J Neuroinflammation︱安静/栾国明团队合作揭示Rasmussen脑炎发病新机制

撰文︱王一松，王培刚，安静

责编︱王思珍

Rasmussen脑炎（Rasmussen’s encephalitis，RE）是一种见于儿童、病因未明的慢性神经系统疾病[1]，患者平均发病年龄为6岁。该病极为罕见。在欧洲18岁以下人群的发病率为千万分之二点四[2]。该病脑组织病理学特点包括单侧大脑半球神经元进行性丢失、小胶质结节和血管淋巴套。典型临床表现为部分性癫痫频繁发作或部分性发作持续状态，伴有进展性的一侧肢体偏瘫及认知障碍。目前尚无有效的治疗药物，大脑半球离断术是缓解癫痫发作、改善认知的唯一方法。但由此造成的对侧肢体运动功能障碍及精细活动能力的严重下降，会给患者及其家庭产生严重影响[2-4]。

该病由加拿大神经外科医生Rasmussen于1958年首次发现并报道，Rasmussen医生认为该病患者大脑皮层的病理特点与病毒性脑炎相似，于是就RE病因提出了病毒感染学说[1]。不过，后续研究表明，RE脑组织中存在大量CD8+ T细胞的浸润和激活，因此又有学者提出了该病的自身免疫学说。迄今为止，该病的病因和发病机制仍未完全阐明。

2022年3月26日，首都医科大学基础医学院的安静教授团队与三博脑科医院的栾国明教授团队合作在Journal of neuroinflammation上发表了题为“Rasmussen’s encephalitis is characterized by relatively lower production of IFN-β and activated cytotoxic T cell upon herpes viruses infection”的研究论文，提出脑组织在感染疱疹病毒后，大脑局部抗病毒固有免疫应答不充分可能是RE发生发展的重要病因：当发生疱疹病毒感染时，RE患者脑局部固有免疫水平相对较低，而细胞毒性T细胞则过度激活，由此带来的免疫损伤可能是RE发生的重要原因。

疱疹病毒（human herpes virus，HHVs）是一类有包膜的双链DNA病毒，对人类致病的HHVs包括单纯疱疹病毒1型（HSV1）、单纯疱疹病毒2型（HSV2）、水痘带状疱疹病毒（VZV）、人巨细胞病毒（HCMV）、EB病毒（EBV）, 人疱疹病毒6型（HHV-6）、人疱疹病毒7型（HHV7）以及卡波西肉瘤相关疱疹病毒（KSHV)。人群对疱疹病毒普遍易感，免疫健全的人感染后无明显临床症状，而免疫力低下的患者感染后可引起严重疾病。HHVs感染具有潜伏和再激活的特点，即急性感染后，病毒可在宿主体内形成潜伏感染，并在适当的条件下激活、感染再次发作而出现症状。特别值得注意的是，该家族的大部分病毒具有神经组织亲嗜性，可引起中枢神经系统感染。

本研究中，作者将RE与另一种具有癫痫临床表现，但没有脑组织萎缩的疾病——颞叶癫痫（temporal lobe epilepsy，TLE）进行了多方面比较，同时也利用脑外伤患者（TBI）作为无癫痫对照。研究收集了30例RE患者脑组织标本，利用免疫组化技术检测了HHVs抗原的表达水平，发现RE患者脑组织中多种疱疹病毒抗原呈阳性表达。与TLE及脑外伤患者组相比，HSV-1、HCMV、EBV和HHV6 在RE组的抗原表达阳性率为50%~88.5%，明显高于TLE组，并且这4种疱疹病毒的抗原表达水平与RE患者的脑萎缩程度呈正相关，提示HHVs感染可能参与了RE的疾病进展（图1）。

图1 疱疹病毒在RE患者脑组织中的分布

（图源：Wang et al., J Neuroinflammation, 2022）

为了探讨HHV感染引起RE脑炎的分子机制，作者分析了脑组织样本中CD8+ T细胞浸润和相关效应分子的表达。在96.7%的RE脑组织及90%的TLE脑组织中均存在CD8+ T细胞浸润。虽然CD8+ T细胞在RE和颞叶癫痫（TLE）脑中差异不明显，但脑组织萎缩却仅见于RE患者，且RE患者脑组织萎缩程度与CD8a表达无关。这一结果促使作者分析了CD8+ T细胞主要效应分子颗粒酶B（GZMB）的表达情况。在90%的RE和80%的TLE病例中，CD8+ T细胞均表现为GZMB抗体染色阳性。但是，利用AimPlex®多重免疫进行的分析却发现，RE脑组织中的GZMB和可溶性FasL（sFasL）的浓度明显高于TLE组织，提示RE和TLE脑内的CD8+ T细胞虽然都表达GZMB，但只有在RE脑内，GZMB被释放到胞外，引起感染HHVs的神经元发生凋亡。综上，对比分析RE和TLE结果（图2），研究得出初步结论：尽管TLE和RE病例均感染了HHVs，但TLE病例中的CD8+ T细胞处于静止状态，而RE病例中的CD8+ T细胞被激活并释放GZMB到HHVs感染的细胞中，进而导致了神经元损伤。

