《Viruses》：The Battle Between Japanese Encephalitis Virus and Host Innate Immune System: Evasion and Response
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日本脑炎（JE）是一种由日本脑炎病毒（JEV）引起的自然疫源性疾病，对人类健康和养猪业构成潜在威胁。为了建立感染，JEV必须克服宿主的先天免疫应答并在新宿主中完成其生命周期。值得注意的是，病毒直接诱导的神经元细胞死亡以及失控的神经炎症反应共同导致了JEV的发病
日本脑炎（JE）是一种由日本脑炎病毒（JEV）引起的自然疫源性疾病，对人类健康和养猪业构成潜在威胁。为了建立感染，JEV必须克服宿主的先天免疫应答并在新宿主中完成其生命周期。值得注意的是，病毒直接诱导的神经元细胞死亡以及失控的神经炎症反应共同导致了JEV的发病机制。在本综述中，研究人员将重点关注JEV感染引发的先天免疫应答以及病毒的免疫逃逸策略，例如逃避识别或抑制抗病毒因子的产生。总体而言，JEV利用四条先天免疫通路，包括I型干扰素（type I interferon）、白细胞介素（interleukins）、程序性细胞死亡（programmed cell death）和自噬（autophagy），来促进自身复制或加剧疾病。此外，在JEV感染过程中被调控的宿主microRNAs已成为这种病毒-宿主相互作用的关键调节因子。因此，全面理解免疫系统如何对JEV感染作出反应以及病毒如何逃避先天免疫清除，将有助于开发有效的疫苗或抗病毒疗法。
1. 日本脑炎病毒（Japanese Encephalitis Virus, JEV）
1.1. 流行病学
日本脑炎（JE）于1871年在日本首次报道，其病原体日本脑炎病毒（JEV）于1935年首次从人脑组织中分离。此后，韩国、中国、印度等亚洲国家相继报告了JE病例。JEV是病毒性脑炎的主要病因，据世界卫生组织报告，每年约有68,000例JE病例，至少13,000人死亡。在这些病例中，脑炎患者的病死率约为30%，约30%-50%的病例留有永久性神经或精神后遗症，尤其在儿童中更为突出。JEV感染的临床谱系范围广泛，从无症状感染到致命性脑炎。作为一种双宿主病毒，JEV在节肢动物和脊椎动物之间水平传播。蚊子被认为是主要传播媒介，主要将JEV传播给猪、人类和其他动物。猪作为扩增宿主，通常会产生高滴度病毒和持续病毒血症，从而促进病毒向蚊子的传播。人类和马匹被认为是终末宿主，因为感染这些物种后产生的病毒血症不足以感染吸血蚊子。全球人口增长和气候波动等多种因素导致JEV流行率上升。尽管疫苗接种在全球范围内对控制JEV感染做出了巨大贡献，但在一些发展中国家和地区，感染风险仍然很高。
1.2. 病毒颗粒
JEV属于黄病毒科（Flaviviridae）黄病毒属（Orthoflavivirus）。其正链单链RNA基因组由11,000个核苷酸组成，编码三种结构蛋白，即包膜蛋白（E）、膜蛋白（M）和衣壳蛋白（C），以及七种非结构蛋白，命名为NS1、NS2A/2B、NS3、NS4A/4B和NS5。基于E基因的核苷酸序列，JEV可进一步分为五种基因型：GI至GV。E蛋白参与细胞附着和进入，因此是中和抗体的主要靶点。C蛋白是一种高度碱性的蛋白质，与RNA结合形成核衣壳，介导病毒组装并保护病毒RNA基因组。NS蛋白负责病毒复制并与宿主因子相互作用以调节免疫应答。NS1是一种糖蛋白，以细胞内和分泌形式存在。NS2B和NS3形成蛋白酶复合物，加工病毒多聚蛋白。NS5是一种高度保守的双功能蛋白，包含位于N端的甲基转移酶（MTase）结构域和位于C端的RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）结构域。
1.3. 病毒生命周期
