免疫细胞促进感染肠道病毒D68的小鼠出现麻痹性疾病

Immune cells promote paralytic disease in mice infected with enterovirus D68

作者信息Mikal A Woods Acevedo, Jie Lan, Sarah Maya, Jennifer E Jones, Isabella E Bosco, John V Williams, Megan Culler Freeman, Terence S Dermody
PMID40459936
发布时间2025-06-03
DOI10.1172/JCI188495

实验完整度

包含体外三维脊髓类器官感染、新生小鼠颅内感染(包括病毒滴度、免疫组化、细胞因子分析)、免疫细胞耗竭和基因缺陷小鼠(Ccr2–/–、Rag1–/–)等功能验证,证据层次明确。

主要模型

3日龄C57BL/6J野生型新生小鼠 Ccr2基因敲除新生小鼠 Rag1基因敲除新生小鼠 人诱导多能干细胞来源的三维脊髓类器官(3-DiSC hSCO)

重点核对

颅内接种剂量:105 PFU,接种体积5 μL 病毒株:EV-D68 US/IL/14-18952 (IL52) 小鼠品系:C57BL/6J WT、Ccr2–/–、Rag1–/– 细胞耗竭抗体:抗CD4(克隆GK1.5)和抗CD8(克隆2.43),每只50 μg 麻痹监测终点:每日观察,出现麻痹即安乐死

摘要

肠道病毒D68(EV-D68)与急性弛缓性脊髓炎(AFM)相关,这是一种类似脊髓灰质炎的疾病,可导致幼儿瘫痪。然而,麻痹的机制尚不清楚,且缺乏抗病毒治疗。为了更好地理解EV-D68疾病,我们通过颅内接种新生小鼠,以评估病毒嗜性、毒力和免疫应答。使用神经毒力株EV-D68颅内接种的野生型(WT)小鼠显示脊髓神经元感染并发生麻痹。与对照组相比,感染小鼠的脊髓组织显示趋化因子、炎性单核细胞、巨噬细胞和T细胞水平升高,提示免疫细胞浸润影响发病机制。为确定细胞因子介导的免疫细胞募集对疾病的贡献,我们接种了缺乏CCR2(一种EV-D68上调的多种细胞因子的受体)或RAG1(淋巴细胞成熟所需)的小鼠。WT、Ccr2–/–和Rag1–/–小鼠的脊髓组织中的病毒滴度相当。然而,与WT小鼠相比,Ccr2–/–和Rag1–/–小鼠发生麻痹的可能性显著降低。与Ccr2–/–和Rag1–/–小鼠中T细胞向感染部位募集受损一致,抗体介导的WT小鼠CD4+或CD8+ T细胞耗竭减少了麻痹。这些结果表明,免疫细胞募集到脊髓促进了EV-D68相关的麻痹,并阐明了潜在的新的治疗干预靶点。

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
宿主免疫细胞在肠道病毒D68感染引起的麻痹性疾病中发挥什么作用?
核心机制
神经毒力EV-D68感染诱导脊髓趋化因子(CCL2、CCL7、CCL12)升高,通过CCR2介导免疫细胞(尤其是CD8+ T细胞和巨噬细胞)募集至脊髓,免疫细胞促进运动神经元损伤和瘫痪发生,而非病毒直接致死。
主要证据
Ccr2–/–和Rag1–/–小鼠感染后脊髓病毒滴度与WT相当,但瘫痪率显著降低;抗体介导的CD4+或CD8+ T细胞耗竭减轻瘫痪,以CD8+耗竭效果更明显;脊髓内免疫细胞(T细胞、巨噬细胞、单核细胞)数量增加。
研究意义
揭示免疫细胞募集是EV-D68相关AFM发病的关键机制,为针对T细胞募集或功能的治疗策略提供潜在靶点。

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

病毒株筛选与感染模型建立

确定神经毒力EV-D68株是否能在新生小鼠中复制并引起麻痹。

将3日龄WT小鼠颅内接种105 PFU的三种EV-D68株(Fermon、MO49、IL52)或PBS对照,在1、3、5 dpi检测脑和脊髓组织病毒滴度,观察麻痹发生,并检测血清中和抗体。

