关键词:
猪繁殖与呼吸综合征病毒
nsp11
nsp1α
NLRP3炎症小体
IL-1β
摘要:
猪繁殖与呼吸综合征(Porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS)是严重危害养猪业的重大病毒性传染病,其致病原猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)抑制宿主的天然免疫和特异性免疫反应,引起机体免疫抑制,造成持续性感染,从而给该病的防控带来困难。PRRSV感染可以引起机体强烈的间质性肺炎,诱导肺部许多促炎性细胞因子的产生。最近的研究表明PRRSV可以激活NLRP3介导的炎症反应,诱导促炎性细胞因子IL-1β的分泌。炎症反应是机体天然免疫系统中抵抗病毒入侵的坚固防线,但是对PRRSV如何调控炎症反应从而实现免疫逃逸的研究还未见报道。因此,本篇论文对PRRSV调控NLRP3介导的炎症反应的分子机制加以研究。其主要内容和结果如下:***激活NLRP3炎症小体的动态变化情况。用PRRSV BJ-4株在不同时间点(12 h、24 h、48 h、72 h)感染猪肺泡巨噬细胞(Porcine alveolar macrophages,PAMs),利用荧光定量PCR和ELISA方法检测NLRP3介导的炎症反应信号通路中重要组分的mRNA水平和IL-1β的蛋白水平,发现NLRP3、ASC、procaspase-1和pro-IL-1β的mRNA水平和细胞上清中的IL-1β在PRRSV感染早期都呈现上升趋势,并分别在24 h和48 h达到峰值,但是在感染晚期NLRP3、ASC、procaspase-1和pro-IL-1β的mRNA水平急剧下降,并与空白对照组水平相当,IL-1β的蛋白水平在之后的阶段也呈现出下降趋势。而不同剂量PRRSV感染PAMs的实验发现,PRRSV上调的procaspase-1、pro-IL-1β的mRNA水平和IL-1β的蛋白水平呈明显的剂量依赖效应。这些实验结果表明PRRSV通过上调NLRP3信号通路蛋白而促进早期炎症反应,但在感染晚期,PRRSV可能通过某种机制而抑制了NLRP3介导的炎症反应。因此接下来本研究首先确证PRRSV激活的炎症反应是NLRP3炎症小体所依赖的,然后筛选鉴定PRRSV编码抑制炎症反应的组分,最后探究PRRSV感染早期促进炎症反应的分子机制。***诱导IL-1β的分泌依赖于NLRP3炎症小体。分别利用NLRP3的特异性抑制剂Glyburide以及针对NLRP3和ASC的特异性siRNAs对NLRP3炎症小体进行抑制和干扰,结果发现,Glyburide能够显著抑制由PRRSV BJ-4株诱导的IL-1β的分泌,而且,针对NLRP3和ASC的特异性siRNAs可以显著下调该基因的表达,并且也能够显著抑制由PRRSV诱导的IL-1β的分泌。***非结构蛋白nsp11和nsp1α是抑制NLRP3炎症小体介导的IL-1β分泌的病毒组分。分别将nsp11及其核酸内切酶活性缺失的突变体和nsp1α及其缺失或突变N端锌指(ZF)结构的突变体转染PAMs细胞,结果发现,nsp11和nsp1α都能够抑制由LPS引起的pro-IL-1βmRNA水平的升高以及由LPS和尼日利亚菌素(Nigericin)引起的IL-1β蛋白水平的升高。进一步的突变实验结果显示nsp11的核酸内切酶活性以及nsp1α的N端锌指结构对于其抑制作用是必需的。然后,在已重构NLRP3炎症小体模型的HEK293T细胞上转染PRRSV nsp11和nsp1α及其突变体的真核表达质粒,得到与PAMs细胞上相一致的实验结果,进一步确定nsp11和nsp1α对NLRP3炎症小体介导的IL-1β表达的抑制作用。***上调的miR-373能促进炎症反应。我们的前期实验发现PRRSV感染MARC-145细胞后上调宿主miR-373的表达,而进一步的实验发现,在LPS和Nigericin共同刺激的PAMs细胞上过表达miR-373,可以显著增加NLRP3炎症小体介导的IL-1β的分泌以及促进NLRP3、procaspase-1和pro-IL-1βmRNA水平的升高,从而促进炎症反应的发生。另外,PRRSV感染PAMs细胞后可以显著下调miR-373的靶基因TGFBR2(免疫抑制性受体)的表达。综上所述,PRRSV感染激活NLRP3炎症小体并产生IL-1β等促炎性细胞因子来抵御病毒入侵和保护机体的同时,病毒自身又编码能拮抗NLRP3炎症小体活化的蛋白——nsp11和nsp1α,抑制炎症反应的发生,从而使其能够在宿主体内持续增殖。另外,首次发现miR-373可以促进炎症反应的发生,可能参与调控PRRSV引起的天然免疫反应过程。PRRSV感染可以显著上调miR-373并下调其靶基因TG