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研究目的与意义: 流感病毒感染可引起人呼吸系统疾病,亦可感染中枢神经系统(CNS),造成以功能障碍或组织损伤为特点的多种类型的流感相关脑病综合征,表现类型多样,包括意识丧失、学习认知下降、行动行为改变、情绪障碍、以及免疫失调引发退行性病变和自身免疫脑病。目前发病机制尚不明确,是病毒的直接感染引起的组织损伤,还是与病毒的直接破坏作用无关,或是流感感染诱导的细胞因子风暴或免疫失调引发疾病尚存在争议。 为此,本研究探索了嗜神经性流感病毒脑定位直接感染CNS后所发生的病理变化与免疫反应,嗜神经性流感病毒外周(滴鼻)感染后所引起的自发行为损伤及情绪障碍变化,同时探索了嗜神经性流感病毒与非嗜神经性流感病毒滴鼻感染后所引起病程中的自发行为损伤、情绪障碍及空间学习记忆损伤的变化。为明确流感病毒在脑内感染的特点,理解外周感染流感病毒对CNS功能影响提供必要的实验依据。此外,根据流感病毒基因组核酸结构及预实验线索,探索重组表达流感病毒血凝素和神经氨酸酶的真核细胞与流感病毒抗体的凝集反应,为建立一种适合现场的流感病毒感染快速检测方法提供研究基础。 材料与方法: 1、探讨病毒HA与NA基因转染真核细胞与病毒抗体的凝集反应:选取流感病毒H1N1 PR8(简称PR8),对病毒的HA与NA基因进行克隆测序,构建真核表达载体,共转染293T细胞表达HA与NA蛋白与制备的PR8抗体进行凝集反应。 2、建立嗜神经性病毒脑定位感染小鼠模型,探讨感染后小鼠的病理变化与免疫反应:选取流感病毒H1N1 WSN33(简称WSN33),用脑立体定位仪感染小鼠嗅球,检测小鼠感染后一周内体重变化,相关细胞因子转录水平变化,及脑组织病理损伤的改变。 3、建立嗜神经性病毒滴鼻感染小鼠模型,探讨感染后小鼠两周连续自发行为改变及情绪障碍变化:流感病毒WSN33感染小鼠,检测感染后两周内小鼠体重变化,及两周连续旷场自发试验中活动总路程、平均移动速度、及粪便排泄情况变化。 4、建立嗜神经性和非嗜神经性病毒滴鼻感染小鼠模型,探讨感染后小鼠随病程自发行为改变,情绪障碍及学习、记忆和认知损伤的变化:流感病毒WSN33和PR8分别感染小鼠,检测感染后28天内小鼠体重变化,及在前驱期、急性期、恢复初期以及完全恢复期旷场自发试验及水迷宫试验中活动情况。 结果: 1、成功克隆获得流感病毒PR8 HA与NA基因片段;成功构建pcFlag-HA与pcFlag-NA真核表达质粒;人流感病毒PR8感染BABL/c雌鼠,获得病毒感染小鼠抗血清;pcFlag-HA与pcFlag-NA(5:1)共转染293T细胞,外源表达蛋白HA与NA与小鼠抗血清发生了凝集反应。 2、成功建立嗜神经性病毒WSN33脑定位感染小鼠模型;感染后第7天,小鼠脑、肺组织均不能检测到病毒RNA;脑内促炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α无显著变化,趋化因子CX3CL1表达下调,CXCL10表达上调;肺部促炎症因子TNF-α表达上调;免疫荧光检测病毒主要分布于注射嗅球部位,在感染后第3天较多,后被逐渐清除。 3、成功建立嗜神经性病毒WSN33外周感染小鼠模型;感染后14天内,小鼠体重呈现先降低后升高的趋势,第7天下降最明显;旷场自发活动总路程缩短;平均运动速度基本不变。 4、成功建立嗜神经性病毒WSN33和非嗜神经性流感病毒PR8外周感染小鼠模型;感染后28天内,两感染组小鼠体重均呈现先降低后升高的趋势。WSN33感染组小鼠的抑郁焦虑等情绪障碍,在感染的急性期(第7天)表现最明显,在恢复期(第14天)依然存在,完全恢复期(第28天)基本恢复正常;PR8感染组小鼠的抑郁焦虑等情绪障碍,在感染的急性期(第7天)表现最明显,在恢复期初期(第14天)和完全恢复期(第28天)仍没有恢复。PR8感染组小鼠,对旧环境的学习能力下降主要发生在感染的恢复期(恢复初期-完全恢复期);记忆能力下降主要发生在完全恢复期;对新环境的学习能力下降则存在于感染的整个过程。WSN33感染组小鼠,对旧环境的学习能力基本不受影响;记忆能力下降主要发生在恢复初期,在完全恢复期基本恢复;对新环境的学习能力下降则存在于感染的整个过程。 结论: 1、成功构建了PR8 HA与NA的真核重组载体,且外源表达的蛋白与PR8感染获得的小鼠抗血清发生了凝集,初步建立了一种适合现场早期检测流感感染的血清学方法。 2、成功建立嗜神经性病毒WSN33脑定位感染小鼠模型并引发脑及肺炎症因子上调和免疫微环境失调,流感病毒在脑内的感染具有范围和效率限制性。 3、成功建立嗜神经性病毒WSN33外周感染小鼠模型,小鼠在滴鼻感染病毒后,可引起小鼠抑郁、焦虑及紧张等情绪障碍。 4、成功建立嗜神经性病毒WSN33和非嗜神经性病毒PR8外周感染小鼠模型,病毒感染后的小鼠均存在抑郁、焦虑等情绪障碍和学习记忆损伤;感染WSN33的小鼠情绪障碍在急性期和恢复初期显著,完全恢复期恢复,学习记忆能力损伤在急性期和恢复期均显著;感染PR8的小鼠情绪障碍和学习能力损伤在急性期和恢复期均显著,且损伤较感染WSN33的小鼠严重。