揭秘埃博拉病毒在人体皮肤中的传播路径与感染机制

原创

来源：曹璐璐

2025-01-24 09:33:55

42次浏览

核心提示：研究者开发了一种人体皮肤外植体模型，用于模拟埃博拉病毒感染人体皮肤的过程。此外，还利用纯化的人类成纤维细胞和角质形成细胞进行体外实验，探究这些细胞对埃博拉病毒的感染能力及病毒进入所需的宿主受体。

引言

埃博拉病毒（EBOV）是一种致命的病原体，曾在非洲地区引发多次大规模疫情，给全球公共卫生安全带来巨大威胁。其感染途径多样，其中皮肤接触被认为是潜在的重要传播方式之一。然而，关于埃博拉病毒如何在人体皮肤中传播、感染哪些皮肤细胞类型等问题，科学界一直缺乏深入研究和明确答案。近期，一项突破性研究利用人体皮肤外植体模型，详细揭示了埃博拉病毒在皮肤中的感染过程和动态传播路径，为理解其传播机制、开发防控策略提供了重要依据。

研究背景

埃博拉病毒属于丝状病毒科，是一种包膜、负义单链RNA病毒。自2013至2016年西非埃博拉疫情爆发以来，全球对埃博拉病毒的研究愈发重视。该病毒引发的疾病特征为出血热、胃肠道症状及多器官功能障碍综合征，皮肤表现如斑丘疹和瘀点也常见于感染患者。尽管已有研究表明埃博拉病毒可通过直接接触感染个体或其体液传播，且黏膜传播是重要途径，但关于病毒如何到达皮肤表面、哪些皮肤细胞支持其感染等关键问题仍不明确。此外，缺乏可靠、可复现的模型来研究埃博拉病毒皮肤感染，限制了对皮肤在病毒载量和传播中作用的深入理解。

研究方法

研究者开发了一种人体皮肤外植体模型，用于模拟埃博拉病毒感染人体皮肤的过程。具体方法是将健康成人皮肤的全层活检样本倒置放置在培养皿的Transwell插件上，使真皮侧与培养基接触，表皮侧暴露在空气中，形成气液界面。通过在基底培养基中接种埃博拉病毒，监测病毒在皮肤外植体中的感染情况，最长可观察17天。此外，研究者还利用纯化的人类成纤维细胞和角质形成细胞进行体外实验，探究这些细胞对埃博拉病毒的感染能力及病毒进入所需的宿主受体。

实验结果

埃博拉病毒在皮肤外植体中的感染情况

实验结果显示，埃博拉病毒在皮肤外植体中的感染呈时间依赖性和剂量依赖性增加。在感染早期，病毒抗原主要局限于少数散在的真皮细胞中，但到了感染第7至8天，VP40+细胞簇明显增多，且这些感染灶在实验过程中不断扩大。感染后期，通过免疫荧光染色观察到，病毒在真皮和表皮均有强烈感染。此外，研究还发现，感染病毒可在表皮的顶端表面被检测到，表明病毒能在外植体中传播，并通过皮肤到达表皮表面。

支持埃博拉病毒感染的皮肤细胞类型

在真皮中，表达HLA-DR、IBA1、CD31和CD140ab的细胞与病毒抗原共定位，表明髓样细胞、内皮细胞和成纤维细胞等支持埃博拉病毒感染。其中，IBA1⁺巨噬细胞和CD31⁺内皮细胞的感染尤为显著。在表皮中，CK5⁺角质形成细胞频繁与病毒抗原共定位，且感染的角质形成细胞多见于基底层，伴随表皮层分离现象。此外，研究还发现，感染细胞的增殖状态与病毒易感性无明显关联，表明病毒可感染处于活跃增殖和静止状态的皮肤细胞。

病毒传播路径与感染机制

研究利用低生物安全级别的模型病毒rVSV/EBOV GP进一步探究病毒在皮肤中的传播路径。结果显示，病毒可从基底培养基通过真皮传播至表皮的更顶端区域，并在表皮中产生感染病毒。通过分离表皮和真皮层检测病毒滴度，发现表皮层的病毒滴度在感染早期即高于真皮层，且表皮层的病毒复制更为活跃。此外，研究还发现，感染病毒可在表皮的顶端表面被检测到，表明病毒能通过皮肤外植体传播至表皮表面，为理解埃博拉病毒的传播机制提供了重要线索。

抗病毒治疗的模型应用

该研究还展示了人体皮肤外植体模型在抗病毒研究中的应用价值。研究者测试了几种已知的埃博拉病毒抑制剂，包括半胱氨酸蛋白酶抑制剂E64、内质网Ca²⁺通道阻断剂四氢异喹啉和促炎细胞因子干扰素-γ，发现这些抑制剂能有效阻断rVSV/EBOV GP和埃博拉病毒在皮肤外植体中的感染，且对皮肤外植体的活性无显著影响。这表明皮肤外植体模型可作为评估抗病毒药物效果的有力工具，为抗病毒药物的研发和筛选提供了一个经济、高效的中间模型系统。

关键结论

本研究通过人体皮肤外植体模型，揭示了埃博拉病毒在人体皮肤中的感染过程和传播路径。研究发现，埃博拉病毒可感染皮肤中的多种细胞类型，包括髓样细胞、内皮细胞、成纤维细胞和角质形成细胞等，并通过皮肤传播至表皮表面。此外，该研究还证实了皮肤外植体模型在抗病毒研究中的应用潜力，为开发针对埃博拉病毒的防控策略提供了新的思路和方法。

研究意义与未来展望

该研究不仅增进了我们对埃博拉病毒传播机制的理解，还为开发新型抗病毒药物和疫苗提供了重要的实验依据。通过深入研究病毒在皮肤中的感染过程和宿主细胞的相互作用，有助于发现新的抗病毒靶点，进而设计出更有效的干预措施。此外，皮肤外植体模型的建立为抗病毒药物的筛选和评估提供了一个经济、高效的平台，有助于加速抗病毒药物的研发进程。未来，研究者可进一步探索病毒在不同宿主细胞中的感染机制、病毒与宿主免疫系统的相互作用，以及开发基于皮肤外植体模型的高通量药物筛选系统，为应对埃博拉病毒及其他新兴病毒的挑战提供更有力的科技支撑。