嗜中性粒细胞在猪流行性腹泻病毒感染中的作用及机制研究

Inflammation is essential to eliminate microbes, yet this process also has a fundamental role in disease. Neutrophil is the most prominent leukocyte component of the blood as well as inflammatory lesions. It is also the first immune cell type to the sites of injury and microbial infection. Neutrophil plays a crucial role in controlling sepsis, by phagocytosis, degranulation, neutrophil extracellular traps, and immune regulation. However, the role of neutrophil in the viral infection is not clear since the scientists put their efforts to adaptive response. Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) is one of the most severe porcine pathogens in recent years, which caused economic loss in swine industry in our country. Our preliminary experiments showed that PEDV induced intestine inflammation, which showed lots of neutrophil migration. Therefore, in this study we are going to use PEDV as a virus infection model to explore the effect and mechanisms of neutrophil in virus infection. The contents will include: how the neutrophil migrates into the site of virus infection; the effect of neutrohpil on virus infection and distribution; how virus affects neutrophil function; how neutrophil regulates host immune response. Through this study we will address the interaction between neutrophil and PEDV infection. This project will enrich the knowledge of anti-virus function of neutrophil, and present a novel insight to control viral disease.

炎症是机体对抗刺激损伤的一种防御反应，是机体清除病原微生物所必需的。当炎症发生时嗜中性粒细胞是最先进入炎症局部的免疫细胞，在控制微生物感染中起关键作用。长期以来科学家对嗜中性粒细胞在病毒感染中的作用未给出明确的机制阐释，只是将研究焦点聚集在特异性免疫应答。猪流行性腹泻病毒（PEDV）是国内近几年危害我国养猪业的重要病原之一，我们前期实验表明PEDV感染可引起肠道局部炎症反应，嗜中性粒细胞大量浸润，所以本项目以PEDV为病毒感染模型，首次探索嗜中性粒细胞在PEDV感染中的作用及机制。研究内容包括阐述病毒感染下嗜中性粒细胞被诱导趋化迁移至病毒感染局部的机制；分析嗜中性粒细胞对病毒感染复制的影响；探讨病毒感染对嗜中性粒细胞功能的影响；诠释嗜中性粒细胞在病毒感染中的免疫调节作用，完善嗜中性粒细胞在抗病毒感染中的调节网络，为有效控制病毒病提供新思路。

炎症是机体对抗刺激损伤的一种防御反应，是机体清除病原微生物所必需的。当炎症发生时中性粒细胞是最先进入炎症局部的免疫细胞，在控制微生物感染中起关键作用。猪流行性腹泻病毒（PEDV）是国内近几年危害我国养猪业的重要病原之一，我们研究发现PEDV感染可引起肠道局部炎症反应，肠粘膜脱落，肠壁变薄，大量中性粒细胞浸润。荧光定量RT-PCR实验显示，局部细胞因子TNFa, IL-8, IL-12, EGF等转录水平显著升高，揭示TNFa和IL-8是促进中性粒细胞浸润，加速炎症反应的关键细胞分子。. 研究发现中性粒细胞释放的EGF与肠上皮细胞受体EGFR结合，促进肠道损伤的愈合，二者的结合可促进EGFR磷酸化进而活化其信号通路；同时发现，病毒表面的纤突蛋白和EGFR的直接相互作用可直接诱导EGFR活化。进一步研究发现中性粒细胞释放的EGF活化的EGFR可抑制IFN信号通路的活化，从而促进病毒的感染复制及子代病毒的释放。该发现提示过度炎症反应条件下，中性粒细胞具有促进病毒感染的进程。. PEDV感染仔猪时发现，肠道粘膜上皮细胞的骨架蛋白，紧密连接蛋白occludin出现破损，位置迁移至细胞内。基因修饰表达结果发现，肠道粘膜上皮细胞occludin的表达水平与病毒感染呈正相关性。当抑制细胞的胞饮功能时，病毒被限制在细胞膜上，不能进入细胞内；同时，occludin蛋白也被限制在细胞膜上，不再发生内化。此外，当病毒入侵细胞后，再用胞饮抑制剂处理细胞，病毒的感染与复制能力不再受到影响。这些结果表明，病毒入侵时，occludin通过细胞胞饮被内化，从而介导了病毒的入侵过程。. 最后，运用TNFa和IL-8增强中性粒细胞作用时，加强了机体其他免疫细胞释放IFN-I，但是PEDV感染能力未被显著抑制，提示该病毒感染具有抑制干扰素信号通路的特性。具体机制为，STAT1表达水平的减少是通过泛素——蛋白酶体系统降解造成的。运用多种抑制剂和基因过表达的方法，证实抑制STAT1的降解可显著抑制病毒感染，增强STAT1表达也可增强机体抗病毒感染能力。. 我们的研究结果已经归纳总结并发表在研究论文，如JVI（3篇）, Virology, Arch Virol，中文核心期刊。