一项由斯克里普斯研究所(Scripps Research)领导的多学科研究揭示了HIV在大脑中的免疫反应机制,表明这种反应在控制病毒的同时,也可能导致长期的脑功能障碍。该研究结合了认知、神经生理、病毒学和分子技术,发现大脑中存在低水平的病毒感染,以及为抵御病毒而浸润的免疫细胞。
“与身体其他部位一样,大脑中的免疫细胞能够在一定程度上控制病毒,但无法清除感染,”该研究的领导者、斯克里普斯研究所副教授兼斯克里普斯神经艾滋病临床前研究中心主任霍华德·福克斯(Howard Fox)表示。“长期来看,这种免疫反应可能是一把双刃剑:一方面防止病毒在大脑中猖獗复制,另一方面却导致脑功能障碍。”
该论文发表在《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience)4月刊上,这是神经科学学会的官方期刊。
这项研究针对一个重大的健康问题。大约四分之一到三分之一的艾滋病患者在感染过程中会出现某种形式的中枢神经系统疾病,从轻微的认知和运动障碍到严重的痴呆症,统称为神经艾滋病(neuroAIDS)。即使是轻微的神经认知障碍也会限制生活质量,症状包括疲劳,并与更高的交通罚单率和死亡率增加等问题相关。
近年来,美国和其他发达国家对强效抗逆转录病毒药物的可及性显著改善了HIV感染者的健康、生存和功能。但由于患者寿命延长,神经艾滋病的总体患病率似乎在上升。
“现在我们更擅长治疗HIV的免疫/病毒方面,在许多方面,艾滋病已经变成一种慢性病,”福克斯说。“许多抗逆转录病毒药物对血脑屏障的穿透性不佳,这进一步使大脑面临风险,因为大脑在接触HIV后不久就会被感染。”
此前的研究已将HIV导致的终末期痴呆与感染和激活的免疫细胞的存在联系起来,但疾病早期阶段(即所谓的“慢性期”)的神经变化性质此前尚不清楚。
研究团队使用慢性期的猴免疫缺陷病毒(SIV)感染模型,在大脑中发现了病毒和浸润的淋巴细胞(CD8+ T细胞)。分子分析显示,多个免疫反应基因的表达增加,包括CCL5,它对神经元和免疫细胞有多种作用。CCL5在整个感染过程中显著上调,并存在于浸润的淋巴细胞中。
除了福克斯,这篇2006年4月《神经科学杂志》(第26卷,第17期)论文的作者还包括:埃莉诺·罗伯茨(Eleanor Roberts)、萨尔瓦多·惠顿-雷森迪兹(Salvador Huitron-Resendiz)、迈克尔·塔菲(Michael Taffe)、塞西莉亚·马孔德斯(Cecilia Marcondes)、克劳迪娅·弗林(Claudia Flynn)、卡罗琳·拉尼根(Caroline Lanigan)、詹妮弗·哈蒙德(Jennifer Hammond)、史蒂文·海德(Steven Head)和史蒂文·亨里克森(Steven Henriksen)。
这项研究得到了美国国立卫生研究院国家心理健康研究所(NIMH)的研究资助,以及NIMH中心资助的支持,该资助为研究相关的基础设施和培训提供支持。
该论文的发表恰逢斯克里普斯神经艾滋病临床前研究中心(SNAPS)获得1120万美元的五年续期资助。该中心与斯克里普斯研究所、圣地亚哥当地、国内和国际研究人员合作,以理解、治疗和预防HIV感染的神经系统并发症。
“中心资助的续期将带来方法和技术的激动人心的新变化,以进一步推进NIMH和斯克里普斯研究人员的使命,”福克斯说。“这项工作展示了中心如何推动研究向前发展。”
这个多学科中心围绕多个核心设施建立:
- 生理学核心,由斯克里普斯研究所副教授唐娜·格鲁尔(Donna Gruol)领导,提供体内、离体和体外研究,对于理解感染如何影响中枢神经系统至关重要。
- 表型组学核心,由斯克里普斯研究所质谱设施高级主任加里·休兹达克(Gary Siuzdak)领导,在斯克里普斯研究所DNA微阵列设施主任史蒂夫·海德(Steve Head)的协助下,结合基因组学、蛋白质组学和代谢组学。
- 化学库筛选核心,由斯克里普斯研究所教授约翰·埃尔德(John Elder)领导,旨在为临床前治疗提供相关的生化和细胞筛选。该核心使用斯克里普斯研究所化学系多名成员提供的化学库。
- 系统生物学核心,由加州大学圣地亚哥分校生物工程系的特雷·艾德克(Trey Ideker)领导,也正在启动。该核心通过整合表达数据、转录因子定位数据、蛋白质-蛋白质相互作用数据和代谢组学数据,能够开发HIV感染的整合模型,特别是在巨噬细胞和脑组织中,帮助科学家将系统的多个方面作为一个整体进行研究。
为了支持斯克里普斯研究所现有的神经艾滋病研究,并鼓励其他科学家对该领域产生兴趣,SNAPS中心每月举行会议,重点关注神经艾滋病及其基础科学的最新研究。
有关该中心的更多信息,请访问SNAPS网站:http://www.scripps.edu/services/snaps/
关于斯克里普斯研究所:斯克里普斯研究所总部位于加利福尼亚州拉霍亚,占地40英亩,拥有18栋建筑,俯瞰太平洋,是世界上最大的独立非营利生物医学研究组织之一。它处于基础生物医学科学的前沿,旨在理解生命最基本的过程。斯克里普斯研究所在免疫学、分子和细胞生物学、化学、神经科学、自身免疫、心血管和传染病以及合成疫苗开发方面的研究享誉国际。自1961年以当前形式成立以来,它雇佣了约3000名科学家、博士后研究员、科学及其他技术人员、博士生以及行政和技术支持人员。
斯克里普斯佛罗里达州分部是一个364,000平方英尺的尖端生物医学研究设施,将建在棕榈滩县。该设施将专注于基础生物医学科学、药物发现和技术开发。棕榈滩县和佛罗里达州为开发、建设、人员配备和设备提供了启动经济包。斯克里普斯佛罗里达州目前约有160名科学家、技术人员和行政人员,在佛罗里达大西洋大学朱庇特校区的40,000平方英尺实验室设施中运营。