存在补体系统（complement system）过度激活。研究提示VZV CNS感染中协同过度的固有及适应性免疫活化是神经炎症与BBB破坏的重要机制，补体过度激活可能与重症不良预后相关，为VZV CNS感染诊治提供了新分子视角。
主要关键技术方法：
研究人员回顾性收集2018年6月至2025年7月于其医疗中心经CSF mNGS检出≥3条VZV特异序列确诊的69例VZV CNS感染患者临床资料（症状、CSF常规/生化、影像学、改良Rankin量表评分）；另从队列中选取9例VZV CNS感染患者CSF及10例非感染性神经疾病患者对照CSF，腰椎穿刺采集后去除细胞碎片、分装冻存于?80°C；采用磁珠富集CSF蛋白后胰酶酶解为肽段，进行液相色谱串联Orbitrap Astral质谱DIA模式检测；使用Spectronaut Pulsar比对UniProt人参考蛋白数据库做蛋白鉴定与无标记定量（label-free quantification），筛选差异表达蛋白（fold change ≥2或≤0.5，P＜0.05），并依次进行主成分分析（principal component analysis，PCA）、基因本体论（Gene Ontology，GO）及WikiPathways富集分析、加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis，WGCNA）及按临床表现亚组（脑膜炎、周围神经损伤、脊髓损伤、重症脑炎）的热图聚类展示。
3 Results（结果）
3.1 Clinical characteristics of enrolled patients（入组患者临床特征）：
69例患者平均年龄53.06±14.60岁，男女比31:38，71.01%无基础功能障碍，27.54%存在免疫抑制背景（糖尿病12例、免疫抑制剂4例、实体瘤4例）。主要症状为头痛79.71%、发热56.52%、肢体运动/感觉障碍30.43%、脑神经麻痹26.09%，伴头面部带状疱疹24.64%、躯干带状疱疹17.39%。CSF示颅内压升高（≥180 mmH2O）占42.03%，白细胞中位数244.94×106/L且以单核细胞为主，蛋白中位数1.18 g/L升高，葡萄糖及氯化物多正常。颅脑MRI 18.84%示脑实质异常，8.70%示脊髓病变。入院时mRS（modified Rankin Scale）2–3分占75.36%、4–5分占24.63%，出院时91.30%达mRS 0–3分，提示早期干预预后较好。
3.2 Proteomic profiling and identification of differentially expressed proteins（蛋白质组学谱及差异表达蛋白鉴定）：
VZV组检出3342种蛋白、Ctrl组1582种，VZV组蛋白种类与丰度明显更高。差异分析得VZV组上调2404种、下调330种。上调蛋白主要涉及I型干扰素通路（TBK1、IRF5、GBP5）、细胞焦亡（CASP1、GSDMD）及BBB通透性增加相关（SRC、PRKD2）；下调蛋白主要涉及神经元突触连接/黏附（CNTN6、CLSTN1、PCDH10）、细胞外基质结构稳态（COL4A3、COL21A1、EFEMP2）及髓鞘/离子稳态（ABCA2、SGCE、SLC5A5）。
3.3 Functional enrichment analysis of differentially expressed proteins（差异表达蛋白功能富集分析）：
GO富集示上调蛋白主要参与固有抗病毒免疫应答、病毒防御反应、I型干扰素β正向调控、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）产生正向调控等，提示CNS内持续抗病毒炎症状态；下调蛋白富集于钙黏蛋白介导的细胞-细胞黏附、异亲性细胞黏附、创伤愈合及TGF-β受体信号等。WikiPathways示上调通路富集T/B细胞受体信号及细胞因子信号（IL-2/3/4/5/6/7/9等）；下调通路富集于突触后信号、NRXN1缺失综合征及脊髓损伤相关。固有免疫相关蛋白（SRC、TBK1、CASP1、GBP5、OAS1等）与适应性免疫相关蛋白（CD8A、CD74、PRF1、GZMM等）在VZV组均升高。
3.4 Subgroup analysis based on clinical manifestations（基于临床表现的亚组分析）：
按临床表型分为脑膜炎（4例）、周围神经损伤（3例）、脊髓损伤（1例）、重症脑炎（1例）。脑膜炎组上调STAT3、SAMHD1、NFKB2、TRIM22（病毒复制抑制及炎症信号调节）；周围神经损伤组上调VPS26B、PTGDS、SKAP1（抗炎及髓鞘修复）；脊髓损伤组上调PLCG2、GZMM、PARP14、AHNAK（免疫细胞功能调节及损伤修复）；重症脑炎组显著上调补体相关蛋白C3、C8A、C8G、C7、C6、ITGAM及ITIH1/3/4（补体膜攻击复合物形成及BBB严重破坏），提示补体过度激活可致不可逆细胞损伤。
讨论与结论总结：
讨论部分指出本研究临床特征与前人报道相符——VZV CNS感染多见于中老年、免疫正常宿主亦可发生，典型表现为头痛发热伴淋巴细胞为主CSF白细胞增多及蛋白升高，MRI异常率偏低但多数患者经治疗结局良好。蛋白质组学首次在VZV CNS感染CSF中以DIA–MS深度展示全局蛋白变化，证实I型干扰素通路、焦亡及BBB通透相关蛋白上调，固有免疫（TLR/RLR下游TBK1-IRF轴及OAS等）与适应性免疫（HLA分子及CD8A↑）共同被激活；IL-9在细胞因子信号中上调显著，可能具独特免疫调节作用待进一步验证。重症脑炎亚组补体系统过度激活的发现为VZV重症化机制及潜在干预方向提供线索。研究受限于蛋白质组样本量小及观察性设计，需更大队列验证因果。
结论翻译：本研究整合临床与蛋白质组学分析揭示了VZV CNS感染的临床特征与分子特点。I型干扰素应答、炎症信号及淋巴细胞活化的协同过度激活驱动强烈的神经炎症反应，可能是BBB破坏及神经功能缺损的基础。此外，重症脑炎中补体系统的过度激活为理解疾病严重程度及潜在治疗靶点提供了新见解。这些发现凸显了该策略在开发VZV CNS感染诊断标志物及靶向治疗方案中的潜力。
