RIG-1信号通路在乙脑病毒诱导细胞凋亡中的机制研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangjunfeng_1988
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乙型脑炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)会对人和动物的中枢神经系统造成损伤,还会引起猪的生殖系统疾病。JEV穿过血脑屏障导致以神经元损伤为特征的病毒性脑炎(Japanese encephalitis,JE),给公共卫生安全带来严重的威胁。细胞凋亡是指由一系列基因激活和调控的一种主动的细胞死亡形式,对机体的发育以及维持机体的平衡起着至关重要的作用。细胞凋亡参与了JEV引起的神经元损伤,因此,探究JEV诱导细胞凋亡的机制,对缓解脑组织损伤具有重要意义。本研究利用RNA-Seq技术查找JEV感染小鼠脑组织在转录水平基因表达的差异,筛选与细胞凋亡相关的差异表达基因及信号通路,从细胞水平分析筛选出来的信号通路对小鼠小胶质细胞凋亡的调节作用,探究机体内信号通路对细胞凋亡的调节机制,为阐明JEV引起脑损伤的分子机制提供理论依据。主要研究结果:1.JEV感染脑组织的转录组差异分析本研究以10~5 PFU的JEV P3株感染6周龄BALB/C雌鼠,利用HE染色观察脑组织的病理学变化,结果显示,脑组织出现显著的炎性反应:胶质细胞增生,大脑神经元变性坏死及大量炎性细胞聚集在血管周围。通过免疫组织化学染色技术观察到大部分神经元细胞JEV抗原阳性。利用QPCR发现JEV感染组Bax m RNA表达高于对照组,Bcl-2 m RNA表达低于对照组。转录组分析共筛选到2468个差异表达基因,大多与信号转导、免疫反应相关。通过GO功能富集分析,这些基因参与病毒感染、先天免疫和宿主防御反应等有关的生物过程。通过KEGG富集分析,富集的通路直接或间接与抗病毒反应有关,显著富集通路有JAK-STAT信号通路、Toll-like受体信号通路、NF-κB信号通路、TNF信号通路和细胞因子-细胞因子受体相互作用。选取8个差异基因,采用QPCR进行验证,证实与转录组分析结果一致。表明JEV感染后,会引起先天免疫反应和炎症反应的激活。2.JEV感染对小胶质细胞凋亡相关蛋白的影响利用KEGG富集分析,发现在体内有11种凋亡相关的信号通路响应了JEV感染,包括内质网中的蛋白质加工,NF-κB、JAK/STAT、趋化因子、RIG-1、中PI3K-Akt、P53、MAPK、Foxo、Ras和c AMP信号通路。光镜下JEV感染BV2细胞能引起明显的细胞病变。利用间接免疫荧光发现JEV感染可增加小胶质细胞的活化水平。通过Hoechst 33342染色显示JEV感染的细胞中可以发现细胞核固缩、染色变深的现象。用Western blot技术发现JEV感染组Bcl-2蛋白表达减少、Bax蛋白表达增加,同时JEV增加了细胞色素c的释放,上调凋亡相关蛋白cleaved caspase-3、cleaved caspase-9。以上结果表明:在感染晚期,JEV能够引起BV2细胞中线粒体依赖性凋亡反应的发生。3.干扰RIG-1表达对JEV复制及小胶质细胞凋亡的影响利用QPCR和Western blot技术发现JEV感染BV2细胞,RIG-1、MAVS、IKK?、p-TBK1、p-NF-κB(p-p65)和p-IRF3的蛋白表达水平在24 h和36 h升高随后逐渐降低;病毒蛋白在24 h和36 h表达不明显,在48 h和60 h水平升高;p-Akt、p-m TOR的表达在24 h先升高随后降低;p62蛋白表达水平逐渐升高;在感染后期MDM2蛋白表达水平降低以及p53蛋白水平升高。表明JEV会导致RIG-I信号通路和p53信号通路的激活,在感染早期会引起Akt/m TOR通路的激活。通过RNA干扰方法,干扰BV2细胞内RIG-1蛋白的表达,发现促凋亡蛋白Bax、cleaved caspase-9表达减少,cleaved caspase-3表达显著减少(P<0.05)、抗凋亡蛋白Bcl-2表达显著增多(P<0.05),并且病毒蛋白表达显著减少(P<0.05)。表明干扰RIG-1表达可以抑制病毒复制并且通过缓解线粒体功能紊乱来保证细胞的存活。根据研究结果得出以下结论:1.JEV感染使得小鼠出现典型的神经症状,与细胞凋亡并且引起神经元变性坏死密切相关。2.JEV在感染早期激活小鼠小胶质细胞中Akt/m TOR通路,触发生存信号。3.RIG-1信号通路通过线粒体依赖途径参与JEV诱导的细胞凋亡过程,干扰RIG-1表达导致JEV的复制减少。
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