传染病继续危及人类生命,导致全球范围内高发的疾病率和死亡率(
图1)。
这期特刊题为“人畜共患病的分子研究”,专注探讨宿主-病原体相互作用、发病机制以及急性和慢性感染的机理,尤其关注人畜共患病(
图2)。
这期特刊共包含了六篇研究论文,探讨了人畜之间相互作用以及细菌和病毒从动物传播给人类的分子层面机制。
Jurasz等人(1)使用血清学和分子检测方法、病毒定量检测以及基于下一代测序(NGS)的系统发育分析,对109名脑炎患者的血清和脑脊液(CSF)样本进行了Torque teno病毒(TTV)感染的研究。在86名(79%)患者的血清中以及9名(8%)患者的脑脊液中检测到了TTV非编码区(UTR)和/或开放阅读框1(ORF-1)序列。其中5名患者同时感染了其他肠道病毒和疱疹病毒。80名(73.4%)患者的血清样本和2名(1.8%)患者的脑脊液样本中检测到了抗TTV-IgG抗体,而只有3名(2.8%)患者的血清样本和所有脑脊液样本中均未检测到抗TTV-IgM抗体。对脑脊液中的TTV ORF-1序列进行的系统发育分析显示,有一名患者存在三个独特变异株。在五对脑脊液-血清样本中进行了TTV定量检测:其中两名患者的病毒载量相似,另有三名患者的血清样本中的病毒载量高出约一个数量级。这些结果表明TTV可能偶尔会在中枢神经系统中复制(1)。然而,TTV是否为脑炎的原因仍需进一步研究。
病毒宏基因组下一代测序(vmNGS)彻底改变了新型人畜共患病毒的检测和表征方法,克服了传统靶向诊断方法的局限性。Russel等人在他们的综述中(2)全面评估了vmNGS的发展现状,强调了其在“同一健康”框架下的应用,以及在人类-动物-环境界面上监测和发现新型病毒方面的作用。该综述详细介绍了vmNGS的工作流程,包括样本选择、核酸提取、宿主细胞去除、病毒富集、测序平台及生物信息学分析方法,所有这些都旨在提高对不同样本类型的敏感度和特异性。通过SARS-CoV-2、猴痘病毒、寨卡病毒和一种新型亨尼帕病毒的案例研究,Russel等人展示了vmNGS在疫情检测、基因组监测、分子流行病学以及诊断和疫苗开发中的应用(2)。他们还分析了vmNGS在被动监测和主动监测中的优缺点,以及成本、基础设施要求以及跨学科合作等方面的挑战(2)。通过整合分子生物学、生态学和公共卫生视角,vmNGS成为早期预警、全面监测和有效应对新型病毒威胁的关键工具,对于全球大流行预警和人畜共患病控制至关重要(2)。
Cruz等人(3)通过活性氧(ROS)在氧化还原失衡、免疫反应和皮肤伤口愈合中的作用,研究了Mycobacterium marinum和Mycobacterium leprae这两种人畜共患病原体的发病机制。生理水平的ROS对于T细胞的激活和分化至关重要,但过多的ROS产生,尤其是在先天免疫细胞中,可能导致T细胞功能抑制。M. leprae感染会导致谷胱甘肽(GSH)、GSH过氧化物酶(GSH-Px)和GSH还原酶(GR)等抗氧化剂水平显著下降,这种下降与疾病严重程度相关。M. marinum感染还会破坏病原体的氧化还原平衡,使其更容易受到ROS的损害,从而减少细菌数量。总体而言,氧化还原失衡是皮肤分枝杆菌感染发病和持续存在的关键因素,会损害宿主防御机制并阻碍组织修复。通过恢复和维持适当的氧化还原平衡(可能通过GSH作为抗氧化剂的作用),有望改善这些复杂皮肤病患者的预后(3)。
图3)。
近年来,“同一健康”视角加剧了人们对人畜共患病的科学关注。其中,由节肢动物传播的虫媒病毒(arboviruses)构成了一个日益严峻的挑战,尤其是在气候变化的影响下(4)。Laratta等人(4)为这期特刊撰写了一篇关于Usutu病毒(USUV)的综述。USUV是一种通过鸟类-蚊子-鸟类循环传播的这期特刊还包含Denner(5)关于猪巨细胞病毒/猪玫瑰疹病毒(PCMV/PRV)的综述。PCMV/PRV是一种猪疱疹病毒,会显著缩短猪异种移植器官在非人灵长动物体内的存活时间。在所有接受过PCMV/PRV阳性器官移植的狒狒的器官中都检测到了该病毒,该病毒还导致了首例人类猪心脏移植受者的死亡。PCMV/PRV会在异种移植受者体内引发消耗性凝血障碍和血小板减少症。初步研究表明,该病毒会增加肿瘤坏死因子α(TNFα)和白细胞介素6(IL-6)的释放,并提高组织纤溶酶原激活剂(tPA)和纤溶酶原激活剂抑制因子1(PAI-1)的浓度(5)。由于没有证据表明PCMV/PRV会感染灵长动物细胞(包括人类细胞),因此该病毒似乎直接与免疫细胞和内皮细胞相互作用,干扰细胞因子信号传导和凝血途径。在移植的猪心脏中检测到最高的病毒载量,表明该病毒在此部位处于活跃复制状态(4)。此外,在所有检测的狒狒器官中都发现了表达PCMV/PRV蛋白的细胞,同时也存在猪细胞。由于PCMV/PRV仅影响异种移植受者而不影响健康人类,这种病原体应被归类为人畜共患病(4)。抗人类疱疹病毒6型(HHV-6)的抗体可与PCMV/PRV发生交叉反应,可能对人类提供一定的保护作用。需要进一步研究以揭示这种人畜共患病的分子机制(5)。
抗逆转录病毒疗法(ART)显著改善了HIV-1感染患者的预后。虽然ART可将血浆中的病毒载量降至不可检测的水平,但它无法清除整合到宿主细胞基因组中的HIV-1 DNA(前病毒)。这种整合常常导致DNA损伤无法修复,因为HIV-1会抑制DNA修复机制。此外,HIV-1感染还会导致宿主染色体端粒缩短,这是CD4+ T细胞衰老和凋亡的重要因素。HIV-1蛋白能够引发DNA损伤、阻断DNA复制并在多个器官中激活DNA损伤反应。Tolomeo等人(6)在综述中探讨了HIV-1与宿主基因组之间复杂的相互作用,这些相互作用涉及CD4+ T细胞的减少、炎症反应、长期治疗患者的病毒克隆扩增以及病毒潜伏期。作者讨论了导致HIV-1相关并发症的DNA损伤分子机制,并介绍了针对整合HIV-1前病毒的新治疗策略(6)。