综述：登革病毒诱导内皮功能障碍的力学驱动因素

《Current Opinion in Physiology》：Mechanical drivers of dengue virus–induced endothelial dysfunction: Short Title: DENV-induced endothelial dysfunction

　　

全球有超过十亿人面临感染登革热的风险。登革病毒（DENV）是一种由伊蚊传播的正义单链RNA黄病毒（ssRNA(+)-flavivirus）。尽管大多数感染表现为轻症（无并发症登革热），但重症/出血性登革热具有显著的死亡率，且缺乏特异性治疗。重症登革热的特征在于内皮功能障碍，这种功能障碍可在初次感染和二次感染期间均出现。在二次感染中，抗体依赖性感染增强（antibody-dependent enhancement, ADE）是公认的危险因素，尽管在两种情况下，病毒感染与内皮屏障失效之间的机制联系仍不清楚。除了对内皮细胞的炎症损伤外，DENV和其他黄病毒可触发内皮细胞向间充质样迁移表型发生转分化，削弱细胞间连接并损害血管完整性。在本综述中，研究人员讨论了黄病毒诱导的内皮转分化的力学组分及其对内皮功能障碍的影响，并重点介绍了用于治疗干预的前瞻性力学生物学靶点。Current Opinion in Physiology 2026, 0:xx–yy。本综述来自以血管功能障碍为主题的特刊。https://doi.org/10.1016/j.cophys.2026.100986 2468-8673/? 2026 作者。由Elsevier Ltd.出版。

**引言**

登革病毒仍然是一个全球性威胁，近期创纪录的疫情使全球一半人口处于风险之中^1,2。尽管登革热通常表现为轻症（图1），但重症登革热（SD）可导致危及生命的出血和血管衰竭，然而目前缺乏特异性治疗方法^2,3,4。研究表明，SD由内皮功能障碍驱动，而非病毒血症水平升高所致^5,6,7（图1）。除炎症外，宿主和病毒因素可触发内皮-间质转化（Endothelial-to-Mesenchymal Transition, EndMT），削弱细胞间连接并迫使细胞呈现迁移性间充质样表型^8,9。内皮转分化解释了为何血管渗漏在病毒血症下降时达到峰值^5,6,10。通过将研究焦点转向这些力学生物学变化，可以设计出新的治疗靶点以稳定内皮并阻止重症登革热的发生。本综述重点阐述了靶向EndMT为预防该疾病最致命并发症提供了一个有前景的框架。

图1. 登革病毒（DENV）感染和疾病进展的示意时间线。顶部流程图展示了无并发症登革热的四个连续阶段（阶段1–4，绿色路径）和不同的重症疾病路径（阶段3′–4′，红色路径）。阶段1：潜伏期（感染后2–6天），期间DENV在接种部位和区域淋巴结复制，随后进入全身性病毒血症。阶段2：发热期（2–4天），以高热、头痛和病毒血症峰值为特征。在发热期结束时，约1–5%的患者进展为重症疾病（阶段3′–4′）；在二次异型DENV感染的情况下风险显著增加。阶段3：退热期（2–3天），期间发热消退，大多数患者开始临床改善。阶段4：恢复期。在重症路径中，阶段3′（危重期，2–3天）以血浆渗漏、血小板减少和血细胞比容升高为特征，由内皮功能障碍和免疫激活驱动。阶段4′代表重症登革热/登革休克综合征（DSS），根据WHO 2009年标准定义为伴有休克、严重出血和/或严重器官损害的重症血浆渗漏。左下图：典型DENV病毒血症动力学（感染后天数），病毒血症峰值出现在发热早期（阶段2）并在退热期下降。阶段带s3/3′和s4/4′表示无并发症和重症路径在时间上重叠但在临床上在这段时间内有所不同；重症路径中的病毒血症动力学可能不同于所示，尚未完全表征。右下图：与重症路径（阶段3′和4′）相关的关键临床和分子发现的总结。