2

细胞因子谱分析

比较神经毒力株和非毒力株在体内和体外诱导的细胞因子差异。

通过Luminex多因子检测,分析感染后脊髓组织和hSCO上清中31种(小鼠)和37种(人)炎症因子的浓度,比较IL52和MO49诱导的差异。

3

免疫细胞浸润分析

确定神经毒力EV-D68感染是否导致免疫细胞募集至脊髓。

从麻痹的IL52感染小鼠和对照小鼠中制备脊髓单细胞悬液,使用流式细胞术(27参数)检测T细胞、巨噬细胞、单核细胞等免疫细胞的数量和比例。

4

基因缺陷小鼠验证CCR2和淋巴细胞的作用

验证CCR2介导的免疫细胞募集和成熟淋巴细胞是否参与麻痹发生。

对Ccr2–/–、Rag1–/–和WT小鼠颅内接种EV-D68 IL52,检测病毒滴度、瘫痪率、细胞因子水平和脊髓免疫细胞组成。

5

抗体介导的T细胞耗竭验证

确定CD4+或CD8+ T细胞是否直接促进EV-D68瘫痪。

对3日龄WT小鼠颅内接种IL52后,腹腔注射抗CD4、抗CD8或同型对照抗体(50 μg,第0天和第3天),监测瘫痪发生。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
横纹肌肉瘤细胞ATCCCCL-136
人支气管上皮细胞ATCCCRL-3588
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清----
青霉素----
链霉素----
琼脂糖Invitrogen16500500
2X MEM培养基Gibco--
中性红----
异氟烷----
Hamilton注射器Hamilton--
组织破碎仪QIAGEN--
抗血蓝蛋白IgG2b同型对照抗体Bio X CellBE0090
抗CD4单克隆抗体(克隆GK1.5)Bio X CellBE0003-1
抗CD8单克隆抗体(克隆2.43)Bio X CellBE0061
InVivoPure稀释液Bio X Cell--
结晶紫----
mTeSR Plus培养基STEMCELL Technologies100-0276
Y-27632Tocris1254
Cultrex基质胶R&D Systems3434-005-02
ACCUMAX细胞分离液STEMCELL Technologies--
DMEM/F-12培养基Gibco--
Neurobasal培养基Gibco--
KnockOut血清替代物Invitrogen--
N2添加剂Thermo Fisher Scientific--
不含维生素A的B27添加剂Invitrogen--
L-谷氨酰胺Gibco--
抗坏血酸MilliporeSigma--
碱性成纤维细胞生长因子Thermo Fisher Scientific13256-029
CHIR 99021Tocris4423
SB431542Tocris1614
视黄酸Tocris302-79-4
Smoothened激动剂Tocris912545-86-9
VP1特异性抗体GenetexGTX132313
NeuN特异性抗体BioLegend834501
山羊抗兔IgGThermo Fisher ScientificA-11008
山羊抗小鼠IgGThermo Fisher ScientificA-11001
Leica Stellaris 5共聚焦显微镜Leica--
Bio-Plex Pro小鼠趋化因子31-plex检测试剂盒Bio-Rad12009159
LabMAP多因子分析系统Luminex--
Bio-Plex人炎症因子37-plex检测试剂盒Bio-Rad171AL001M
MAGPIX多因子检测系统MilliporeSigma--
HBSS缓冲液Gibco14175095
胰蛋白酶WorthingtonLS003708
细胞筛网Falcon352350
LIVE/DEAD可固定紫色荧光染料Thermo Fisher ScientificL34963
抗CD16/CD32抗体Tonbo Biosciences70-0161-M001
True-Stain单核细胞阻断剂BioLegend46102
Brilliant Stain缓冲液BD Biosciences566349
Cytofix/Cytoperm固定/破膜液BD Biosciences554714
Perm/Wash缓冲液BD Biosciences--
Aurora多光谱流式细胞仪Cytek--
Precision Count计数微球BioLegend424902
GraphPad Prism软件GraphPad--

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
病毒株选择和接种
EV-D68株(IL52)的来源和制备,颅内接种剂量(105 PFU)和体积(5 μL),小鼠品系和日龄(3日龄C57BL/6J)
阅读提示:Methods: Cells and viruses, Mouse experiments; Figure 1 legend
麻痹监测
麻痹判定标准(肢体拖拽、对刺激无反应),观察频率(每日),安乐死时间点(出现麻痹即处死)
阅读提示:Methods: Mouse experiments; Results: EV-D68 strains differ in virulence; Figure 1D
细胞因子分析
Luminex试剂盒型号(小鼠31-plex,人37-plex),样本(脊髓组织匀浆、hSCO上清)收集时间(3 dpi),数据处理和统计学方法
阅读提示:Methods: Luminex assays; Figure 2和Figure 3图注
免疫细胞分析
脊髓单细胞制备方法,流式抗体组合(见补充表1),细胞固定和透化条件,数据获取仪器(Aurora),绝对计数方法(Precision Count Beads)
阅读提示:Methods: Flow cytometric analyses; Supplemental Table 1
基因缺陷小鼠实验
Ccr2–/–和Rag1–/–小鼠的基因型背景,感染剂量和途径,观察时间(14 dpi),病毒滴度检测方法
阅读提示:Results: CCR2-dependent...和Paralysis frequency...; Methods: Mouse experiments
抗体耗竭实验
抗体克隆(GK1.5、2.43)和同型对照,给药剂量(50 μg)和次数(第0天和第3天),给药途径(腹腔注射),小鼠日龄(3日龄)
阅读提示:Methods: Mouse experiments; Results: Antibody-mediated...; Figure 8 legend