寨卡病毒于1947年首次被分离于乌干达Zika森林的恒河猴,主要由伊蚊叮咬传播,感染后可引起寨卡热或寨卡病毒病。由于大多数ZIKV感染者无症状,而少数有症状者也仅为低热、皮疹等轻微症状,所以自发现以来未引起重视。直至2007年,ZIKV在太平洋西部岛国出现大规模流行,尤其是2015年进入美洲后,因其感染与胎儿小头畸形和成人的吉兰-巴雷综合征的发生密切相关,引起了广泛的关注。但随着研究的不断深入和临床数据的大量积累,研究者发现孕早期感染ZIKV后其子女出现小头畸形的几率在波利尼西亚仅为0.95%,而在巴西也只有0.8-13.2%,绝大多数感染者无明显症状。那么,ZIKV对于这群绝大多数近期看似乎无明显症状的、且处于生长发育关键时期的未成年人的远期影响如何?
为了阐明这个问题,研究团队以ZIKV感染BALB/c乳鼠为模型,利用qRT-PCR、CT及Morris水迷宫等方法分别检测ZIKV在动物体内的动态增殖过程,以及感染后小鼠骨骼发育和智力情况。结果发现,ZIKV感染后在小鼠血清和脑组织中可检测到ZIKV-RNA;感染后小鼠体重、体长、股骨长度和骨密度等指标均明显低于同期正常小鼠。Morris水迷宫实验证实小鼠的学习能力、空间记忆力明显低于正常小鼠,提示ZIKV感染导致小鼠生长发育迟缓和智力异常。进一步研究发现,感染组小鼠血清中与生长发育相关的多种激素,包括来自垂体的生长激素(GH)、促甲状腺素(TSH)以及来自甲状腺的甲状腺素(T3、T4)的水平均显著低于同期对照组动物,但有趣的是上述器官中未检测到ZIKV-RNA。进一步追溯到垂体和甲状腺的上游调控器官——下丘脑,利用多种研究技术及脑部CT,可见小鼠下丘脑区域有明显的炎症反应,下丘脑有较高水平的病毒复制,分泌促甲状腺激素释放激素(TRH)的细胞为ZIKV的易感细胞,提示ZIKV通过感染下丘脑的神经内分泌细胞,从而使下游的生长相关激素分泌不足,最终导致小鼠生长发育障碍和智力异常。研究团队在寨卡病毒感染早期给予生长激素(GH)治疗,在一定程度上纠正生长发育迟缓和智力发育异常,进一步提示ZIKV感染引起下丘脑-垂体-甲状腺轴的损害是小鼠生长发育障碍和智力异常的重要原因。
该研究揭示了ZIKV感染可致乳鼠不可逆转的生长发育迟缓和学习记忆能力下降及其可能的分子机制,提示需要对出生后ZIKV感染的婴幼儿和儿童进行长期的随访,以明确ZIKV感染对生长发育和智力发育的影响,为制定相应的健康保护政策提供依据。