牛病毒性腹泻病毒表面蛋白诱导机体黏膜免疫应答的分子机制研究

Bovine viral diarrhea disease is a contagious disease of cattle caused by bovine viral diarrhea virus (BVDV), which seriously affects animal performance and has resulted in huge economic losses to the cattle industry. BVDV is a typical gut-tropic virus and its invasion mainly initiates at the gastrointestinal mucosa, thus, protective mucosal immunity is the first line of defense to effectively prevent the invasion of BVDV and is of great importance to control bovine viral diarrhea disease. Therefore, based on BVDV infection characterized via the gastrointestinal mucosa, the overall design concept of this project is: structural protein E2 of BVDV is used as immunogen delivered by live lactic acid bacteria via oral administration to explore its immunogenicity against BVDV infection and elucidate relevant molecular immunogenic response mechanism of inducing mucosal immunity. The research results of this project would provide a promising strategy for the development of BVDV vaccine.

牛病毒性腹泻病由牛病毒性腹泻病毒（BVDV）引起，严重影响动物的生产性能，造成了巨大经济损失。BVDV通过消化道黏膜入侵机体引起动物发病，保护性黏膜免疫是有效抵抗BVDV黏膜感染的第一道防线，对防控该病具有重要作用。本项目以黏膜免疫抗BVDV感染为出发点，总体设计思路是：以BVDV E2结构蛋白为免疫原，利用乳酸菌作为抗原传递载体，经消化道黏膜给药途径免疫，通过黏膜免疫、系统免疫、细胞免疫等免疫指标的检测，系统地评价E2蛋白诱导机体黏膜免疫抗BVDV感染的免疫原性；通过E2结构蛋白促黏膜DCs成熟活化、调控NF-κB信号传导、促黏膜T细胞增殖活化及黏膜IgA分泌细胞分化以及促细胞活性因子分泌等作用研究，探索BVDV E2结构蛋白诱导机体黏膜免疫的分子机制。通过研究，阐明经黏膜途径传递BVDV保护性抗原诱导机体黏膜免疫抗BVDV感染的可行性，为新型牛病毒性腹泻病疫苗制剂的设计提供新思路。

牛病毒性腹泻病又称牛黏膜病，是由牛病毒性腹泻病毒（BVDV）引起牛的一种接触性传染病，该病严重影响动物的生产性能，随着我国规模化养牛业的不断发展，牛病毒性腹泻病的危害日益凸显，造成了严重的经济损失。BVDV主要经呼吸道、消化道黏膜侵入机体进而引起动物发病，而现有BVDV疫苗（灭活疫苗、弱毒疫苗等）均以肌肉注射途径为主，不能阻断BVDV经黏膜感染的途径。基于特异性sIgA的局部黏膜免疫应答和基于特异性IgG的体液免疫应答的协同作用能够有效地抑制黏膜感染或经由黏膜的系统感染，对于防控BVDV感染至关重要。因此，本项目以诱导黏膜免疫抗BVDV感染为出发点，开展课题研究。项目的总体设计思路（主要研究内容）如下：以BVDV E2蛋白为免疫原，利用乳酸菌作为抗原传递载体，经消化道黏膜给药途径免疫，通过黏膜免疫、系统免疫、细胞免疫等免疫指标检测，系统地评价E2蛋白诱导机体黏膜免疫抗BVDV感染的免疫原性，以及通过E2蛋白诱导肠道黏膜DCs成熟活化、促黏膜T细胞增殖、sIgA分泌细胞分化以及促细胞活性因子分泌等作用分析，探索BVDV E2蛋白诱导机体黏膜免疫的分子机制。通过课题攻关，研究团队在构建的乳酸菌组成型表达系统基础上，成功构建出组成型表达BVDV E2蛋白的基因工程乳酸菌pPG-E2-ctxB/Lc W56和pPG-E2-DCpep/Lc W56，并引入霍乱弧菌毒素B亚单位ctxB和DC细胞靶向肽DCpep以增强转基因乳酸菌的免疫原性，激发机体早期免疫应答。研究结果显示：以小鼠为动物模型，口服免疫重组乳酸菌能够有效地激活肠道PP结DCs，促进Bcl-6转录因子表达，促进T细胞向Tfh细胞分化，以及促进B细胞活化、增殖并向IgA+浆细胞分化；口服免疫重组乳酸菌能够诱导机体产生显著水平的抗原特异性黏膜sIgA抗体和血清IgG抗体，且具有中和BVDV病毒活性，以及诱导产生显著水平的Th1型细胞因子(IL-2、IL-12和IFN-γ)、Th2型细胞因子(IL-4、IL-10)和Th17型细胞因子IL-17；同时，口服重组乳酸菌能够提供机体有效的抗BVDV保护性免疫，免疫动物攻毒后的病毒可被有效清除。综上所述，本研究构建的表达BVDV E2蛋白的基因工程乳酸菌口服疫苗具有良好的免疫原性，可提供机体有效的抗BVDV感染保护，研究结果为牛病毒性腹泻病新型口服黏膜疫苗的设计提供了新思路。