JEV具有广泛的宿主嗜性，目前已鉴定出多种受体参与病毒附着和进入。病毒进入是建立感染的第一步，多项研究表明不同细胞类型的病毒内吞途径有所不同。JEV在与附着受体和进入受体相互作用后，分别劫持上皮细胞中的网格蛋白介导的内吞途径和神经元细胞中的非网格蛋白依赖的内吞途径。内化后，病毒粒子被递送至早期内体，随后转运至晚期内体，在晚期内体中酸性pH触发膜融合并将基因组释放到细胞质中进行RNA合成。一旦正链RNA释放到细胞质中，它会被翻译成多聚蛋白并切割成至少10种蛋白质。病毒NS蛋白招募病毒基因组形成与内质网相关的复制区室。未成熟的病毒颗粒通过分泌途径运输到细胞表面，在那里经历一系列成熟步骤。成熟的病毒颗粒以囊泡形式运输到细胞表面并通过胞吐作用释放。
2. 先天免疫应答
2.1. 病毒感知
多种细胞类型可为JEV基因组复制和病毒蛋白翻译提供有利环境。它们被模式识别受体（PRRs）识别为外来入侵者，从而触发多种宿主免疫应答。在哺乳动物细胞中，至少有四种主要类型的PRRs，包括Toll样受体（TLRs）、维甲酸诱导基因I样受体（RLRs）、环状GMP-AMP合酶（cGAS）和胞质NOD样受体（NLRs）。PRR识别会触发细胞因子和趋化因子的产生，从而诱导抗病毒状态。在JEV感染期间，核酸传感器RIG-I和黑色素瘤分化相关蛋白5（MDA5）以及内体TLR3和TLR4参与了先天免疫激活。作为病毒RNA传感器，TLRs可在不同的细胞位置识别微生物。JEV复制中间体产生的双链RNA（dsRNA）可被RIG-I和MDA5感知。研究表明，TLR3缺陷小鼠对JEV极为易感，表明TLR3是一种抗病毒因子。TLR4可通过MyD88和TRIF信号传导，诱导I型干扰素（IFN-I）和炎症基因的表达。
2.2. I型干扰素应答
先天免疫系统是抵御病毒增殖的第一道防线。PRRs作为哨兵检测入侵者并诱导干扰素（IFNs）和炎性细胞因子的产生。在IFN缺陷小鼠中，JEV在肠道、脾脏、肝脏、肾脏等腹腔器官中表现出强劲且持续的病毒复制，表明宿主IFN-I信号是JEV致病性的主要屏障。TLR3和RLRs的激活诱导IFN-I的产生，其最重要的作用是抑制病毒复制。IFN-I通过与受体IFNAR1或IFNAR2结合，激活JAK1和酪氨酸激酶2，导致STAT1和STAT2磷酸化和二聚化，进而与IRF9形成复合物，诱导抗病毒蛋白的表达，包括蛋白激酶R（PKR）、2',5'-寡腺苷酸合成酶（OAS）/RNase L系统、黏病毒抵抗蛋白1（Mx1）、ISG15和viperin。此外，IFN-γ由T细胞分泌，通过抑制病毒生长和促进中枢神经系统中的病毒清除，对从原发性JEV感染中恢复至关重要。
2.3. 炎性细胞因子
对感染最早的先天免疫应答之一是细胞因子的产生，这对急性炎症反应至关重要。JEV的致病性和临床症状与炎症过程及其后的血脑屏障（BBB）破坏高度相关。然而，JEV感染诱导的炎症是一把双刃剑。病毒在宿主细胞内完成生命周期，其蛋白质和RNA可被PRRs识别，触发先天免疫应答并提高各种白细胞介素的产生。升高的IL-6水平与BBB完整性破坏和疾病严重程度增加有关，而IL-6/IL-8水平与黄病毒相关神经系统疾病的严重程度相关。同时，也会诱导抗炎细胞因子以维持体内平衡并防止炎症风暴和炎症相关的脑损伤。
2.4. JEV感染过程中宿主microRNAs的调控
微小RNA（miRNAs）是长度约18-25个核苷酸的小型非编码RNA，通常在转录后水平通过结合靶mRNA的3'非翻译区（UTRs）来调控基因表达。越来越多的证据表明，宿主miRNAs在JEV感染期间受到动态调控，并在病毒-宿主相互作用中发挥双重作用。一方面，某些miRNAs或miRNA海绵转录本发挥抗病毒作用。另一方面，JEV可以劫持宿主miRNA机制以促进病毒复制并逃避先天免疫应答。JEV NS1被证明通过miR-22间接抑制MAVS活化，从而抑制I型干扰素的产生。总的来说，这些发现强调了miRNAs是JEV-宿主先天免疫相互作用的关键调节因子，也是有前景的抗病毒干预靶点。
3. 先天免疫逃逸
3.1. IFN-I的抑制与逃逸