**重症登革热的致病驱动因素：从免疫增强到内皮可塑性**

重症登革热是一种相对罕见的并发症（约占感染的百分之几）。在异源DENV血清型二次感染后更为常见^11,12,13，但也发生在初次感染期间¹⁴，表明抗体介导的增强并非进展为重症疾病的必要条件。临床症状包括血细胞比容升高、血小板数量减少、肝酶（AST/ALT）升高、白蛋白降低、低血压和C反应蛋白水平升高¹⁵（图1）。虽然向SD进展的具体致病机制尚不清楚，但已提出了几种非互斥的假说。研究最广泛的假说涉及抗体依赖性增强（ADE），该现象发生在接触不同DENV血清型（共有四种主要血清型，分别命名为DENV1-4）的第二次暴露期间。初次感染期间针对初始DENV血清型产生的抗体未能中和第二种血清型，反而通过FcγR增强病毒进入吞噬细胞¹⁶或通过BCR进入B细胞¹⁷，这可能触发细胞因子风暴^18,19。这一现象通常与“原始抗原罪”^20,21相关，即免疫系统依赖既往记忆产生效率低下的抗体，无法有效识别和中和新血清型。这些抗体会阻止新产生的、可能具有中和能力的抗体有效结合新血清型^18,22。根据定义，该机制无法解释初次感染期间出现的重症疾病，这表明存在额外的、不依赖抗体的过程导致血管衰竭。根据第二个假说，病毒非结构蛋白1（NS1）作为直接毒素，损伤内皮糖萼，触发炎症信号传导并损害血管功能²³，尽管这一观点最近受到质疑²⁴。值得注意的是，重症症状通常在退热期达到峰值，而此时病毒血症已在下降^25,26（图1）。这一临床悖论由第三个假说解释，即DENV触发内皮-间质转化（EndMT）⁸。在持续的宿主或病毒因素驱动下，这一可逆过程导致内皮细胞呈现迁移性间充质样表型，削弱细胞间连接²⁷。在本综述中，研究人员聚焦于EndMT作为血管衰竭关键驱动因素的力学生物学影响。重要的是，NS1在初次和二次感染期间均被分泌，其效应汇聚于上述相同的连接和细胞骨架机制。因此，最好将其视为内皮转分化的主要上游驱动因素之一，而非替代机制，因而是屏障力学失效的主要驱动因素。理解这一表型转变需要对协调这种细胞重塑的信号通路和力学力进行详细考察。

**内皮可塑性与EndMT的力学生物学**

内皮-间质转化（EndMT）代表了一种特殊形式的细胞可塑性，其中分化的内皮细胞失去其特异性标志物并获得更原始的间充质样表型。这一复杂的转分化过程以连接蛋白（如VE-钙黏蛋白、occludin和ZO-1）的下调以及间充质样标志物（包括α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、波形蛋白和N-钙黏蛋白）的上调为特征²⁷。EndMT可由不同的可溶性因子触发。TGF-β信号通路是该过程的核心介导因子，通过Smad依赖性和非Smad依赖性级联反应作为EndMT的主要诱导剂。这些信号级联汇聚于特异性转录因子，通过诱导和抑制上述关键基因来协调细胞的结构重塑²⁷。除生化信号外，EndMT还受到机械转导的强烈调控²⁸，其中Rho GTP酶（如RhoA和Rac1）的激活导致肌动蛋白细胞骨架的剧烈重组²⁹。这种转变导致应力纤维的形成，产生机械收缩力，物理性削弱细胞间粘附³⁰，可能增加血管通透性（图2）。与二元开关不同，病毒触发的EndMT通常导致部分或混合状态，即细胞保留某些内皮特征，同时表现出间充质样迁移行为³¹。在重症登革热等感染性疾病的背景下，这种表型转变为大面积细胞死亡或永久性炎症损伤之外观察到的血管渗漏提供了令人信服的解释。通过采用这种间充质样状态，内皮在结构上受损但仍可能可逆，为通过调节这些信号网络来稳定血管完整性的治疗干预提供了关键窗口。

