该研究于2018年发表在学术期刊《Emerging Microbes & Infections》(Volume 7, Article number: 89)上。论文的通讯作者是Tatjana Avšič-Županc,她来自斯洛文尼亚卢布尔雅那大学医学院微生物学与免疫学研究所。第一作者及共同贡献作者包括Emil Pal(穆尔斯卡索博塔总医院传染病科)、Misa Korva(卢布尔雅那大学医学院微生物学与免疫学研究所)等。合作者来自多个斯洛文尼亚的研究与医疗机构,包括卢布尔雅那大学医学中心传染病科以及卢布尔雅那大学生物统计学与医学信息学研究所。
这项研究的学术领域属于病毒学与临床免疫学,特别是针对由汉坦病毒引起的肾综合征出血热的发病机制研究。肾综合征出血热(HFRS)是一种以血管内皮功能障碍和暂时性毛细血管渗漏为特征的疾病,尽管毛细血管内皮没有明显的细胞病理学变化。这种血管渗漏可能是一个受病毒特性、病毒载量和宿主因素影响的多因素过程。其中,血管内皮生长因子及其信号通路在调节血管通透性、血管生成和内皮细胞存活中起着核心作用,但它们在HFRS具体病程中的作用,尤其是在不同病毒型别感染中的动力学变化和临床意义,尚未完全阐明。因此,该研究的背景是基于对汉坦病毒致病机制中内皮细胞反应更深入理解的需求,特别是VEGF(血管内皮生长因子)及其可溶性受体sVEGFR-2在局部和系统水平上的动态变化与疾病严重程度的关系。研究的明确目标是描述感染普马拉病毒(PUUV)或多布拉伐病毒(DOBV)的HFRS患者血浆和尿液中VEGF和sVEGFR-2的动力学特征,并评估这些生物标志物与病毒载量、临床参数及疾病严重程度的关系,以探索其作为预测疾病进展的生物标志物的潜力。
研究的详细工作流程包含多个严谨的步骤。首先,研究对象的选择与特征化:研究纳入了73名住院的HFRS患者(58名男性,15名女性),其中58人感染PUUV,15人感染DOBV。所有患者均通过临床诊断(发热、急性肾损伤、血小板减少症中至少两项)和血清学(间接免疫荧光法IFA和酶联免疫吸附法IgM/IgG检测)以及分子生物学(一步法定量逆转录聚合酶链反应qRT-PCR)确认急性感染。患者出院后,根据详细的病历记录,使用预先定义的严重程度标准(如血小板计数<50×10⁹/L且需要透析,或血小板计数<50×10⁹/L并伴有出血、少尿/无尿、尿素/肌酐水平≥4倍正常上限等多项指标)将患者分为严重疾病组和轻度疾病组。此外,研究还设立了一个由51名健康成人组成的对照组,用于比较基线生物标志物水平。其次,样本的系列采集与处理:为了研究动力学,研究分析了599份系列EDTA抗凝血样本和182份系列尿液样本。这些样本通常在早晨采集,离心后分离血浆、血细胞和尿液,分装并储存在-80°C直至检测。这种每日连续取样策略对于捕捉生物标志物在疾病过程中的动态变化至关重要。第三,实验室检测与数据分析:研究涉及多项实验室检测。病毒基因分型和病毒载量测定均使用针对斯洛文尼亚DOBV和PUUV基因谱系设计的特异性多重实时RT-PCR方法。VEGF水平的测量采用Milliplex MAP人类细胞因子/趋化因子磁性微球面板在MAGPIX仪器上进行。sVEGFR-2的测量则使用Quantikine® ELISA试剂盒。在数据分析方面,研究主要使用R语言环境进行统计分析。采用了局部加权回归散点平滑法来可视化数据的时间趋势。使用混合效应回归模型来评估VEGF/sVEGFR-2水平与临床/实验室参数(如利尿量、血小板计数、肌酐、C反应蛋白等)之间的关联,并比较不同病毒或疾病严重程度组间的差异。对于初始样本(发病第一周内获取)与对照组的比较,则使用了Mann-Whitney U检验。值得注意的是,研究特别比较了同一患者同一天采集的血浆和血清中VEGF水平的差异,并发现血清中VEGF水平显著高于血浆,这强调了在分析循环VEGF时样本类型选择的重要性,因为血清中的VEGF可能部分来源于血小板释放。
