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这篇综述性研究文章探讨了甲型流感病毒（IAV）感染，特别是神经嗜性H7N7毒株，如何引发中枢神经系统（CNS）炎症，并可能导致持续性神经功能障碍。文章的核心发现是，内源性免疫代谢调节剂——衣康酸及其结构异构体中康酸——在调控神经炎症中扮演关键角色。研究通过小鼠模型证实，在感染后系统性给予这两种代谢物治疗，能够选择性地减轻大脑中的促炎细胞因子水平，显著抑制海马区小胶质细胞的过度激活和形态学改变，并减少小胶质细胞对突触后物质的吞噬。重要的是，衣康酸治疗有效防止了感染导致的长期海马突触可塑性（LTP）损伤。这些结果表明，靶向免疫代谢通路（如衣康酸/中康酸途径）是缓解病毒性神经炎症、保护突触功能、预防神经系统后遗症的一种有前景的治疗策略。
1. 引言
甲型流感病毒（IAVs）是正粘病毒科的有包膜负链RNA病毒，其基因组分段特性易于通过抗原漂移和转变产生变异，导致具有新抗原性、宿主范围和致病性的毒株频繁出现，对全球公共卫生构成持续威胁。虽然IAV的主要嗜性是呼吸道上皮，但越来越多的证据表明，其感染可通过直接和间接机制影响中枢神经系统（CNS）。在人类中，严重的流感感染与神经系统并发症相关，包括急性流感相关脑病和脑炎，其特征是意识改变、癫痫、脑水肿，在某些情况下会导致长期的神经认知后果。高致病性和神经嗜性毒株，如H5N1和H7N7，可以突破或绕过血脑屏障（BBB），感染神经细胞，并诱发与神经元功能障碍和神经病理变化相关的局部炎症反应。间接地，即使是非神经嗜性的季节性IAV毒株，也能触发全身性炎症级联反应，影响CNS功能。外周感染诱导产生的大量细胞因子和趋化因子可能损害BBB完整性，激活CNS常驻免疫细胞（如小胶质细胞和星形胶质细胞），并将神经炎症信号传播至大脑。鉴于成年CNS再生能力有限，流感感染期间神经稳态的破坏可能导致长期或适应不良的神经系统后遗症。因此，寻找能够在不损害抗病毒防御的同时减轻外周和CNS炎症反应的干预措施引起了极大兴趣。
近期研究发现，内源性免疫代谢调节剂是病毒感染期间宿主反应的关键调节因子。衣康酸由活化巨噬细胞中的乌头酸脱羧酶1（ACOD1/IRG1）产生，连同其衍生物（如4-辛基衣康酸，4-OI），具有广泛的抗炎和免疫调节作用。在呼吸道病毒感染模型中，外源性衣康酸及其衍生物可抑制人细胞和离体人肺组织中过度的I型干扰素和促炎细胞因子信号，同时调节活性氧和NRF2依赖性抗氧化通路。体内实验表明，4-OI可减轻肺部炎症并提高IAV感染小鼠的存活率，而Acod1基因的缺失会加剧疾病严重程度，证明了内源性衣康酸的保护功能。值得注意的是，这些化合物在不增强病毒复制的情况下减弱细胞因子和干扰素反应，且4-OI还能限制病毒核糖核蛋白的核输出，具有抗病毒活性。进一步研究显示，脂多糖（LPS）刺激巨噬细胞可诱导产生衣康酸和中康酸，后者是一种仅在碳-碳双键位置不同的结构异构体。两种代谢物均表现出抗炎活性，因为用任一种处理都能减少活化外周巨噬细胞中促炎细胞因子的产生。此外，已有研究证明衣康酸和中康酸在LPS诱导的体内神经炎症过程中具有免疫调节和治疗潜力，能减轻神经炎症，表现为炎症介质水平降低、小胶质细胞反应性下降以及突触可塑性（大脑学习和记忆的细胞基础）得以保留。
综上所述，这些发现凸显了衣康酸和中康酸衍生的代谢物作为强大的宿主导向免疫调节剂，能够在流感病毒感染期间限制致病性炎症。为了确定内源性衣康酸及其结构异构体中康酸是否在IAV感染期间调节神经炎症反应，本研究采用了神经嗜性rSC35M小鼠适应性A/Seal/Mass/1/80（H7N7）毒株的小鼠模型。
2. 材料与方法
本研究使用两月龄雌性C57BL/6J近交系小鼠。动物在特定病原体条件下饲养，所有程序均符合国家和机构伦理指南。小鼠经鼻接种亚致死剂量的H7N7病毒，对照组接种PBS。从出现临床症状的第3天感染后（dpi）开始，感染组和对照组小鼠通过腹腔注射接受衣康酸或中康酸（250 mg/kg体重）或PBS治疗，并在第5和第7 dpi重复给药。由此产生六个处理组。每日监测体重和体温，在感染高峰期的第8 dpi处死动物收集组织。
