PRRSV诱导小胶质细胞产生IL-1β机理及其神经致病机制研究

Highly pathogenic porcine reproductive and respiratory syndrome is an infectious disease in piglets, which is caused by atypical porcine reproductive and respiratory syndrome virus (HP-PRRSV). It is characterized by high fever, high morbidity, high mortality, and associated with severe neurological symptoms. We previously demonstrated that HP-PRRSV could infect cultured microglia in vitro and induced the expressions of many pro-inflammatory factors in microglia, which might contribute to neurotoxicity caused by HP-PRRSV. IL-1β is one of the most pro-inflammatory cytokines. However, the molecular mechanism of IL-1β up-regulation by PRRSV in microglia is not clear. In this study, we will further determine whether PRRSV up-regulate IL-1β in microglia, figure out the signaling pathway by which PRRSV induces IL-1β production, and investigate whether IL-1β production is dependent on NLRP3 inflammasome. Then we will conduct a direct comparative analysis of gene expression datasets from the CNS of different PRRSV strain infected pigs, and explore the correlation between IL-1β and IL-1β responsive proinflammatory products with CNS neuropathogenesis. This work will reveal the molecular mechanism underlying the IL-1β production induced by PRRSV infection in microglia and help us understand the neuropathogenesis of HP-PRRSV infection.

高致病性猪繁殖与呼吸综合征是由猪繁殖与呼吸综合征病毒变异毒株（HP-PRRSV）引起的猪传染性疾病，其特点为高热、高发病率和高死亡率，并且伴随严重的神经症状。我们前期研究证明，HP-PRRSV可感染体外培养的小胶质细胞，并上调包括IL-1β在内的大量促炎因子表达，和神经损伤有关。目前,尚不清楚HP-PRRSV激活小胶质细胞上调IL-1β的分子机制。本项目拟利用体外建立的PRRSV-小胶质细胞感染模型研究HP-PRRSV对于IL-1β的诱导作用，明确IL-1β上调的信号通路，以及其上调是否依赖于炎性小体NLRP3;利用猪体内感染PRRSV实验，研究不同致病性PRRSV毒株感染情况下中枢神经系统中IL-1β及IL-1β响应性促炎因子的表达差异以及与神经损伤的相关性。本项目将从分子水平上揭示PRRSV诱导产生IL-1β的分子机理, 对进一步阐明高致病性PRRSV神经致病机理具有重要意义。

猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是由猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）引起的病毒性传染疾病之一，给世界养猪业造成巨大的经济损失。2006年，我国爆发了由PRRS变异株高致病性PRRSV (HP-PRRSV)引起的非典型的PRRS，其特点为高热、高发病率和高死亡率，并且伴随严重的神经症状。病毒感染中枢神经系统（CNS）具有潜在的破坏性。我们前期研究中成功在体外培养了小胶质细胞，发现PRRSV可感染体外培养的小胶质细胞，上调包括IL-1β在内的大量促炎因子和趋化因子的表达，造成神经元死亡。IL-1β具有广泛的生物学功能，并且越来越多研究表明IL-1β与神经损伤紧密相关。因此，我们在本项目中利用PRRSV感染体外培养的小胶质细胞模型研究了HP-PRRSV激活小胶质细胞上调IL-1β的分子机制，以进一步揭示PRRSV神经致病机理。结果表明，PRRSV感染小胶质细胞后能够诱导IL-1β大量表达；随后用MyD88抑制肽或信号通路抑制剂阻断信号通路后发现，MyD88、PKC和ERK1/2对于HP-PRRSV诱导的IL-1β上调有重要作用；进一步研究信号通路下游转录因子发现，IL-1β上调和AP-1相关；同时western blot实验证明，PRRSV感染小胶质细胞后确实激活了ERK1/2和AP-1信号通路；本项目发现NLRP3炎性小体的激活在IL-1β成熟中发挥重要作用；本项目对PRRSV感染仔猪后大脑皮质进行基因转录组分析，KEGG通路分析相关信号通路确证了上述实验结果，TLR样受体信号通路及NLRP3通路激活，IL-1β及其他炎症或趋化因子（IP-10，RANTES等）表达上调。综上所述，本项目发现PRRSV感染小胶质细胞诱导IL-1β上调依赖于MyD88/ERK/AP-1通路，并且和NLPR3炎性小体的激活有关，从分子水平上揭示了PRRSV诱导产生IL-1β的分子机理，为进一步阐明高致病性PRRSV引起神经致病机理提供新的思路。另外，本项目发现PRRSV基因组3’ UTR的假结结构可以作为病原相关分子模式（PAMPs）特异性激活RIG-I和TLR3介导抗病毒免疫应答，并且该模式在动脉炎病毒科中非常保守；本项目分离到一株类NADC30毒株HNhx，获得其全基因组，并进行系统进化分析及重组分析。发现HNhx毒株是由NADC30毒株和HP-PRRSV疫苗毒株组成的嵌合病毒。