图2. DENV诱导的内皮-间质转化（EndMT）的分子机制。该图描述了登革病毒（DENV）及其非结构蛋白1（NS1）触发内皮细胞EndMT的连续细胞和分子事件，显示从极化内皮形态（左侧细胞）向迁移性间充质表型（右侧细胞）的转变。左侧细胞，EndMT诱导。内皮细胞的顶端表面由糖萼（粉色分支结构）覆盖。DENV及其分泌的NS1蛋白通过不同的受体相互作用与内皮表面结合。NS1的报道寡聚体如[33]所述。NS1寡聚体通过Toll样受体4（TLR4）发出信号，而NS1二聚体与高密度脂蛋白结合（NS1二聚体-HDL），与B类I型清道夫受体（ScR-B）结合。后者是否触发EndMT目前尚不清楚。也描绘了DENV病毒粒子与顶端膜的直接相互作用。这些顶端刺激在细胞内汇聚以激活EndMT信号传导（虚线箭头）。在下游，沿侧膜显示了三个连续的接触重塑事件：（1）由肌动蛋白聚合驱动的钙黏蛋白介导的接触起始；（2）涉及非肌球蛋白IIA（NM2-A）的接触压实，RHOA激活促进肌动球蛋白收缩性；（3）依赖于NM2-A的钙黏蛋白聚集，在其解离前巩固连接复合体。Rac驱动的肌动蛋白聚合在细胞皮层和核周区域有助于细胞骨架重组。细胞核（蓝色）在转变前状态中保持居中位置。基底整合素复合体（紫色/绿色结构）将细胞锚定于细胞外基质（ECM，粉色纤维网络）。右侧细胞，间充质转变状态。EndMT后，细胞呈现伸长的极化迁移形态，具有明确的前后（从右到左）轴。细胞核（绿色）向后部重新定位。肌动蛋白结构从皮质连接带转变为肌动蛋白应力纤维，纵向穿过细胞体。RHOA/NM2-A复合体促进细胞后部的肌动蛋白捆绑，驱动回缩，而Rac驱动的肌动蛋白聚合集中在细胞前缘，产生突起力。在侧向接触处保留接触起始结构，反映了早期迁移过程中细胞间相互作用的部分保留。基底整合素与ECM的结合增强，为定向运动提供牵引力。

**sNS1复合物作为劫持内皮可塑性的病毒肠毒素**

NS1在登革热发病机制中发挥多种作用。其中，其作为内皮转分化和力学失效的主要驱动因素的能力是本节的焦点。NS1形成细胞内二聚体以支持复制复合体³²。大部分NS1被加工成分泌复合体（sNS1），在二聚体、四聚体和六聚体之间动态转换³³。经典上认为六聚体是主要构象³⁴，但最近的数据显示最丰富的形式是四聚体³³。sNS1寡聚体与TLR4相互作用，尽管其诱导下游信号传导的能力存在争议²⁴，这提出了NS1在DENV发病机制中的作用可能取决于其与对NS1具有亲和力的受体的直接相互作用，或可能依赖于其他机制和受体的可能性。在这方面，NS1二聚体似乎部分嵌入内源性HDL颗粒中³⁵。这些复合体在血液中的浓度高达50 μg/mL³⁶，触发炎症信号传导^35,37。sNS1还通过激活和表达内源性蛋白酶（如Neu1/3、组织蛋白酶L和乙酰肝素酶）增强蛋白水解来破坏糖萼^38,39。其他黄病毒，例如ZIKV和YFV，也分泌各自的NS1，其优先形成四聚体^35,40，并介导这些病毒的一些致病效应，尽管在这方面知之甚少。

最近的数据表明NS1可能诱导细胞转分化事件^8,41。这些是多调控过程，其中被鉴定为上皮或内皮的细胞获得间充质特征。这种转变表现为连续中间状态的连续体，其中各种信号级联汇聚于细胞核，以不同程度地激活转录因子如Snail、Slug和Twist1，赋予细胞各种间充质特征。这些因子抑制内皮身份基因，例如VE-钙黏蛋白、ZO-1或occludin，同时上调间充质标志物如α-SMA、N-钙黏蛋白或波形蛋白。至关重要的是，这似乎是一种可逆的表型转变，表明血管渗漏可被视为可治疗的力学失效；一旦循环中的sNS1和细胞因子被清除或抑制，内皮可能进行“身份修复”，在此过程中恢复其结构完整性。

力学失效是由肌动球蛋白细胞骨架的相互关联重组和细胞间粘附的减弱以及额外因素（例如细胞病变损伤^42,43）驱动的。使用病毒耗竭的条件培养基的实验表明，可溶性因子触发的反应不同于典型的TGF-β信号传导。TGF-β驱动向间充质状态的缓慢转变⁴⁴，而DENV诱导的分泌组促进中间态、混合EndMT状态⁸。从力学角度看，非肌球蛋白II（NMII）的激活产生向心张力，使VE-钙黏蛋白簇失稳，产生细胞旁间隙。虽然这已在功能环境中得到证实⁴⁵，但尚未在DENV感染或NS1暴露中正式证明。在药理学层面，使用伊马替尼抑制c-Abl/Arg激酶的功能挽救实验证实通透性是信号依赖性的⁹，确定了通过靶向这些细胞骨架引擎来稳定内皮的潜在治疗窗口的存在。

