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日本乙型脑炎(Japanese encephalitis,JE)是由日本乙型脑炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)引起的一种人畜共患病。临床症状主要为发热、头痛、呕吐、昏迷、抽搐和运动障碍等神经系统症状,病死率高达30%。目前,乙型脑炎尚无特效治疗药物。氧化应激是体内ROS产生过多,氧化和抗氧化系统失衡,进而引起细胞损伤的反应。核因子E2相关因子2(Nuclear factor erythroid-2 related factor 2,Nrf2)作为体内主要的抗氧化元件在氧化反应中起重要作用,但该因子在JEV致病过程中的作用机制还不清楚。本研究通过体外和体内试验,用Nrf2激动剂TBHQ干预JEV感染的N2a细胞和BALB/c小鼠,观察Nrf2通路对JEV诱导炎症的调节作用,并为治疗乙型脑炎的药物研究提供新的实验依据。主要研究结果如下。1.TBHQ对JEV感染N2a细胞的影响JEV感染N2a细胞后24 h开始出现氧化应激反应,36 h ROS水平最高(P<0.05)。通过qPCR方法检测JEV感染N2a细胞不同时间点Nrf2/HO-1通路及下游相关炎性因子表达,结果显示在感染后12 h Nrf2、HO-1mRNA表达水平开始升高,36 h表达最高(P<0.05),且炎性因子TNF-α、IL-6转录水平与其变化规律一致。在光镜下观察JEV感染N2a细胞后引起的细胞病变,JEV感染后细胞皱缩,通透性增强,胞膜破裂。检测各组细胞Nrf2、HO-1的mRNA和蛋白的表达,结果显示JEV感染N2a细胞后Nrf2、HO-1的mRNA和蛋白的表达水平均上调(P<0.05),且免疫荧光法检测细胞内Nrf2表达显示JEV感染细胞后Nrf2表达增加,Nrf2入核现象明显,表明JEV激活了该通路。随后,用Nrf2激动剂TBHQ处理N2a细胞后再感染JEV(JEV+TBHQ组),与JEV组相比发现细胞损伤减轻,细胞内ROS水平降低(P<0.05),MDA水平降低,同时抗氧化的SOD、CAT水平升高(P<0.05)。TBHQ干预后JEV引起的炎症因子TNF-α、IL-6转录水平也明显降低(P<0.05,P<0.01),且病毒滴度也下降。上述结果表明,JEV感染N2a细胞可以引起氧化应激和炎症反应,并激活了Nrf2/HO-1通路,Nrf2激动剂TBHQ能够减轻JEV引起的细胞氧化应激水平和炎症反应。2.TBHQ对JEV感染小鼠脑部的影响JEV感染小鼠(JEV组)后出现明显的立毛,弓背及运动障碍等神经症状,感染前用TBHQ处理(JEV+TBHQ组)的小鼠神经症状明显减轻。通过HE染色和尼氏染色观察各组小鼠脑部病理学变化,结果显示,JEV组小鼠脑部出现明显的血管炎症反应,尼氏小体数量减少,神经元排列紊乱,着色变浅;而JEV+TBHQ组与JEV组相比,小鼠的炎症反应相对减轻,尼氏小体数量相对增多,着色加深,神经元形态较好。通过免疫组化对JEV进行定位分析,发现病毒在两组小鼠大脑皮层、丘脑、脑干均有阳性表达,且定量检测小鼠脑内JEV含量,发现TBHQ干预后小鼠脑内JEV含量并无明显变化。而各组小鼠脑内氧化应激水平检测结果显示,JEV组与空白对照组相比ROS和MDA水平升高(P<0.01),SOD、CAT水平降低(P<0.05),而JEV+TBHQ组与JEV组相比脑内ROS及MDA水平降低,SOD、CAT水平相对升高(P<0.01),暗示TBHQ可以缓解JEV引起的氧化应激。同时检测小鼠脑组织中Nrf2/HO-1通路、PI3K/AKT通路及其下游的炎性因子的表达,结果显示JEV感染小鼠后,脑内Nrf2、HO-1的mRNA和蛋白的表达水平均上调,PI3K/AKT通路蛋白表达增加,炎性因子IL-1β、TNF-α、IL-6 mRNA水平升高;JEV+TBHQ组与JEV组相比,Nrf2、HO-1的表达进一步升高(P<0.05,P<0.01),PI3K/AKT通路蛋白及炎性因子的表达有所降低(P<0.05,P<0.001)。以上结果表明JEV感染可以引起小鼠脑部氧化应激和炎症反应,并激活了Nrf2/HO-1通路,TBHQ可以增强JEV对Nrf2/HO-1信号通路的激活,进而抑制PI3K/AKT通路来缓解JEV感染引起炎症及组织损伤。结论:JEV感染可以引起氧化应激和炎症反应,并激活了Nrf2/HO-1通路。TBHQ激活Nrf2/HO-1通路降低JEV引起的氧化应激反应并通过抑制PI3K/AKT通路缓解炎症及组织损伤。