自噬在MCMV播散性感染小鼠肝脏损伤中的作用及其机制研究

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【目的】
  1.建立BALB/c小鼠巨细胞病毒播散性感染模型,测定肝脏组织自噬相关蛋白LC3-II及p62表达水平,明确MCMV感染能否影响肝脏组织自噬状态;
  2.在整体水平观察不同自噬状态对MCMV感染所致肝脏组织病理损伤程度、炎症因子表达水平以及MCMV病毒复制载量的影响,探讨自噬在MCMV感染所致肝脏损伤及宿主抗病毒免疫反应中的作用及其机制,期望能为阐明HCMV致病机制提供一些新的实验依据。
  【方法】
  1.BALB/c小鼠MCMV播散性感染模型的建立:将4周龄SPF级BALB/c雌性小鼠随机分为正常对照组(Mock)和MCMV感染组(MCMV)。正常对照组小鼠腹腔注射DMEM培养基200μl/只,MCMV感染组小鼠腹腔注射MCMVSmith毒株1.0×104PFU/只(200μl);于建模后1、3、7、14和21天,采用乙醚麻醉后颈椎脱臼法每组分别随机处死3只小鼠,无菌留取肝脏组织及外周血;
  2.自噬干预小鼠模型的建立:将4周龄SPF级BALB/c雌性小鼠随机分成3天组和7天组,其中,每组再分成6个亚组,分别为:①正常对照组(Mock);②MCMV感染组(MCMV);③正常对照+饥饿组(mock+starvation,Mock+S);④MCMV感染+饥饿组(MCMVinfection+starvation,MCMV+S);⑤正常对照+氯喹组(mock+chloroquine,Mock+CQ);⑥MCMV感染+氯喹组(MCMVinfection+chloroquine,Mock+CQ)。模拟感染和MCMV感染方法同上。3天组和7天组分别于建模后24小时和120小时开始给予自噬干预处理:增强自噬采用取样前48小时饥饿法;抑制自噬采用腹腔注射氯喹,剂量为每次100mg/kg,溶解于100μlPBS中,于取样前48小时、24小时和4小时给予3剂。分别于建模后3天和7天采用乙醚麻醉后颈椎脱臼法每组随机处死3只小鼠,无菌留取肝脏组织及外周血;
  3.肝脏组织病理改变:收集各实验组小鼠肝脏组织标本,制备肝脏组织切片,经HE染色后,对肝脏组织的病理损伤程度进行评估,并根据Knodell肝组织病变活动性积分(HAI)对肝脏的病理损伤程度进行评分;
  4.血清AST和ALT水平:微板法检测血清中天门冬氨酸氨基转移酶(AST)和丙氨酸氨基转移酶(ALT)水平,以评估肝脏功能;
  5.肝脏组织炎症因子转录水平:提取各实验组肝脏组织RNA,逆转录获取cDNA,利用实时荧光定量PCR法检测各组小鼠肝脏内促炎细胞因子IL-1β和抗病毒细胞因子IFN-α的mRNA转录水平;
  6.肝脏组织MCMV病毒载量:利用实时荧光定量PCR法检测各实验组小鼠肝脏中MCMV病毒蛋白gBmRNA转录水平,对肝脏病毒载量进行评估;
  7.肝脏组织自噬水平:利用蛋白印迹法检测各实验组肝脏组织中自噬相关蛋白LC3-I、LC3-II、p62、PI3K、Akt、p-Akt、mTOR、p-mTOR蛋白表达水平的动态变化。
  【结果】
  1.MCMV播散性感染模型小鼠肝脏病变与自噬
  (1)肝脏组织病理改变:与正常对照组相比,感染组小鼠肝脏组织于感染后第1天出现炎症细胞浸润,第7天最为严重,第14天明显改善,但肝脏损伤一直持续至第21天;肝脏HAI评分与病理损伤变化趋势一致。
  (2)血清AST和ALT变化:感染组小鼠血清AST水平从感染后第1天开始升高,第7天时达到峰值,至第14天恢复正常;而ALT升高稍晚于AST,但也在第7天达到峰值,并于第21天恢复到正常水平。对照组小鼠血清AST及ALT水平一直基本稳定。
  (3)炎症因子IL-1β和IFN-α转录水平:感染组小鼠肝脏组织中IL-1β和IFN-α的mRNA水平在感染后第1天开始升高,在第7天均达到最高峰,随后开始下降,在感染后第14天时,IL-1β转录水平已下降至感染后第1天水平,而IFN-α转录水平仍显著高于感染后第1天水平(P<0.01),直到感染后第21天时两者均恢复至正常水平。且IL-1β转录水平与肝脏组织病理性损伤程度(HAI评分)呈显著正相关(R=0.959,P<0.01)。