研究的主要结果揭示了VEGF和sVEGFR-2在HFRS病程中复杂而动态的变化模式。关于初始样本的分析发现,与健康对照组相比,HFRS患者发病第一周内的初始血浆样本中VEGF水平显著更高,而sVEGFR-2水平则显著更低。在尿液样本中,HFRS患者的VEGF和sVEGFR-2水平均高于对照组,但仅sVEGFR-2的差异具有统计学显著性。重要的是,初始血浆中的VEGF水平在不同汉坦病毒种类(DOBV vs PUUV)或疾病严重程度之间均未发现显著差异,这与之前一些针对汉滩病毒或DOBV的研究结论有所不同。sVEGFR-2在血浆中的初始水平则在PUUV感染的严重患者中显示出比对照组更低的趋势。动力学分析提供了更深入的见解。血浆VEGF的动态变化显示,HFRS患者的水平仅在疾病第10至15天之间显著高于对照组。进一步分析发现,DOBV感染者在疾病早期(直至第12天)血浆VEGF水平较高,而PUUV感染者的血浆VEGF峰值出现在约第15天,即患者通常进入恢复期时。对配对血浆和尿液样本的比较是本研究的一个关键发现。结果显示,尿液中的VEGF水平远高于同期血浆水平,尤其在DOBV感染者中,尿液VEGF在整个住院期间都显著升高;而在PUUV感染者中,尿液VEGF在发病最初几天达到峰值。这强烈提示VEGF主要在肾脏局部产生和分泌。对于sVEGFR-2,血浆水平在疾病初期(至第12天)持续低于对照组。相反,尿液中的sVEGFR-2水平在发病最初几天显著高于对照组。在配对样本中,HFRS患者的血浆sVEGFR-2水平较低,而尿液水平较高。关联性分析揭示了这些生物标志物与临床参数的有意义联系。血浆VEGF和sVEGFR-2水平均与血小板计数和每日利尿量呈显著正线性相关。而尿液中的VEGF和sVEGFR-2水平则与血小板计数和利尿量呈显著负线性相关。此外,血浆sVEGFR-2水平与病毒载量呈负相关。一个特别值得注意的发现是,伴有出血表现的患者,其血浆和尿液VEGF水平以及尿液sVEGFR-2水平都非常高。这些结果相互关联,构建了一个可能的病理生理图景:疾病早期,病毒血症导致血浆sVEGFR-2水平下降,这可能削弱了其“海绵”般结合并灭活VEGF的能力,从而使得局部(尤其是肾脏)产生的高水平VEGF得以更有效地作用于内皮细胞,增加血管通透性,这与疾病早期的渗漏阶段相符。同时,肾脏局部的高VEGF和高sVEGFR-2(可能是VEGF/sVEGFR-2复合物的清除形式)分泌,与肾功能损伤指标(如肌酐升高、肾小球滤过率降低)和利尿量减少相关。随着疾病进入恢复期(多尿期),血浆VEGF和sVEGFR-2水平上升,并与血小板计数恢复、利尿量增加正相关,提示它们可能参与了血管内皮的修复和重塑过程。
基于上述结果,研究得出的结论是,VEGF在汉坦病毒发病机制中扮演着一种“微调”角色。它在疾病初期通过血液中受体水平的降低,参与了微血管通透性的增加;而在疾病后期,则可能参与了血管内皮的修复和重塑。研究最重要的结论之一是,由于VEGF在释放部位附近(0.5毫米内)发挥作用,因此测量其在尿液中的局部分泌(包括VEGF和sVEGFR-2)可能是识别那些会进展为严重疾病的HFRS患者的有用生物标志物,尽管这需要进一步研究加以验证。该研究的科学价值在于首次系统地描述了PUUV和DOBV感染HFRS患者血浆和尿液中VEGF/sVEGFR-2的每日分泌动力学,揭示了其在不同体液 compartments(循环系统 vs. 尿液)中截然不同的变化模式及与临床参数的关联,强调了局部(肾脏)微环境在疾病病理中的重要性。应用价值在于为HFRS的临床监测和严重程度评估提供了潜在的、新的实验室指标,特别是尿液sVEGFR-2,可能有助于早期识别高危患者。研究还提出了对VEGF双重作用(既参与渗漏又参与修复)的更全面理解框架。
本研究的亮点颇多。首先,在研究对象和方法上具有特殊性:研究聚焦于欧洲两种主要的致病性汉坦病毒(PUUV和DOBV),并对这两种病毒感染的病例进行了比较分析;采用了每日连续取样这一密集且纵向的设计,能够精细描绘生物标志物的时间动态变化。其次,研究发现具有重要新颖性:研究首次同时系统监测了HFRS患者血浆和尿液中的VEGF及其可溶性受体sVEGFR-2,并揭示了尿液水平显著高于血浆水平的现象,明确了肾脏是VEGF和sVEGFR-2局部产生和/或清除的关键场所;研究明确指出了血浆VEGF水平与疾病严重程度(在本研究队列中)无显著关联,但尿液sVEGFR-2与严重出血表现相关,这挑战了先前部分研究仅关注血清VEGF的结论,并提出了更具部位特异性的生物标志物;研究通过关联分析,将血浆VEGF/sVEGFR-2与血小板计数、利尿量的正相关,以及尿液水平与这两者的负相关联起来,为解释这些分子在疾病不同阶段(渗漏期与恢复期)的可能功能提供了数据支持。最后,研究还包含其他有价值的内容,例如明确指出了在测量循环VEGF时,血浆样本比血清样本更能准确反映游离的VEGF水平,因为血清VEGF在凝血过程中会从血小板释放,这一方法学上的比较对于该领域后续研究的样本选择具有重要指导意义。