馬傳染性貧血病毒通過線粒體調(diào)控細(xì)胞炎癥反應(yīng)和凋亡的機(jī)制研究

研究進(jìn)展評述

馬傳染性貧血病毒(EIAV)與艾滋病病毒相似，在體內(nèi)的主要靶細(xì)胞是免疫細(xì)胞，并且可以在馬體內(nèi)長期潛伏感染，給養(yǎng)馬業(yè)造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所研制的EIAV 弱毒疫苗，是首例經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用證實(shí)安全、有效的慢病毒疫苗。闡明該疫苗的作用機(jī)理，將為其它慢病毒疫苗的研究提供借鑒。研究表明，EIAV強(qiáng)毒株(EIAVDLV34)感染可造成宿主的“炎癥風(fēng)暴”， 并引起致病性損傷， 而弱毒疫苗株(EIAVDLV121)感染的宿主細(xì)胞可發(fā)生高水平的細(xì)胞凋亡，進(jìn)而被清除。該現(xiàn)象與EIAV 弱毒疫苗的免疫保護(hù)作用機(jī)理密切相關(guān)，但關(guān)于EIAV 強(qiáng)弱毒感染引起不同細(xì)胞反應(yīng)的具體機(jī)制還未知。

近期發(fā)表于《Journal of Virology》 的一項(xiàng)研究首次證明了不同毒力EIAV 感染細(xì)胞后引起線粒體的不同反應(yīng)從而產(chǎn)生炎癥反應(yīng)或細(xì)胞凋亡。該研究利用比較蛋白質(zhì)組學(xué)的方法剖析發(fā)生上述反應(yīng)的具體機(jī)制，發(fā)現(xiàn)EIAV 強(qiáng)弱毒感染靶細(xì)胞- 巨噬細(xì)胞后，總計有447 個細(xì)胞蛋白發(fā)生差異表達(dá)，其中包括73 個線粒體相關(guān)蛋白，是所有細(xì)胞器中發(fā)生蛋白質(zhì)差異表達(dá)最多的。已知線粒體可以通過改變代謝模式而影響巨噬細(xì)胞的極化改變(促炎或抑炎)，以及降低膜通透性而引起細(xì)胞凋亡。因此，進(jìn)一步研究了這73 個線粒體相關(guān)蛋白及其功能。首先，通過生物信息學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)這73 個蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能主要集中在三羧酸循環(huán)、氧化還原、ATP 合成、NADH 脫氫以及氧化磷酸化等。其次，進(jìn)一步的功能驗(yàn)證試驗(yàn)顯示，在線粒體相關(guān)蛋白表達(dá)水平發(fā)生改變后：1.EIAV 弱毒感染細(xì)胞的NADH 脫氫，氧化磷酸化和ATP 生成均受到了抑制，同時，由于低效的氧化磷酸化和抗氧化系統(tǒng)的破壞，導(dǎo)致活性氧的生成過量；2.EIAV 弱毒感染細(xì)胞的線粒體膜電位下降，通透性增加，線粒體內(nèi)膜中的細(xì)胞凋亡因子釋放到細(xì)胞質(zhì)中，激活了“內(nèi)源性”細(xì)胞凋亡；3.EIAV 強(qiáng)毒感染細(xì)胞以糖酵解代謝模式為主，細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M1 促炎型，分泌促炎因子，引起炎癥反應(yīng)；EIAV 弱毒感染細(xì)胞以三羧酸循環(huán)為主，并且糖酵解被抑制，細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M2 抑炎型，分泌抑炎因子，抑制炎癥的發(fā)生；4.EIAV 強(qiáng)毒感染細(xì)胞的線粒體分裂加劇，EIAV 弱毒感染細(xì)胞的線粒體融合增多。

該研究首次發(fā)現(xiàn)了EIAV 強(qiáng)毒是通過改變感染細(xì)胞的代謝模式，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榇傺仔图?xì)胞，進(jìn)而引發(fā)炎癥反應(yīng)的，而EIAV 弱毒是通過改變感染細(xì)胞線粒體的膜通透性，造成高水平的細(xì)胞凋亡，進(jìn)而使其被清除的。該發(fā)現(xiàn)為在亞細(xì)胞水平揭示EIAV弱毒疫苗的作用機(jī)理奠定了基礎(chǔ)，并為其它慢病毒疫苗的研發(fā)提供了參考。