在细胞内，DENV蛋白NS4A和NS4B通过重塑内质网并与波形蛋白网络相互作用来为这种转变做好准备⁴⁶。NS1和NS3激活促分裂原通路，例如ERK。它们还诱导NF-kB依赖性SOCS3表达⁴⁷，表明这些病毒蛋白可以抑制IFN-I信号传导，同时驱动病毒有利的NF-kB依赖性反应，例如通过Snail/Slug的表达实现EndMT⁴⁸。DENV NS蛋白还与宿主警报素如HMGB1协同作用，HMGB1激活TLR4/Src信号传导以进一步使连接失稳⁴⁹。

最后，以TGF-β为基准的内皮转录组建模揭示了与临床结果的双相遗传关联⁴¹。与线性TGF-β介导的EndMT不同，DENV分泌组似乎通过前馈环诱导快速混合状态。扰动分析预测，虽然初始感染以炎症为主，但结构重塑程序在退热期达到峰值，将临床焦点从病毒清除转向宿主导向的力学恢复⁴¹。这种恢复过程可能诱导出现中间态间充质细胞，其细胞间粘附减弱，这是该阶段血管渗漏的基础。

**EndMT过程中的肌动蛋白组织和收缩**

在正常内皮细胞中，F-肌动蛋白以平坦的连接肌动蛋白带形式排列在质膜下方，与粘附连接和紧密连接偶联。该带定义了细胞的轮廓，富含Arp2/3生成的支链肌动蛋白丝和位于细胞间连接处的肌动蛋白交联剂（结合并调节肌动蛋白丝力学化学性质的蛋白质），将E-钙黏蛋白/VE-钙黏蛋白/连环蛋白复合体与各向同性肌动蛋白网络连接起来^50,51。连接处RhoA-ROCK-NMII活性（控制丝稳定性和收缩性）存在但在空间上受限，支持粘附带的张力并维持整个结构的完整性⁵²。ROCK1和NMIIA尤其通过引导主动收缩性和肌动蛋白-肌球蛋白交联来稳定连接处的GTP-RhoA，维持钙黏蛋白组织，从而维持屏障完整性并限制细胞运动⁵³（图2，左侧细胞）。

响应EndMT诱导信号，连接肌动蛋白带逐渐重塑为更突出的腹侧应力纤维和横向弧阵列（图2，底部）。这种转变反映了从皮质Arp2/3主导的分支网络向formin和Ena/VASP依赖性线性丝的重新组织，现在由NMII双极丝沿腹侧表面接合⁵⁴。同时，RhoA-ROCK信号传导从狭窄的连接结构域扩展到更广泛的皮质和核周区域，增加整体肌球蛋白轻链磷酸化和收缩性。NMII活性不再支持连续的周边带，而是重新分布为离散的收缩束，通过不同粘附成熟阶段的粘着斑将牵引力传递至细胞外基质^54,55。随着这种模式的出现，连接处E-/VE-钙黏蛋白复合体被拉入不连续的簇中，促进连接弯曲、间隙形成和钙黏蛋白复合体内化。Rac1-Arp2/3驱动的突起与RhoA-ROCK-NMII驱动的收缩之间的局部失衡⁵⁶扭曲了内皮单层的内聚性，形成突起和回缩边缘的马赛克，从而打破了正常稳定屏障的各向同性张力。在早期EndMT中，“张力解束”阶段以混合肌动蛋白结构为特征——皮质带的残余与径向应力纤维和背侧褶皱共存——为前后极化和间充质迁移提供了力学允许状态^52,54（图2，右侧细胞）。

