寨卡病毒（ZIKV）孕期感染可導(dǎo)致新生兒出現(xiàn)一系列神經(jīng)發(fā)育問題，統(tǒng)稱為先天性寨卡綜合征（CZS）。不同地區(qū)疫情中 CZS 的嚴(yán)重程度存在差異，特別是 2015 年巴西東北部出現(xiàn)了極高比例的嚴(yán)重小頭畸形，這使得病毒株本身的特性成為研究焦點(diǎn)。華盛頓大學(xué) Noguchi 及其團(tuán)隊(duì)（The Journal of Neuroscience, 2020）著手研究這一問題，他們選用了一個(gè)發(fā)育期小鼠模型，直接比較了兩種 ZIKV 臨床分離株——分別來自 2013 年法屬波利尼西亞（FP/2013）和 2015 年巴西東北部（Paraiba/2015）疫情——在誘導(dǎo)神經(jīng)病理學(xué)改變方面的差異。研究的核心在于通過詳細(xì)的組織學(xué)檢查，弄清損傷的類型、程度、時(shí)空發(fā)展規(guī)律，并將這些病理學(xué)發(fā)現(xiàn)與 CZS 的臨床表現(xiàn)聯(lián)系起來。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，精確的組織樣本制備是基礎(chǔ)。研究需要獲取結(jié)構(gòu)完整、細(xì)胞形態(tài)清晰、厚度均一的腦組織切片，這些切片需能滿足后續(xù)多種組織學(xué)技術(shù)的要求，包括用于顯示細(xì)胞變性的銀染、檢測(cè)細(xì)胞凋亡的免疫組織化學(xué)（IHC）以及定位病毒的原位雜交（ISH）。同時(shí)，切片需按標(biāo)準(zhǔn)解剖平面制作，以利于區(qū)域性比較和定量分析。在這項(xiàng)研究中，DSK Microslicer DTK-1000N 振動(dòng)切片機(jī)被用于執(zhí)行這一關(guān)鍵步驟。研究人員利用該儀器將經(jīng)過灌流固定的新生小鼠大腦或小腦切割成 75 微米厚的游離漂浮切片，其中大腦按冠狀面切割，小腦則按矢狀面切割。
這些使用 DTK-1000N 制備的切片，為后續(xù)揭示病毒株差異性影響提供了必要的材料。
圖 1 : 該圖展示了 DTK-1000N 制備的大腦切片成功用于 ZIKV RNA 原位雜交分析。圖中可見清晰的組織輪廓和病毒 RNA（紅色信號(hào)）在特定腦區(qū)的分布，表明切片質(zhì)量滿足了分子定位技術(shù)的要求，有助于將病毒存在的位置與觀察到的病理變化聯(lián)系起來。
對(duì)這些切片進(jìn)行一系列組織學(xué)分析后，兩種病毒株截然不同的致病特性逐漸清晰。
圖 2: 通過比較 DTK-1000N 切割的相鄰皮層切片的不同染色結(jié)果，研究人員得以區(qū)分損傷機(jī)制?；罨?Caspase-3 (AC3) 免疫組化（圖A）結(jié)果顯示，細(xì)胞凋亡是 Paraiba/2015 株感染后的主要細(xì)胞死亡方式，而在 FP/2013 株感染早期則相對(duì)較少。結(jié)合能顯示更廣泛細(xì)胞變性的銀染結(jié)果（圖B），研究推斷 FP/2013 株感染早期可能涉及顯著的非凋亡性損傷，如興奮性毒性。DTK-1000N 制備的切片良好地保存了細(xì)胞形態(tài)細(xì)節(jié)，使得這種基于形態(tài)學(xué)的病理機(jī)制區(qū)分成為可能。
通過對(duì)感染后不同時(shí)間點(diǎn)利用 DTK-1000N 制備的系列切片進(jìn)行系統(tǒng)性研究，研究人員得以描繪出兩種病毒株完整的病理發(fā)展軌跡。結(jié)果顯示，F(xiàn)P/2013 株引起的神經(jīng)損傷相對(duì)短暫，而 Paraiba/2015 株則引發(fā)了持續(xù)時(shí)間更長（至少到感染后30天）、程度更嚴(yán)重的、以細(xì)胞凋亡為主的神經(jīng)元死亡。這種持續(xù)且廣泛的細(xì)胞損失最終導(dǎo)致了嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性后果：研究人員對(duì) DTK-1000N 制備的切片進(jìn)行 Nissl 染色并進(jìn)行定量形態(tài)學(xué)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)感染 Paraiba/2015 株的小鼠腦重量顯著減輕，大腦皮層、海馬體和小腦等區(qū)域出現(xiàn)明顯萎縮。這種病理改變?cè)谛螒B(tài)上與人類 CZS 中觀察到的嚴(yán)重小頭畸形或小腦發(fā)育不全非常相似。研究還確認(rèn)了受損的腦區(qū)（如視覺通路、皮質(zhì)脊髓束、小腦）與人類 CZS 常見的功能缺陷區(qū)域相對(duì)應(yīng)。
基于這些通過分析 DTK-1000N 制備切片獲得的組織學(xué)證據(jù)，Noguchi 等人的研究最終明確指出，ZIKV 的病毒株本身是決定其神經(jīng)病理學(xué)特征和嚴(yán)重程度的一個(gè)關(guān)鍵因素。特別是 Paraiba/2015 株所具有的誘導(dǎo)大規(guī)模、持續(xù)性細(xì)胞凋亡的能力，被認(rèn)為是解釋巴西東北部疫情中出現(xiàn)高比例嚴(yán)重小頭畸形的關(guān)鍵生物學(xué)基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究不僅闡明了病毒株的差異性影響，也驗(yàn)證了他們所用的小鼠模型能夠有效模擬 CZS 的關(guān)鍵病理特征。
參考文獻(xiàn)：
Noguchi, K. K., et al. (2020). Zika Virus Infection in the Developing Mouse Produces Dramatically Different Neuropathology Dependent on Viral Strain. The Journal of Neuroscience, 40(5), 1145-1161.
