人腺病毒免疫抑制小鼠感染模型的建立及其致病机制的研究

Adenoviruses are ubiquitous, infecting different species with strict host specificity. Human adenoviruses may cause highly contagious acute respiratory infection outbreaks and often lead to severe infections in infants and immunocompromised patients undergoing anti-tumor therapy and organ transplantation. One obstacle to developing a therapy is the lack of a suitable animal model for studies. Our preliminary studies find that when mice were immunosuppressed, their susceptibility to human adenovirus infection improved; the adenoviruses can replicate and successfully produce infectious viral particles in these mice. ..Therefore, based on our previous systemic study of adenoviruses, we will first construct and characterize a humoral immune-suppressed mouse model by the use of cyclophosphamide. Second, this immunosuppressed mouse infection model for human adenoviruses will be established; it will simulate human adenovirus infections in immunocompromised population. Finally, by use of this infection model, the immunosuppressed mice will be infected by human adenovirus type 5, which may produce very mild symptoms in humans, and human adenovirus type 7, which causes severe disease, respectively. The clinical symptoms of the infected mice, along with the viral replication dynamics, growth curve, histopathology, cytokines and other immunological parameters will be statistically analyzed. These experiments will test the prevailing hypothesis that “when host immunity, especial humoral immune, is suppressed, the susceptibility and pathogenicity of human adenoviruses to heterologous species host increase”. ..This research and understanding of an immunosuppressed mouse infection model and the pathogenic mechanism for human adenoviruses will lay a solid research foundation and will provide a new theoretical basis for the further research on adenovirus host specificity and antiviral drugs in the future.

腺病毒种类众多，异种腺病毒之间具有严格的宿主特异性；人腺病毒常引起急性呼吸道感染暴发，在婴幼儿及抗肿瘤治疗、器官移植人群中，易引起重症感染；缺乏合适的动物模型阻碍其深入研究。我们前期研究发现，小鼠免疫功能受抑制时，人腺病毒对其感染性增强，病毒可在其体内增殖并产生感染性颗粒。因此，在腺病毒系统研究基础上，本课题①利用环磷酰胺，构建体液免疫受抑制的小鼠模型；②建立免疫抑制小鼠的腺病毒感染模型，模拟免疫力低下人群中的腺病毒感染；③利用该模型，分析致病力最弱的5型和易引起重症的7型腺病毒，感染免疫抑制小鼠后，引起小鼠的感染症状、病毒复制动力学、组织病理学、细胞因子等免疫学指标的变化，统计分析，验证“机体免疫，特别是体液免疫受到抑制时，人腺病毒对异种宿主的感染性和致病力增强”的假说。该模型的建立及致病机制的研究为今后进一步研究腺病毒的宿主特异性及抗病毒药物研发，奠定坚实的研究基础并提供新的理论依据。

腺病毒缺少合适可行的动物感染模型，大大阻碍了腺病毒相关研究的发展。本研究在前期腺病毒系统研究的基础上，利用环磷酰胺构建体液免疫受抑制的小鼠模型，进而建立了免疫抑制小鼠的腺病毒感染模型，模拟免疫力低下人群中的腺病毒感染；利用该模型，分析3型腺病毒感染免疫抑制小鼠后，引起小鼠的感染症状、病毒复制动力学、组织病理学、细胞因子等指标的变化；发现，免疫抑制组小鼠体重在第3天下降至最低值，之后上升，且有小鼠死亡，肺中分离得到活病毒颗粒。病毒基因在整个试验中未发生突变。免疫抑制的小鼠对腺病毒感染很敏感，体液免疫受到抑制时，人腺病毒对小鼠的致病力增强。同时，又构建了人5型腺病毒在免疫功能正常的小鼠上的感染模型，对攻毒小鼠后肺、肝、脾内病毒滴度，小鼠的肺、肝、脾病理变化，6、12、24h各组织脏器系数变化进行了检测和定量，也测定了攻毒小鼠的肝脏转录组学。发现，大剂量人5型腺病毒感小鼠后均导致死亡，而低剂量不引起死亡，且雄性小鼠比雌性小鼠更易感。人5型腺病毒进入到小鼠体内几乎不能产生完整的有感染性的病毒颗粒，但会引起肺、肝、脾明显的病变，且攻毒剂量越高，病变程度越明显。当病毒含量达到一定程度时会引起死亡，引起雌雄小鼠死亡率的差异可能与性别有关。该模型的建立及致病机制的研究为今后进一步研究腺病毒的宿主特异性及抗病毒药物研发，疫苗评价研究提供最佳的研究平台。. 本课题在执行期间，在国际学术期刊发表SCI论文7篇，其中7分以上1篇，6分以上2篇，4分以上1篇（均已标注）。项目负责人受聘为中国微生物学会医学微生物学专委会青年委员，创建并成立了中国腺病毒研究协作组，主持召开了《首届中国腺病毒研究学术研讨会》，联合基础和临床腺病毒研究的科学家和医生，共同为中国的腺病毒防治出谋划策。共培养硕士研究生3名，博士研究生2名。先后10多次在国内和国际学术会议上做大会报告，积极开展交流合作，推动了我国腺病毒的快速发展。