通过酶联免疫吸附试验（ELISA）定量肺和脑组织中的促炎细胞因子（TNF-α、IL-6、IL-1β、IFN-γ）浓度。通过免疫组织化学染色脑切片中的IBA-1（小胶质细胞标记物）、LAMP-1（溶酶体标记物）和Homer-1（突触后支架蛋白），评估小胶质细胞密度、活化和突触物质吞噬。使用共聚焦显微镜成像并进行三维重建和定量分析，参数包括小胶质细胞体积、胞体体积、过程复杂性（通过Sholl分析）以及LAMP-1阳性区室体积和其中的Homer-1阳性斑点数量。在感染后第30天，制备急性海马切片，通过细胞外场电位记录，在CA3-CA1通路（Schaffer侧支）评估基础突触传递和θ节律爆发刺激（TBS）诱导的长期突触可塑性（LTP）。数据采用双因素方差分析（ANOVA）等进行统计处理。
3. 结果
3.1 H7N7感染小鼠中衣康酸和中康酸的治疗性给药
所有PBS接种的对照组小鼠体重保持稳定。相比之下，H7N7感染小鼠从第3 dpi开始出现进行性体重减轻，在5至8 dpi期间更为明显，且不受代谢物治疗的影响。衣康酸或中康酸治疗均未预防感染相关的体重减轻。体温方面，H7N7感染小鼠从第3 dpi开始体温下降，在6至8 dpi期间显著降低。在第8 dpi，接受PBS或衣康酸治疗的感染小鼠体温显著低于各自对照组。相比之下，中康酸治疗的感染小鼠未观察到体温显著降低，并且其体温显著高于接受PBS或衣康酸治疗的感染小鼠。这些数据表明，衣康酸或中康酸治疗并未显著改变H7N7感染期间的总体疾病严重程度（基于体重减轻评估），但中康酸治疗减轻了感染高峰期的低体温，提示其对疾病相关的生理反应具有选择性有益作用。
3.2 衣康酸和中康酸对H7N7感染诱导的肺和脑炎症介质产生的有限影响
ELISA分析显示，H7N7感染诱导了肺部IL-6、IL-1β和IFN-γ浓度的显著升高，但两种代谢物治疗均未减弱这种肺部细胞因子反应。在脑组织中，H7N7感染导致IL-6和IL-1β水平显著升高。衣康酸治疗与更明显的神经炎症反应相关，感染小鼠大脑中TNF-α、IL-6和IL-1β浓度显著高于对照组，且TNF-α水平高于PBS或中康酸治疗的感染小鼠。相比之下，中康酸治疗与减弱的神经炎症反应相关，感染小鼠脑内IL-6水平与对照组无显著差异，且IL-1β水平显著低于PBS治疗的感染小鼠。总之，代谢物治疗未减弱肺部细胞因子反应，但在大脑中，中康酸选择性降低了IL-1β水平，提示其具有适度的神经保护作用。
3.3 代谢物治疗调节H7N7感染诱导的海马小胶质细胞密度和反应性
免疫组化分析显示，在第8 dpi，PBS治疗的H7N7感染小鼠在海马齿状回（DG）区域的小胶质细胞（IBA-1+）密度显著增加，CA1区有轻微但不显著的增加。中康酸治疗小鼠也观察到类似的模式。相比之下，衣康酸治疗后，感染仅导致两个海马亚区小胶质细胞密度轻微且不显著的增加。小胶质细胞反应性通过IBA-1荧光强度评估。H7N7感染导致PBS治疗小鼠IBA-1荧光强度增加，在DG区达到显著。在中康酸治疗小鼠中，感染在兩個海馬亞區均誘發了IBA-1熒光強度的急劇增加。相反，衣康酸治療防止了感染誘導的小膠質細胞反應性增加，感染組與對照組之間無顯著差異。比較分析顯示，衣康酸治療感染小鼠的IBA-1熒光強度顯著低於中康酸或PBS治療的感染小鼠。
三維形態學分析進一步揭示了小膠質細胞的激活特徵。在DG區，H7N7感染導致PBS治療小鼠小膠質細胞總體積和胞體體積顯著增加。衣康酸或中康酸治療均防止了這些感染誘導的體積增加。Sholl分析顯示，在CA1區，感染導致小膠質細胞過程複雜性降低（遠端分支減少），而在DG區，感染導致胞體近端過程複雜性增加。這些感染誘導的形態學改變在衣康酸或中康酸治療的感染小鼠中未觀察到。總之，衣康酸治療減弱了H7N7感染相關的小膠質細胞反應性，而對細胞密度的影響較為溫和且具有區域特異性。中康酸也在一定程度上調節了小膠質細胞形態，並對穩態下的小膠質細胞狀態有潛在影響。
3.4 代謝物治療調節H7N7感染誘導的小膠質細胞突觸重塑
