单纯疱疹病毒1型可诱导小鼠原代脑培养物和组织中的小胶质细胞通过补体介导机制吞噬突触结构

HSV-1感染通过激活补体系统引发小胶质细胞吞噬突触，导致CA1神经元突触密度下降和突触功能异常，中和抗C3抗体可有效逆转上述变化，揭示补体机制在HSV-1神经致病中的关键作用

摘要

背景

许多研究表明，补体级联反应（先天免疫系统的关键组成部分）的异常上调与阿尔茨海默病（AD）的发病机制有关，同时也会导致大脑中突触的丧失。有证据表明，反复发作的单纯疱疹病毒1型（HSV-1）感染进入大脑是AD的风险因素之一，这些感染会导致大脑中多次病毒复制后出现突触丢失和认知功能下降。然而，补体级联反应在这些过程中的具体作用尚未得到充分研究。

方法

实验模型采用了与小胶质BV2细胞共培养或不共培养的小鼠原代神经元以及器官型海马脑切片来模拟HSV-1感染。通过检测特定补体成分和突触标志物的蛋白质及mRNA水平，评估病毒对补体级联反应激活和突触丢失的影响。使用共聚焦免疫荧光显微镜观察小胶质细胞对突触的吞噬作用。为了研究补体级联反应激活的作用，在感染过程中给实验模型施用了中和性抗C3抗体。此外，还利用双光子成像技术和器官型海马脑切片的膜片钳记录技术，量化了CA1锥体神经元次级顶树突上的树突棘密度及突触传递功能。

结果

我们首先发现HSV-1感染显著上调了经典补体级联反应相关成分的mRNA和蛋白质表达，并促进了这些成分在突触处的聚集。随后，我们证实HSV-1感染会增强小胶质细胞对突触的吞噬作用，而这种作用在抑制补体级联反应后部分得到缓解。进一步利用小鼠器官型海马脑切片，我们确认该病毒通过依赖补体的机制引发小胶质细胞对突触的清除，从而导致突触损伤。重要的是，在受感染的CA1神经元中，我们观察到树突棘密度显著下降，同时突触传递功能也发生了改变。当在存在中和补体C3蛋白的抗体条件下进行感染时，这两种现象均得到了恢复。

结论

我们的数据表明，HSV-1感染会引发异常的补体激活以及补体介导的小胶质细胞对受损突触的吞噬作用，进一步支持了HSV-1在神经退行性疾病中的作用。