ウイルスの神経システム侵入
ウイルスは進化の過程で神経系に侵入するための様々なメカニズムを開発してきた。このプロセスは神経侵入として知られ、ウイルスが中枢神経系（ZNS）に到達し、そこで生存することを可能にする。侵入経路は多岐にわたり、ニューロンの直接感染から血液脳関門の突破まで様々である。
ニューロン感染
ニューロンの感染は、ウイルスが神経系に到達するための中心的なメカニズムである。感染はシナプス伝達や軸索輸送など、ニューロンの自然な機能を利用して行われる。これにより、ウイルスは長期的な感染を確立することが可能になる。
シナプス伝達
小胞輸送
シナプス伝達では、小胞がニューロン間で神経伝達物質を輸送する。ウイルスはこのメカニズムを利用し、小胞に入り込んで他のニューロンへ移動する。これにより、通常は病原体に対する障壁となるシナプス間隙を超えることが可能になる。
神経伝達物質の放出
ウイルスは神経伝達物質放出を乗っ取り、神経系のコミュニケーションを妨害し、感染を拡大させる。この戦略により、ウイルスは体の通常の防御メカニズムを回避することができる。
受容体結合
ウイルスはニューロンの表面にある特定の受容体を利用し、細胞に結合して侵入する。これらの受容体は本来、神経伝達物質の結合のために存在するが、ウイルスはこれらの構造を模倣し、細胞へのアクセスを得る。
軸索輸送
軸索輸送はウイルスが神経系内を移動するための重要なメカニズムである。ニューロンの微小管を利用することで、ウイルスは神経系内を長距離移動することができる。
微小管の利用
微小管は細胞内の分子輸送に重要な細胞構造である。ウイルスはこれを利用し、ニューロンの細胞体から軸索を通じて移動する。これは末梢神経を感染させた後、中枢神経系に移動するウイルスには特に重要である。
キネシンの関与
キネシンは微小管に沿って移動し、ウイルスのような荷物を運ぶモータータンパク質である。これらのモータータンパク質は、細胞体から軸索末端への順行性輸送に重要である。ウイルスはキネシンに結合し、この輸送路を利用する。
ダイニンの役割
キネシンとは対照的に、ダイニンは軸索末端から細胞体への逆行性輸送を担当する。これらのモータータンパク質は、ウイルスがニューロンの核に戻り、そこで複製されるために重要である。
エンドサイトーシスのメカニズム
エンドサイトーシスはウイルスが細胞に侵入するためのもう一つの重要なメカニズムである。ウイルスはクラスリン依存性エンドサイトーシス、カベオラエの関与、リピッドラフトなどの様々なエンドサイトーシス経路を利用してニューロンに侵入する。
クラスリン依存性エンドサイトーシス
クラスリン依存性エンドサイトーシスは、細胞が膜から小胞を形成して分子を取り込むプロセスである。ウイルスはこのメカニズムを利用し、細胞表面の受容体に結合して細胞に侵入する。
カベオラエの関与
カベオラエは細胞膜のコレステロールが豊富な小さな陥凹であり、エンドサイトーシスに関与している。いくつかのウイルスはこれらの構造を利用して細胞に侵入する。これは特定の受容体に依存しない代替エンドサイトーシス経路を提供する。
リピッドラフト
リピッドラフトはコレステロールやスフィンゴ脂質が豊富な細胞膜のマイクロドメインである。これらの領域はシグナル伝達経路の組織化のプラットフォームとして機能し、ウイルスはこれを利用して細胞に侵入する。リピッドラフトはウイルスが特定の膜タンパク質に結合し、エンドサイトーシスを開始するための機会を提供する。
血液脳関門の突破
血液脳関門（BHS）は脳を潜在的に有害な物質から保護する選択透過性のあるバリアである。それにもかかわらず、ウイルスはこのバリアを突破して中枢神経系を感染させる方法を見つけ出した。これは、トランスサイトーシス、細胞間ルート、または白血球を介した輸送によって行われる。
トランスサイトーシスのプロセス
トランスサイトーシスは、分子が小胞に包まれて血液脳関門の内皮細胞を通過するプロセスである。ウイルスはこのメカニズムを利用し、小胞に入り込んで脳に到達する。
内皮細胞の取り込み
内皮細胞の取り込みはトランスサイトーシスの第一段階であり、ウイルスが内皮細胞によって取り込まれる。これは通常、ウイルスが内皮細胞の特定の受容体に結合することで起こる。
エキソサイトーシスによる放出
内皮細胞を通過した後、ウイルスはエキソサイトーシスによって脳に放出される。このプロセスにより、ウイルスは血液脳関門を突破し、バリアの完全性を損なうことなく中枢神経系を感染させることができる。
細胞間ルート
細胞間ルートは、ウイルスが血液脳関門の内皮細胞間を移動する経路を指す。この経路は、タイトジャンクション、接着結合、閉鎖帯の開口によって可能になる。
タイトジャンクション
タイトジャンクションは血液脳関門の内皮細胞を密着させるタンパク質複合体である。ウイルスはこれらの結合を不安定化し、細胞間ルートを利用して脳に侵入する。
接着結合
接着結合は細胞の接着に重要な役割を果たす。ウイルスはこれらの結合を変化させて細胞間の結束を緩め、細胞間透過性を高めることができる。
閉鎖帯
閉鎖帯は血液脳関門の透過性を調節する結合の一部である。ウイルスは閉鎖帯のタンパク質に影響を与え、細胞間ルートを開いて中枢神経系に侵入する。
白血球を介した輸送
ウイルスが血液脳関門を突破するために利用するもう一つのメカニズムは白血球を介した輸送である。これらの細胞はウイルスを取り込み、接着分子やインテグリンを使用して血液脳関門を通過する。
接着分子
接着分子は、白血球が血液脳関門の内皮細胞に結合する際に重要な役割を果たす。ウイルスはこれらの分子を利用し、白血球と共に脳に到達する。
インテグリンの役割
インテグリンは細胞表面と細胞内部との間のシグナル伝達を調節する膜貫通タンパク質である。ウイルスは白血球上のインテグリンを利用して血液脳関門を通過する。
トランスミグレーション
トランスミグレーションは、白血球が血液脳関門を越えるプロセスを指す。白血球に結合したウイルスはこのプロセスを利用し、中枢神経系に侵入して感染を確立する。
嗅覚経路
嗅覚経路はウイルスが神経系に侵入するためのもう一つの入口である。この経路は、嗅覚細胞と嗅球を介して鼻腔と脳が直接接続されていることを利用する。
嗅覚細胞の感染
嗅覚受容体
嗅覚細胞上の嗅覚受容体は、匂い分子に結合する特定のタンパク質である。ウイルスはこれらの受容体を利用し、嗅覚細胞に結合して侵入する。このメカニズムにより、嗅覚経路の最初の障壁を突破することができる。
シグナル伝達
嗅覚細胞におけるシグナル伝達は、化学信号が電気信号に変換されるプロセスである。ウイルスはこのプロセスを妨害し、神経系の伝達を乱し、嗅覚経路に沿って拡散を促進する。
ニューロンの接続
嗅覚細胞と嗅球内のニューロンの接続は、信号の伝達にとって重要である。ウイルスはこれらの接続を利用し、嗅上皮から中枢神経系に移動し、神経経路に沿って移動する。
嗅球構造
嗅球は嗅覚細胞からの信号を束ねて脳に送る球状の構造を含む。ウイルスはこれらの構造を感染