与致命结局相关的基孔肯雅病毒感染病理生理学

Pathophysiology of chikungunya virus infection associated with fatal outcomes

作者信息William M de Souza, Marcilio J Fumagalli, Shirlene T S de Lima, Pierina L Parise, Deyse C M Carvalho, Cristian Hernandez, Ronaldo de Jesus, Jeany Delafiori, Darlan S Candido, Victor C Carregari, Stefanie P Muraro, Gabriela F Souza, Leda M Simões Mello, Ingra M Claro, Yamilka Díaz, Rodrigo B Kato, Lucas N Trentin, Clauber H S Costa, Ana Carolina B M Maximo, Karene F Cavalcante, Tayna S Fiuza, Vânia A F Viana, Maria Elisabeth L Melo, Clarissa P M Ferraz, Débora B Silva, Larissa M F Duarte, Priscilla P Barbosa, Mariene R Amorim, Carla C Judice, Daniel A Toledo-Teixeira, Mariana S Ramundo, Patricia V Aguilar, Emerson L L Araújo, Fabio T M Costa, Thiago Cerqueira-Silva, Ricardo Khouri, Viviane S Boaventura, Luiz Tadeu M Figueiredo, Rong Fang, Brechla Moreno, Sandra López-Vergès, Liana Perdigão Mello, Munir S Skaf, Rodrigo R Catharino, Fabiana Granja, Daniel Martins-de-Souza, Jessica A Plante, Kenneth S Plante, Ester C Sabino, Michael S Diamond, Eliseo Eugenin, José Luiz Proença-Módena, Nuno R Faria, Scott C Weaver
PMID38479396
发布时间2024-04-10
DOI10.1016/j.chom.2024.02.011

实验完整度

整合了患者样本(血清、CSF、组织)的病毒学、组织病理学、细胞因子、代谢组、蛋白质组、基因组学分析,并包含体外BBB模型和分子动力学模拟等功能验证。

主要模型

CHIK死亡患者样本(血清、CSF、组织) CHIK幸存者血清样本 体外人类血脑屏障模型(BMVEC与星形胶质细胞共培养) Vero E6细胞

重点核对

CHIKV感染PBMCs的MOI为0.1 CCL-2浓度为100 ng/mL MOI 0.1感染BMVECs 24小时 sPECAM-1 ELISA检测及血清样本

摘要

基孔肯雅病毒是一种由蚊子传播的甲病毒,可引起人类急性、亚急性和慢性关节炎性疾病,在少数情况下可导致神经系统并发症和死亡。在这里,我们结合流行病学、病毒学、组织病理学、细胞因子、分子动力学、代谢组学、蛋白质组学和基因组学分析,研究了导致基孔肯雅相关死亡的病毒和宿主因素。我们的结果表明,与幸存者相比,基孔肯雅死亡与多器官感染、中枢神经系统损伤以及血清中促炎细胞因子和趋化因子水平升高有关。基孔肯雅死亡的组织病理学、代谢物和蛋白质组学特征揭示血流动力学紊乱和免疫反应失调。感染我们研究人群的基孔肯雅病毒东-中-南非谱系同时导致致命和存活病例。此外,基孔肯雅病毒感染损害血脑屏障的完整性,表现为通透性增加和紧密连接蛋白表达改变。总的来说,我们的发现增进了对基孔肯雅病理生理学和致命感染原因的理解。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
基孔肯雅病毒感染的致命结局由哪些病毒和宿主因素决定?
核心机制
CHIKV通过CCL-2介导的感染白细胞迁移和PECAM-1脱落以及ZO-1改变,破坏血脑屏障完整性,促进病毒进入中枢神经系统。
主要证据
基于体外BBB模型,CHIKV感染的PBMCs在CCL-2作用下增强迁移,CHIKV单独感染增加BBB通透性,并观察到sPECAM-1水平升高。
研究意义
研究增进了对CHIK病理生理学的理解,为开发有效治疗、预后生物标志物和临床管理策略提供了基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

流行病学分析

评估巴西CHIK死亡负担和时空动态。

分析巴西卫生部2015-2023年疑似CHIK死亡病例数据,计算累积病死率并进行相关性分析。

2

患者样本收集和病毒学检测

比较CHIK死亡和幸存者的病毒载量和组织分布。

收集32例死亡和39例幸存者样本,进行RT-qPCR检测病毒RNA。

3

组织病理学分析

评估CHIK死亡患者多器官损伤特征。

对26例死亡患者的尸检组织样本进行组织病理学检查。

4

细胞因子和代谢组学分析

评估CHIK死亡和幸存者全身免疫和代谢差异。

定量检测血清细胞因子水平,对血清进行代谢组学分析。

5

蛋白质组学分析

确定CHIK死亡和幸存者血清蛋白表达差异及通路变化。

对血清进行LC-MS蛋白质组学分析,并进行通路富集分析。

6

病毒基因组测序和系统发育分析

确定CHIKV谱系和与死亡相关的突变。

对新获得的46个CHIKV基因组进行测序,并进行系统发育和分子动力学分析。

7

体外血脑屏障模型实验

研究CHIKV穿越血脑屏障的机制。

使用体外BBB模型,检测CHIKV感染的PBMC迁移和BBB通透性变化。

8

内皮细胞黏附分子分析

探明CHIKV感染对BBB细胞连接蛋白的影响。

通过免疫荧光分析CHIKV感染BMVECs中PECAM-1和ZO-1的表达和定位。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

检测病毒载量
组织病理学分析
细胞因子检测
基因组测序和系统发育分析
分子动力学模拟
免疫荧光分析

产品清单

实验环节名称品牌货号
QIAamp病毒RNA迷你试剂盒QIAGEN204443
NucleoSpin RNA血液迷你试剂盒Macherey-Nagel740200.5
TaqMan快速病毒一步法预混液Thermo Fisher Scientific4444436
人磁珠Luminex检测试剂盒(12重)R&D SystemsLXSAHM
快速条形码试剂盒96Oxford Nanopore TechnologiesSQK-NBD114.96
连接测序试剂盒XLOxford Nanopore TechnologiesSQK-LSK108D
R9.4.1 Flow CellOxford Nanopore TechnologiesFLO-MIN106D
ACQUITY MClass系统Waters Corporation--
Synapt G2-Si质谱仪Waters Corporation--
Nikon A1共聚焦显微镜Nikon--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者样本收集
样本类型、数量、收集时间;CHIK死亡组(n=32)、幸存者组(n=39)、健康对照(n=15)
阅读提示:STAR Methods:Sample collection, clinical information, histopathological analysis, and ethics statement
病毒载量检测
RT-qPCR引物探针序列、标准曲线构建方法
阅读提示:STAR Methods:Real-time quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction
细胞因子检测
检测试剂盒、样本数量(死亡13、幸存12、对照15)
阅读提示:STAR Methods:Human cytokine immunoassay
代谢组学分析
样本数量(死亡12、幸存12、对照15)、仪器参数
阅读提示:STAR Methods:Metabolomics analysis
蛋白质组学分析
样本数量(死亡13、幸存11、对照15)、质谱参数
阅读提示:STAR Methods:Liquid chromatography–mass spectrometry proteomic analysis
基因组测序
测序平台、覆盖度、参考序列
阅读提示:STAR Methods:Chikungunya virus genome sequencing and genome assembly
体外BBB模型
BBB模型构建方法、细胞来源、CHIKV感染MOI、CCL-2浓度
阅读提示:STAR Methods:In vitro model of the blood-brain barrier;Assay of PBMC transmigration;Permeability analysis