高表达β2糖蛋白Ⅰ在乙型肝炎病毒入侵肝细胞初始环节中的作用研究

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乙型肝炎病毒(HBV)感染是全球主要的公共健康问题,超过20亿人感染HBV,有3.5-4亿人为慢性感染,每年50-100万人死于乙肝相关性终末期肝病。我国属于HBV高流行区,HBsAg检出率为10%,有9,300万慢性HBV感染者,每年约35万人死于乙肝相关性肝硬化和肝细胞癌。目前针对HBV感染的防治,主要依赖于婴儿期乙肝疫苗的预防接种和感染者抑制病毒复制。然而,阻止HBV入侵肝细胞和诱导肝细胞增殖则是更有效的治疗方案。迄今为止,HBV入侵肝细胞的分子机制仍不能明确。目前,普遍认为HBV入侵肝细胞是由病毒包膜蛋白HBsAg调节的。HBsAg蛋白包括大、中、小三种形式,其中,表面抗原大蛋白(LHBs)由前S1、前S2和S区编码蛋白组成,中蛋白(MHBs)由前S2和S区编码蛋白组成,小蛋白(SHBs)由S区编码蛋白组成。大蛋白前S1区被认为是HBV入侵肝细胞的关键部位,可以与HBV受体结合。近年来,已发现很多HBV结合伴侣,可能是HBV入侵肝细胞途径中的相关蛋白或者在肝细胞膜上的受体,主要有:β2糖蛋白I(beta2-GPI)、膜联蛋白V、膜联蛋白II (annexin II, ANX2)、去唾液酸糖蛋白受体(ASGPR)、纤维连接蛋白(Fibronectin)、糖胺聚糖(GAG)、鳞状细胞癌抗原(SCCA)、羟肽酶D等等。最近研究认为,钠离子牛磺胆酸共转运多肽(NTCP)是人类乙型和丁型肝炎病毒的功能性受体。HBV的宿主特异性和嗜肝性与肝细胞表面特异性受体有关,深入探索HBV究竟通过哪种途径如何入侵肝细胞至关重要。β2糖蛋白I是血浆中含量丰富的糖蛋白之一,主要由肝细胞合成,与HBsAg具有高亲和结合的特性。近年来,关于beta2-GPI的研究主要集中于作为自身抗原或共因子,参与抗磷脂综合征等自身免疫性疾病血栓事件的发生。但有趣的是,beta2-GPI是个易变的分子,它的构象和功能随着与其结合的分子或者复合物的变化而改变。Beta2-GPI有五个功能区组成,类似于补体调控蛋白,第五功能区结构特殊,带有高度正电荷区。电子显微镜观察显示,健康人血浆中beta2-GPI以非致病的环状形式存在,即第一功能区和第五功能区结合。当阴离子结构与第五功能区结合,beta2-GPI由闭合的环状开放呈“S”型,以利于与其他分子结合,表现多样的生物学活性。已有研究发现,HBsAg与beta2-GPI第五功能区结合,beta2-GPI的糖基不能改变其与HBsAg的亲和能力,在HBV病毒复制活跃期,HBsAg与beta2-GPI结合能力增强,还鉴定出beta2-GPI与肝癌细胞SMMC-7721细胞膜上annexin II特异性结合。我们推测:以beta2-GPI为中介,通过HBV-beta2-GPI-ANX2路径入侵肝细胞,成为乙肝病毒亲嗜肝细胞的可能途径之一。本研究首先以L02、SMMC-7721、HepG2、HepG2.2.15、293T、CHO细胞为研究对象,采用western blot方法检测不同细胞中beta2-GPI的表达,其中:肝癌细胞SMMC-7721用于前期实验;HepG2.2.15由HepG2衍生而来,为HBVDNA转染HepG2的稳转细胞系,能持续、稳定表达HBV成熟病毒颗粒和HBsAg、HBeAg;L02为永化化胎儿正常肝脏细胞,作为正常对照;人胚肾细胞HEK-293T和中国仓鼠卵巢癌细胞CHO-K1具有较高转染效率,293T细胞还多用于病毒包装的研究。结果表明,HepG2.2.15细胞中beta2-GPI表达明显高于L02、SMMC-7721和HepG2细胞,而293T和CHO细胞中表达很少。通过qRT-PCR方法检测同源细胞系HepG2和HepG2.2.15中beta2-GPI mRNA水平,发现HepG2.2.15细胞中beta2-GPI mRNA水平也明显升高。接下来,选取L02、HepG2、HepG2.2.15和293T细胞为研究对象,将不同浓度梯度HBsAg或(和)beta2-GPI蛋白(0-800ng mL-1)与细胞共孵育,ELISA检测发现beta2-GPI能增强HBsAg与不同细胞表面的结合,尤其是与L02和293T细胞,但无beta2-GPI浓度依赖性。已知beta2-GPI能与细胞膜上annexin II结合,我们认为HBsAg与不同细胞表面结合能力的差异也可能与annexin II有关。进一步通过westernblot法检测不同细胞中annexin II的表达,发现HepG2.2.15细胞中annexin II含量明显低于L02、SMMC-7721、HepG2和293T细胞,CHO细胞中有少量表达。进一步研究HBV和HBsAg与beta2-GPI的相互作用,将HBV和HBsAg表达载体分别与beta2-GPI质粒共转染293T细胞,发现HBV和LHBsAg直接增强beta2-GPI表达,MHBsAg和SHBsAg对beta2-GPI表达无影响,还发现beta2-GPI能抑制HBsAg分泌。此外,将HBV表达载体转染HepG2细胞中,HBV能降低annexin II表达。采用细胞免疫标记技术,通过共聚焦显微镜观察发现,HepG2.2.15细胞中beta2-GPI分别与HBsAg和annexin II共定位于细胞质,annexin II与HBsAg也共定位于细胞质;HepG2细胞中,beta2-GPI和NTCP共定位于细胞膜,beta2-GPI和annexin II共定位于细胞质中。综上研究,HBV使beta2-GPI表达上调,高表达beta2-GPI促进HBsAg与细胞表面结合,有利于病毒与NTCP受体结合,beta2-GPI与annexin II结合可能促进病毒与细胞表面结合和膜融合的发生。此结论为深入探索HBV入侵肝细胞的分子机制开辟了新思路和新方向。
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