《Brain, Behavior, and Immunity》：Intravenous SARS-CoV-2 Spike protein induces neuroinflammation and alpha-synuclein accumulation in brain regions relevant to Parkinson’s disease
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為探究新冠病毒（SARS-CoV-2）蛋白是否足以引發腦病理，研究人員以 C57/BL6 小鼠為模型，經鼻、靜脈、腦內注射刺突蛋白 S1 亞基（S1 蛋白），發現其以途徑和性別依賴方式誘導神經炎癥、α- 突觸核蛋白（aSyn）穩態改變等，為長新冠神經癥狀提供機制線索。
新冠疫情爆發以來，人們對新冠病毒（SARS-CoV-2）的關注不僅限于呼吸系統癥狀，其引發的神經系統后遺癥如疲勞、認知障礙、焦慮等逐漸成為研究熱點。臨床數據顯示，約 10-20% 的患者在病毒清除后仍存在長期神經癥狀（長新冠），但病毒直接侵襲大腦的情況僅在重癥病例中偶見，因此 “病毒蛋白是否通過其他途徑引發腦損傷” 成為關鍵科學問題。此前研究發現，新冠病毒刺突蛋白的 S1 亞基（S1 蛋白）可能在體外誘導神經炎癥并加速 α- 突觸核蛋白（aSyn，一種與帕金森病等神經退行性疾病密切相關的蛋白）聚集，但缺乏體內實驗證據，且不同暴露途徑和性別差異的影響尚不明確。
為填補這一空白，德國研究人員開展了相關研究，旨在明確 S1 蛋白單獨作用是否足以誘發腦病理，并探索其作用機制及性別差異。該研究成果發表在《Brain, Behavior, and Immunity》，為揭示長新冠神經癥狀的潛在機制提供了重要依據。
研究人員以 C57BL/6 小鼠為模型，通過三種不同途徑（鼻內、靜脈、腦內）注射 S1 蛋白，于注射后 14 天檢測多個腦區（包括邊緣系統、基底神經節和皮質區域）的 aSyn 免疫反應性、磷酸化 aSyn（pS129）、小膠質細胞和星形膠質細胞反應性、ACE2 / 神經纖毛蛋白 - 1（NRP1）受體表達以及小白蛋白陽性中間神經元數量，并在注射后 6 天分析血漿細胞因子譜。主要技術方法包括免疫組織化學染色、圖像采集與分析、Luminex 多因子檢測等，實驗設計嚴格遵循動物倫理規范，并通過統計模型分析性別、途徑和處理因素的交互作用。
5.1 小膠質細胞反應性的途徑依賴性
研究發現，不同注射途徑誘導的小膠質細胞（Iba1 + 細胞）反應存在顯著差異。鼻內注射主要引起頂葉聯合皮質和尾狀核小膠質細胞密度增加；靜脈注射導致尾狀核、海馬 CA1 區和黑質網狀部小膠質細胞增多，且在嗅球外叢狀層出現密度降低；腦內注射則在注射部位附近及同側尾狀核、海馬 CA3 區引發局部小膠質細胞活化，對側黑質致密區也有反應趨勢。這表明 S1 蛋白可通過不同途徑誘發區域特異性神經炎癥，其中靜脈注射的影響最廣泛且與帕金森病相關腦區（如黑質、尾狀核）密切關聯。
5.2 星形膠質細胞反應的性別差異
星形膠質細胞（GFAP+）反應呈現顯著性別依賴性。雌性小鼠在海馬、下丘腦和黑質等區域表現出廣泛的 GFAP 表達增加，而雄性小鼠主要在海馬和嗅球出現變化，且不同途徑的影響方向相反（如腦內注射減少 GFAP，靜脈注射增加）。這種差異可能與性別相關的免疫調控機制（如雌激素對 ACE2 表達的調節）有關，提示女性可能對 S1 蛋白誘導的神經炎癥更敏感。
5.3 外周細胞因子的性別和途徑效應
血漿細胞因子分析顯示，腦內注射顯著降低 IP-10（CXCL10）并增加 IL-10，靜脈注射則未引起顯著變化，但趨化因子如 Eotaxin（CCL11）和 MCP-3（CCL7）存在性別差異（雄性 Eotaxin 降低，雌性 MCP-3 升高）。這表明外周免疫與中樞神經炎癥存在交互作用，且性別可能通過調節外周免疫信號影響腦內病理。
5.4 α- 突觸核蛋白的途徑和性別依賴性變化
鼻內注射后，雌性小鼠多個腦區 aSyn 免疫反應性升高，雄性則降低，但嗅球外叢狀層在兩性中均升高；靜脈注射導致杏仁核基底外側部 aSyn 增加；腦內注射反而使多個腦區 aSyn 減少。磷酸化 pS129 在雄性腦內注射組顯著增加，提示盡管總蛋白減少，病理修飾可能增強。這種雙向變化可能與不同途徑下 S1 蛋白的腦內劑量及清除機制差異有關，例如腦內高劑量可能觸發自噬等清除途徑。
5.5 受體表達與抑制性神經元改變
ACE2 和 NRP1 受體表達呈現途徑和性別依賴模式。腦內注射使雄性小鼠尾狀核、杏仁核的 ACE2 和 NRP1 升高，而鼻內注射使雌性嗅球 NRP1 降低。小白蛋白陽性中間神經元在海馬的反應存在性別對立（雄性增加、雌性減少），可能影響抑制性神經環路功能，與認知和情緒癥狀相關。
5.6 與帕金森病相關腦區的關聯
靜脈注射 S1 蛋白后，黑質、尾狀核等帕金森病相關區域出現顯著的小膠質細胞活化和 aSyn 積累，且磷酸化 pS129 增加，提示 S1 蛋白可能通過誘導神經炎癥和 aSyn 病理，促進類似帕金森病的神經退行性過程。這為新冠感染與帕金森病風險增加的臨床觀察提供了實驗支持。
結論與意義
本研究證實，S1 蛋白無需病毒共存即可獨立誘導神經炎癥、aSyn 穩態失衡和抑制性環路破壞，其效應具有途徑特異性（靜脈注射最接近長新冠的廣泛影響）和性別差異。研究結果解釋了長新冠患者在病毒清除后仍存在神經癥狀的可能機制，即組織中滯留的 S1 蛋白持續觸發炎癥和蛋白病理。此外，研究首次在體內模型中揭示 S1 蛋白對帕金森病相關腦區的損傷潛力，為探索新冠神經后遺癥的治療靶點（如 TLR4 炎癥通路、aSyn 聚集抑制劑）及性別特異性干預策略提供了方向。未來研究可進一步追蹤 S1 蛋白的長期效應及與其他病毒蛋白（如 N 蛋白）的協同作用，為開發針對長新冠和神經退行性疾病的預防性療法奠定基礎。
