观点
病毒感染重连神经回路：迈向认知病毒学
亮点
- 病毒触发或颠覆的脑机制可能导致认知障碍，我们将这一综合概念称为"认知病毒学"。
- 病毒重连大脑回路并扰乱神经电生理学。
- 病毒性神经感染可以改变突触组成并重塑突触特性、可塑性和功能。
- 神经免疫反应既控制病原体清除又控制突触稳态，这种矛盾的平衡可能导致认知功能障碍。
摘要
病毒感染会导致各种神经认知障碍。然而，导致急性和慢性认知缺陷的分子机制仍知之甚少。在这篇观点文章中，我们回顾了来自动物和人类模型的病毒与突触之间密切相互作用的现有知识，包括病毒感染如何重构突触、破坏突触传递和神经调节、干扰突触可塑性，以及突触如何促进病毒扩散。我们进一步讨论了神经免疫反应如何既能促进宿主防御，又能造成导致认知缺陷的神经系统病理损伤。新兴的认知病毒学领域旨在开展更广泛的跨学科研究，以了解病毒感染导致认知功能障碍的分子机制。
病毒调控我们的思维
病毒感染可能损害认知能力。例如，病毒性脑炎因其危及生命的发病率而被广泛研究，可能导致急性和慢性认知症状。同样，许多病毒被认为参与了神经退行性疾病的发病机制，这些疾病通常以进行性认知衰退为特征。证据还表明，轻度认知障碍可能由病毒感染引起。
认知病毒学的临床见解
认知病毒学源于观察到各种病毒会损害人类认知能力，并可能导致不同程度严重性的多效性症状。SARS-CoV-2提供了一个适时的例子，说明病毒感染如何引发认知缺陷，包括精神病和情绪障碍，这些症状可能在急性期后长期持续。由节肢动物传播的新兴或再出现的病毒（称为虫媒病毒）对全球大脑健康构成威胁，因为它们经常影响神经功能。
病毒感染重连大脑功能连接
神经认知障碍与调控认知功能的特定大脑区域活动改变相关。大脑中的神经元通信，无论是局部回路还是远距离连接，都支持高度复杂认知任务的执行。即使是小范围和局部的扰动也可能对功能连接产生重大影响。在包括人类在内的各种物种中进行的研究已记录了大脑回路和功能连接的变化。
病毒感染破坏突触传递和神经调节
在突触局部释放的神经递质介导快速通信，而神经调节剂则通过较慢、持久的效果调节整体活动。两者对神经通信都至关重要，并受病毒感染调节。黄病毒，如日本脑炎病毒（JEV）、寨卡病毒（ZIKV）和西尼罗河病毒（WNV），可以增强谷氨酸释放并抑制再摄取，这可能导致中枢神经系统主要兴奋性神经递质谷氨酸的毒性水平释放。
病毒感染干扰突触可塑性
突触病理在认知障碍中起直接作用，脑脊液中突触蛋白浓度的变化可作为认知衰退的标志物。功能研究表明病毒如何干扰神经元突触，并提供了与这些感染相关的认知障碍的机制见解。
突触蛋白解锁病毒进入
许多病毒与突触蛋白密切相互作用。至少有三种不同的突触蛋白可以介导狂犬病毒的神经元进入：神经元细胞粘附分子1（NCAM1）、p75神经营养因子受体（p75NTR）和烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）。HSV-1在病毒糖蛋白D与突触前蛋白nectin 1相互作用后进入神经元。这种相互作用诱导nectin 1二聚化并消除了其细胞间粘附特性。
在认知病毒学中，神经免疫反应是一把双刃剑
病毒神经感染后的神经免疫反应对于消除入侵病原体是必要的，但也可能引起损伤，如过度的神经炎症和突触损失。例如，在小鼠中，WNV促进促炎性星形细胞表型，导致IL-1分泌增加，这反过来促进抗病毒免疫力但也限制突触修复和行为恢复。因此，免疫反应可能对突触功能产生双重影响。
结论与未来展望
认知病毒学是一个概念框架，旨在探索病毒触发或颠覆导致神经认知变化的机制。临床医学和实验模型表明，病毒可以以与突触和细胞水平分子变化相关的方式重连大脑功能连接。我们对嗜神经病毒靶向的确切大脑区域以及其影响程度仍存在重要知识缺口。
致谢
我们感谢Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (CBS2)博士学院（资助J.B.）和人类前沿科学计划（HFSP；资助号RGP012/2024-101给R.G.）对我们认知病毒学研究的财政支持。我们感谢Life Science Editors的Jenna Sternberg提供的编辑协助。
利益声明
作者声明无利益冲突。
生成式AI和AI辅助技术在写作过程中的声明
在准备本作品期间，作者使用Perplexity.ai检查语法并寻找同义词。使用此工具后，作者根据需要审阅并编辑了内容，并对本出版物的内容负全部责任。
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