线粒体抗病毒信号蛋白在猪瘟病毒感染中的作用及病毒免疫逃逸机制的研究

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猪瘟(Classical swine fever,CSF)是由猪瘟病毒(Classical swine fever virus,CSFV)引起猪的一种急性烈性传染病,以高热、全身组织弥散性出血和免疫抑制为主要特征,给养猪业造成了巨大的经济损失。天然免疫应答作为机体抗病毒感染的第一道防线,发挥着重要的作用。CSFV在感染过程中能抑制宿主细胞的免疫应答,从而维持自身的持续性感染。因此,深入研究CSFV与天然免疫应答的相互作用,有助于进一步理解宿主抵抗CSFV的机制,以及CSFV逃逸宿主天然免疫应答的机理,为猪瘟的防控提供理论基础。线粒体抗病毒信号蛋白(Mitochondrial antiviral-signalling protein,MAVS)作为一种接头蛋白,在调节宿主天然免疫信号通路过程中发挥重要的作用。视黄酸诱导基因蛋白I(RNA helicases retinoic acid-inducible gene I,RIG-I)样受体(RLRs)识别入侵的病原体并将信号传递给MAVS,MAVS通过一系列信号传导,诱发细胞内抗感染天然免疫反应。本文以MAVS为切入点,研究MAVS介导的天然免疫应答在CSFV感染过程中的作用及CSFV抑制MAVS介导的天然免疫应答的机制,获得了以下结果:(1)MAVS对CSFV复制的影响。在猪肺泡巨噬细胞(Porcine alveolar macrophages,PAM)中,CSFV感染能增加MAVS蛋白的表达水平,但是紫外线灭活的CSFV不能增加MAVS蛋白的表达水平,说明MAVS蛋白表达的增加需要CSFV的复制。活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的抑制剂NAC能减少CSFV诱导的MAVS蛋白的表达,说明ROS参与CSFV感染诱导的MAVS蛋白的表达。此外,干扰MAVS促进CSFV的复制,而过表达MAVS则抑制CSFV的复制,提示MAVS具有抗病毒作用。进一步研究发现,过表达MAVS的细胞上清能够抑制CSFV的复制,且过表达MAVS能增加CSFV感染后β干扰素(Interferon-β,IFN-β)和白介素6(Interleukin-6,IL-6)的表达,而干扰MAVS则减少CSFV感染后IFN-β和IL-6的表达,说明MAVS通过诱导IFN-β和促炎性细胞因子IL-6来抑制CSFV的复制。(2)CSFV及其Npro蛋白对MAVS介导的天然免疫因子表达和细胞凋亡的抑制作用及机制。通过慢病感染和脂质体瞬时转染两种方法过表达MAVS,发现MAVS的过表达能增强干扰素调节因子3(Interferon regulatory factor 3,IRF3)和核转录因子κB(Nuclear transcription factor-κB,NF-κB)启动子的活性,同时能够增加肿瘤坏死因子受体相关因子(TNF receptor-associated factors,TRAFs)、Ⅰ型干扰素、Ⅲ型干扰素、促炎性细胞因子和干扰素刺激基因(Interferon stimulated genes,ISGs)的表达。此外,MAVS的过表达能通过caspase途径诱导细胞凋亡,阻碍细胞的正常增殖,说明MAVS能够诱导天然免疫效应分子的表达和细胞凋亡,有助于宿主抵抗CSFV的感染。然而,CSFV感染不仅能减少MAVS介导的IFN-β、肿瘤坏死因子α(Tumor necrosis factorα,TNF-α)和IL-6的表达,而且减少了MAVS诱导的细胞凋亡。通过分析CSFV各蛋白对MAVS介导的IFN-β表达的影响,发现CSFV Npro、NS3、NS4B能降低MAVS介导的IFN-β的mRNA水平。进一步研究表明,Npro也能抑制MAVS介导的TNF-α和IL-6的表达,同时抑制MAVS诱导的细胞凋亡。而且干扰IRF3会减少MAVS介导的IFN-β、TNF-α和IL-6的表达以及细胞凋亡,说明CSFV Npro可通过IRF3的降解来抑制MAVS介导的天然免疫因子表达和细胞凋亡。(3)CSFV NS4B蛋白抑制MAVS介导的IFN-β表达的机制。通过慢病毒感染的方式过表达CSFV NS4B,发现NS4B的过表达会导致IFN-β表达的降低。同时,在poly(I:C)的刺激下,NS4B也能抑制IFN-β的表达。进一步研究发现,NS4B同样抑制MAVS介导的IFN-β的表达,说明NS4B能够通过抑制MAVS信号通路从而减少下游IFN-β的表达。进一步分析NS4B是如何抑制MAVS通路的,发现NS4B不能影响MAVS蛋白的表达,而NS4B的C端结构域能与MAVS相互作用,并能抑制MAVS介导的IFN-β的表达,说明CSFV NS4B的C端结构域通过与MAVS相互作用,阻碍MAVS信号的传导,导致了下游Ⅰ型干扰素表达的减少。(4)MAVS在CSFV及其NS4A蛋白诱导IL-8表达中的作用。在猪血管内皮细胞中,CSFV感染导致IL-8表达的升高,但是紫外线灭活的CSFV不能增加IL-8的表达水平,说明IL-8表达的升高需要CSFV的复制。此外,干扰MAVS会减少CSFV感染后IL-8的表达,说明CSFV诱导IL-8的表达需要MAVS的参与。ROS水平的降低不仅能减少CSFV感染后IL-8的表达,而且减少MAVS诱导IL-8的表达,同时干扰MAVS会减少CSFV诱导的ROS产物,说明CSFV通过MAVS-ROS通路诱导IL-8的表达。进一步研究发现,CSFV NS4A定位于整个细胞,可通过增强MAVS信号通路诱导IL-8的表达,且NS4A的表达能促进CSFV的复制。综上所述,本研究发现MAVS在宿主抵抗CSFV感染中发挥重要作用;CSFV Npro可通过降解IRF3来抑制MAVS介导的天然免疫因子表达和细胞凋亡;CSFV NS4B的C端结构域通过与MAVS相互作用,阻碍Ⅰ型干扰素的表达;CSFV通过MAVS-ROS通路诱导IL-8的表达,CSFV NS4A通过增强MAVS信号通路诱导IL-8的表达。研究结果为阐明CSFV感染与天然免疫应答及其免疫抑制的现象与机理提供了新的科学资料。
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