先天免疫系统应对病毒感染的主要方式是诱导IFN的表达。研究发现，JEV NS1可通过靶向MAVS抑制IFN-I的产生。JEV亚基因组黄病毒RNA（sfRNA）减少了IRF3的磷酸化和核转位，以及下游IFN-β的表达。DNA传感器cGAS-STING轴在JEV感染期间也可被有效激活。最近，几种新的病毒拮抗剂已被鉴定：JEV NS1通过与宿主RNA解旋酶DDX3X相互作用抑制IFN-β产生；JEV NS4B通过靶向TLR3和TRIF抑制IFN-β诱导；JEV NS1和NS4B协同损害TLR3信号以促进病毒复制；JEV NS5与宿主因子TUFM合作降解TRAF3以抑制I型干扰素诱导。为促进其复制，JEV进化出多种免疫逃逸策略。NS5蛋白可抑制转录因子IRF3和JAK-STAT的活化以阻断IFN-I信号通路。此外，JEV NS1通过增强CDK1磷酸化抑制IFN-β产生并有助于免疫逃逸；JEV NS2A不仅抑制IFN-α产生，还特异性阻断PKR活化以抑制eIF2α磷酸化并增强病毒复制。
3.2. 白细胞介素的调控
JEV主动操纵白细胞介素的产生和功能，以颠覆免疫清除并促进发病机制。JEV倾向于感染大脑的神经元和胶质细胞，触发小胶质细胞活化和促炎细胞因子的产生。JEV感染显著升高IL-1α释放以破坏BBB并促进病毒神经侵袭。JEV感染可激活炎症小体，促进小胶质细胞和星形胶质细胞中IL-1β和IL-18的产生，进而差异性地调节这些细胞释放其他细胞因子和趋化因子。JEV感染还导致多种趋化因子和炎症因子的释放，包括IL-6，其在增强内皮通透性方面发挥关键作用。大量的IL-6可消化BBB紧密连接，导致中枢神经系统炎症。值得注意的是，也存在抗炎细胞因子如IL-4和IL-10，以防止JEV感染期间的炎症风暴和炎症相关的脑损伤。
3.3. 其他免疫逃逸机制
程序性细胞死亡虽然是一种重要的宿主防御机制，但可被许多细胞内病原体利用以利于病毒播散。在JEV感染背景下，病毒可穿过BBB并在星形胶质细胞和小胶质细胞中高效复制，通过多种机制导致神经元死亡。在此过程中，多种促炎细胞因子驱动细胞发生凋亡、焦亡和坏死性凋亡。凋亡是主要的细胞死亡方式，由起始caspase-8、-9、-10以及执行caspase-3和-7驱动。据报道，JEV感染神经元和非神经元细胞时，常通过多条信号通路发生凋亡。焦亡是JEV感染期间小胶质细胞中由促炎细胞因子诱导的另一种细胞死亡形式。坏死性凋亡是一种受调节的坏死性细胞死亡形式，由受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）和RIPK3的激酶活性介导，它们磷酸化混合谱系激酶结构域样蛋白（MLKL），导致MLKL寡聚化和质膜孔形成。在JEV感染期间，对JEV感染巨噬细胞的转录组学分析揭示了坏死性凋亡通路的激活，并且坏死性凋亡与JEV感染期间的神经元丢失有关。
4. 未来方向与治疗前景
4.1. 未解决的问题与知识空白
尽管在理解JEV-宿主先天免疫相互作用方面取得了实质性进展，但仍有一些关键问题悬而未决。首先，虽然在体外鉴定了多种附着和进入因子，但体内介导JEV进入的生理相关受体仍有待确定。其次，cGAS-STING轴在JEV感知和发病机制中的确切作用需要进一步研究。第三，大多数JEV调控的宿主microRNAs和长链非编码RNA的体内功能在很大程度上仍未探索。最后，JEV突破BBB的分子机制以及神经炎症与直接病毒细胞病理学对神经系统后遗症的相对贡献尚不完全清楚。
4.2. 紧急抗病毒治疗的进展
由于JE进展迅速且目前尚无许可的特异性抗病毒药物，因此迫切需要有效的紧急治疗方法。几个有希望的方向正在积极研究中。靶向病毒酶或病毒进入和复制所必需的宿主因子的小分子抑制剂正在开发中。宿主导向的策略，如靶向进入因子CD161，也已被提出用于抑制JEV感染。此外，基于RNA干扰的治疗方法，包括针对保守病毒基因组区域的siRNAs和miRNAs，代表了一种快速发展的模式。鉴于抗体无法轻易进入中枢神经系统，抗炎和神经保护方法在缓和过度炎症反应的同时保留抗病毒免疫力，可能补充直接作用的抗病毒药物，并有助于降低死亡率和神经系统后遗症。
4.3. 未来研究方向
除了直接的治疗目标外，有几个研究领域值得优先考虑。从机制角度来看，系统剖析拮抗先天免疫信号的JEV编码蛋白，继续揭示新的免疫逃逸节点。高通量技术，包括单细胞和空间转录组学的应用，将有助于定义JEV神经感染期间细胞类型特异性的先天免疫应答。整合这些机制见解与疫苗和治疗方法的开发，最终将减轻这种毁灭性疾病的负担。总之，JEV与宿主先天免疫系统之间的相互作用是一个动态战场，病毒采用多种策略逃避识别和拮抗抗病毒效应器，而宿主则部署多层先天防御。
