Notch信号介导巨噬细胞M1活化在汉坦病毒感染中的作用和机制研究

Hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) is an acute zoonotic disease caused by hantavirus, while most cases of HFRS are reported in China. To date, there is no effective vaccines and drugs. Increasing researches suggest that the pathogenesis of HFRS can be explained by cytokine storm and excessive inflammation responses, while the unclear regulatory mechanism of that is the bottleneck of clinical anti-inflammatory drug development. Intriguingly, a substantial body of literature shows that the polarization type of macrophages is associated with the production of cytokines and outcome of inflammation. Moreover, our previous studies indicate that hantavirus may enhance M1 polarization via activating Notch signaling, but the mechanism is still obscure. In the current object, we intend to explicit the role of M1 macrophage during hantavirus infection through clinical, animal and cellular experiments. Furthermore, we will also reveal the key regulation points of how hantavirus invokes Notch signaling, and how Notch signaling reinforces M1 polarization. This study may offer a novel way to clarify the pathogenesis of HFRS as well as to develop anti-inflammatory therapy strategy.

肾综合征出血热（HFRS）是由汉坦病毒感染引起的急性病毒性传染病，我国是世界上HFRS疫情最为严重的国家。近年来研究发现细胞因子风暴和过度炎症反应是HFRS发病的主因，但其调控机制不清是临床治疗药物研发的瓶颈。大量研究表明巨噬细胞（Mφ）M1/M2活化与细胞因子的产生及炎症反应的转归密切相关，而Notch信号又对Mφ的活化起着双向调节的作用。我们前期实验结果提示汉坦病毒感染可通过激活Notch信号促进Mφ向M1活化，但具体分子机制尚不清楚。为此，本研究拟以Notch信号通路为切入点，分别从临床标本、感染动物模型和体外细胞实验三个层面，明确Notch信号介导的M1活化在汉坦病毒感染所致细胞因子风暴及炎症反应中的作用，并阐明汉坦病毒激活Notch信号及Notch信号介导M1活化的具体分子机制。本研究的完成将为深入理解HFRS发病机制提供新的思路，并为开发抗炎治疗药物提供可能的靶点。

汉滩病毒（Hantaan virus, HTNV）经由啮齿类动物传播，其感染小鼠并不致病，但感染人体可引起重症肾综合征出血热（hemorrhagic fever with renal syndrome, HFRS），死亡率高达15%。细胞因子风暴及继发免疫病理损伤是导致HFRS疾病进展及重症患者死亡的主要原因之一，但尚不清楚何种因素决定病毒感染后机体免疫应答的程度和走向。单核/巨噬细胞具有高度的可塑性和异质性，近期研究表明不同活化模式的单核/巨噬细胞对机体炎症应答的转归具有重要调控作用。尚无文献报道单核/巨噬细胞功能异质性在HTNV感染致病过程中的作用及相关分子机制。. 我们首先通过临床样本检测及体外细胞共培养模型，明确了不同活化模式的单核/巨噬细胞在HTNV感染致病中的作用及其与HFRS疾病严重程度的关系。其次，利用动物及细胞感染模型，揭示了不同物种单核/巨噬细胞对HTNV感染的反应存在差异。最后，结合RNA-Seq技术及转基因小鼠模型，探索了Notch信号在HTNV感染不同阶段动态调控巨噬细胞促炎和抑炎状态的分子机制：HTNV感染早期诱导巨噬细胞中Notch信号“半活化”，Notch信号受体活化片段NICD大量产生但不入核，其在胞浆中募集IKKβ至p65复合体，促进p65磷酸化进而激活NF-κB信号，正向调控M1型巨噬细胞活化，该过程在人源及鼠源巨噬细胞中均存在；HTNV感染后期促进巨噬细胞中Notch信号“全活化”，NICD入核激活Notch信号关键转录因子RBP-J，其中鼠源巨噬细胞中RBP-J可转录一组物种特异性lncRNA分子，其中lncRNA 30740.1（lnc-ip65）可结合并抑制p65磷酸化，负向调控M1活化；此外，HTNV NP蛋白通过激活Notch信号诱导M1活化，应用针对HTNV NP的抗体1A8可降低HTNV感染后的炎症水平，起到一定的免疫保护作用。. 本研究以HFRS患者临床样本、宿主动物黑线姬鼠及实验室小鼠感染模型、细胞感染模型等为主要研究对象，旨在明晰HTNV感染条件下，不同物种间单核/巨噬细胞活化模式的差异及其功能异质性在疾病发生发展中的作用，并探索相关分子机制，为阐明HTNV感染不同宿主所致疾病的差异奠定理论基础，并为HFRS的临床治疗提供潜在靶点。