在DENV感染的背景下，可溶性NS1似乎通过靶向连接VE钙黏蛋白-连环蛋白-肌动蛋白复合体和覆盖的糖萼，通过可能涉及直接信号传导、受体串扰和/或细胞病变损伤诱导的回缩的机制，有效地捷径化调控重塑。感染细胞分泌的NS1通过网格蛋白和发动蛋白依赖性内吞作用结合并被迅速内化进入内皮细胞，在其中激活应激反应通路，包括p38 MAPK和GSK 3β，以及RhoA-ROCK信号传导^39,57,58,59。在各种背景下，这些级联汇聚于VE钙黏蛋白和β连环蛋白，促进其磷酸化和内化，从而以不依赖Src激活的方式从粘附带中消失³⁹。与此同时，NS1直接信号传导和/或其糖萼效应可能触发RhoA激活和肌球蛋白轻链磷酸化，以促进皮质F-肌动蛋白快速重组为径向应力纤维和粘附斑样结构，对钙黏蛋白簇施加不连续的向心张力，功能上模拟早期EndMT样“张力解束”状态。这一程度尚未得到实验证实。如上所述，内皮糖萼的破坏是由于肌动蛋白皮层和腔面基质之间的力学耦联减弱，从而降低了血流动力学负荷下连接弯曲和间隙形成的阈值。总之，这些NS1依赖性效应可能触发力学上内聚的、Rac1稳定的皮质带向收缩束和失稳钙黏蛋白键的拼凑物转变，使内皮单层为屏障丧失做好准备，并促进向迁移性EndMT程序的转变。

**结论与未来方向**

当前证据支持一种模型，即重症登革热血管渗漏源于主动的、可逆的内皮重编程，而非血管壁被动、不可逆的破坏。内皮细胞通常通过精心平衡细胞间连接处的突起和收缩来维持屏障完整性，糖萼充当“减震器”。在登革热进展过程中，病毒成分和过度炎症分泌组——包括NS1、MMP-9、TNF、IL 1β/IL 6、HMGB1以及中性粒细胞或巨噬细胞来源的基质金属蛋白酶——可能使肌动蛋白稳态失衡，朝向RhoA/ROCK-NMII主导的状态，伴有连接肌动蛋白逐渐消失以及应力纤维和粘着斑的出现。这些事件的时间线将包括第一波炎症成分触发快速细胞反应（例如肌动球蛋白收缩），与更长持续时间的EndMT样事件诱导重叠。重症登革热可能在炎症损伤与基于EndMT的细胞间连接减弱相结合的条件下出现。恢复需要炎症状况的改善以及EndMT的逆转。如果仅满足其中一个条件，临床并发症可能随之而来，这解释了抗炎药物（例如皮质类固醇）未能缓解重症登革热的原因⁶⁰。临床上，这种动态且基本上非细胞溶解性的重塑与血浆渗漏的特征性时间一致，即在病毒血症下降时达到峰值，并通常在炎症和细胞骨架程序消退后迅速缓解^61,62。

这种机制观点提示了一个力学生物学治疗机会的级联。在上游，靶向分泌驱动因素可以抑制启动内皮重塑的信号：在实验系统中，NS1中和、疫苗接种或阻断NS1诱导的细胞因子和MMP-9可减少内皮功能障碍和血管渗漏⁶³。同样，调节巨噬细胞和中性粒细胞代谢或激活（例如通过HIF 1α/p300-CBP、sTREM 1或MMP 8/9）可减弱内皮损伤介质的产生，并在体外和体内改善屏障功能^61,64。在内皮界面，稳定VE-钙黏蛋白连接、限制VEGF驱动的通透性和保留糖萼成为在持续炎症下预防血管渗漏的汇聚策略^24,65。最后，药理抑制Src和RhoA/ROCK，或更广泛的多激酶抑制剂如ponatinib，可逆转DENV诱导的VE钙黏蛋白磷酸化、肌球蛋白轻链激活和内皮单层通透性，并在小鼠模型中防止休克和死亡⁶⁵。

几个关键问题界定了当前技术水平的边界，确定了新的研究途径。首先，研究人员假设短期、早期“力学保护”疗法——例如将ROCK/Src或其他细胞骨架激酶抑制剂与NS1/MMP 9阻断相结合——如果在高风险患者的退热期前后部署，可能阻止向血管渗漏的进展。一个主要问题是，是否可以使用当前或未来的生物标志物（例如VEGF、sTREM-1、Ang-2、MMP-8/9）识别混合EndMT样状态，以在感染的退热期检测时预测SD的结局。此外，现在迫切需要从内皮固有力学程序和免疫来源驱动因素（如TNF-α、IL-17A以及中性粒细胞/单核细胞/巨噬细胞分泌组）中定量解析病毒成分的贡献。解决这些问题对于将细胞骨架和连接洞察转化为宿主导向的、内皮稳定疗法至关重要，这些疗法应在灾难性血浆渗漏发生前恢复皮质张力、连接完整性和糖萼结构。