通過對IBA-1、LAMP-1和Homer-1進行三重染色，評估小膠質細胞對突觸後區室的吞噬。定量分析顯示，在DG區（而非CA1區），H7N7感染與小膠質細胞內LAMP-1陽性區室體積的增加以及LAMP-1陽性區室內Homer-1陽性斑點數量的增加相關，表明感染促進了小膠質細胞對突觸後物質的吞噬。這種感染相關的增加在衣康酸或中康酸治療的感染小鼠的任一大腦區域均未觀察到。在DG區，兩種代謝物治療的感染小鼠其LAMP-1體積和溶酶體內Homer-1斑點數量均顯著低於PBS治療的感染小鼠。這些結果表明，H7N7感染與DG區突觸後物質在小膠質細胞溶酶體內的定位增加有關，而代謝物治療在很大程度上阻止了這種效應。
3.5 H7N7感染誘導的突觸可塑性損傷在第30天dpi時在衣康酸治療小鼠中消失
基礎突觸傳遞分析表明，H7N7感染未在任何治療組中誘導持續的基礎突觸傳遞改變。長期突觸可塑性評估顯示，PBS治療的H7N7感染小鼠在感染後第30天，其海馬CA3-CA1通路的LTP幅度顯著降低，與之前報導一致。中康酸治療的感染小鼠也表現出可比的LTP損傷。相比之下，衣康酸治療的感染小鼠的LTP幅度與未感染對照組無顯著差異。值得注意的是，雖然單獨的衣康酸治療（在對照小鼠中）與LTP幅度降低相關，但H7N7感染並未在衣康酸治療動物中導致LTP的進一步損傷。這些發現表明，衣康酸介導的急性期神經炎症信號減弱有助於保護突觸可塑性，而中康酸未能提供可比的長期保護。
4. 討論
本研究建立在先前證據的基礎上，即衣康酸和中康酸在LPS誘導的神經炎症模型中具有強大的抗炎和神經保護作用，並進一步探討了類似的免疫代謝調節是否能減輕H7N7感染的神經系統後遺症。結果表明，在急性H7N7感染期間進行治療性免疫代謝調控，對全身性疾病反應、神經炎症、小膠質細胞活化、突觸重塑和長期海馬突觸可塑性產生了差異化影響。
儘管兩種代謝物均未顯著改變基於體重減輕評估的總體疾病嚴重程度，但中康酸選擇性減輕了疾病高峰期的感染相關低體溫。在細胞因子水平上，代謝物治療未減弱肺部細胞因子反應，但在大腦中，中康酸選擇性降低了IL-1β水平，而衣康酸治療與更明顯的促炎細胞因子升高相關。這種差異可能反映了衣康酸作用的環境依賴性。
在細胞水平上，H7N7感染誘導了海馬內區域特異性的小膠質細胞活化，其中齒狀回表現出更高的易感性。衣康酸有效防止了感染誘導的小膠質細胞反應性，並使小膠質細胞形態正常化，而中康酸對穩態下的小膠質細胞形態也有調節作用。關鍵的機制發現是，H7N7感染促進了DG區小膠質細胞對突觸後區室的吞噬，而衣康酸和中康酸治療顯著減少了小膠質細胞的溶酶體體積和突觸吞噬。
在功能上，這些早期的細胞效應與突觸可塑性的長期後果相關。H7N7感染導致了持續的海馬LTP損傷，但這種缺陷在衣康酸治療的小鼠中消失，而在中康酸治療的小鼠中仍然存在。這表明，急性期衣康酸介導的小膠質細胞擴增、活化和突觸吞噬的抑制，足以預防長期突觸功能障礙的發展。
衣康酸和中康酸在本研究中表現出不同的效果，儘管它們具有相同的免疫代謝來源，但這強調了這些代謝物誘導的免疫代謝重編程在程度、持續時間或性質上存在機制差異。衣康酸通過抑制琥珀酸脫氫酶直接調節細胞代謝，從而影響三羧酸循環和氧化磷酸化，而中康酸對這些通路的影響最小。與此一致，我們的數據顯示了在神經嗜性IAV感染期間重疊但不完全相同的結果：中康酸選擇性降低了腦內IL-1β和IL-6水平，而衣康酸更強大地抑制了感染誘導的小膠質細胞密度和活化，減弱了小膠質細胞形態反應性，並預防了長期突觸可塑性損傷。
本研究的幾個局限性需要承認。細胞因子測量僅在單個急性時間點進行，限制了對炎症反應動態的洞察；且使用的是全腦半球勻漿，可能掩蓋了海馬等局部的炎症變化。未包括行為評估，也僅檢驗了單一病毒株和給藥方案。
儘管未評估腦內ACOD1/IRG1表達及內源性代謝物水平，但外源性給予衣康酸和中康酸顯著減弱了IAV感染後的神經炎症信號和突觸改變。這表明，CNS內的內源性衣康酸反應（如果存在）可能在強度或空間分佈上不足以完全抵消IAV誘導的病理變化，而外源性補充可以藥理學增強免疫代謝通路。
總之，本研究確定了小膠質細胞免疫代謝是病毒誘導的突觸重塑和長期海馬功能障礙的關鍵調節因子。代謝物對神經炎症信號和突觸可塑性的不同作用凸顯了免疫代謝干預的複雜性。因此，在急性病毒感染期間靶向小膠質細胞代謝通路，可能是限制流感感染後持續性神經系統後遺
