马传染性贫血病强弱毒株感染造成靶细胞线粒体损伤差异的研究

Equine infectious anemia virus (EIAV) and HIV-1 are both members of the Lentiviruses Genus and are similar in major virologycal characters. The live attenuated EIAV vaccine developed by Chinese scientists in the 1970s is the first lentiviral vaccine that was approved safe and effective after being applied country-widely. The decoding of the functional mechanism of the live attenuated EIAV vaccine should provide a valuable reference for the development of other lentiviral vaccines. Mitochondria are known as anti-virus "sentinel". After virus infection, with permeabilization ot the mitochondrial membrane and the release of apoptotic factors, apoptosis is activated; and for inhibition of apoptosis, mitochondrial fission and mitophagy can be induced by virus to reduce the release of apoptotic factors. Our preliminary studies revealed that the mitochondria become swollen, the mitochondrial membrane become incomplete and stronger apoptosis is induced by EIAV attenuated strain infection; and mitochondrial fission increase, the number of mitochondrial cristae decrease and only weaker apoptosis is induced by EIAV virulent strain infection. All these suggest that different mitochondria injuries between target cells infected by EIAV attenuated and virulent strains has important links with the functional mechanism of live attenuated EIAV vaccine. This proposal intends to in-depth analyze the mitochondrial injuries induced by EIAV attenuated and virulent strains, to explore the molecular mechanisms and to detect the impact of mitochondrial injuries on viral replication. After integrated analysis, we can make a foundation for deeply interpreting the mechanism of EIAV attenuated vaccine from a new perspective.

同属慢病毒的马传染性贫血病毒（EIAV）与艾滋病毒相似。我国研制的EIAV 弱毒疫苗，是首例经大规模应用证实安全、有效的慢病毒疫苗。阐明该疫苗的作用机理，将为其他慢病毒疫苗的研究提供借鉴。线粒体被称作抗病毒感染的“哨兵”。病毒感染后，可造成线粒体膜通透性增加和凋亡因子的释放，激发细胞凋亡；同时，病毒为抑制细胞凋亡，也可诱导线粒体分裂和自噬加剧，减少凋亡因子的释放。前期研究表明，EIAV 疫苗株感染细胞后，线粒体肿胀，膜结构不清，细胞凋亡率较高；强毒株感染细胞后，线粒体分裂加剧，嵴减少，细胞凋亡率较低。提示线粒体损伤差异与EIAV弱毒疫苗的作用机理有着重要的联系。本项目拟深入分析EIAV强弱毒感染对靶细胞线粒体的损伤及差异，探寻其分子机制，并且检测线粒体损伤对病毒复制的影响。综合分析后，本项目将为更深层次的从一个全新角度解读EIAV弱毒疫苗的作用机理奠定基础。

马传染性贫血病毒（EIAV）与艾滋病毒相似，在体内的主要靶细胞是免疫细胞，并且可在马体内长期潜伏感染，给养马业造成了巨大的经济损失。由中国农业科学院哈尔滨兽医研究所研制的EIAV 弱毒疫苗，是首例经大规模应用证实安全、有效的慢病毒疫苗。阐明该疫苗的作用机理，将为其他慢病毒疫苗的研究提供借鉴。本项目利用比较蛋白质组的方法剖析具体机制，发现EIAV强弱毒感染其靶细胞-巨噬细胞后，总计有447个细胞蛋白发生差异表达，其中包括73个线粒体相关蛋白，是所有细胞器中发生蛋白质差异表达最多的。通过生物信息学分析发现这73个蛋白质的生物学功能主要集中在三羧酸循环，氧化还原，ATP合成，NADH脱氢以及氧化磷酸化等。进一步的功能验证实验表明，在线粒体相关蛋白表达水平发生改变后：1. EIAV弱毒感染细胞的NADH脱氢，氧化磷酸化和ATP生成都受到了抑制，同时，由于低效的氧化磷酸化和抗氧化系统的破坏，导致活性氧的生成过量；2. EIAV弱毒感染细胞的线粒体膜电位下降，通透性增加，线粒体内膜中的细胞凋亡因子释放到细胞质中，激活了“内源性”细胞凋亡；3. EIAV强毒感染细胞以糖酵解代谢模式为主，细胞转化为M1促炎型，分泌促炎因子，引起炎症反应，EIAV弱毒感染细胞以三羧酸循环为主，并且糖酵解被抑制，细胞转化为M2抑炎型，分泌抑炎因子，抑制炎症的发生；4.EIAV强毒感染细胞的线粒体分裂加剧，EIAV弱毒感染细胞的线粒体融合增多。该研究首次发现了EIAV强毒是通过改变感染细胞的代谢模式，使其转变为促炎型细胞，进而引发炎症反应的，而EIAV弱毒是通过改变感染细胞线粒体的膜通透性，造成高水平的细胞凋亡，进而使其被清除的。该发现为在亚细胞水平揭示EIAV弱毒疫苗的作用机理奠定了基础，并为其他慢病毒疫苗的研发提供了参考。