以色列科学家第一次仔细观察并记录了狂犬病毒侵入中枢神经系统的过程,该病毒可在中枢神经系统引发致命病症。

长期以来,该病毒一直被认为沿着神经元运动。神经元是传播使人运动、感觉和思考的电信号以及化学信号的细胞。然而,直到目前为止,仍没有人弄清楚这一过程是如何进行的。

通过使用强大的活细胞成像技术,科学家发现这种病毒截断了神经细胞中的细胞传输工具,并全速将其带入脊髓。病毒在那里很可能将其他传输器带入大脑并随后贯穿周围神经系统。据科学家称,病毒在这段运动过程中阻碍了身体的机能。

“狂犬病毒在神经系统中通过像铁轨一样的机器中传播。”特拉维夫大学的博士生沙泥•格鲁斯卡(Shani Gluska)说,他和该校的生理学家厄冉•帕尔森教授(Eran Perlson)领导这项研究。“我们运用非常高端的显微镜亲眼看到病毒不仅操纵运输工具,而且还使其运动越来越快。”

这项研究成果在8月份发表在了PLOS Pathogens期刊上。科学家称,日后这项研究有望帮助科学家控制神经细胞传输系统来治疗狂犬病以及其他神经组织退化疾病。

眼见为实

狂犬病患者会有剧烈症状,如攻击性行为、精神错乱、野蛮行为以及口吐白沫。如不及时注射疫苗治疗,狂犬病毒会使大脑严重发炎,最终导致心脏和肺功能瘫痪,除了最近几个病例,还可能导致死亡。根据世界卫生组织的数据,每年有超过55000人死于狂犬病,大多数来自亚洲和非洲

为了看清狂犬病毒如何在神经系统中运动,以色列科学家在实验室中培养老鼠感觉神经元,并使它们感染病毒。他们用荧光标记病毒,然后用高功率显微镜实时观察并记录。

“如果我们能够搞清楚狂犬病毒是如何控制系统的,我们就有可能控制这种病毒。”科学家发现病毒是沿着神经生长因子通常的轨道运动,如那些负责神经细胞生长和健康的蛋白质。病毒通过绑定神经生长因子接收器p75在外围神经系统中进入神经元细胞。

一旦侵入,病毒便会附着在水泡一样的运输器上,并从细胞膜上离开。被称作“发动机”的纳米动力蛋白将神经元上下移动使其保持生命力。然后,病毒搭便车附着在运输器上,沿着微管移动。病毒继续移动,一直穿过像尾巴一样神经细胞的轴突,轴突伸展开来有一米长。病毒随后爬上位于脊髓的细胞体。

科学家相信,病毒在脊髓中会劫持第一个细胞运输器,侵入大脑。在侵入全身之前,病毒会首先破坏大脑,尽管研究并未关注运动直接和大脑相关的神经元。和其他与p75运动路线相同的神经生长因子相比,病毒的移动速度会快很多。

科学家称病毒可能会加速细胞运输器的运动,方式是向动力蛋白注入更多三磷酸腺苷从而推动动力蛋白,或要求更多的动力蛋白或更好的运动轨道。在研究中,一小部分狂犬病毒采取其他路线以更慢的速度沿着神经细胞运动。

让神经疾病“刹车”

研究成果反映出了狂犬病毒进入周围神经系统可能采用的主要机制。科学家称,病毒通常从肌肉侵入,快速运动到中枢神经系统。

基于前人研究,科学家称病毒在神经系统中的其他地方以相似的轨道运行:从动力蛋白到脊柱,在脊柱中沿着中间神经元运动到大脑,然后沿着动力神经细胞从脑后运动到周围神经系统。

随着对神经细胞运输工具的工作机制增加了解,科学家说有望研发出新的治疗手段。“如果我们了解了狂犬病是如何操纵神经系统的,我们就有可能控制病毒。”Perlson说,他一直在实验室中监视着聚焦神经信号和神经运输的研究。谈到狂犬病毒,科学家称干扰病毒的运动计划可以延长治疗时间窗口。

狂犬病毒疫苗只有在病毒到达中枢神经系统并开始引起症状之前是有效的,这个过程一般持续一到三个月。另一方面,破坏神经细胞的运输系统会导致神经退行性疾病,如老年痴呆症、帕金森病以及肌萎缩侧索硬化(ALS)。科学家称使神经系统的运输系统重新步入正轨有利于治疗或者很可能治愈这样的疾病。

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