HMGB1在猪繁殖与呼吸综合征病毒感染中的作用及其分子机制

High mobility group box-1 (HMGB1) is an endogenous danger signal that triggers inflammatory responses. Previous studies have demonstrated that HMGB1 is involved in the pathogenesis of various infectious agents. Porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) is one of the most economically important diseases that endanger the pork industry worldwide. Previously, we found that HMGB1 translocated from the nucleus to cytoplasm in PRRS Virus (PRRSV)-infected cells. However, the molecular mechanisms and biological effects of HMGB1 release during PPRSV infection remain elusive. In this project, we propose to: (i) delineate the mechanisms underlying the subcellular re-localization and secretion of HMGB1 induced by PRRSV infection; (ii) identify the PRRSV protein(s) responsible for HMGB1 release; (iii) determine the impact of secreted HMGB1 on PRRSV replication using antibody against HMGB1, HMGB1 antagonist, and purified HMGB1 protein; and (iv) investigate the potential role(s) of secreted HMGB1 in PRRSV-induced inflammatory responses. Completion of this project will provide novel insights into the pathogenesis of PRRSV. The new knowledge gained will help design more effective control measures for PRRSV infection.

高迁移率族蛋白1（HMGB1）作为一种重要的内源性危险信号分子，在诱导机体炎症反应中扮演重要角色。以前的研究表明，HMGB1在多种传染性疾病的致病过程中起着重要作用。猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是严重危害养猪业的重要病毒性传染病。我们的前期研究发现，PRRS病毒（PRRSV）感染能诱导HMGB1从胞核释放到胞浆中，但其作用机制及其生物学效应尚不清楚。本项目拟进一步系统分析PRRSV感染对HMGB1定位的影响，探讨HMGB1在PRRSV增殖中的作用，挖掘调控HMGB1释放的PRRSV编码蛋白。同时，探讨HMGB1释放与PRRSV诱导炎症反应之间的相互关系，从分子水平上揭示PRRSV调控HMGB1释放的分子细节和生物学意义，为阐明PRRSV的感染和致病机制奠定基础，并为PRRS防控提供理论依据。

高迁移率族蛋白1（HMGB1）作为一种重要的内源性危险信号分子，也是一种晚期炎症介质，在诱导机体炎症反应中扮演重要角色。鉴于HMGB1在炎症反应中的重要作用，本项目以HMGB1为切入点，从体外细胞模型和体内人工感染两个层次，系统分析猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）感染调控HMGB1的定位和释放的分子机制，探讨HMGB1对PRRSV增殖的影响，从分子水平揭示HMGB1与PRRSV诱导晚期“炎症因子风暴”之间的关系，为阐明PRRSV的感染和致病机制奠定基础，并为PRRS 防控提供理论依据。.主要研究结果如下：1、PRRSV感染诱导HMGB1的出核，并促进其释放。利用间接免疫荧光和ELISA检测发现PRRSV感染细胞后能诱导HMGB1从细胞核释放到细胞浆，且呈剂量依赖性。Western blot和空斑实验分析发现，干扰HMGB1基因对PRRSV Nsp2蛋白的表达和病毒滴度均无显著影响；纯化的HMGB1蛋白处理Marc-145细胞也不影响PRRSV的增殖。2、HMGB1增强PRRSV 诱导的NF-κB激活和炎症因子表达。用纯化的HMGB1蛋白处理PRRSV感染的细胞，发现HMGB1能增强PRRSV诱导的NF-κB激活，并上调IL-1β，IL-6，IL-8，RANTES和TNF-α等炎症因子的表达。此外，干扰HMGB1以及RAGE，TLR2、TLR4等HMGB1受体的表达能显著抑制PRRSV诱导的炎症反应，表明HMGB1能够通过RAGE，TLR2和TLR4信号通路激活NF-κB，从而诱导炎症反应。3、体内实验观察HMGB1与PRRSV诱导的炎症反应关系。将PRRSV感染PRRSV阴性仔猪，发现感染后期HMGB1和TNF-α，IFN-γ，IL-1β，IL-6和IL-8等炎症因子的含量均显著升高，且HMGB1与炎症因子的表达均具有明显的正相关性。采用HMGB1抑制剂glycyrrhizin连续处理PRRSV人工感染仔猪，并通过实时荧光定量PCR和组织病理学检测发现，glycyrrhizin能够降低PRRSV诱导的炎症反应，延缓PRRS发病进程，表明由HMGB1介导的炎症反应在PRRSV致病中扮演重要角色。.项目执行期内，在Journal of Proteome Research、Virology、Antiviral Research等期刊上发表论文5篇，合作培养研究生3名。