  (4)肝脏组织MCMV病毒载量:感染组小鼠肝脏内病毒蛋白gB的mRNA转录水平在感染后第3天达到最高,在感染后第7天时显著下降,感染21天时已检测不到gBmRNA。
  (5)肝脏组织自噬水平:与正常对照组相比,感染组小鼠在感染MCMV后第3天和第7天肝脏组织LC3-II蛋白表达降低(P<0.05),而p62表达升高(P<0.01),而在感染后第1、14、21天两组之间LC3-II和p62蛋白表达水平无统计学差异,即MCMV感染后第3天及第7天肝脏自噬处于抑制状态。
  2.饥饿诱导增强自噬对MCMV播散性感染小鼠肝脏病变的影响
  (1)肝脏中病毒蛋白gBmRNA载量增高:与未给予自噬干预的感染组(MCMV组)相比,在诱导自噬干预下,感染后第3天和第7天,MCMV+S组小鼠肝脏中MCMVgBmRNA水平均明显升高(P<0.05)。
  (2)肝脏组织病理损伤程度加重:感染后第3天和第7天,与相应MCMV组相比,MCMV+S组的肝脏病理损害更为严重,HAI评分增高(P<0.01)。
  (3)血清AST和ALT水平增高:感染后第3天和第7天,MCMV+S组的AST和ALT水平均高于相应MCMV组(P<0.05)。
  (4)肝组织IL-1β高表达和IFN-α低表达:感染后第3天和第7天,MCMV+S组的促炎性细胞因子IL-1β表达水平高于相应MCMV组(P<0.05),然而抗病毒细胞因子IFN-α的表达却低于相应MCMV组(P<0.05)。
  3.氯喹处理抑制自噬对MCMV播散性感染小鼠肝脏病变的影响
  (1)肝脏中病毒蛋白gBmRNA载量降低:与未给予自噬干预的感染组(MCMV组)相比,在氯喹抑制自噬的干预下,感染后第3天和第7天,MCMV+CQ组小鼠肝脏MCMVgBmRNA水平明显降低(P<0.05)。
  (2)肝脏组织的病理损伤程度减轻:与MCMV组相比,MCMV+CQ组在感染后第3天,肝脏的病变程度减轻,HAI评分降低(P<0.05)。但是在MCMV感染后第7天两组间肝脏的病理损伤程度并没有明显差别。
  (3)血清AST和ALT水平降低:MCMV感染后第3天,MCMV+CQ组的AST和ALT水平均低于MCMV组(P<0.05)。在MCMV感染后第7天,MCMV+CQ组的ALT水平仍低于MCMV组,但两组间AST水平无统计学差异。
  (4)肝组织IL-1β低表达和IFN-α高表达:在感染后第3天,MCMV+CQ组IL-1β表达水平低于MCMV组(P<0.01),而IFN-α表达水平却高于MCMV组(P<0.01)。在感染后第7天,两组间IL-1β和IFN-α表达水平均无统计学差异。
  4.PI3K/Akt/mTOR信号通路改变:感染后第3天和第7天肝脏组织中PI3K表达水平、p-Akt/Akt比值和p-mTOR/mTOR比值:Mock+S组均低于Mock组(P<0.05),Mock+CQ组均高于Mock组(P<0.05),MCMV组均高于Mock组(P<0.05);而MCMV+S组均高于Mock+S组(P<0.05),MCMV+CQ组则与Mock+CQ组及MCMV组之间均无统计学差异,但仍高于Mock组(P<0.05)。
  【结论】
  1.MCMV感染诱导肝组织内促炎因子过度激活与病毒复制共同参与播散性MCMV感染BALB/c小鼠肝脏病理损伤过程,急性感染早期以病毒复制占主导,中期二者同时存在,晚期以炎症损伤为主。
  2.BALB/c小鼠在MCMV感染后3~7天肝脏组织自噬处于抑制状态,后者可能与PI3K/Akt/mTOR信号通路被激活有关,是宿主组织细胞与感染病毒相互作用的结局。
  3.自噬可通过上调肝组织促炎因子IL-1β表达和促进病毒复制参与MCMV感染所致肝损伤;而抑制自噬则可使IL-1β低表达,IFN-α高表达,减少病毒复制,在一定程度上减轻MCMV感染所致肝脏炎症反应和病理损伤。
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