NLRP3炎症小体识别丙型肝炎病毒感染的机制研究

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天然免疫系统作为宿主抵抗病原入侵的第一道防线,主要通过机体胚系编码的模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR)来识别病原体编码的病原相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)及外源性危险物(danger-associated molecular pattern,DAMP)并产生免疫反应来清除入侵的病原体。丙型肝炎病毒(Hepatitis C Virus,HCV)为高变异性的正链RNA病毒,目前全球已有约20000万人感染丙型肝炎,约占全球人口的3%。  研究发现在慢性感染患者血浆中可以检测到IL-1b及IL-18等炎症因子的上调,并且随着疾病的治愈而下降到正常水平。因此,假设这是由于HCV的感染导致了炎症小体(inflammasome)的活化,进而促进一系列的炎症因子的释放有利于清楚HCV的感染。  首先用纯化的HCV感染肝脏Huh7细胞系、人单核细胞以及THP-1细胞系,但并没有发现炎症小体的激活。其次,使用体外转录的HCV基因组全长RNA转染刺激单核细胞及其分化的巨噬细胞后,在上清中检测到了IL-1b的分泌。同时这种分泌有剂量和时间依赖。检测到了ASC寡聚体的形成及caspase-1的活化切割,证明确实有炎症小体的活化。再次,使用RNAi的方法敲低AIM2,NLRP3,ASC及caspase-1的表达,发现NLRP3炎症小体参与了对HCV RNA的识别。使用上述分子特异的抑制剂也得到了同样的结果。最后,采取上述方法证实RIG-Ⅰ并没有参与炎症小体对HCV RNA的识别。抑制剂的实验证明ROS的产生在HCV RNA激活的炎症小体中起着重要的作用。  通过以上实验发现NLRP3炎症小体通过识别HCV RNA参与了对HCV感染的清除,这种识别是依赖于ROS的产生但却并不依赖于RIG-Ⅰ的活化。然而,过度的炎症反应会导致自体免疫疾病(autoimmune diseases)和癌症,因此机体跟入侵病原在漫长的进化竞争中发展出来免疫调节机制来抑制过强应答,同时病毒也进化出了特异性抑制宿主免疫应答的机制。同时,丙型肝炎病毒(Hepatitis CVirus,HCV)具有很强的免疫抑制作用,而且我们前述课题研究发现丙型肝炎病毒(Hepatitis C Virus,HCV)基因组RNA能够激活炎症小体但其病毒颗粒不能激活炎症小体,因此我们在人单核细胞中过表达HCV结构蛋白Core研究其对HCVRNA激活的炎症小体的影响。我们首先用纯化的HCV感染肝脏Huh7细胞系、人单核细胞以及THP-1细胞系,并未影响HCVRNA及LPS、MSU等经典的NLRP3炎症小体刺激剂对炎症小体的激活。其次,我们在人单核细胞系THP-1中然后检测其对HCVRNA及LPS、MSU等经典的NLRP3炎症小体刺激剂对炎症小体的激活的影响。  通过以上实验发现HCV结构蛋白Core对炎症小体激活没有影响。NLRP3作为NOD样受体家族最重要的分子,能够在ATP、MSU及多种病原体等多种来源的危险信号刺激下活化组成炎症小体(inflammasome)并产生炎症性免疫应答。然而,现在却没有足够的证据表明NLRP3直接识别这些配体。相反有越来越多的发现表明NLRP3可能是仅仅传导其他特异受体识别的外源危险分子而产生的信号,而非直接结合并识别病原体的危险分子。MDA5是重要的免疫识别受体能够识别包括RNA病毒、真菌等在内的不同病原,并引起Ⅰ型干扰素反应。在实验中发现敲低THP-1细胞中的MDA5基因的表达会抑制包括ATP、HCVRNA及MSU等在内的激活剂对NLRP3炎症小体的激活。同时检测了可能的off-target基因,并未发现其他基因对该实验的影响。通过以上实验,初步发现MDA5在NLRP3炎症小体的活化中起着重要的作用,可能参与了MAVS对NLRP3炎症小体的调控。
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