呼吸道合胞病毒非结构蛋白调节小鼠免疫耐受与诱发喘息机制的研究

Researches based on cell and animal models have shown that RSV could result in latent infection (latency) or persistent infection (persistence) after acute infection, which makes an infection source of reinfection and epidemic outbreak, and are closely related with recurrent wheezing in infants and young children. Our previous studies have found that RSV nonstructural (NS) proteins are involved in the regulation of Treg (regulatory T) cell differentiation and immune tolerance, and further suppressed the host’s immune tolerance and upregulated the sensitization. As the NS proteins don’t participate in the virion packaging, exist only in virus replication in host cells, therefore, NS proteins in persistent infection have some relevance with immune tolerance and recurrent wheezing post infection, such as asthma induced by re exposure to allergen after RSV infection. This application intends to explore the regulatory effects of different RSV proteins on mouse immune cells differentiation, observe the regulatory effects of RSV NS proteins and F,G glycoproteins on host airway pathological changes, immune inflammatory and immune tolerance in condition of RSV persistent infection, aiming to confirm the NS proteins are associated with recurrent wheezing post RSV infection. The mechanism is probably through regulating the differentiation and function of immune effector cells to participate in the airway sensitization. The results will have guiding significance in expounding the mechanism of RSV latent infection and recurrent wheezing associated, understanding the rule of latency-transmission-prevalence of RSV infection, and interfering with the airway high reactivity induced by RSV infection.

动物和细胞模型研究显示RSV在急性感染后能够形成潜伏感染（latency）或持续感染（persistence），是再次感染和爆发流行的传染源，与婴幼儿反复喘息密切相关。我们以前的研究发现，RSV非结构蛋白（NS）参与调节Treg细胞分化与机体免疫耐受，抑制宿主天然免疫和上调机体致敏性。NS不参与病毒粒子包装，仅存在于病毒复制宿主细胞内，持续表达时可能与机体免疫失衡有关联，如RSV感染后再次接触过敏原所致喘息。本次申请拟研究RSV感染对小鼠免疫细胞分化调节，观察RSV持续表达NS蛋白以及F、G糖蛋白对宿主气道病理变化、免疫炎症和免疫耐受的调节的影响，希望证实病毒NS蛋白与RSV感染相关的反复喘息密切相关。其机制是通过调节免疫细胞分化与提高气道的致敏性实现。结果对阐明RSV潜伏感染以及反复喘息的机制，了解病毒潜伏-传播-流行的规律，干预RSV导致的气道高反应性具有指导意义。

RSV是世界范围内儿童、免疫功能低下者或老年人急性下呼吸道感染的主要原因，是住院治疗和6个月以下婴儿死亡的主要原因，目前尚无专门的治疗方法或疫苗。此外，呼吸道合胞病毒感染后早期免疫发育的改变与反复发作的喘息和哮喘特别相关。因此，探讨呼吸道合胞病毒感染的机制是一个尚未得到满足的医学需求。在本项目的研究中，我们探讨了RSV非结构蛋白1（NS1）在RSV的致病过程中的重要作用，并深入研究了其对小鼠的免疫调节作用及其机制。结果表明，NS1的过度表达诱导了小鼠的气道高反应性、嗜酸性粒细胞增多和粘液分泌增多。NS1引起小鼠脾脏CD4+细胞中的Th2和Th17细胞比例显著升高，Th1和Foxp3+调节性T（Treg）细胞的比例显著下降。白细胞介素4（IL-4）、白细胞介素5（IL-5）、白细胞介素6（IL-6）、白细胞介素17（IL-17）、转化生长因子β（TGF-β）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）浓度升高，而干扰素-γ（IFN-γ）和白细胞介素10（IL10）水平下降。RSV和NS1均可引起血清胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）和共刺激分子OX40的配体OX40L水平显著升高，中和性单克隆抗体anti-OX40L可促进RSV清除，减轻pNS1引起的气道过敏性炎症，还可抵消pNS1对脾脏Tregs的抑制作用。NS1蛋白引起pAKT、pmTOR和pS6K1的水平升高，而中和OX40L可减弱这种改变。OX40L单抗以及mTOR抑制剂雷帕霉素的应用均可减弱NS1对Foxp3蛋白表达的抑制作用。综上，这些数据表明RSV NS1蛋白破坏了小鼠的免疫耐受，并诱导小鼠气道炎症和高反应性。在这个过程中，NS1刺激的TSLP和OX40L通过抑制Treg细胞的诱导发挥了主要作用，而这种作用至少部分地通过调节AKT-mTOR信号通路来介导。这些发现为OX40控制Foxp3+Tregs的分子机制提供了深入的见解，并可能具有重要的临床意义。阻断OX40L特异性单抗的使用可能为RSV感染相关的呼吸道过敏性疾病的治疗提供了一个有希望的策略。