图2 CD+8 T细胞在RE患者脑组织中的表达

（图源：Wang et al., J Neuroinflammation, 2022）

为了进一步探讨RE患者脑组织感染HHV时，CD8+ T细胞活化的机制，作者首先检测了RE和TLE患者脑组织与脑脊液（CSF）中的炎性因子的表达。出乎意料的是，大多数促炎和抗炎因子，如干扰素-γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-6、IL-4和IL-10，在RE和TLE脑组织中没有表现出显著差异，但是抗病毒天然免疫的关键因子IFN-β在RE病例中的表达水平显著低于TLE组（图3）。进一步的分析还发现，IFN-β上游信号通路中识别DNA的免疫分子STING和IFI16的表达水平，在RE中也显著低于TLE组。这些结果提示：RE病例面对HHVs感染时，固有免疫信号通路难以被充分激活，因此无法产生足够的IFN-β控制病毒感染。

图3 IFN-β在RE患者脑组织中的表达

（图源：Wang et al., J Neuroinflammation, 2022）

文章结论与讨论，启发与展望

基于以上结果，作者提出了解释Rasmussen脑炎（RE）发病机制的新模型。中枢神经系统在面对HHVs感染时，固有免疫（IFN-β）和适应性免疫（CD8+ T细胞）通常会协同作用，以限制病毒的感染及潜伏病毒的再激活。然而，在RE患者脑组织中，由于固有免疫应答不充分、IFN-β合成不足，相对较低水平的IFN-β削弱了对HHVs的防御作用，使其易于感染-再激活。长期慢性的病毒感染激活了HHVs特异性CD8+ T细胞。CD8+ T细胞的激活可补偿IFN-β的不足，并通过诱导感染细胞凋亡来控制HHVs的传播。然而，这种补偿将不可避免地导致大量神经元的丢失，最终引起慢性单侧大脑半球进行性萎缩。尽管本研究提出的模型解释了RE的许多病理学特征，但仍需通过体外研究和动物实验进一步验证。未来工作中，建立RE动物模型可能为解析RE发病机制提供重要平台。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s12974-022-02379-0

首都医科大学基础医学院王一松，首都医科大学三博脑科医院刘东，北京大学国际医院王鑫为论文共同第一作者，首都医科大学基础医学院王培刚副教授，首都医科大学三博脑科医院栾国明教授，首都医科大学基础医学院安静教授为论文共同通讯作者。

通讯作者安静教授（左）、栾国明教授（中）、王培刚副教授（右）。

（照片提供自：安静教授实验室）

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作者简介（上下滑动阅读）

安静，教授，博士生导师，现任首都医科大学基础医学院病原生物学系副主任、微生物学教研室主任。主要研究方向为虫媒病毒的致病机理与预防手段，疱疹病毒感染与脑重大疾病的关系。近年以通讯作者在《Cell Reports》、《PLoS Pathogens》、《Journal of Virology》、《Antiviral Research》、《PloS NTD》以及《Vaccine》等本领域期刊上发表高水平论文40余篇。承担国家自然科学基金-云南联合基金重点支持项目1项、面上项目3项，北京市自然科学基金重点及面上项目各1项，获批发明专利2项。

栾国明，首都医科大学三博脑科医院神经外科专家、教授、主任医师、博士生导师；首都医科大学神经外科学院三系系主任；中国抗癫痫协会副会长、常务理事；中国医师协会神经调控专业委员会主任委员；世界神经调控学会中国分会主席；北京脑重大疾病研究院癫痫研究所长。《中华神经外科杂志》、《中国微侵袭神经外科杂志》、《中国临床神经外科杂志》、《国际神经病学神经外科学杂志》 、《立体定向和功能性神经外科杂志》、《癫痫临床与研究》、《中华神经医学杂志》、《癫痫杂志》以及《世界神经调控学会杂志》等多家杂志编委、审稿专家。

王培刚，首都医科大学基础医学院病原生物学系副教授，硕士生导师。主要研究方向为蚊媒病毒与宿主相互作用的分子机制，疱疹病毒感染与脑重大疾病的关系。以通讯作者发表成果十余篇。目前承担国家自然科学基金面上项目2项。

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参考文献（上下滑动阅读）  

[1]Rasmussen T, Olszewski J, Lloydsmith D. Focal seizures due to chronic localized encephalitis [J]. Neurology, 1958, 8(6): 435-445.

[2]Varadkar S, Bien C G, Kruse C A, Jensen F E, Bauer J, Pardo C A, Vincent A, Mathern G W, Cross J H. Rasmussen's encephalitis: clinical features, pathobiology, and treatment advances [J]. Lancet Neurol, 2014, 13(2): 195-205.

[3]Guan Y, Chen S, Liu C, Du X, Zhang Y, Chen S, Wang J, Li T, Luan G. Timing and type of hemispherectomy for Rasmussen's encephalitis: Analysis of 45 patients [J]. Epilepsy Res, 2017, 132(109-115.

[4]Wang D D, Benkli B, Auguste K I, Garcia P A, Sullivan J, Barkovich A J, Chang E F, Tihan T. Unilateral holohemispheric central nervous system lesions associated with medically refractory epilepsy in the pediatric population: a retrospective series of hemimegalencephaly and Rasmussen's encephalitis [J]. J Neurosurg Pediatr, 2014, 14(6): 573-584.

制版︱王思珍

本文完